□ 王召君 安徽工程大學(xué)

21世紀(jì)以來，我國(guó)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(chǔ)藏、食品檢測(cè)以及食品健康等多個(gè)方面。納米技術(shù)能夠?qū)鹘y(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行有效改造，在推動(dòng)各個(gè)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(jìn)行有效改進(jìn)，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(cè)中具有重要的作用，其通過一個(gè)粒子構(gòu)建物質(zhì)，檢測(cè)食品的性質(zhì)，以保障食品的質(zhì)量，滿足人民群眾對(duì)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(dòng)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(gè)原子或分子制作物質(zhì)的一種技術(shù)，而且融合了多個(gè)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(shí)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(diǎn)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(qiáng)氧化性質(zhì)和還原性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)[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(shì)，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(huì)有新的問題爆發(fā)和出現(xiàn)，因此要對(duì)其可能存在的危害有一定的認(rèn)識(shí)和了解，比如，尺寸小是否會(huì)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(huì)危害，相對(duì)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(huì)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(shí)還有使用納米探測(cè)器進(jìn)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(jìn)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(jìn)入人體，它們具有高度的可移動(dòng)性，它們甚至能穿越血腦屏障。最后，環(huán)境問題，納米顆?？赡軙?huì)對(duì)環(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(duì)食品具有較高的關(guān)注度，不僅局限于溫飽，更重要的是對(duì)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(chǔ)藏保鮮方面、質(zhì)量檢測(cè)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(chǔ)藏保鮮方面的應(yīng)用

食品的新鮮程度與其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值具有密切關(guān)系，一般情況下，食品越新鮮，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也就越高。食品科學(xué)工程中的一個(gè)重要問題就是其儲(chǔ)藏保鮮問題，一般情況下，食品的儲(chǔ)藏時(shí)間都不長(zhǎng)，而且長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)藏也會(huì)影響其新鮮程度，尤其是水果和蔬菜的儲(chǔ)藏和保鮮。就目前而言，食品儲(chǔ)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(huì)受到一定程度的限制，與納米技術(shù)相比，其儲(chǔ)藏保鮮效果有待提高。利用納米材料進(jìn)行食品儲(chǔ)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(zhǎng)蔬菜和水果的保鮮時(shí)間，目前已有納米材料應(yīng)用到食品的儲(chǔ)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(duì)食品進(jìn)行包裝能夠避免外界微生物等對(duì)食品的污染，也能夠降低食品在運(yùn)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(fèi)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(shí)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(gè)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(yùn)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(cè)方面的應(yīng)用

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

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(huì)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(gè)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(duì)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(duì)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(bǔ)充營(yíng)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(jìn)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(jìn)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(jì)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(qiáng)食品的生物活性，增強(qiáng)人體對(duì)其的吸收效果。一般情況下，利用納米制劑可以增強(qiáng)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(jí)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(dòng)了其發(fā)展，確保了食品的營(yíng)養(yǎng)和安全性。但是其在發(fā)揮積極作用的同時(shí)，也有一些危害性，比如納米科技被人體吸收后可能會(huì)造成分泌紊亂以及損傷神經(jīng)系統(tǒng)，也會(huì)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(duì)納米技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(duì)人體健康的危害，曾在動(dòng)物身上進(jìn)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(duì)于人體危害的程度以及差異性等有待進(jìn)一步研究。因此，應(yīng)該不斷完善納米技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于其危害性進(jìn)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(duì)人體的不良影響，促進(jìn)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(duì)其特性進(jìn)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(qiáng)其應(yīng)用的合理性，降低危害，從而提高消費(fèi)者對(duì)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(xiǎn)評(píng)估，合理規(guī)劃納米技術(shù)的應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

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(chǔ)藏時(shí)間和保鮮效果，便于人體吸收營(yíng)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(duì)納米技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)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(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，增強(qiáng)人們對(duì)納米技術(shù)的認(rèn)可。