納米技術(shù)在食品科學(xué)工程中的應(yīng)用分析

王召君

摘 要：新的社會發(fā)展時期，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)和發(fā)展，納米技術(shù)作為新技術(shù)的一種已經(jīng)有了一定的發(fā)展，而且在眾多行業(yè)中都有所應(yīng)用。納米技術(shù)能夠應(yīng)用到化工、食品以及醫(yī)藥等多個領(lǐng)域，給人們帶來經(jīng)濟利益，也能夠促進這些領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。納米技術(shù)在食品科學(xué)工程中的應(yīng)用逐步受到了重視，在確保食品安全方面發(fā)揮著重要作用，但是目前納米技術(shù)在食品科學(xué)工程中的應(yīng)用研究還有進一步提升的空間，還不成熟，而這就需要對其具體應(yīng)用進行深層次的研究。因此，本文首先介紹了納米技術(shù)的基本內(nèi)容，之后重點分析納米技術(shù)在食品科學(xué)工程中的具體應(yīng)用，最后對納米技術(shù)在食品科學(xué)工程中的發(fā)展前景和展望進行闡述，從而實現(xiàn)納米技術(shù)的廣泛、高效以及科學(xué)合理的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：納米技術(shù);食品科學(xué)工程;應(yīng)用分析

21世紀(jì)以來，我國的科技發(fā)展水平日新月異，納米技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用取得了重大突破，其作為高端技術(shù)之一在食品科學(xué)工程中有著廣泛的應(yīng)用，比如，食品包裝、食品儲藏、食品檢測以及食品健康等多個方面。納米技術(shù)能夠?qū)鹘y(tǒng)的技術(shù)進行有效改造，在推動各個行業(yè)的發(fā)展方面具有重要作用，而且該技術(shù)的研究成果能夠?qū)κ称饭に囘M行有效改進，尤其是開發(fā)一些新型食品。食品是人民群眾日常生活的重要組成部分，食品科學(xué)作為研究食品形式的學(xué)科與人們的飲食健康息息相關(guān)，而納米技術(shù)在食品性質(zhì)的檢測中具有重要的作用，其通過一個粒子構(gòu)建物質(zhì)，檢測食品的性質(zhì)，以保障食品的質(zhì)量，滿足人民群眾對食品的高要求。隨著基因、食物、健康之間關(guān)系的明確化，納米技術(shù)能夠全面、有效、科學(xué)地推動食品行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 納米技術(shù)的基本情況

1.1 納米技術(shù)的概述

納米技術(shù)是通過單個原子或分子制作物質(zhì)的一種技術(shù)，而且融合了多個學(xué)科的內(nèi)容，比如納米化學(xué)、納米生物學(xué)等，以構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品。食品科學(xué)是指應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)及工程知識來研究食品的物理、化學(xué)及生物性質(zhì)及食品加工原理的一門學(xué)科，而納米技術(shù)可以為食品的研發(fā)提供新思路，通過在生產(chǎn)和加工過程的應(yīng)用拓展食品領(lǐng)域。納米技術(shù)在其中的應(yīng)用可以提升食品科學(xué)的發(fā)展水平，也能夠在一定程度上保障食品安全[1]。

1.2 納米技術(shù)的特性

首先是表面效應(yīng)，即納米晶粒表面原子數(shù)和總原子數(shù)之比隨粒徑變小而急劇增大后引起的性質(zhì)變化。納米晶粒的減小，導(dǎo)致其表面熱、表面能及表面結(jié)合能都迅速增大，致使它表現(xiàn)出很高的活性。其次是體積效應(yīng)，納米技術(shù)中的納米粒子由眾多原子或者分子組成，隨著體積的變化，其物理化學(xué)性質(zhì)也隨之改變。一般納米材料的熔點為其原來塊體材料的30%～50%。最后，尺寸效應(yīng)，尺寸效應(yīng)使得納米材料在高度光學(xué)非線性、特異性催化和光催化性質(zhì)、強氧化性質(zhì)和還原性方面具有明顯優(yōu)勢[2]。

1.3 納米技術(shù)發(fā)展過程中的潛在危害

納米技術(shù)雖然具有明顯的優(yōu)勢，但是其潛在危害也不容忽視，而且隨著研究的深入，也可能會有新的問題爆發(fā)和出現(xiàn)，因此要對其可能存在的危害有一定的認(rèn)識和了解，比如，尺寸小是否會避開生物的自然防御系統(tǒng)、生物是否能降解以及毒副作用如何等。首先，社會危害，相對于固定納米粒子材料，自由納米粒子材料更值得關(guān)注，也更具有研究意義。在儀器層面，存在在軍事領(lǐng)域使用納米技術(shù)的可能性，被應(yīng)用于新型監(jiān)視設(shè)備會導(dǎo)致隱私泄露，例如，MIT士兵納米技術(shù)研究所研究的裝備士兵的植入體，同時還有使用納米探測器進行監(jiān)視的現(xiàn)象。在結(jié)構(gòu)層面，就像生物技術(shù)操控基因的能力伴隨著生命的專利化一樣，納米技術(shù)操控分子的技術(shù)帶來的是物質(zhì)的專利化[3]。其次，健康問題，納米顆粒進入人體有4種途徑：吸入，吞咽，從皮膚吸收或在醫(yī)療過程中被有意注入（或由植入體釋放）。一旦進入人體，它們具有高度的可移動性，它們甚至能穿越血腦屏障。最后，環(huán)境問題，納米顆?？赡軙Νh(huán)境造成未知的傷害。

2 納米技術(shù)在食品科學(xué)工程中的具體應(yīng)用分析

現(xiàn)階段，人民群眾對食品具有較高的關(guān)注度，不僅局限于溫飽，更重要的是對種類多樣化以及健康的需求，而納米技術(shù)作為新型技術(shù)在食品科學(xué)工程中逐步廣泛應(yīng)用，比如食品的儲藏保鮮方面、質(zhì)量檢測方面以及新品種的開發(fā)等，具體內(nèi)容如下。

2.1 納米技術(shù)在食品儲藏保鮮方面的應(yīng)用

食品的新鮮程度與其營養(yǎng)價值具有密切關(guān)系，一般情況下，食品越新鮮，其營養(yǎng)價值也就越高。食品科學(xué)工程中的一個重要問題就是其儲藏保鮮問題，一般情況下，食品的儲藏時間都不長，而且長時間儲藏也會影響其新鮮程度，尤其是水果和蔬菜的儲藏和保鮮。就目前而言，食品儲藏保鮮方面常用的技術(shù)是臭氧、防腐、冷藏以及氣調(diào)，但是這些技術(shù)在具體使用過程中都會受到一定程度的限制，與納米技術(shù)相比，其儲藏保鮮效果有待提高。利用納米材料進行食品儲藏保鮮的原理在于其本身就具有殺菌消毒以及清潔功能等，且所受到的限制比較少。在納米材料上涂上涂膜劑，能夠延長蔬菜和水果的保鮮時間，目前已有納米材料應(yīng)用到食品的儲藏保鮮方面，比如，納米二氧化鈦、銀系納米材料等[4]。

2.2 納米技術(shù)在食品包裝方面的應(yīng)用

對食品進行包裝能夠避免外界微生物等對食品的污染，也能夠降低食品在運輸以及保存過程中受外界影響的程度，有效避免食品的破損、變形。除此之外，食品包裝還便于消費者攜帶以及商家售賣。目前用于包裝的材料大多是可再生的，以糖類和脂類為主，但是應(yīng)用時卻具有很大的局限性，承重效果有效，與納米材料性能相比，其在穩(wěn)定性、抗菌性以及保鮮性等多個方面都有所不足。納米材料中的納米蒙脫石粉類已經(jīng)用于包裝飲料、蔬菜和啤酒等。納米材料在食品包裝中的應(yīng)用，能夠最大程度地避免包裝食品遭到破壞以及運輸過程中的損壞，防止細(xì)菌引起的食品變質(zhì)。

2.3 納米技術(shù)在食品安全檢測方面的應(yīng)用

食品流入市場必經(jīng)的環(huán)節(jié)就是要進行食品安全檢測，當(dāng)前檢測中用的比較多的就是大型機器，通過這些機器有效檢測食品的質(zhì)量，雖然檢測結(jié)果真實而且機器的靈敏度比較高，但是檢測的時間比較長，而且需要耗費比較多的資金進行儀器的采購。納米技術(shù)能夠?qū)Ξ?dāng)前使用較多的電化學(xué)傳感器進行優(yōu)化，提升食品安全檢測效率，也有利于降低成本，提高操作的簡便性。目前常見的用于食品檢測的納米材料有碳納米管以及石墨烯等，利用這些材料進行食品安全檢測具有明顯的優(yōu)勢。

2.4 納米技術(shù)在功能食品以及健康食品方面的應(yīng)用

社會在不斷發(fā)展，人們的生活節(jié)奏也在加快，由于食品安全以及工作壓力等多個方面因素的影響，亞健康的人數(shù)在不斷增加，廣大人民群眾對健康食品以及功能食品的需要也在不斷增加。有關(guān)研究表明，食品食用效果與功能成分的存在方式、使用方式以及穩(wěn)定程度都有一定的影響，功能成分雖然可以通過一些方式添加到食品中，但由于其水溶性差、對環(huán)境較敏感等原因嚴(yán)重影響了功能食品的顏色和氣味等，部分功能食品不易吸收，補充營養(yǎng)的效果較差。日本最早將納米技術(shù)應(yīng)用到功能食品的研發(fā)中，該技術(shù)能夠使一些人體不易吸收的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易吸收的小顆粒，促進人體吸收，滿足人們健康需要。比如，可以通過納米技術(shù)改善類胡蘿卜素水溶性，確保食品的穩(wěn)定性以及美觀，且促進人體吸收。而且將納米技術(shù)改善過的類胡蘿卜素應(yīng)用在檸檬水以及黃油的生產(chǎn)中，能夠有效提升經(jīng)濟效益。食品中存在的生物活性物質(zhì)能夠預(yù)防疾病，提升人們的免疫力，但是其功效卻比較低，而納米材料能夠有效增強食品的生物活性，增強人體對其的吸收效果。一般情況下，利用納米制劑可以增強大多數(shù)食品的溶解性。

2.5 納米技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用

納米技術(shù)在食品加工環(huán)節(jié)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，可以利用可食用的納米涂層提高食物的味道以及生物活性，避免食物氧化以及水分流失。各種各樣的烘焙食品，都涂有可食用的抗菌納米涂層。納米過濾器已被用于去除甜菜根汁的顏色并保留其風(fēng)味;也可用于除去牛奶中的乳糖，從而適合乳糖不耐癥患者飲用。納米級過濾器有助于消除牛奶或水中的細(xì)菌，而無需煮沸。用于開發(fā)納米篩的納米材料可用于牛奶和啤酒的過濾。納米技術(shù)還能用于生產(chǎn)低脂、低糖和低鹽的健康食品，從而避免食源性疾病。

3 納米技術(shù)在食品科學(xué)工程中的應(yīng)用展望

雖然目前納米技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用在一定程度上推動了其發(fā)展，確保了食品的營養(yǎng)和安全性。但是其在發(fā)揮積極作用的同時，也有一些危害性，比如納米科技被人體吸收后可能會造成分泌紊亂以及損傷神經(jīng)系統(tǒng)，也會提升腫瘤的發(fā)病率，而未來如何降低其危害是重要的研究方向。除此之外，目前缺乏對納米技術(shù)的風(fēng)險評估，納米顆粒能夠與蛋白質(zhì)和酶結(jié)合，通過反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。為了了解納米技術(shù)對人體健康的危害，曾在動物身上進行毒性研究，而有關(guān)數(shù)據(jù)也表明納米顆粒能夠?qū)ζ鞴僖约懊庖呦到y(tǒng)產(chǎn)生毒性，但是其對于人體危害的程度以及差異性等有待進一步研究。因此，應(yīng)該不斷完善納米技術(shù)的應(yīng)用，對于其危害性進行深入研究。改善納米技術(shù)的應(yīng)用，從而盡可能降低納米技術(shù)對人體的不良影響，促進食品科學(xué)的健康發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用面臨著巨大的挑戰(zhàn)，在未來應(yīng)該對其特性進行深入了解，并建議制定有關(guān)納米食品的標(biāo)準(zhǔn)以及法規(guī)，增強其應(yīng)用的合理性，降低危害，從而提高消費者對納米技術(shù)用的接受程度。除此之外，還應(yīng)該完善納米技術(shù)應(yīng)用的風(fēng)險評估，合理規(guī)劃納米技術(shù)的應(yīng)用。

4 結(jié)語

綜上所述，納米技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展速度比較快，尤其是在食品科學(xué)領(lǐng)域，雖然其具有一定的危害性，但是總的來說利大于弊，其應(yīng)用能夠有效提高食品的儲藏時間和保鮮效果，便于人體吸收營養(yǎng)物質(zhì)。除此之外，納米技術(shù)也能夠有效提高工作效率，改善工作環(huán)境，降低成本。在對納米技術(shù)的應(yīng)用進行深入研究的基礎(chǔ)上改良其不足之處，從而為食品行業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持，并進一步擴大其應(yīng)用范圍，增強人們對納米技術(shù)的認(rèn)可。

參考文獻

[1]彭文科.納米技術(shù)在食品科學(xué)工程中的應(yīng)用[J].花炮科技與市場，2019（1）：180.

[2]姚文文.納米技術(shù)在食品科學(xué)工程中的應(yīng)用研究[J].時代農(nóng)機，2018，45（9）：181.

[3]王針針.納米技術(shù)在食品科學(xué)工程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代食品，2017（1）：82-83.

[4]呂東，周小虎.納米技術(shù)在食品科學(xué)工程中的應(yīng)用[J].食品安全導(dǎo)刊，2016（12）：131.

作者簡介：王召君（1998—），女，安徽阜陽人，本科。研究方向：食品科學(xué)與工程。