納米技術(shù)在食品科學(xué)中的應(yīng)用探究

盧 娜

（臨沂市檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東臨沂 276004）

在社會(huì)飛速發(fā)展的今天，食品安全問(wèn)題越來(lái)越引發(fā)社會(huì)的高度關(guān)注。納米技術(shù)作為目前科學(xué)界最具發(fā)展前景的技術(shù)之一，在食品科學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用并發(fā)揮了積極的作用[1]。本文概述了納米技術(shù)的特性，并分析了其在食品科學(xué)中的應(yīng)用及其發(fā)展前景，以促進(jìn)納米技術(shù)在食品科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展。

1 納米技術(shù)和納米食品的含義

1.1 納米技術(shù)

納米技術(shù)是調(diào)節(jié)和操控生物物質(zhì)變化的科學(xué)技術(shù)，是目前較受歡迎和重要的生物技術(shù)。經(jīng)特殊處理的納米材料無(wú)論是在材料表面，還是在量子現(xiàn)象等方面都會(huì)發(fā)生很大變化，使這種材料呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)和功能，因此在科學(xué)研究中往往利用納米分子產(chǎn)生的新特點(diǎn)研制某些特殊功能的產(chǎn)品，這也是現(xiàn)代納米技術(shù)研究的主要目的。

1.2 納米食品

納米食品從廣義范疇上來(lái)講，是指在生產(chǎn)過(guò)程中使用了納米高科技技術(shù)的食品；從狹義上理解，只有利用了納米技術(shù)并對(duì)食品進(jìn)行制作和創(chuàng)新的產(chǎn)品，才可被稱為納米食品。當(dāng)前人們所說(shuō)的納米食品一般是指廣泛意義上的納米食品。納米技術(shù)在食品生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用于食品包裝中，其主要作用是在一定程度上延長(zhǎng)食品相對(duì)安全的保鮮時(shí)間。

2 納米技術(shù)的應(yīng)用

目前，納米技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了與眾多學(xué)科的交叉融合，并且在社會(huì)各領(lǐng)域的應(yīng)用范圍都很廣，特別是在食品領(lǐng)域更是得到了很好的開發(fā)和利用，在給食品加工行業(yè)帶來(lái)許多新變化的同時(shí)，也使食品工業(yè)迎來(lái)了許多發(fā)展的新契機(jī)。在食品生產(chǎn)制造領(lǐng)域，納米技術(shù)在食品的生產(chǎn)制造、材料包裝等方面都得到了廣泛應(yīng)用。

2.1 納米加工技術(shù)的應(yīng)用

運(yùn)用納米技術(shù)打破構(gòu)成物質(zhì)的分子以及原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)其按照一定的原則進(jìn)行重新編輯和破譯內(nèi)部程序，使物質(zhì)的內(nèi)部構(gòu)成發(fā)生變化，進(jìn)而提升這種物質(zhì)的某些特殊成分對(duì)其他物質(zhì)的吸附能力，促進(jìn)包含養(yǎng)料在內(nèi)的部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在人體內(nèi)的傳送，進(jìn)而在一定程度上促進(jìn)某些有益于身體健康的礦物質(zhì)元素的吸收，延長(zhǎng)食品中部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)元素發(fā)揮效用的時(shí)間，以此延長(zhǎng)食品的相對(duì)安全時(shí)間。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前工業(yè)上常采用納米技術(shù)對(duì)礦物質(zhì)、再生植物蛋白纖維、高分子碳水化合物以及維生素等進(jìn)行納米化處理[2]。 例如，淀粉這種高分子碳水化合物經(jīng)納米技術(shù)處理后，使其固有的性質(zhì)發(fā)生了變化，使用性能得到有效提升，用于食品加工中可達(dá)到增稠的目的。大豆纖維這種再生植物蛋白經(jīng)納米化處理后轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N具有高活性的纖維素，加速物質(zhì)分子之間的反應(yīng)速度，在工業(yè)生產(chǎn)中其具有吸收附著和減緩釋放的作用，對(duì)部分易揮發(fā)的香味成分以及某些需延長(zhǎng)留存時(shí)間的營(yíng)養(yǎng)元素起抑制作用。食品工業(yè)生產(chǎn)中的一種抗氧化酶的活性物質(zhì)硒能夠調(diào)節(jié)人體的免疫功能，可保護(hù)人體細(xì)胞免受損傷，人體一旦缺少硒元素，就會(huì)大大降低人體的免疫功能，過(guò)量食用富含硒元素的食品會(huì)導(dǎo)致硒過(guò)量，從而對(duì)人體產(chǎn)生毒副作用，影響人體健康。經(jīng)納米技術(shù)處理后的納米硒具有較低的毒性和較高的效能，對(duì)于肝臟具有很好的保護(hù)作用，能對(duì)腫瘤生長(zhǎng)起到一定的抑制作用，同時(shí)能有效調(diào)節(jié)人體免 疫力。

2.2 納米過(guò)濾膜的應(yīng)用

在工業(yè)上使用納米過(guò)濾膜技術(shù)能將食品中多種營(yíng)養(yǎng)元素和具有功能的成分有效分離出來(lái)，納米過(guò)濾膜技術(shù)具有良好的分離提純效果。納米過(guò)濾膜的孔徑只有幾納米，十分微小，是一種介于以壓力為推動(dòng)力的超強(qiáng)膜分離技術(shù)和以壓力差為推動(dòng)力的逆滲透之間的一種膜分離技術(shù)。目前在食品工業(yè)生產(chǎn)中，納米過(guò)濾技術(shù)應(yīng)用較廣，如可用于乳清蛋白的濃縮、各種食品調(diào)味液的脫色、果汁濃縮等。例如，要想去除葡萄酒里的色素，可采用納米過(guò)濾技術(shù)進(jìn)行提純處理[3]；為了使不能食用過(guò)多糖分的人喝上各種口味的牛奶，可運(yùn)用納米過(guò)濾提純處理技術(shù)，使用納米過(guò)濾器從牛奶中將乳糖成分提取出來(lái)，同時(shí)用其他類糖分代替，這種過(guò)濾提純的方式意味著在對(duì)食品進(jìn)行加工處理時(shí)沒(méi)有必要采用化學(xué)制品或加熱的方式，可使食品安全得到更有效的保障。納米過(guò)濾器經(jīng)過(guò)科學(xué)改造后，能將牛奶或水中的一些雜質(zhì)清理干凈，從而起到殺菌消毒的作用，還可以使食品中的礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)元素得以保留，人們飲用牛奶時(shí)無(wú)需加熱即可直接飲用。

2.3 包埋技術(shù)在納米食品中的應(yīng)用

由于納米技術(shù)具有保鮮的特性與功能，因此可以考慮將納米技術(shù)與其他技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，研發(fā)出增加營(yíng)養(yǎng)、提高身體素質(zhì)、預(yù)防疾病、調(diào)節(jié)身體狀態(tài)和抗衰老的保健食品。納米包埋技術(shù)用途很廣，食品工業(yè)中可將脂質(zhì)材料包裝成顆粒狀的納米進(jìn)行有效利用，從而加工成可食用的食品。這種經(jīng)過(guò)處理的食品在納米包埋技術(shù)的作用下，能改變食品原來(lái)的味道，并且能加速其在人體內(nèi)的運(yùn)輸，具有很強(qiáng)的減緩釋放功能，可以使食品在人體的停留時(shí)間增加2～3倍，從而使?fàn)I養(yǎng)成分能有效被人體吸收利用。由于納米微粒本身在功能上可免受某些生物因子的破壞，因此可提高生物利用率1.8～2.2倍。硫辛酸具有防止物質(zhì)氧化的能力，存在于動(dòng)物的肝臟，豌豆、甘藍(lán)、西藍(lán)花和番茄等植物的內(nèi)部構(gòu)成組織中。硫辛酸還可與其他物質(zhì)聯(lián)合發(fā)揮出更強(qiáng)大的功能，其與二氫硫辛酸聯(lián)合在一起，基本能消除人體內(nèi)的全部自由基。將硫辛酸制成的納米粒用聚合纖維素脂包埋起來(lái)，可以延長(zhǎng)硫辛酸包裹食物的保鮮期，且可以明顯改善其氧化后產(chǎn)生的難聞氣味，同時(shí)還可避免其在人體的胃腸道中發(fā)生降解，因此可以在很大程度上提高其自身體內(nèi)的吸收利用程度，在食品保健方面具有很大的開發(fā)和應(yīng)用潛能[4]。

2.4 納米添加劑在納米食品中的應(yīng)用

在對(duì)一些傳統(tǒng)類食品進(jìn)行加工制造過(guò)程中，納米技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)食品的創(chuàng)新再造，如人們?nèi)粘Ｉ钪斜容^熟悉的罐頭、各種奶類制品以及一些飲料等，這些產(chǎn)品就是運(yùn)用納米技術(shù)，在生產(chǎn)中使食品的性能按照需要和一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，從而產(chǎn)生不同程度的保鮮效果，并由此獲得較為合理的性能和價(jià)格的匹配度，這也是納米技術(shù)應(yīng)用于食品領(lǐng)域的重要作用。在食品的生產(chǎn)加工領(lǐng)域應(yīng)用納米技術(shù)可替代某些添加劑，從而減少使用大量添加劑對(duì)人體健康造成的危害，納米添加劑的應(yīng)用可在盡可能保證人體健康的前提下延長(zhǎng)食品保持新鮮度的時(shí)間。由于納米級(jí)添加劑能有效地分布于各種食物中，提高其使用效率，因此可利用其減緩釋放的功能延長(zhǎng)食品的保鮮時(shí)間[5]。

2.5 納米催化技術(shù)的應(yīng)用

酶是天然存在的一種納米級(jí)別的具有催化作用的物質(zhì)，在生物藥劑制作、食品生產(chǎn)制造加工業(yè)、化學(xué)工程等領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。由于酶具有不穩(wěn)定性和使用時(shí)間短等問(wèn)題，在應(yīng)用方面效率不是很高。納米微粒很小，既能增加蛋白質(zhì)的性能，也能有效增加蛋白質(zhì)的利用率。在酒類生產(chǎn)領(lǐng)域，以納米或無(wú)機(jī)材料納米TiO二芯為原材料制作的白酒陳化裝置在應(yīng)用于葡萄酒或其他酒類生產(chǎn)的加工工藝上，能使酒的生物特性發(fā)生變化，因此可用作催化果類酒中的酯化與氧化等反應(yīng)，既可以加快果類酒的陳化過(guò)程，縮減其陳化時(shí)間，又能克服傳統(tǒng)果酒陳化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，大大提高生產(chǎn)效率。

2.6 新型納米傳感器件的應(yīng)用

新型傳感器件是納米技術(shù)、生物科學(xué)技術(shù)以及電子材料的結(jié)合，它可以加快食品檢測(cè)效率。納米材料是非常靈敏的傳感器，它能融合生物芯片等高新技術(shù)，使生物分子的探測(cè)更高效。目前融合了納米技術(shù)的生物傳感器已被廣泛應(yīng)用于細(xì)菌監(jiān)測(cè)、農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)和人體內(nèi)代謝物檢測(cè)等方面。任何用作生命傳感器的納米材料或元件的構(gòu)成至少具有兩個(gè)特性：①具有對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分析和辨識(shí)的特定功能；②在對(duì)某些物質(zhì)進(jìn)行分析的過(guò)程中，它們能生成一種特殊的標(biāo)記信息，并且這種標(biāo)志信息可由納米材料結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生或由納米材料構(gòu)成相對(duì)穩(wěn)定的分子。納米材料的這兩種特性使納米技術(shù)在食品科學(xué)工程領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用。

3 納米技術(shù)在食品科學(xué)上應(yīng)用的前景

近年來(lái)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的納米技術(shù)成果正逐漸應(yīng)用于食品行業(yè)，從而完善了食品行業(yè)的工藝流程，研制出了部分新型的保健食品。目前，我國(guó)納米食品產(chǎn)品種類已達(dá)到了300余種，部分含有納米高級(jí)增味劑的食物和維生素也開始進(jìn)行商品化。雖然納米技術(shù)目前在食品行業(yè)中的應(yīng)用啟動(dòng)緩慢，但在未來(lái)具有很大的發(fā)展前景，特別是在以下幾個(gè)方面的應(yīng)用：①將食品基質(zhì)作為一種轉(zhuǎn)運(yùn)工具，對(duì)生物體中的活性物質(zhì)進(jìn)行有效轉(zhuǎn)運(yùn)，通過(guò)此方法改善食品衛(wèi)生水平；②作為一種功能強(qiáng)化劑原料，可用于新鮮的、具有特殊風(fēng)味和結(jié)構(gòu)的食品開發(fā)；③可用于開發(fā)具有保護(hù)功能或自密封特性的納米結(jié)構(gòu)新型材料；④開發(fā)具有抵御強(qiáng)力細(xì)菌功能特性的材料，這種材料在食品包裝制造中可作為具備自消毒作用的接觸面材料。綜上所述，新技術(shù)的發(fā)展都會(huì)面臨不同的挑戰(zhàn)。為了維護(hù)人體健康，對(duì)于一些高科技融入納米技術(shù)的材料，特別是對(duì)納米顆粒的危害性的測(cè)評(píng)和預(yù)估，還需進(jìn)一步的深入探討。鑒于產(chǎn)品制成的質(zhì)量控制因素與環(huán)境檢測(cè)控制的目標(biāo)，相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法也須緊隨其后，跟上其發(fā)展的 步伐。

隨著我國(guó)高科技技術(shù)的飛速發(fā)展，納米技術(shù)在食品生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有力地促進(jìn)了食品科學(xué)工程的不斷進(jìn)步與發(fā)展，這是納米技術(shù)對(duì)人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生的積極作用。但納米技術(shù)在以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)領(lǐng)域的過(guò)程中，在一定程度上也會(huì)對(duì)人體的健康產(chǎn)生一定的影響。因此，納米技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中須不斷加以改善，最大限度地減少其給人體帶來(lái)的不良影響，推動(dòng)食品科學(xué)工程的健康發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

納米技術(shù)作為當(dāng)前最具發(fā)展前景的高科技技術(shù)之一，在食品科學(xué)工程領(lǐng)域得到了不同程度的開發(fā)與應(yīng)用，滿足了人們對(duì)于食品的需求，為人們的身體健康提供了安全保障，在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮了重要的作用。當(dāng)前納米技術(shù)雖不夠成熟和完善，但擁有無(wú)限的發(fā)展?jié)摿Γ磥?lái)可引領(lǐng)食品科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展。