納米技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用探究

崔波

近些年，納米技術(shù)發(fā)展速度越來越快，應(yīng)用范疇也越來越廣泛。納米技術(shù)在食品工程領(lǐng)域中的應(yīng)用展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，同時也成為推動食品工程持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的強(qiáng)勁力量之一。在實(shí)際應(yīng)用過程中，以納米技術(shù)為基礎(chǔ)制備出來的各種特殊功能納米材料，在改善制品品質(zhì)、口感、色澤等方面發(fā)揮著不可替代的重要作用。為了進(jìn)一步提升納米技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用效率，本文將立足于食品工程領(lǐng)域，就納米技術(shù)的具體應(yīng)用情況進(jìn)行深入分析和探究。

縱觀當(dāng)前納米技術(shù)在各個行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用情況，其涵蓋范圍呈現(xiàn)出越來越廣泛的趨勢，從醫(yī)學(xué)到環(huán)境、從能源到食品等，隨處可見納米技術(shù)的身影。在食品工程中應(yīng)用納米技術(shù)，不僅有助于改善食品的質(zhì)地、增加食品的營養(yǎng)價值、延長食品的保質(zhì)期，而且有助于增強(qiáng)食品的安全性，讓廣大消費(fèi)者更安心地食用，這對于提升消費(fèi)者的身體健康水平和物質(zhì)生活品質(zhì)都有著重要價值和意義。

1.食品工程中應(yīng)用納米技術(shù)現(xiàn)狀闡述

眾所周知，納米技術(shù)的出現(xiàn)對于人類科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展而言可謂是一個重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)和里程碑。在納米技術(shù)的助力之下，現(xiàn)代人改造和利用自然的能力又延伸到了更深層次，達(dá)到了原子、分子水平。現(xiàn)階段，就食品工程領(lǐng)域而言，人們已經(jīng)成功利用納米技術(shù)重新組合原料來生成新的食品類型，比如，納米顆粒便是其中代表性的產(chǎn)物。納米顆粒尺寸小、表面活性高、比表面積大，可以更好地改善食品的質(zhì)地、顏色，也可以更有效地提高食品的口味，提升食品中營養(yǎng)成分的吸收概率。

2.納米技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用形式

2.1納米食品

何為納米食品，即應(yīng)用納米技術(shù)對可食用天然物、合成物、生成物等原料進(jìn)行加工制作，最終形成粒徑小于100nm的食品。食品在經(jīng)過超細(xì)微加工之后，保質(zhì)期會得到延長，而且吸收率會更高一些。目前，納米食品主要包括以下幾種。其一，納米鈣。納米鈣不同于常規(guī)大顆粒碳酸鈣，在經(jīng)過納米技術(shù)處理之后，納米鈣會有更強(qiáng)的親水性，而且鈣分子活躍程度會更高，這樣人體吸收起來會更容易一些。其二，納米淀粉。淀粉在經(jīng)過納米技術(shù)處理之后會產(chǎn)生更加爽滑細(xì)膩的口感。在一些特定的食品領(lǐng)域，納米淀粉是可以替代脂肪的，于是便有了低脂產(chǎn)品的出現(xiàn)。其三，納米固醇。植物固醇在經(jīng)過納米技術(shù)處理之后，在溫度合適的情況下會被均勻地加入到人造黃油里面，進(jìn)而可以更迅速充分地融入水和脂肪。當(dāng)前，納米固醇也被廣泛應(yīng)用到酸奶、色拉油、冰淇淋等食品里面。

2.2納米抗菌材料

納米抗菌材料可以有效防止微生物的生長，及時殺死或者抑制細(xì)菌的繁育。納米抗菌材料的核心成分是抗菌劑，抗菌劑不僅可以抑菌，而且可以殺菌，此外，抗菌劑的安全性和持久性會更強(qiáng)一些。利用納米抗菌材料的特性，納米材料冰箱便展現(xiàn)出非常強(qiáng)的抗菌功效，放入冰箱里的食品可以得到更長時間的保藏。另外，目前市面上已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)了納米材料的無菌餐具，未來也會成為一種趨勢。根據(jù)微生物作用機(jī)理的不同，納米抗菌材料可以劃分為兩種類型：其一是光催化半導(dǎo)體材料，即利用光的催化作用，和H2O或0H-反應(yīng)，生成一種具有強(qiáng)氧化性的羥基而殺死病毒，如納米氧化鋅、二氧化鈦等材料；其二是抗菌活性金屬材料。目前，抗菌活性金屬材料被廣泛應(yīng)用于食品企業(yè)的各個生產(chǎn)制作環(huán)境，諸如加工車間、原材料庫、成品庫、裝運(yùn)箱等，還有便是銀系無機(jī)抗菌材料，即利用Ag+可使細(xì)胞膜上的蛋白失活而殺死細(xì)菌。

2.3納米紫外線屏蔽材料

當(dāng)前，食品工業(yè)領(lǐng)域?qū)ψ贤饩€殺菌技術(shù)的要求越來越高，之前所適用的紫外線殺菌技術(shù)在經(jīng)過高能量的紫外線照射之后，食品本身的微生物、芳香化合物容易被破壞，甚至?xí)鹗称分杏椭趸⑸胤纸狻⒏叻肿硬牧侠匣纫恍﹩栴}，進(jìn)而使得食品變質(zhì)。而納米紫外線屏蔽材料的出現(xiàn)和應(yīng)用，將納米無機(jī)超微粒子紫外線吸收劑添加到包裝材料中，成功取代了之前紫外線殺菌方法，既保證了食品本身的新鮮度，而且可以有效降低或者避免紫外線的破壞作用。

3.納米技術(shù)在食品工程中的具體應(yīng)用

3.1納米顆粒在增強(qiáng)食品營養(yǎng)中的應(yīng)用

納米顆粒在增強(qiáng)食品營養(yǎng)方面有著非常重要的應(yīng)用價值。納米顆粒具備特殊性質(zhì)，可以將營養(yǎng)成分包裹在表面或者內(nèi)部。這樣一來，人體會更容易吸收和利用這些營養(yǎng)成分，這對于提升食品的營養(yǎng)價值有著非常大的作用。實(shí)際食品生產(chǎn)加工過程中會將維生素、微量元素等制備成納米顆粒的形式，它們在人體內(nèi)的生物利用率便可以得到有效增加。舉例來說，其一，當(dāng)前食品中的鐵成分就有制備成納米顆粒形式的，這樣人體便可以更高效率地吸收鐵成分，在防治貧血方面意義重大；其二，食品中的大豆蛋白成分也可以制備成納米顆粒的形式，可以有效提高大豆蛋白的營養(yǎng)價值；其三，膳食纖維也可制備成納米顆粒的形式，將水溶性膳食纖維制備成納米顆粒的形式，以此來增強(qiáng)膳食纖維的功效，在降低人體血脂、調(diào)節(jié)腸道功能等方面有著很好的作用；其四，現(xiàn)在很多乳制品中的營養(yǎng)成分也制備成了納米顆粒的形式，比如把酪蛋白和乳清蛋白制備成納米顆粒的形式，這便可以在很大程度上提升它們在人體內(nèi)的吸收率，乳制品的營養(yǎng)價值也可以得到增強(qiáng)。

3.2納米技術(shù)在食品儲藏保鮮中的應(yīng)用

納米技術(shù)的微觀性特征顯著，納米晶體本身活性很高，而且晶體的體積會根據(jù)分子數(shù)量的變化而變化，這就決定了納米技術(shù)功能的特殊性。納米技術(shù)在食品儲藏和保鮮方面發(fā)揮著重要作用。食品的營養(yǎng)成分和它自身的新鮮程度是成正比的，即食品越新鮮，營養(yǎng)成分會越高，所以食品工程中必須高度關(guān)注食品的儲藏和保鮮方式，盡全力去避免腐壞變質(zhì)情況的出現(xiàn)，應(yīng)積極采取一系列儲藏保鮮措施，充分保證食品的新鮮程度。納米技術(shù)在食品儲藏保鮮中的具體應(yīng)用原理是：納米技術(shù)所具備的高分子物理性質(zhì)本身就有著比較強(qiáng)的抑菌、殺菌、清潔效果，可以有效阻隔二氧化碳以及紫外線的吸收，在食品表面涂抹膜劑之后，食品表面就會出現(xiàn)一層納米粒子結(jié)構(gòu)，使得食品的新鮮度可以得到更好的保障，食品的保質(zhì)期也可以得到延長。

3.3納米技術(shù)在功能性食品生產(chǎn)中的應(yīng)用

功能性食品在現(xiàn)代人的生活中占據(jù)著越來越重要的位置。現(xiàn)代社會生活節(jié)奏快，人們長期處于比較大的生活壓力之下，越來越多人的身體處于亞健康狀態(tài)，這不僅影響到了人體本身的各項(xiàng)機(jī)能，而且對于人體的抵抗力也有很大的影響。所以，現(xiàn)代人對功能性食品或者保健類食品的需求越來越多，標(biāo)準(zhǔn)也越來越高。與基礎(chǔ)性食品不同，功能性食品的功效在每一個人身上的體現(xiàn)并不相同，其與個人身體素質(zhì)、食品的服用計(jì)量和方式以及食品成分等都有著非常緊密的關(guān)聯(lián)性。一般常規(guī)的功能性食品中微量元素的水溶性是比較差的，這也是之前影響功能性食品效果的一個主要原因。而在納米技術(shù)的引入和應(yīng)用過程中，納米技術(shù)成功將部分難以吸收的物質(zhì)進(jìn)行了改性處理，經(jīng)過改性之后的功能性食品中的微量元素會更容易被人體吸收和代謝。如此一來，微量元素的穩(wěn)定性便得到了充分保障，而且功能性食品的實(shí)際食用效果也變得更加理想。

3.4納米技術(shù)在食品包裝中的應(yīng)用

當(dāng)前，食品外包裝中對納米材料的應(yīng)用率變得越來越高，這與納米材料自身的特性和功能有著緊密關(guān)聯(lián)。首先，納米材料的延展性很好。利用納米材料對食品進(jìn)行包裝，可以有效隔絕外界因素對食品的污染，有效隔絕空氣中的病毒、細(xì)菌以及微粒等，這樣一來，食品在后期儲存、運(yùn)輸中便可以保持更強(qiáng)的抵御外界污染和破壞的能力。其次，納米材料是可再生材料。納米材料的成分主要包括生物脂質(zhì)和多糖，從環(huán)保角度來看，納米材料也是首選。但是需要注意一點(diǎn)，即用納米材料進(jìn)行包裝的食品本身是有重量存在的，而食品過重會導(dǎo)致材料功能下降。目前來看，納米技術(shù)的穩(wěn)定性還有著很大的上升和完善空間，還需要技術(shù)研究人員進(jìn)行深入攻關(guān)。現(xiàn)階段，在食品工程領(lǐng)域，有機(jī)蔬菜、酒水等利用納米級食品包裝會更多一些，這與食品自身的種類和特點(diǎn)密不可分。鑒于有機(jī)蔬菜、酒水等食品自身的特殊性，需要通過納米包裝材料來降低壓力，同時盡可能避免運(yùn)輸對食品自身性能造成的影響。

3.5納米技術(shù)在食品安全監(jiān)測中的應(yīng)用

在食品工程領(lǐng)域，食品安全占據(jù)第一位，而在食品安全中食品安全監(jiān)測更是占據(jù)著重要位置。目前，針對食品安全的監(jiān)測主要借助各種先進(jìn)且大型的儀器，如氣相色譜。這一類監(jiān)測儀器的確可以很好地保證食品安全監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠度，但是這類監(jiān)測有一個嚴(yán)重的弊端或者問題，即監(jiān)測成本太高，而且一些特殊食品的監(jiān)測周期也比較長。在此背景下，納米技術(shù)逐漸嶄露頭角，慢慢應(yīng)用在了食品安全監(jiān)測領(lǐng)域當(dāng)中，即利用納米生物傳感器技術(shù)來對食品安全進(jìn)行有效監(jiān)測。納米材料本身是能夠檢測出食品性能的，而且與儀器監(jiān)測方式相比，這一技術(shù)更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，不僅簡單高效而且投入也比較小。現(xiàn)階段，食品安全監(jiān)測中應(yīng)用到的納米材料主要有石墨烯、碳納米管等。用石墨烯材料檢測食品里的微量元素和成分，檢測結(jié)果非常快，而且精準(zhǔn)度很高。從當(dāng)前納米技術(shù)在食品安全監(jiān)測中的實(shí)際應(yīng)用效果來看，納米技術(shù)在食品安全中的應(yīng)用有著廣闊應(yīng)用前景，但是在未來應(yīng)用中還需要進(jìn)一步改進(jìn)安全評估和監(jiān)管，尤其是要保證食品加工中使用的納米材料必須嚴(yán)格按照國家規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定來執(zhí)行，要保證其對人體健康以及生態(tài)環(huán)境的安全性。

4.納米技術(shù)在食品工程領(lǐng)域的未來應(yīng)用展望

在食品工程領(lǐng)域，納米技術(shù)的地位已不容撼動，其在該領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色，發(fā)揮著不可替代的重要作用。首先，納米技術(shù)在進(jìn)一步推進(jìn)食品安全、營養(yǎng)、功能以及品質(zhì)提升中起著非常關(guān)鍵的作用，而且納米材料的應(yīng)用在很大程度上起到了節(jié)約作用。近些年，納米技術(shù)在食品工程領(lǐng)域中的應(yīng)用成果有目共睹，但是這并不意味著納米技術(shù)在食品工程領(lǐng)域已經(jīng)得到了完全充分的應(yīng)用。相反，針對納米技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用研究還有著非常大的拓展和提升空間，在實(shí)際應(yīng)用過程中也暴露出了一系列問題，比如，納米食品雖然可以有效縮減食品的尺寸大小，但是由此產(chǎn)生的粉料污染還未尋找到切實(shí)可行的解決措施。另外，納米顆粒雖然可以提高人體對食品營養(yǎng)成分的吸收率，但是也有可能會對人體重要的酶活性造成損害，或者造成遺傳物質(zhì)突變以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)紊亂等。除此之外，現(xiàn)階段我國針對納米食品的安全性評價還不夠權(quán)威和全面，始終未能建立起一個統(tǒng)一科學(xué)的考量標(biāo)準(zhǔn)，這不僅不利于食品安全的管控，而且對于納米技術(shù)帶來的效益還有待進(jìn)一步研究。在未來，納米技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用研究目標(biāo)和方向還是相對比較明確的，其重點(diǎn)是聚焦可食用天然包裝材料、納米顆粒、納米成分的設(shè)計(jì)研究以及其所產(chǎn)生的影響等。雖然目前納米技術(shù)在食品工程應(yīng)用過程中還存在著一系列問題，但相信在不久的將來，這些問題都會隨著研究的深入而被逐步解決，納米技術(shù)在食品工程領(lǐng)域也會得到越來越廣泛的應(yīng)用。

結(jié)束語

食品工程領(lǐng)域應(yīng)用納米技術(shù)已然成為了一種必然趨勢，納米技術(shù)成功解決了食品工程領(lǐng)域很多積攢已久的問題，而且在實(shí)際應(yīng)用中也展現(xiàn)出比較理想的效果。納米技術(shù)作為一種微量級別技術(shù)形式，可形成納米級的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，而且凸顯出越來越豐富多元的材料性質(zhì)。這些都為食品工程領(lǐng)域的改革與創(chuàng)新提供了新的思路，納米技術(shù)將是推動食品工程實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)的強(qiáng)勁力量。