纳米技术与食品安全

纳米技术与食品安全

刘聪美任海伟

纳米技术与食品安全

刘聪美（第一作者）任海伟（通讯作者）

（兰州理工大学生命学院甘肃兰州730000）

中图分类号：G635.6文献标识码：A文章编号：ISSN1672-2051（2018）09-010-03

纳米技术是20世纪80年代末90年代初迅速发展起来的一项高新科学技术。目前，纳米技术已经成为革命性的传统食品科学和食品工业最有前途的技术之一。

1、相关概念

1.1纳米技术：纳米技术是指通过操作原子、分子或超分子，得到的具有纳米尺度独特性质和功能的新结构、装置的技术，其纳米尺寸为1-100nm。纳米技术的目标是利用纳米结构所具有的特性和功能对材料进行加工，并制造具有特定功能的产品[1]。

1.2纳米食品：纳米食品是指在生产、加工或包装过程中采用了纳米技术手段或工具的食品[2]。纳米食品不仅仅意味着就是原子修饰食品或纳米设备生产的食品，而是指用纳米技术对食物进行分子、原子的重新编程，某些结构会发生改变，从而能大大提高某些成分的吸收率，加快营养成分在体内的运输，延长食品的保质期。

2、纳米技术在食品中的应用

2.1纳米技术与食品加工

纳米技术原理特点与传统技术的比较在食品中的应用

纳米胶囊技术利用天然的或者是合成的高分子包囊材料，将固体的、液体的甚至是气体的囊核物质包覆形成的一种直径在1-5000nm范围内，具有半透性或密封囊膜的微型胶囊的技术[3]。能屏蔽不良味道、颜色和气味，延长物质挥发性，降低毒性，具有缓释和控释以及良好的靶向性等[4]。易于分散于水中形成透明胶体，易降解，良好的靶向性和缓释作用[3]。果蔬汁和固体饮料加工

制备粉末油脂

食品添加剂加工

功能食品中应用

纳滤技术纳滤类似于反渗透与超滤，均属压力驱动的膜过程，是以压力差为推动力的膜分离过程[5]。孔径小、操作压力低、经济、耐压密性和抗污染力能较好[6]。①营养成分损失极少，

适合于热敏性物质的分离、分级、浓缩与富集。②不发生相变化

③无色素分解和褐变反应。④无添加剂[7]。低聚糖的分离和精制[9]

果汁的浓缩[7]

牛奶及乳清蛋白的浓缩[8]

油脂中游离脂肪酸的分离[8]

食品用水的净化[8]

超微粉碎技术超微粉碎技术是借助机械设备，将物料颗粒快速粉碎至微米级的过程，是食品加工过程中物料前处理的关键技术[10]具有良好的化学活性、吸附性、分散性以及溶解性，营养成分更易溶出并保持其生物活性[11]。软饮料加工[12-13]

果蔬加工[15]

粮油加工[14]

调味品加工

冷食制品加工

用于棒冰、雪糕类的生产

2.2纳米技术与食品包装[16-18]纳米技术特点与传统包装材料的区别应用

纳米包装材料抗菌剂

纳米金属氧化物较广谱的杀抑能力，枯草芽孢杆菌的抑制能力最强，其次是伤寒沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌纳米包装技术可以改善包装材料的性能，延长其使用寿命；在某些物理、化学、生物学性能上有大幅度提高，如可塑性、稳定性、阻隔性、抗菌性、保鲜性等[2]。液体奶，饮料，啤酒

纳米金属粒子

优良的耐热、耐光性和化学稳定性；高效防腐功能，抗菌持续时间长果蔬汁生产

保鲜膜抗紫外线防止紫外线对食品的破坏，使食品保持新鲜，增加塑料包装的用途和寿命。果蔬，肉类

高强度阻氧、阻二氧化碳使被包装的食品色、香、味不变,营养、卫生、保质期可靠安全。香肠、火腿、泡菜

氧化乙烯抑制果蔬后熟,延长货架期果蔬

2.3纳米技术与食品检测[18-20]

纳米技术定义原理特点

纳米金免疫标记技术纳米金即指金的微小颗粒，其直径在1-100nm，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，并且不影响生物活性实质是蛋白质等高分子被吸附到纳米金颗粒表面的包被过程，由于金颗粒具有高电子密度的特性在金标蛋白结合处，在显微镜下可见黑褐色颗粒，当标记物在相应的配体处大量聚集时，肉眼可见红色或粉红色斑点，用于定性或半定量的快速免疫检测方法不影响生物活性，快速，灵敏，准确、特异性高

纳米生物传感器生物传感器，是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。待测物质与分子识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、动植物组织、基因等)特异性结合，发生生物化学反应，产生的生物学信息，通过信号转换器(包括电化学电极、半导体、光学元件、热敏元件、压电装置等)转化为可以定量处理的电、光等信号，再经仪表放大和输出，从而达到分析检测的目的。选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在线检测

量子点量子点，即一种特殊的纳米微粒，也称纳米量子点，又称半导体量子点或半导体纳米微晶体，主要是由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素组成，直径在1-100nm，能够接受激发光产生荧光。当颗粒尺寸进入纳米量级时，量子尺寸效应使其能带分裂为独立的能级，具有宽的激发光谱、窄的发射光谱、可精确调谐的发射波长以及可忽略的光漂白等优越的荧光特性，量子点作为荧光标记物已经开始在生物分析尤其在免疫分析、快速诊断。方法灵敏、特异、快速，良好的稳定性和生物相容性，可以与酶、抗体等生物大分子相连等特点

固相萃取-HPLC联用技术固相萃取是建立在传统的液液萃取基础上，填料为一般硅胶基键合固定相，基于固体填料与样品中的目标化合物产生各种作用力，将目标物与样品基质分离，再用洗脱液洗脱，达到分离和富集目标化合物的目的该技术方法具有简单、灵敏度高的特点，能有效去除复杂样品基质中干扰

3、纳米技术在食品中的安全性[21-22]

纳米技术在食品加工中的安全评估环境安全（1）外纳米粒子很容易以极快的速度扩散到地下水中，从而造成严重的水污染且难以净化；（2）进入土壤中的纳米粒子对土壤中微生物产生毒性影响，威胁土壤中微生物的生物量；

生态安全（1）纳米材料在生产、运输和使用等过程中，不可避免地进入由生物群落和无机环境组成的生态系统中；（2）微生物、动植物体内积累的纳米粒子，很可能会通过食物链传递给下一个营养级并造成危害，从而对整个生态系统造成一定的负面影响，对生态安全造成威胁。

生物安全生物安全是指对微生物、植物、动物和人体等生物体构成的可能危害：（1）纳米氧化物能减少细菌的cfu值；（2）纳米粒能够抑制某些种子萌发和根系生长；（3），纳米颗粒可能进入体内，导致体内一些重要酶活性丧失和激素的分泌紊乱；还可能使遗传物质突变，促进细胞老化，增高肿瘤发病率等；（4）人体食用迁移有纳米粒子的食物，可能会导致纳米粒子在胃肠部位积累，并通过胃肠壁的吸收进入其它器官和组织中而造成危害。

纳米食品的安全性(1)由于纳米食品改变了食品传统食用方式，使其在人体内的传统代谢途径可能发生了变化，传统的安全性评价方法难以全面检测其安全性。(2)吸收明显增加而容易导致中毒，同时，对宏观物质的安全性评价标准不适用于纳米食品。(3)由于纳米尺度物质的特殊性质和穿透效应，以及对机体作用方式和机制特性，传统的风险评估技术以及健康危险评估技术很难应用。

4、展望

纳米材料已在食品科学应用起到了关键作用，纳米技术能改善食品的营养功能、安全性和食品品质，对材料的节约也功不可没，推进整个食品科学领域的快速发展。但我们对纳米技术的了解和研究还没有足够深入，纳米技术在实际应用中对生态环境，生物体都存在着一定的危害。目前，我国乃至国际上都没有对纳米食品行业制定一个统一的考量标准，无法对纳米食品进行安全性评价，也不利于食品安全的管控[23]。我们面对纳米技术带来的效益时，也要加强对其研究，争取将纳米技术的优点发挥到极致，将损害降到低。

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