食品纳米技术

1、现代食品科学中的纳米技术目录目录l绪论l纳米技术发展状况l纳米技术在食品科学领域的应用l纳米技术的安全和未来绪论绪论 纳米技术是在0.10100纳米（即十亿分之一米）尺度的空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新技术。由于纳米技术将最终使人类能够按照自己的意愿操纵单个原子和分子，以实现对微观世界的有效控制微观世界的有效控制，所以被认为是对21世纪一系列高新技术的产生和发展有极为重要影响的一门热点学科。什么是纳米技术？什么是纳米技术？纳米技术发展的四个阶段：纳米技术发展的四个阶段：一、纳米微粒。包括纯碳分子，即“纳米管”。产品：防裂油漆、防晒霜、防渍织物、自洁产品等等。二、自主装微集成粒

2、。目前已制造出来的纳米产品尺寸都很小，如电脑晶片。三、自主装纳米集成功能体系。四、生物纳米技术。 食品纳米技术指纳米材料技术在食品科技领域，尤其是功能食品功能食品领域里的应用。它更关注在小尺寸下食品原料表现出的物理化学性质，以及在小尺寸下通过物理化学改性手段得到的食品原料新的营养和功能特性及相关的安全理解。在具体研究内容从三个方面得到体现：食品纳米结构、功能性纳米颗粒以及食品接触表面。什么是食品纳米技术？什么是食品纳米技术？ 从纳米材料科学角度考虑，功能食品的制备功能食品的制备应包括以下几个内容：- 单体制备技术单体制备技术 强化食品材料原有的营养与功能活性营养与功能活性；- 纳米自组装技术纳

3、米自组装技术 通过合理的设计以及有机的组装，保护和发挥食品材料的营养与功能价值。- 食品感官技术食品感官技术 纳米技术发展状况纳米技术发展状况l发达国家及部分发展中国家均提出重视纳米技术在农业农业和食品工业和食品工业中的应用；l纳米技术目标均涉及，包括食品微观结构、香味、贮藏期、病菌控制、信息技术等；l均涉及：建立对摄入纳米颗粒的生物累积及潜在毒性的评估体系，如摄入量评估、新型食品毒理学和过敏性评估；l均对农业食品领域加大了投资力度。国内外食品纳米技术发展状况国内外食品纳米技术发展状况研究领域主要集中在：- 纳米工程- 病毒污染- 环境污染食品包装和安全监测食品包装和安全监测以美国农业部农业食

4、品项目导向为例：技术项目主要集中在：- 表面生物选择性- 纳米生物处理以美国农业部农业食品项目导向为例：研究主题主要集中在：- 食品生物处理纳米技术在食品科学领域的应用纳米技术在食品科学领域的应用食品纳米技术已经介入的领域食品纳米技术已经介入的领域l纳米食品包装材料l食品加工与贮藏l食品纳米标签l纳米技术监控食品l纳米食品添加剂l应用纳米技术运输活性物质 纳米材料在食品包装中的运用纳米材料在食品包装中的运用 （1） 纳米抗菌材料 （2） 纳米保鲜材料 （3） 纳米防伪包装材料 （4） 智能型纳米包装材料纳米材料在食品包装中的运用纳米材料在食品包装中的运用-纳米抗菌材料纳米抗菌材料 纳米抗菌材料

5、是一类具备抑菌性能的新型材料，由于材料本身赋予了抗菌性抗菌性，可以使微生物的生长和繁殖保持在一个较低的平。目前制取抗菌材料主要是添加无机纳米材料的方法。 纳米材料在食品包装中的运用纳米材料在食品包装中的运用-纳米保鲜材料纳米保鲜材料 添加纳米纳米Ti0Ti02 2制成的包装材料可以防止紫外线引起的食品自动氧化变质，保护维生素和芬香化合物不受破坏，使食品保持新鲜。 纳米材料在食品包装中的运用纳米材料在食品包装中的运用-纳米防伪包装材料纳米防伪包装材料 纳米防伪技术的原理原理：选择适当体积的纳米材料来呈现不同的颜色。如：Ti02、Si02粒子呈现白色，Cr03呈绿色，Fe203呈褐色。这些物质对周

6、围环境敏感。 当把具有这些特性的纳米粒子加入包装材料中，人们在选择商品时便可利用温度、光线等加以鉴别，从而达到防伪的目的。 纳米材料在食品包装中的运用纳米材料在食品包装中的运用-智能型纳米包装材料智能型纳米包装材料Four Steps品质感应器品质感应器Step one检测物质检测物质Step two激发颜色变化激发颜色变化Step three 消费者警惕消费者警惕Step four 1.1.4 智能型纳米包装材料智能型纳米包装材料纳米材料在食品检测中的应用特性纳米材料在食品检测中的应用特性表面反映活性高特特催化效率高吸附能力强颗粒比表面积大性性 纳米材料在食品检测中的应用纳米材料在食品检测中

7、的应用 利用纳米特性，将纳米颗粒引入到传感器研究中，可大大增强传感器的灵敏度增强传感器的灵敏度。生物纳米传感器可检测食品中化学污染物并标记损失分子和病毒，从而好更好控制、检测和分析生物结构纳米环境。 纳米纳米“电子舌电子舌”和和“电子鼻电子鼻” ” l纳米“电子舌”：运用表面涂有纳米导电高分子材料电机检测小含量化学污染检测小含量化学污染装置，该“电子舌”嗅觉灵敏高，主要用于识别实物和水中杂质，食物风味质量控制等。l纳米“电子鼻”：主要用于识别十五种病原体病原体,判断食物是否腐败。 功能性食品纳米技术功能性食品纳米技术 食品纳米技术理论，是一门关于纳米物理、纳米化学、生物学等学科在食品科学领域的

8、交叉科学。目前国内外市场上低端纳米产品如纳米茶粉等，属于依靠简单的物理研磨技术；而主要的高端纳米产品，多为以传统胶体化学为基础理论的多功能微胶囊类产品。 胶体化学理论的价值，主要在于以模型手段模拟真实的体系，其内容主要有以下几方面：- 纳米级材料物化性质；- 材料在分子水平上的相互作用与反应；- 体系功能特性的表达。v 纳米级材料的物化性质粒径与构象的多样性可模型化表述食品感官技术食品感官技术Molecular Gastronomy：直接翻译为分子美食学或分子烹饪学。 指以化学、生物学以及物理学理论为基础，在烹饪过程中运用相关的科学知识，根据不同食品分子之间的作用及相互关系进行烹饪，并解释菜品

9、美味的原因。分子烹饪学的探讨有助于寻找烹制蛋白质的最佳温度，赋予食品不同的风味结构，让食物能更好地搭配，满足人体感官的需要。典型的烹饪技术有：泡沫法和微胶囊法。红酒泡沫红酒泡沫- 多糖类（淀粉、魔芋、壳聚糖、海藻酸钠）- 蛋白类（植物蛋白、动物蛋白）- 复配膜（蛋白/多糖/矿物质） 正在酝酿中的可食用膜制备技术可食用膜制备技术：WPI/TiO2紫外诱导抑菌超亲水膜光诱导机理 在饮料工业中的应用（制造固体饮料） 在乳制品中的应用（果味奶粉、姜汁奶粉、可乐奶粉、发泡奶粉） 在糖果中的应用（调色、调香、调味以及糖果的营养强化和品质改善） 在食品添加剂中的应用（酸味剂、风味与调味料、甜味剂、色素） 目

10、前市场上可以见到的食品微胶囊产品已经有很多，应用的领域也很广： 食品微胶囊食品微胶囊l改性天然运载蛋白纳米微胶囊蛋白纳米微胶囊Zhen Yang, Xiaoyong Wang, Huajia Diao, Junfeng Zhang, Hongyan Li, Hongzhe Sun and Zijian Guo, Encapsulation of platinum anticancer drugs by apoferritin. Chem. Commun., 2007, 3453 DOI: 10.1039/b705326f 去铁铁蛋白是铁蛋白不含铁的形式，由24个蛋白质亚基构成。利用去铁铁蛋白作

11、为纳米载体包裹铂类药物，可向肿瘤细胞的靶向性输送药物。 很多肿瘤细胞表面可以大量表达铁蛋白特异性受体，可以通过铁蛋白受体铁蛋白的结合介导对铁蛋白（及去铁铁蛋白）内吞。而铁蛋白本身可以在体内分解，无毒无免疫原性。可食用纳米微胶囊的种类可食用纳米微胶囊的种类l包埋类纳米微胶囊（透明质酸壁材等）Paclitaxel (PTX) 紫杉醇Hyaluronan glycosaminoglycan (GAG)透明质酸 在人体的营养输送与吸收方式等方面，纳米微胶囊具有微米胶囊不具有的优势。 与微米级胶囊相比，纳米微胶囊的特点主要为： - 更小的尺寸尺寸 - 更大的比表面比表面 - 更高的活性活性可食用纳米微胶

12、囊的价值可食用纳米微胶囊的价值纳米技术的安全和未来纳米技术的安全和未来食品纳米技术面临的问题食品纳米技术面临的问题 尽管纳米技术在食品工业中有广泛的应用价值，但是同采用任何新的食品接触材料一样，必须对食品产品中纳米粒子可能的释放以及这些材料对人类健康的安全性人类健康的安全性做出评估。而大量报告指出：纳米粒子穿越血脑屏障的能力，令人对其可能带来的毒性产生警惕；l英国Martin Garnett在杂志（Occupational Medicine）发表文章，指出300 nm的粒子可以进入细胞，大于100 nm的颗粒可在各种不同的组织（包括大脑）中聚集；l英国Chaudhry提出饮食中的纳米粒子和更大

13、的微观粒子是否能够导致肠道发炎的问题，这必须进行测试以检查纳米食品配料或添加剂是否影响营养；l2004年英国皇家学会和皇家工程院建议将纳米粒子当作新的、潜在有害的材料，直到测试证明它们安全为止；l2007，欧盟第七框架协议（2007-2013年）将界面和尺寸相关的现象，包括对人体的安全性、健康和环境被推荐为最主要的研究课题；l2007，美国食品药品管理局（FDA）发布首份纳米技术相关产品监管调查报告，点名传统的产品安全标准不再适用于纳米产品。食品纳米技术的未来食品纳米技术的未来l纳米技术是科学发展的必然趋势；l食品安全食品安全的问题并非纳米技术的后果，而是一种客观实在，因为纳米尺度的物质在自然界是客观存在的；l纳米技术的安全性，本质不仅仅是尺度，还有材料本身的性质材料本身的性质；l由于纳米粒子穿透性强，在对其安全性评价安全性评价中考虑致癌、致畸、致突变和慢性毒性显得尤为重要l国际上尚未形成统一的针对纳