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納米食品應(yīng)用研究進(jìn)展

2019-01-10 06:34
食品研究與開(kāi)發(fā) 2019年2期
關(guān)鍵詞:納米技術(shù)粒子納米

(河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院,河南鄭州450011)

Pasteur在發(fā)明巴氏殺菌工藝時(shí),將食品生產(chǎn)加工精度引到微米水平,完成了食品工業(yè)的第一次革命。Watson和Crick發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA),并構(gòu)想出2.5 nm水平的DNA結(jié)構(gòu)模型時(shí),將人類的研究視角縮減至納米水平,打開(kāi)了通往生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)和食品生產(chǎn)納米世界之門,食品工業(yè)隨之完成了第二次革命,而真正標(biāo)志食品工業(yè)納米時(shí)代到來(lái)的是碳納米管—布基球富勒烯(C60)的發(fā)現(xiàn),將食品生產(chǎn)水平拓展到1納米的水平[1]。隨著科技的發(fā)展,納米技術(shù)在食品工業(yè)中的潛力逐漸凸顯。納米技術(shù)的發(fā)展,恰恰又為人類社會(huì)當(dāng)今面臨的困境—?dú)夂蜃兓?,能源、土地和水資源稀缺,農(nóng)藥化肥等農(nóng)業(yè)投入品引發(fā)的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境破壞,城市化發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境污染等導(dǎo)致食品來(lái)源的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境—農(nóng)業(yè)系統(tǒng)破壞,這一難題的解決帶來(lái)一絲希望。納米技術(shù)在緩解環(huán)境問(wèn)題,降低資源消耗成本,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力,促進(jìn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展方面能發(fā)揮基礎(chǔ)性作用[2]。尤其是納米技術(shù)在食品領(lǐng)域中應(yīng)用,如載體技術(shù)、膠囊技術(shù)等可以有效防治動(dòng)植物病害以增加動(dòng)植物成活率,提高人體對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)及能量吸收率,納米包裝材料可以延長(zhǎng)食品貨架期,這些科技優(yōu)勢(shì)等于間接增加食品的供給量[3]。然而,目前科技知識(shí)的相對(duì)缺乏,應(yīng)用納米技術(shù)生產(chǎn)的食品所造成安全的未來(lái)不確定性,也是我們不可回避的現(xiàn)實(shí)[4]。

隨著人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng),食品的需求量將會(huì)進(jìn)一步增加,而納米食品對(duì)人體在多大程度上存在安全風(fēng)險(xiǎn),納米食品對(duì)人體產(chǎn)生危害的機(jī)理是什么,納米食品能否被公眾接受,納米食品風(fēng)險(xiǎn)如何管理等問(wèn)題,也將成為發(fā)展納米食品產(chǎn)業(yè)所面臨的客觀現(xiàn)實(shí)?;谏鲜霰尘埃疚膶?duì)納米食品應(yīng)用研究進(jìn)展予以分析,以期為我國(guó)納米食品產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展提供理論借鑒。

1 納米食品

1.1 相關(guān)概念

天然存在、工程合成或偶然生成的,以結(jié)合態(tài)、聚集態(tài)或附聚物形態(tài)存在,且形態(tài)的一維或多維尺寸在1 nm~100 nm內(nèi)的物質(zhì)稱為納米粒子,只要內(nèi)部成分或是表面含有納米粒子的物質(zhì)即是納米材料;同時(shí),一維或多維尺寸在1 nm以內(nèi)的富勒烯(C60)、納米纖維、單壁碳納米管和石墨烯薄片也是特殊的納米材料如圖 1 所示[5-6]。

圖1 納米粒子結(jié)構(gòu)尺寸比例圖Fig.1 Nanoparticle structure size ratio map

以研究納米材料所展現(xiàn)的特殊理化、生物特性及現(xiàn)象為基礎(chǔ),并利用納米粒子的特殊性質(zhì),將納米粒子進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、改造或組裝成新型材料、器件或系統(tǒng)等物質(zhì)的科學(xué)和技術(shù),即是納米技術(shù)[7]。總之,“納米”已不僅僅局限于空間尺度的度量,它為人類探索科學(xué)未知提供了一種嶄新的思維方式,可以使人類按照自己的意志,從客觀世界的更微觀層次來(lái)滿足更高層次的需求,以增進(jìn)人類社會(huì)的福利剩余[8]。

至于納米食品,當(dāng)前國(guó)際上尚未形成確切定義。根據(jù)納米材料及納米技術(shù)的概念可知,以人類可食用的天然、人工合成或生物生成物等為原料,根據(jù)人體健康及營(yíng)養(yǎng)膳食需求,利用納米技術(shù)配制成的食品,即是納米食品。從廣義角度來(lái)看,只要在前生產(chǎn)環(huán)節(jié)(農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié))、生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)、包裝儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)等整個(gè)過(guò)程中涉及納米材料或納米技術(shù),所生產(chǎn)出的食品均稱可稱為納米食品。由于現(xiàn)有科學(xué)知識(shí)尚不能對(duì)納米技術(shù)在食品領(lǐng)域應(yīng)用做以完全評(píng)估,而使納米食品對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生貢獻(xiàn)作用的同時(shí),對(duì)人體健康、生物環(huán)境、社會(huì)倫理秩序等產(chǎn)生一定風(fēng)險(xiǎn)隱患,這在一定程度上增加了對(duì)納米食品研究的熱度。

1.2 納米食品應(yīng)用--國(guó)際范圍

隨著納米技術(shù)的發(fā)展,其應(yīng)用范圍涉及家電、汽車、電子、食(飲)品、家居園藝等8大行業(yè)37個(gè)領(lǐng)域的1 805種產(chǎn)品;其在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用也較為廣泛,在2009年~2012年期間,有關(guān)納米食品的專利多達(dá)186項(xiàng),專利的10%是有關(guān)食品安全檢測(cè)、19%是有關(guān)納米食品添加劑、47%是有關(guān)食品的納米包裝材料[9]。由此可知,納米技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用主要集中在食品添加劑、食品包裝材料及食品安全檢測(cè)3個(gè)方面。

從食品生產(chǎn)鏈角度來(lái)看,涉及納米食品生產(chǎn)的環(huán)節(jié)有4個(gè):一是食品生產(chǎn)的前過(guò)程,主要是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程,其中會(huì)使用到含有納米材料的農(nóng)藥、化肥等農(nóng)業(yè)投入品,農(nóng)業(yè)投入品在農(nóng)產(chǎn)品當(dāng)中會(huì)有殘留,而食用農(nóng)產(chǎn)品是食品生產(chǎn)的原料,因此,該過(guò)程是納米食品產(chǎn)生的源頭[10];二是食品加工環(huán)節(jié),該過(guò)程涉及納米食品添加劑、納米生產(chǎn)設(shè)備及技術(shù);三是納米食品,即含有納米粒子成分或是包裝材料含有納米粒子成分的食品[11];四是食品安全及檢測(cè)過(guò)程,用納米技術(shù)合成專一型傳感器,檢測(cè)食品中納米成分及安全[12](如圖2所示)。

從具體種類來(lái)看,目前在食品市場(chǎng)上,從畜牧到水產(chǎn)、從蛋奶到蔬菜、從生鮮品到制成品,均能見(jiàn)到相應(yīng)的納米食品。如,含有納米酪蛋白的牛奶、納米纖維素的肉類、納米銀的餅干、納米脂質(zhì)體的橄欖油等與公眾生活緊密相關(guān)的食品。根據(jù)美國(guó)新興納米技術(shù)項(xiàng)目(Project on Emerging Nanotechnology,PEN)網(wǎng)站的數(shù)據(jù)資料顯示,截止2014年11月,全球范圍內(nèi)開(kāi)發(fā)的納米食品多達(dá)116種,而在2006年及以前,納米食品類僅有6種;納米食品涉及的納米材料主要是納米氧化鋅、納米二氧化硅、納米銀、納米金、納米銅、納米鈷、納米鎂、納米鈣、納米碳材料、納米纖維等物質(zhì)材料。此外,PEN網(wǎng)站所顯示的這些納米產(chǎn)品產(chǎn)地主要集中在歐盟成員國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)家地區(qū)[13-14]。

圖2 納米技術(shù)在食品領(lǐng)域中應(yīng)用示意圖Fig.2 Schematic diagram of the application of nanotechnology in the food field

1.3 應(yīng)用--國(guó)內(nèi)范圍

納米技術(shù)在我國(guó)食品科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于探索階段,但是,中國(guó)做為世界上納米技術(shù)發(fā)展較快的國(guó)家,已經(jīng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用與納米食品相關(guān)的產(chǎn)品數(shù)量遠(yuǎn)不止7種,從應(yīng)用發(fā)展情況來(lái)看,我國(guó)納米食品的應(yīng)用主要體現(xiàn)在3個(gè)方面:

一是納米功能食品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。納米功能食品的開(kāi)發(fā)集中于納米微粒輸送系統(tǒng)(功能食品載體系統(tǒng))和功能食品營(yíng)養(yǎng)成分添加劑兩大領(lǐng)域,功能食品載體主要目的是增強(qiáng)人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的吸收,防止二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化變質(zhì),具體應(yīng)用有脂質(zhì)的納米微膠囊、酶的納米微膠囊、生物活性物質(zhì)的納米微膠囊,例如,類胡蘿卜素的納米微膠囊、DHA納米微膠囊、α-淀粉酶納米微膠囊等[15],納米乳液包埋技術(shù)在功能食品開(kāi)發(fā)中也有應(yīng)用,但是,鑒于納米乳液潛在的生物毒性,該技術(shù)應(yīng)用有一定局限[16];納米營(yíng)養(yǎng)成分添加劑是將人體必需的微量元素等物質(zhì)經(jīng)過(guò)納米化處理,增加腸道對(duì)微量元素直接吸收,降低微量元素在人體內(nèi)相互作用可能產(chǎn)生的毒副作用的一種納米食品,例如納米鈣、鐵、鋅、硒等在食品中的應(yīng)用。

二是食品的納米包裝材料。目前,國(guó)內(nèi)納米包裝材料應(yīng)用主要是為了減少水分吸收、抗菌涂料、時(shí)間溫度指標(biāo)(在保證新鮮度和保質(zhì)期的基礎(chǔ)上所能承受的溫度范圍);集中于納米保鮮材料、納米抗菌材料、納米阻隔材料3個(gè)方面;具體應(yīng)用到食品保鮮的有納米Ag保鮮材料、納米TiO2保鮮材料、納米SiOx保鮮材料、納米分子篩保鮮材料等多種類型[17-18]。例如,PE/Ag2O納米包裝袋可以有效降低水果蔬菜腐爛率[19-20];納米TiO2殼聚糖復(fù)合膜可以防止嫩姜中VC的流失[21];納米SiOx保鮮果蠟可以降低蘋果硬度的同時(shí),減少蘋果失重率[22];ZnO納米粒子與不同聚合物共混后得到不同類型的納米抗菌材料,例如,ZnO/PVC膜能有效抑制食品中大腸桿菌等細(xì)菌的生長(zhǎng),延長(zhǎng)新鮮食品保質(zhì)期[23-24];在納米阻隔材料方面,應(yīng)用較廣的是聚酯納米塑料,可使奶制品、啤酒等食品在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持新鮮口感。

三是納米食品安全檢測(cè)。納米檢測(cè)應(yīng)用主要表現(xiàn)在基于納米材料的生物傳感器開(kāi)發(fā)和納米材料與傳統(tǒng)食品安全檢測(cè)技術(shù)融合兩方面,覆蓋范圍包括樣品前處理、傳感器制備、檢測(cè)分析信號(hào)的產(chǎn)生等食品安全檢測(cè)的各個(gè)環(huán)節(jié)[25-26]。由于納米生物傳感器專一性較強(qiáng),對(duì)食品安全定量檢測(cè)存在不足,而應(yīng)用受到局限[27]??傮w上來(lái)看,傳統(tǒng)食品安全檢測(cè)中融合納米材料的技術(shù)應(yīng)用較為廣泛,例如,碳納米管、納米金粒子、量子點(diǎn)、磁性納米材料等在農(nóng)獸藥殘留檢測(cè)、微生物、亞硝酸鹽、水質(zhì)中酚類化合物及重金屬、轉(zhuǎn)基因食品等檢測(cè)方面應(yīng)用較廣泛[28-29]。

2 納米食品風(fēng)險(xiǎn)可能性分析

相同的物質(zhì)材料,在微觀(納米)世界和宏觀(微米以上)世界所表現(xiàn)出的理化性質(zhì)有較大差異,對(duì)生物體產(chǎn)生的毒副作用有質(zhì)的差別[30],納米粒子所特有的性質(zhì)也恰是導(dǎo)致納米食品風(fēng)險(xiǎn)存在的根源。例如,在納米食品添加劑中被廣泛使用的二氧化鈦(TiO2),粒徑在30 nm水平的TiO2納米粒子使小鼠大腦產(chǎn)生大量自由基免疫細(xì)胞[31],粒徑在25 nm及80 nm水平的TiO2納米粒子能夠破壞雌鼠的肝臟功能,而粒徑在155 nm以上的粒子并沒(méi)有表現(xiàn)出明顯致病性[32]。具體來(lái)講,納米食品風(fēng)險(xiǎn)可能性與微觀世界粒子的以下特有效應(yīng)相關(guān)。

2.1 納米食品粒子尺寸效應(yīng)

傳統(tǒng)食品經(jīng)由人體消化系統(tǒng)分解被吸收,分解物組成粒子體積遠(yuǎn)大于細(xì)胞體積,直接入侵細(xì)胞的可能性較低。然而,當(dāng)傳統(tǒng)食品經(jīng)過(guò)生物生成或是工程研磨等途徑變形為納米粒子后,粒子比表面積增大,粒子表面的原子數(shù)增多,因周圍缺少相鄰原子而存在較多空鍵,而具有較強(qiáng)的粒子化學(xué)活性及表面結(jié)合能,增大粒子生化反應(yīng)截面(如圖3所示)[33-34]。

圖3 納米銀(Ag)粒子Triton X100中的分布曲線Fig.3 Distribution curve of nano silver(Ag)particles in Triton X100

同時(shí),由于動(dòng)植物細(xì)胞胞徑在1 000 nm以上,大部分細(xì)胞器器徑在10 nm~1 000 nm之間(如圖1所示),因此,在10 nm以下的納米粒子很容易透過(guò)生物膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),甚至進(jìn)入到細(xì)胞核、溶酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等細(xì)胞器內(nèi),與生物大分子結(jié)合或催化生物化學(xué)反應(yīng),從細(xì)胞層面改變生物體代謝平衡,例如,粒徑在50 nm和70 nm水平的二氧化硅(SiO2)能夠上調(diào)基因?qū)е碌鞍妆磉_(dá)和細(xì)胞生長(zhǎng)受阻[35],粒徑在15 nm和100 nm水平的納米銀(Ag)對(duì)小白鼠的肝細(xì)胞有高致毒性[36]。

此外,納米食品粒子粒徑為頭發(fā)絲直徑的萬(wàn)分之一,甚至在脂/水分配系數(shù)較小的情況下,也可直接滲透皮膚或通過(guò)皮膚毛囊系統(tǒng)入侵至人體內(nèi)環(huán)境,增加人體免疫系統(tǒng)感染的可能性。但是,粒徑大于100 nm的粒子,或是在微米范圍的納米粒子聚合體,在此方面的安全隱患相對(duì)較低。因而,納米食品粒子尺寸與納米食品風(fēng)險(xiǎn)可能性相關(guān)。

2.2 納米食品粒子結(jié)構(gòu)效益

納米食品粒子的分子結(jié)構(gòu)對(duì)其在生物體內(nèi)的活性、靶向結(jié)合位點(diǎn)以及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)等特性均產(chǎn)生不可忽視的影響,作為生物體致病致毒的外源性物質(zhì),其致毒性也受其分子結(jié)構(gòu)影響[37]。碳元素是在納米食品領(lǐng)域運(yùn)用較多的1種物質(zhì),但是,碳納米材料家族中富勒烯(C60)、單壁碳納米管(single-walled carbon nanotubes,SWCNTs)和多壁碳納米管(multi-walled carbon nano-tubes,MWCNTs)是同分異構(gòu)體。有學(xué)者用這3種物質(zhì)的納米材料對(duì)巨噬細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能及毒性進(jìn)行研究,結(jié)果顯示,SWCNTs對(duì)細(xì)胞的毒性最大,C60對(duì)細(xì)胞的致毒性最?。ㄈ鐖D4所示),說(shuō)明除了納米粒子的尺寸效應(yīng)外,碳納米粒子致毒性與其結(jié)構(gòu)不無(wú)關(guān)系[38]。

圖4 納米粒子結(jié)構(gòu)與其致毒性的效應(yīng)關(guān)系Fig.4 Effect of nanoparticle structure on its toxicity

2.3 納米食品粒子劑量效應(yīng)

通常,如果暴露途徑相同,則納米粒子劑量越大,其對(duì)個(gè)體產(chǎn)生體毒副作用影響的可能性將越大。有學(xué)者用從低到高不同劑量的粒徑為120 nm的氧化鋅(ZnO)納米粒子畏服小鼠的毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,ZnO納米粒子劑量越高,小鼠心肌、肝、胃和脾臟器官病理?yè)p傷越嚴(yán)重,納米粒子的劑量與毒理效應(yīng)呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[39]。此外,對(duì)于不同納米粒徑的粒子,單位面積或是單位重量?jī)?nèi)的粒子數(shù)量差異較大(如表1所示),對(duì)被處理對(duì)象而言,等同于劑量等級(jí)不同。例如,SWCNTs納米粒子的粒徑小于MWCNTs納米粒子,在每個(gè)劑量等級(jí)下,SWCNTs納米粒子對(duì)肺巨噬細(xì)胞的毒性都大于MWCNTs納米粒子的毒性[34]。

表1 納米粒子尺寸與劑量Table 1 Nanoparticle size and dose

2.4 受體(器官)對(duì)納米食品粒子的敏感差異性

納米食品粒子的尺寸效應(yīng)和毒理學(xué)效應(yīng)表明,對(duì)某一器官組織而言,粒子粒徑越小,其導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)的可能性越大。然而,有學(xué)者用58 nm納米鋅粒子畏服小白鼠的急性毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)組小白鼠心肝腎等器官均有損傷,但腎的損傷較心肝輕,而用1 μm的鋅粒子喂養(yǎng)的對(duì)照組結(jié)果顯示,小白鼠腎損傷較心肝重[40]。此外,用155 nm以下的TiO2納米粒子喂養(yǎng)小白鼠的實(shí)驗(yàn)也有相似結(jié)果,小白鼠肝腎心有不同程度損傷,但是,肺脾等器官組織功能正常[28]。由此可知,對(duì)于不同器官組織,納米粒子的毒理效果不同,即不同受體的獲得性敏感程度不同。

總之,從毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,微觀世界中的納米食品粒子具有增強(qiáng)食品風(fēng)險(xiǎn)的可能性,但是,導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)增加的原因有多種可能,并不能完全確定究竟是哪一種納米特性所致。此外,納米包裝材料中的納米粒子能否遷移到食品當(dāng)中產(chǎn)生作用,以及遷移的機(jī)制如何,還缺乏有力的科學(xué)證據(jù)。因此,目前對(duì)納米食品致毒致病機(jī)理的研究尚不徹底。

3 納米食品風(fēng)險(xiǎn)管理

納米技術(shù)作為一種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),要在食品領(lǐng)域成功應(yīng)用,離不開(kāi)科學(xué)全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與監(jiān)管。從全球?qū){米食品風(fēng)險(xiǎn)管理現(xiàn)況來(lái)看,主要有基于科學(xué)技術(shù)學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)管理和基于風(fēng)險(xiǎn)防范原則的管理兩種模式。

基于科學(xué)技術(shù)學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)管理模式,是將納米食品涉及到的納米粒子分為不同粒徑等級(jí),在不同劑量水平對(duì)人體和動(dòng)植物進(jìn)行毒理學(xué)實(shí)驗(yàn),通過(guò)畏服暴露、靜脈注射、腸胃灌輸、滲透入侵等暴露方式,在離體和活體情況下檢驗(yàn)納米粒子對(duì)不同器官組織的致毒性,根據(jù)毒理學(xué)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)納米食品風(fēng)險(xiǎn)予以研判。該管理模式具有一定的科學(xué)性和客觀性,目前,歐洲食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)協(xié)同 22個(gè)國(guó)家及相關(guān)機(jī)構(gòu),啟動(dòng)了納米毒理學(xué)研究項(xiàng)目,在此方面開(kāi)展大量研究,已經(jīng)取得一定成效[41]。

基于風(fēng)險(xiǎn)防范原則的管理模式,其核心理念是對(duì)所選擇納米食品,通過(guò)監(jiān)測(cè)和控制等途徑,收集與安全風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù),為監(jiān)管者提供風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和監(jiān)管決策依據(jù),繼而再通過(guò)政策監(jiān)管及技術(shù)手段對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)予以管理[37];其目的主要是在人類尚不能完全了解納米食品對(duì)環(huán)境、健康和安全(Environment,Health,Safety,EHS)造成影響的情況下,對(duì)納米食品研發(fā)給予最大限度的保護(hù)。該模式倡導(dǎo)“循序漸進(jìn)”(step-by-step)管理理念,第一步是納米食品研究規(guī)劃與信息管理,主要通過(guò)網(wǎng)站等渠道,如世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織、世界消費(fèi)品數(shù)據(jù)庫(kù)搜集與納米食品相關(guān)的信息;第二步是對(duì)納米食品進(jìn)行暴露評(píng)估及毒理機(jī)制研究,在此基礎(chǔ)上制定監(jiān)管政策及確定技術(shù)手段;第三步是風(fēng)險(xiǎn)信息交流及教育,生產(chǎn)者、監(jiān)管者及科研人員通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)信息交流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)信息互通,然后針對(duì)具體問(wèn)題對(duì)相關(guān)領(lǐng)域責(zé)任主體進(jìn)行教育[42]。例如,EFSA實(shí)施的NanoReg項(xiàng)目及韓國(guó)食藥監(jiān)局實(shí)施的戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃,即是對(duì)該管理模式的具體運(yùn)用。

總之,納米食品的研發(fā)者、監(jiān)管者等社會(huì)主體,對(duì)納米食品風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和管理相對(duì)有限,基于科學(xué)技術(shù)學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)管理模式,多局限于細(xì)胞水平的毒理學(xué)研究,缺乏組織病理學(xué)層次的評(píng)估,并且尚未將納米食品對(duì)EHS影響納入評(píng)估體系,由此得出對(duì)人體及生物安全影響的結(jié)論存在不確定性;基于風(fēng)險(xiǎn)防范原則的管理模式,將基于科學(xué)技術(shù)學(xué)的毒理分析與納米食品對(duì)EHS影響兩者相結(jié)合,具有一定的可靠性,但涉及的監(jiān)管主體面廣點(diǎn)多,存在監(jiān)管低效的現(xiàn)象。因此,在世界范圍內(nèi),尚未形成一套完整高效的納米食品風(fēng)險(xiǎn)管理體系[10]。

4 納米食品的公眾認(rèn)可度

目前,從有限的研究文獻(xiàn)來(lái)看,公眾對(duì)納米食品認(rèn)知的增加度小于納米技術(shù)的發(fā)展速度,表現(xiàn)為不同消費(fèi)者對(duì)不同形態(tài)的納米食品的認(rèn)可度不同。那么,隨著納米科技知識(shí)的普及,公眾對(duì)納米食品認(rèn)可度是否會(huì)改變,有學(xué)者用實(shí)證的方法得出結(jié)論:有些公眾愿意接受納米食品,有些公眾對(duì)此表示否定,這些公眾都能根據(jù)自身已有經(jīng)驗(yàn)做出相關(guān)判斷;而有些公眾對(duì)納米食品處于既不肯定又不否定的矛盾狀態(tài),原因是其對(duì)納米技術(shù)缺乏了解,從納米食品相關(guān)介紹中找不到可靠信息[43-44]。然而,有學(xué)者研究表明,納米食品產(chǎn)品介紹中的信息提示,可以增強(qiáng)公眾對(duì)納米食品的接受或是否定,但是這一促進(jìn)效果主要源于公眾自身的經(jīng)驗(yàn)感受,并非源于信息量的增加,但是,媒體輿論對(duì)公眾的納米食品認(rèn)可具有引導(dǎo)效應(yīng)[45]。

此外,有研究表明,道德倫理,宗教信仰,政府公信力,社會(huì)正義、公眾人口學(xué)特性等因素也是納米食品公眾認(rèn)知度函數(shù)的內(nèi)生變量[46-47]。在美國(guó),年輕人對(duì)納米食品的認(rèn)可度較老年人對(duì)納米食品認(rèn)可度大,在老年人看來(lái),納米食品過(guò)多依靠人工加工,投入過(guò)多資金用于發(fā)展食品技術(shù),而不是用于如何保持食品原有特質(zhì),這會(huì)改變傳統(tǒng)食品的基本含義及功能[48]。同時(shí),在美國(guó),公眾認(rèn)知納米食品的主要途徑是大眾傳媒而非客觀的科學(xué)知識(shí),對(duì)政府信任程度較大及宗教意識(shí)較弱的公眾對(duì)納米食品認(rèn)可度較高,相反,對(duì)政府信任程度越低及宗教意識(shí)越強(qiáng)的公眾對(duì)納米食品認(rèn)可度越低[49];并且在納米食品認(rèn)可度較高的公眾當(dāng)中,男性比例高達(dá)76%[50]。愛(ài)爾蘭的大多數(shù)消費(fèi)者對(duì)納米食品及其安全表示出較大興趣,但是他們不會(huì)專門投入過(guò)多時(shí)間去學(xué)習(xí)了解,往往根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)、憑借自己的知覺(jué)或是依靠聯(lián)想(臆測(cè))等途徑對(duì)納米食品及其安全知識(shí)加以了解,這也說(shuō)明他們對(duì)納米食品的實(shí)際感知度較低,此外,這些獲知途徑又與公眾對(duì)納米食品的感性認(rèn)識(shí)有關(guān)[51]。在印度,政府在納米技術(shù)及納米食品研究和生產(chǎn)領(lǐng)域投入了大量資金,但是印度公眾對(duì)此并沒(méi)有明顯的反映[52]。在瑞士,公眾對(duì)含有納米成分的納米食品的認(rèn)可度較低,對(duì)于納米材料包裝的傳統(tǒng)食品有較高的認(rèn)可度,其主要原因是公眾對(duì)食品加工企業(yè)的生產(chǎn)行為信任度不高[53]。而在伊朗,大多數(shù)消費(fèi)者對(duì)納米食品安全持樂(lè)觀態(tài)度,愿意嘗試創(chuàng)新型食品,在土耳其也存在相似的現(xiàn)象[54-55]。

目前,從我國(guó)有限的研究資料來(lái)看,國(guó)內(nèi)公眾對(duì)納米技術(shù)具有一定認(rèn)知,而對(duì)納米食品的認(rèn)知度較低,且公眾對(duì)納米技術(shù)及納米食品所存在的安全風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)不強(qiáng),甚至不清楚納米食品是否存在安全隱患,這與我國(guó)納米食品標(biāo)識(shí)不足、公眾獲知納米食品信息處于被動(dòng)狀態(tài)有關(guān),但是,國(guó)內(nèi)公眾對(duì)納米技術(shù)及納米食品信息的需求較為強(qiáng)烈[56-57]。

綜合EHS因素來(lái)看,納米食品的公眾認(rèn)可度在總體上尚處于較低水平。事實(shí)上,納米技術(shù)作為科技發(fā)展的成果,其本身并不是不被公眾認(rèn)可,而公眾對(duì)納米食品認(rèn)可度較低的原因,主要是公眾對(duì)納米食品所表現(xiàn)出的特有性質(zhì)所造成的后果不清楚,對(duì)納米科技在食品領(lǐng)域中的具體應(yīng)用缺乏了解,對(duì)政府的監(jiān)管能效存在質(zhì)疑。其實(shí)質(zhì)在于公眾認(rèn)為納米食品的生產(chǎn)與社會(huì)倡導(dǎo)的后生產(chǎn)主義(post-productivist)價(jià)值趨向不一致[58],即納米食品風(fēng)險(xiǎn)的可能性增強(qiáng)。同時(shí),在沒(méi)有做好科學(xué)宣傳的基礎(chǔ)上,納米食品過(guò)早過(guò)快的投放市場(chǎng),會(huì)使公眾認(rèn)為這是既得利益群體攫取社會(huì)公共福利剩余的方式[41],即納米食品帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)不確定性增強(qiáng)。

5 結(jié)論及啟示

基于已有的納米食品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估試驗(yàn),在有些情況下,不論在離體還是活體實(shí)驗(yàn)中并不能表現(xiàn)出明顯的毒理學(xué)特征,有些情況下,在低劑量水平即可檢測(cè)出毒理效應(yīng),而納米食品的毒理性與粒子的尺寸效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)、劑量效應(yīng)還是受體差異性有關(guān),尚沒(méi)有足夠的科學(xué)證據(jù)予以說(shuō)明[27]。因此,納米食品特性與其毒理性之間的作用機(jī)理尚不明確,基于科學(xué)技術(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的納米食品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估仍然處于探索階段?;陲L(fēng)險(xiǎn)防范原則的納米食品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架基本確立,并且將EHS因素納入到納米食品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架之內(nèi),但是高效的運(yùn)行機(jī)制尚不健全。

全球范圍內(nèi),在納米食品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及防范體系發(fā)展的同時(shí),納米食品產(chǎn)業(yè)在近十年間也得以較快發(fā)展,并且在部分國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)得到公眾認(rèn)可,納米食品產(chǎn)業(yè)對(duì)本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也表現(xiàn)出一定貢獻(xiàn)性,而在有些國(guó)家和地區(qū),仍然有公眾對(duì)納米食品持謹(jǐn)慎態(tài)度,其根本原因在于納米食品帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)不確定性及由此帶來(lái)的食品風(fēng)險(xiǎn)可能性。但是,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,納米食品作為科技發(fā)展的成果,是正在興起的“指數(shù)經(jīng)濟(jì)”,其對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的影響能產(chǎn)生高于凱恩斯乘數(shù)數(shù)千倍的技術(shù)乘數(shù)效應(yīng)[59],在科技體制成熟的情況下,納米食品的發(fā)展將成為國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的內(nèi)生動(dòng)力[60]。

目前,納米食品產(chǎn)業(yè)在我國(guó)屬于新興產(chǎn)業(yè),從2001年5月我國(guó)舉行的首屆農(nóng)業(yè)納米科技論壇到2016年11月的首屆納米科技與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)際會(huì)議,再到2018年5月的納米科學(xué)、化學(xué)工程、食品科學(xué)和生物材料國(guó)際會(huì)議,圍繞納米技術(shù)在化肥、農(nóng)藥、獸藥等農(nóng)業(yè)投入品研發(fā)、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、構(gòu)筑農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)域的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)研討,對(duì)納米食品前生產(chǎn)環(huán)節(jié)予以關(guān)注[61]。然而,國(guó)內(nèi)基于EHS角度對(duì)納米食品風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)證分析的研究尚不多見(jiàn),而恰恰公眾更多的是基于EHS層面上對(duì)納米食品予以關(guān)注。實(shí)際上,納米食品生產(chǎn)者考慮更多的是納米食品潛在的商業(yè)價(jià)值及經(jīng)濟(jì)利益,科學(xué)家的目標(biāo)則是促進(jìn)技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用,監(jiān)管者考慮的是納米食品對(duì)社會(huì)政治所造成的影響,愿意在社會(huì)穩(wěn)定的前提下做出政策調(diào)控的妥協(xié)。不同社會(huì)主體對(duì)同一個(gè)問(wèn)題的思考有不同的價(jià)值取向,因此,在目前納米科學(xué)技術(shù)及知識(shí)有限的前提下,很難在納米食品所能帶來(lái)社會(huì)利益最大化與其所造成的風(fēng)險(xiǎn)最小化的問(wèn)題上得到最優(yōu)解。納米食品若得不到公眾接受,消費(fèi)終端的萎靡會(huì)拖累納米食品的研發(fā)與市場(chǎng)應(yīng)用,最終會(huì)影響到納米技術(shù)在食品領(lǐng)域的發(fā)展。

由此看出,在經(jīng)濟(jì)與科技高度發(fā)展下,自然科學(xué)、技術(shù)和現(xiàn)代生產(chǎn)方式已演變?yōu)橐粋€(gè)支配體系,滲透到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域,在新的風(fēng)險(xiǎn)情境中,納米食品所面臨的風(fēng)險(xiǎn)不確定性對(duì)傳統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)管理手段提出挑戰(zhàn)[62]。鑒于國(guó)際上在處理納米食品分析問(wèn)題時(shí)的一貫做法,我國(guó)在未來(lái)納米食品風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及規(guī)避方面,應(yīng)重點(diǎn)把握以下幾個(gè)細(xì)節(jié):

一是制定統(tǒng)一的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),完善納米食品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系。目前,在世界范圍內(nèi),有關(guān)納米食品乃至納米粒子的理化標(biāo)準(zhǔn)尚未完全統(tǒng)一,在納米食品對(duì)人體健康安全分析方面,世界通用做法是基于人體的離體實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物的活體實(shí)驗(yàn),并且側(cè)重于納米食品的毒理學(xué)研究,在活體水平對(duì)納米食品的長(zhǎng)久、低劑量暴露的毒作用機(jī)理研究不夠。對(duì)此,我國(guó)可以借鑒世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)、歐盟EFSA、美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration,F(xiàn)DA)等機(jī)構(gòu)制定的納米食品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),從納米粒子消解率、溶解度、生物持久性、暴露規(guī)范性,甚至是納米、納米食品標(biāo)準(zhǔn)定義等指標(biāo)方面,研定適合我國(guó)納米食品發(fā)展應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn),同時(shí),可借助現(xiàn)代生物代謝和功能分子靶向示蹤及成像等技術(shù)手段,建立活體試驗(yàn)篩選方法,彌補(bǔ)現(xiàn)有納米食品毒理性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的不足。

二是嘗試探索“科學(xué)-專家/企業(yè)-公眾-政府”的納米食品風(fēng)險(xiǎn)信息交流模式。在科學(xué)手段不能為政策決策提供支持之時(shí),需要從社會(huì)科學(xué)角度,重新考察政策決策和科學(xué)手段及證據(jù)之間的關(guān)系,探討價(jià)值與事實(shí)之間的關(guān)系[63]。此時(shí),公眾的積極參與策略及主動(dòng)對(duì)話行為,對(duì)納米食品風(fēng)險(xiǎn)把握具有促進(jìn)作用[64]。在社會(huì)主體思想意見(jiàn)交流平臺(tái)具體的構(gòu)建方面,可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的“自媒體”特性,例如,建立納米食品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程及結(jié)果網(wǎng)絡(luò)共享系統(tǒng),通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)意見(jiàn)采納箱,吸取公眾有益建議,并反饋風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管信息等途徑,增強(qiáng)納米食品安全信息對(duì)稱性。此外,政府對(duì)納米食品安全檢測(cè)及描述不能滿足實(shí)際需求時(shí),還要依靠企業(yè)等市場(chǎng)組織提供更多有關(guān)納米食品相關(guān)信息,畢竟企業(yè)等組織是市場(chǎng)主體,然后將科學(xué)證據(jù)與專家、公眾建議充分融合,最大限度彌補(bǔ)科技知識(shí)的不足,在納米食品風(fēng)險(xiǎn)性最低與社會(huì)利益增進(jìn)最大之間需求平衡。

三是完善納米市場(chǎng)監(jiān)督和干預(yù)機(jī)制。納米食品的安全靠生產(chǎn),也是靠監(jiān)管,在市場(chǎng)機(jī)制對(duì)納米食品監(jiān)管失效時(shí),要啟動(dòng)政府對(duì)市場(chǎng)監(jiān)督和干預(yù)機(jī)制,即要建立管理體系。明確的法律是高效管理的基礎(chǔ),因此,監(jiān)管法律要細(xì)化,可按照納米食品生產(chǎn)過(guò)程、接觸材料、食品添加劑等分類設(shè)立,對(duì)納米食品生產(chǎn)者安全責(zé)任意識(shí)要明確及強(qiáng)化,對(duì)監(jiān)管者的職能職責(zé)、消費(fèi)者權(quán)益規(guī)定要明確化。此外,可借鑒我國(guó)對(duì)轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)簽的法律規(guī)定,對(duì)納米食品也實(shí)行標(biāo)簽制度,滿足消費(fèi)者的知情權(quán)和選擇權(quán)。

四是提升多學(xué)科交叉合作能力,研發(fā)個(gè)性化的納米食品安全檢測(cè)儀器設(shè)備。我國(guó)目前在納米食品粒子采樣及防護(hù)裝備方面尚屬空白,但納米粒子監(jiān)測(cè)及控制方法是對(duì)納米食品毒理學(xué)研究及安全性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),對(duì)于納米食品生產(chǎn)者來(lái)說(shuō),更是如此[65]。納米食品的發(fā)展,涉及工程、自然、生態(tài)等多學(xué)科[3],因此,食品工業(yè)、自然科學(xué)要與納米科技發(fā)展相結(jié)合,研發(fā)出性價(jià)比較高的納米食品粒子檢測(cè)儀器設(shè)備,對(duì)人體健康安全風(fēng)險(xiǎn)予以全面評(píng)估和把握。此外,對(duì)生態(tài)自然的安全風(fēng)險(xiǎn)也應(yīng)該重視,例如,從土壤、水分、肥料、大氣等多層面評(píng)估納米食品對(duì)自然生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)可能性。

五是做好納米食品營(yíng)養(yǎng)膳食推介值工作。在當(dāng)前自然生態(tài)條件和科技知識(shí)體系下,已不能生產(chǎn)出絕對(duì)安全的納米食品,納米食品的安全僅是相對(duì)意義上的安全,由此可知,公眾在食用納米食品時(shí)就存在一個(gè)量的問(wèn)題,例如,在保證基本營(yíng)養(yǎng)能量需求的基礎(chǔ)上,納米食品每日允許攝入量(acceptable daily intake,ADI)、可容忍的每日攝入量(tolerable daily intake,TDI)等營(yíng)養(yǎng)膳食推介值,因此,合理科學(xué)的推介值也是降低納米食品風(fēng)險(xiǎn)可能性的必要條件之一。

六是設(shè)立納米食品安全性教育培訓(xùn)公益項(xiàng)目,提升監(jiān)管主體、生產(chǎn)主體、消費(fèi)主體安全防范意識(shí)及水平,通過(guò)公益項(xiàng)目普及納米食品相關(guān)科學(xué)知識(shí),使公眾理性看待納米食品風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。

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