食品納米技術(shù)

1、現(xiàn)代食品科學中的納米技術(shù),目錄,緒論納米技術(shù)發(fā)展狀況納米技術(shù)在食品科學領(lǐng)域的應用納米技術(shù)的安全和未來,緒論,納米技術(shù)是在0.10～100納米（即十億分之一米）尺度的空間內(nèi)，研究電子、原子和分子運動規(guī)律和特性的嶄新技術(shù)。由于納米技術(shù)將最終使人類能夠按照自己的意愿操縱單個原子和分子，以實現(xiàn)對微觀世界的有效控制，所以被認為是對21世紀一系列高新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展有極為重要影響的一門熱點學科。,什么是納米技術(shù)？,納米技術(shù)發(fā)展的四個階段：,一

2、、納米微粒。包括純碳分子，即“納米管”。產(chǎn)品：防裂油漆、防曬霜、防漬織物、自潔產(chǎn)品等等。二、自主裝微集成粒。目前已制造出來的納米產(chǎn)品尺寸都很小，如電腦晶片。三、自主裝納米集成功能體系。四、生物納米技術(shù)。,食品納米技術(shù)指納米材料技術(shù)在食品科技領(lǐng)域，尤其是功能食品領(lǐng)域里的應用。它更關(guān)注在小尺寸下食品原料表現(xiàn)出的物理化學性質(zhì)，以及在小尺寸下通過物理化學改性手段得到的食品原料新的營養(yǎng)和功能特性及相關(guān)的安全理解。在具體研究內(nèi)容從三個方面得到

3、體現(xiàn)：食品納米結(jié)構(gòu)、功能性納米顆粒以及食品接觸表面。,什么是食品納米技術(shù)？,從納米材料科學角度考慮，功能食品的制備應包括以下幾個內(nèi)容：,單體制備技術(shù) 強化食品材料原有的營養(yǎng)與功能活性； 納米自組裝技術(shù) 通過合理的設(shè)計以及有機的組裝，保護和發(fā)揮食品材料的營養(yǎng)與功能價值。 食品感官技術(shù),納米技術(shù)發(fā)展狀況,發(fā)達國家及部分發(fā)展中國家均提出重視納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)中的應用；納米技術(shù)目標均涉及食品生產(chǎn)及加工工

4、藝，包括食品微觀結(jié)構(gòu)、香味、貯藏期、病菌控制、信息技術(shù)等；均涉及食品質(zhì)量與安全：建立對攝入納米顆粒的生物累積及潛在毒性的評估體系，如攝入量評估、新型食品毒理學和過敏性評估；均對農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域加大了投資力度。,國內(nèi)外食品納米技術(shù)發(fā)展狀況,研究領(lǐng)域主要集中在： 納米工程 病毒污染 環(huán)境污染,,食品包裝和安全監(jiān)測,以美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)食品項目導向為例：,技術(shù)項目主要集中在： 表面生物選擇性 納米生物處理,以美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)食品項目導向為

5、例：,研究主題主要集中在： 食品生物處理,納米技術(shù)在食品科學領(lǐng)域的應用,,食品納米技術(shù)已經(jīng)介入的領(lǐng)域,納米食品包裝材料食品加工與貯藏食品納米標簽納米技術(shù)監(jiān)控食品納米食品添加劑應用納米技術(shù)運輸活性物質(zhì),納米材料在食品包裝中的運用 （1） 納米抗菌材料 （2） 納米保鮮材料 （3） 納米防偽包裝材料 （4） 智能型納米包裝材料,納米材料在食品包裝中的運用---納米抗菌材料

6、納米抗菌材料是一類具備抑菌性能的新型材料，由于材料本身賦予了抗菌性，可以使微生物的生長和繁殖保持在一個較低的平。目前制取抗菌材料主要是添加無機納米材料的方法。,納米材料在食品包裝中的運用---納米保鮮材料 添加納米Ti02制成的包裝材料可以防止紫外線引起的食品自動氧化變質(zhì)，保護維生素和芬香化合物不受破壞，使食品保持新鮮。,納米材料在食品包裝中的運用---納米防偽包裝材料 納米防偽技術(shù)的原理

7、：選擇適當體積的納米材料來呈現(xiàn)不同的顏色。如：Ti02、Si02粒子呈現(xiàn)白色，Cr03呈綠色，F(xiàn)e203呈褐色。這些物質(zhì)對周圍環(huán)境敏感。 當把具有這些特性的納米粒子加入包裝材料中，人們在選擇商品時便可利用溫度、光線等加以鑒別，從而達到防偽的目的。,納米材料在食品包裝中的運用---智能型納米包裝材料,Four Steps,,,,,Step one,,,,,Step two,,,,Step three,,

8、,,,Step four,1.1.4 智能型納米包裝材料,納米材料在食品檢測中的應用特性,,表面反映活性高,,特,,,,催化效率高,,,,,,吸附能力強,,,,,,顆粒比表面積大,,性,,,,銳普PPT論壇chinakui轉(zhuǎn)載：www.rapidbbs.cn,納米材料在食品檢測中的應用 利用納米特性，將納米顆粒引入到傳感器研究中，可大大增強傳感器的靈敏度。生物納米傳感器可檢測食品中化學污染物并標記損失分子

9、和病毒，從而好更好控制、檢測和分析生物結(jié)構(gòu)納米環(huán)境。,納米“電子舌”和“電子鼻” 納米“電子舌”：運用表面涂有納米導電高分子材料電機檢測小含量化學污染裝置，該“電子舌”嗅覺靈敏高，主要用于識別實物和水中雜質(zhì)，食物風味質(zhì)量控制等。納米“電子鼻”：主要用于識別十五種病原體,判斷食物是否腐敗。,功能性食品納米技術(shù),食品納米技術(shù)理論，是一門關(guān)于納米物理、納米化學、生物學等學科在食品科學領(lǐng)域的交叉科學。目前國內(nèi)外市場上低端納米產(chǎn)品如納米

10、茶粉等，屬于依靠簡單的物理研磨技術(shù)；而主要的高端納米產(chǎn)品，多為以傳統(tǒng)膠體化學為基礎(chǔ)理論的多功能微膠囊類產(chǎn)品。,膠體化學理論的價值，主要在于以模型手段模擬真實的體系，其內(nèi)容主要有以下幾方面：,納米級材料物化性質(zhì)； 材料在分子水平上的相互作用與反應； 體系功能特性的表達。,納米級材料的物化性質(zhì),粒徑與構(gòu)象的多樣性可模型化表述,食品感官技術(shù),Molecular Gastronomy：直接翻譯為分子美食學或分子烹飪學。 指以化學

11、、生物學以及物理學理論為基礎(chǔ)，在烹飪過程中運用相關(guān)的科學知識，根據(jù)不同食品分子之間的作用及相互關(guān)系進行烹飪，并解釋菜品美味的原因。分子烹飪學的探討有助于尋找烹制蛋白質(zhì)的最佳溫度，賦予食品不同的風味結(jié)構(gòu)，讓食物能更好地搭配，滿足人體感官的需要。,典型的烹飪技術(shù)有：泡沫法和微膠囊法。,紅酒泡沫,- 多糖類（淀粉、魔芋、殼聚糖、海藻酸鈉） 蛋白類（植物蛋白、動物蛋白） 復配膜（蛋白/多糖/礦物質(zhì)）,正在醞釀中的可食用膜制備技術(shù)：,,WPI

12、/TiO2紫外誘導抑菌超親水膜光誘導機理,在飲料工業(yè)中的應用（制造固體飲料） 在乳制品中的應用（果味奶粉、姜汁奶粉、可樂奶粉、發(fā)泡奶粉） 在糖果中的應用（調(diào)色、調(diào)香、調(diào)味以及糖果的營養(yǎng)強化和品質(zhì)改善） 在食品添加劑中的應用（酸味劑、風味與調(diào)味料、甜味劑、色素）,目前市場上可以見到的食品微膠囊產(chǎn)品已經(jīng)有很多，應用的領(lǐng)域也很廣：,食品微膠囊,改性天然運載蛋白納米微膠囊,Zhen Yang, Xiaoyong Wang, Huajia

13、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,去鐵鐵蛋白是鐵蛋白不含鐵的形式，由24個蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成。利用去鐵鐵蛋白作為納米載體包裹鉑類藥物，可向腫瘤

14、細胞的靶向性輸送藥物。 很多腫瘤細胞表面可以大量表達鐵蛋白特異性受體，可以通過鐵蛋白受體－鐵蛋白的結(jié)合介導對鐵蛋白（及去鐵鐵蛋白）內(nèi)吞。而鐵蛋白本身可以在體內(nèi)分解，無毒無免疫原性。,可食用納米微膠囊的種類,包埋類納米微膠囊（透明質(zhì)酸壁材等）,,Paclitaxel (PTX) 紫杉醇Hyaluronan glycosaminoglycan (GAG)透明質(zhì)酸,在人體的營養(yǎng)輸送與吸收方式等方面，納米微膠囊具有微米膠囊不具有

15、的優(yōu)勢。,與微米級膠囊相比，納米微膠囊的特點主要為： - 更小的尺寸 - 更大的比表面 - 更高的活性,可食用納米微膠囊的價值,納米技術(shù)的安全和未來,食品納米技術(shù)面臨的問題,盡管納米技術(shù)在食品工業(yè)中有廣泛的應用價值，但是同采用任何新的食品接觸材料一樣，必須對食品產(chǎn)品中納米粒子可能的釋放以及這些材料對人類健康的安全性做出評估。而大量報告指出：納米粒子穿越血腦屏障的能力，令人對其可能帶來的毒性產(chǎn)生警惕；,英國Martin Garnet

16、t在雜志（Occupational Medicine）發(fā)表文章，指出300 nm的粒子可以進入細胞，大于100 nm的顆?？稍诟鞣N不同的組織（包括大腦）中聚集；英國Chaudhry提出飲食中的納米粒子和更大的微觀粒子是否能夠?qū)е履c道發(fā)炎的問題，這必須進行測試以檢查納米食品配料或添加劑是否影響營養(yǎng)；2004年英國皇家學會和皇家工程院建議將納米粒子當作新的、潛在有害的材料，直到測試證明它們安全為止；2007，歐盟第七框架協(xié)議（2007

17、-2013年）將界面和尺寸相關(guān)的現(xiàn)象，包括對人體的安全性、健康和環(huán)境被推薦為最主要的研究課題；2007，美國食品藥品管理局（FDA）發(fā)布首份納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品監(jiān)管調(diào)查報告，點名傳統(tǒng)的產(chǎn)品安全標準不再適用于納米產(chǎn)品。,食品納米技術(shù)的未來,納米技術(shù)是科學發(fā)展的必然趨勢；食品安全的問題并非納米技術(shù)的后果，而是一種客觀實在，因為納米尺度的物質(zhì)在自然界是客觀存在的；納米技術(shù)的安全性，本質(zhì)不僅僅是尺度，還有材料本身的性質(zhì)；由于納米粒子穿透性強

18、，在對其安全性評價中考慮致癌、致畸、致突變和慢性毒性顯得尤為重要國際上尚未形成統(tǒng)一的針對納米食品的生物安全性評價標準，盡管使用的評價方法和生物體系很多，但大多數(shù)是短期評價方法，如毒性、細胞功能異化和炎癥。針對納米食品的生物安全性評價標準急需建立；納米粒子的特性變化很大，不同的食品其生物效應和毒性有差別，影響其安全性的主要因素是顆粒尺寸效應，相同的食品材料，顆粒大小不同，其毒性等也不能一概而論。所以，建立不同種類，特別是不同形態(tài)和尺寸