納米技術在食品科學中的應用分析

左 旦

(安徽工商職業學院,安徽合肥 230001)

納米技術在食品科學中的應用分析

左 旦

(安徽工商職業學院,安徽合肥 230001)

納米技術是在納米尺度理解、控制和操縱物質世界的一項科學技術,是二十世紀末發展起來的一項新興技術,目前已廣泛應用在化工、材料、醫藥、食品以及能源等領域。并給人們帶來了巨大的經濟效益。然而,作為一種全新的高科技技術,人們對納米技術的探討尚不夠成熟,需要人們對其進行更深層次的研究。本文主要是對納米技術在食品科學中的應用情況進行分析探討,并提出相應的觀點。

納米技術;食品科學;應用

作為20世紀末興起并迅速發展的一項高科技技術——納米技術,在各行各業已經得到廣泛的應用與推廣,伴隨著研究的深入和科學的發展,納米技術已經日趨成熟。此外,近年來納米技術在醫藥上的許多研究成果正逐步地應用于食品行業,并生產出了許多新型的食品,然而,納米材料的食品安全越來越受到人們的關注。

一、納米技術

自從上個世紀90年代出現納米技術后,在納米技術領域的新概念、新名詞、新材料不斷涌現,使得人們對納米技術的理解不夠透徹,對其研究也處于初級階段。其實,納米技術是一門基礎研究與應用研究多學科交叉的科學,不管是在原子、分子或者是在超分子角度上對其分析,納米技術都堪稱是一項新的、空前的技術創新,對今后物理學的發展起著重要作用。納米技術的目標主要是根據納米結構所具有的特性和功能,結合人們的需求,對材料進行加工,并制造具有特定功能的產品,給人們帶來全新的技術革命。此外,在設計過程中在原子、分子的水平上運用納米技術進行材料設計,進而制造出具有全新性質和各種功能的材料,從而滿足人們日益增長的生活需求。此外,納米材料因其尺寸上的微觀性(1～100納米),由于材料的微觀粒子足夠小,從而表現出特殊的熱學、力學、物理與化學性能,并具備特殊的功能,是功能材料制備的首選,由此可見,納米材料具有優異的表面效應、晶粒尺寸小、體積效應和量子尺寸效應優良,使得納米材料與通過納米技術制備的工藝已經廣泛應用于食品、材料制備、化工生產、醫學以及生物工程等各種領域,不僅給人們帶來巨大的效益,還會對各學科領域的發展產生深遠的影響與變革。

二、納米食品的概述

所謂納米食品,指的是在食品加工、生產或包裝過程中采用了納米技術手段的食品。但是,納米食品不僅僅是采用納米技術將食品的尺寸加工至納米級別,也涉及到通過納米技術對食品進行了改造從而改變食品性能的食品。從而使經過納米技術加工的食品在營養、吸收等方面會很大的提高,在這方面應用最廣泛主要有維生素制劑、鈣、硒等礦物質制劑、豆奶與納米添加營養素的鈣奶茶等。

但是,由于人們對納米技術研究的局限性決定了納米食品也存在一些問題,從而使得納米食品的安全日益受到人們的關注。因為,在納米食品生產過程中主要采用球磨法使食品的尺寸變小而達到納米級別,從而不可避免地產生粉料污染,同時,納米技術給食品所帶來的危害與不利影響等,目前我們還無法預測,難以判斷納米材料是否對人體有害。目前,我國乃至國際上的納米食品行業還沒有形成一個統一的、有效的標準,無法對納米食品進行安全性評價,也不利于食品健康的管理與監控。此外,據研究部分納米食品存在一些有害成分,采用球磨法對食品進行加工,所制備得到的納米粉末更容易進入細胞甚至細胞核內,進而對人體所產生的危害也沒有研究清楚。

三、納米技術在食品科學中的應用分析

1、微乳化技術和納米膠囊制備技術

所謂的微乳液,就是通過將兩種互不相溶的液體形成的吉布斯自由能最小、狀體均勻并且穩定,各向同性、粒徑大小為l～100納米、外觀透明或半透明的分散體系,而制備該微乳液的技術也稱為微乳化技術。自從上個世紀末以來,人們加大對微乳理論和應用的研究,并將微乳化技術已應用于納米顆粒、微膠囊和納米膠囊的制備。采用納米技術,將微膠囊制備成具有粒徑大小在10～1 000納米尺寸的新型材料。由于納米膠囊顆粒微小,形成膠體溶液,易于分散和懸浮在水中,并形成清澈透明的液體,從而使所載的藥物或食品功能因子改變分布狀態而濃集于特定的靶組織,進而有利于提高療效的目的,增加藥品生產效率。此外,由于分子自組裝技術特殊的界面分子識別功能,納米膠囊的制備技術已應用到香料阻燃劑、醫藥、石油產品以及食品調味品等領域,并且其應用范圍將會進一步擴大。調查顯示,目前制備納米膠囊的方法主要有微乳聚合法、乳液中的界面沉積法、乳液中的界面聚合法、復相乳液溶劑揮發法等。

2、納米技術在食品包裝與保險技術中的應用

在食品包裝行業,納米技術的應用最為普遍,并且該技術能給人們帶來極大的利益。因為,在包裝材料過程中,只需加入一定的納米微粒就能夠有效地增加包裝材料的抗菌性能與密封效果,從而更好地為食品包裝提高質量安全保障。同時,在冰箱制造行業也能看到納米技術的應用情況,通過納米技術能夠有效地生產出一些抗菌性的冰箱,從而滿足人們日常生活需求。此外,由于納米材料的尺寸微小(納米級別),并體現出特殊的功能,在食品包裝過程中加入一定的納米微粒有利于改變對現有包裝材料的性能,從而進一步保證食品的安全。甚至已有不少人研究納米技術在玻璃和陶瓷容器等領域的應用,通過加入納米顆粒,可以有效地增加了脆性材料的韌性與強度,還可以有效地吸收紫外線防止塑料包裝由于時間過長而出現老化、變質等現象,進而增加食品包裝的使用壽命,促進食品包裝行業的發展。

3、納米技術在超細微粒和納米粒子制備中的應用

在當今的高新技術研究領域中,超細微粒尤其是納米粒子已經成為人們研究的熱門方向,并是當今急需加大研究投入的領域。經過超細化處理后的物質,粒子之間的接觸面積增大,比表面積也大大增加,界面能顯著提高,表面能會發生巨大變化,從而顯現出獨特的物理與化學性能。通常情況下,制備超細粒子的方法為超細碾磨法,例如市場上比較普遍的具有強抗氧化性的超細綠茶粉與具有強結合水能力的超細面粉等。研究表明,粒子越小越有助于人體的吸收消化,約1 000納米的超細綠茶粉呈現出較好的營養消化和吸收率,其營養價值大大超出普通的綠茶粉。又近年來迅速發展起來的新技術——超臨界流體制備超細微粒技術,也屬于納米技術制備超細粒子的范疇,該技術可以較準確地控制結晶過程,對粒子尺寸進行精確的控制,從而生產出的超細微粒粒徑小且粒度分布均勻,該技術在醫療藥物制造行業較為普遍,具有誘人的應用前景。

4、納米技術在食品檢測中的應用

隨著計算機技術的飛速發展,使得納米傳感器技術也得到了驚人的發展,并已在食品安全監測中得到廣泛的應用。所謂納米生物傳感器技術,采用選擇性結合靶分子的生物探針,對食品進行安全監測的技術。因為,納米材料本身就是非常敏感,對于不均勻的生物與化學物質反應靈敏,將納米技術與生物學、計算機技術、電子材料相結合,可以制備新型的傳感器件,并提高食品安全監測效率。例如與生物芯片等技術結合,可以使分子檢測更加簡便、高效的納米生物傳感器。近年來,人們通過納米生物傳感器技術可以實現對食品安全、臨床診斷與治療的快速、有效、靈敏地檢測。例如,在傳統的檢測領域,尤其是監測微量細菌時需要擴增或富集樣本中的目標菌,從而無形中增加監測步驟,同時過程繁瑣而費時費力,然而,利用納米技術與表面等離子體共振、石英晶體微天平等研制而成的納米生物傳感器,不僅能夠大大減少檢測所需的時間,還可以提高檢測的靈敏度,進而提高監測效率與精確度。

四、結語

綜上所述,由于納米材料發展比較晚,各方面的研究還不夠完善,納米技術也存在一些不足和缺陷。但是,這并不影響納米技術在食品工業中的應用,隨著人們對納米技術研究的不斷深入,我相信在不久的將來納米技術將會引發一場新的食品科學的革命,為食品行業帶來巨大的經濟效益與發展空間,也會使人們的飲食結構和生活方式發生巨大的變化,引領人們走進一個全新的食品行業,進而提在很大程度上提高人們的生活水平。

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TS20

A

1008-7508(2012)07-0127-02

2012-03-27

左旦(1982～),江蘇常州人,安徽工商職業學院講師,研究方向:食品科學。