纳米技术在食品科学工程中的应用分析

王召君

摘 要：新的社会发展时期，各种新技术不断涌现和发展，纳米技术作为新技术的一种已经有了一定的发展，而且在众多行业中都有所应用。纳米技术能够应用到化工、食品以及医药等多个领域，给人们带来经济利益，也能够促进这些领域的可持续发展。纳米技术在食品科学工程中的应用逐步受到了重视，在确保食品安全方面发挥着重要作用，但是目前纳米技术在食品科学工程中的应用研究还有进一步提升的空间，还不成熟，而这就需要对其具体应用进行深层次的研究。因此，本文首先介绍了纳米技术的基本内容，之后重点分析纳米技术在食品科学工程中的具体应用，最后对纳米技术在食品科学工程中的发展前景和展望进行阐述，从而实现纳米技术的广泛、高效以及科学合理的应用。

关键词：纳米技术;食品科学工程;应用分析

21世纪以来，我国的科技发展水平日新月异，纳米技术的发展和应用取得了重大突破，其作为高端技术之一在食品科学工程中有着广泛的应用，比如，食品包装、食品储藏、食品检测以及食品健康等多个方面。纳米技术能够对传统的技术进行有效改造，在推动各个行业的发展方面具有重要作用，而且该技术的研究成果能够对食品工艺进行有效改进，尤其是开发一些新型食品。食品是人民群众日常生活的重要组成部分，食品科学作为研究食品形式的学科与人们的饮食健康息息相关，而纳米技术在食品性质的检测中具有重要的作用，其通过一个粒子构建物质，检测食品的性质，以保障食品的质量，满足人民群众对食品的高要求。随着基因、食物、健康之间关系的明确化，纳米技术能够全面、有效、科学地推动食品行业的可持续发展。

1 纳米技术的基本情况

1.1 纳米技术的概述

纳米技术是通过单个原子或分子制作物质的一种技术，而且融合了多个学科的内容，比如纳米化学、纳米生物学等，以构造具有特定功能的产品。食品科学是指应用基础科学及工程知识来研究食品的物理、化学及生物性质及食品加工原理的一门学科，而纳米技术可以为食品的研发提供新思路，通过在生产和加工过程的应用拓展食品领域。纳米技术在其中的应用可以提升食品科学的发展水平，也能够在一定程度上保障食品安全[1]。

1.2 纳米技术的特性

首先是表面效应，即纳米晶粒表面原子数和总原子数之比随粒径变小而急剧增大后引起的性质变化。纳米晶粒的减小，导致其表面热、表面能及表面结合能都迅速增大，致使它表现出很高的活性。其次是体积效应，纳米技术中的纳米粒子由众多原子或者分子组成，随着体积的变化，其物理化学性质也随之改变。一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%～50%。最后，尺寸效应，尺寸效应使得纳米材料在高度光学非线性、特异性催化和光催化性质、强氧化性质和还原性方面具有明显优势[2]。

1.3 纳米技术发展过程中的潜在危害

纳米技术虽然具有明显的优势，但是其潜在危害也不容忽视，而且随着研究的深入，也可能会有新的问题爆发和出现，因此要对其可能存在的危害有一定的认识和了解，比如，尺寸小是否会避开生物的自然防御系统、生物是否能降解以及毒副作用如何等。首先，社会危害，相对于固定纳米粒子材料，自由纳米粒子材料更值得关注，也更具有研究意义。在仪器层面，存在在军事领域使用纳米技术的可能性，被应用于新型监视设备会导致隐私泄露，例如，MIT士兵纳米技术研究所研究的装备士兵的植入体，同时还有使用纳米探测器进行监视的现象。在结构层面，就像生物技术操控基因的能力伴随着生命的专利化一样，納米技术操控分子的技术带来的是物质的专利化[3]。其次，健康问题，纳米颗粒进入人体有4种途径：吸入，吞咽，从皮肤吸收或在医疗过程中被有意注入（或由植入体释放）。一旦进入人体，它们具有高度的可移动性，它们甚至能穿越血脑屏障。最后，环境问题，纳米颗粒可能会对环境造成未知的伤害。

2 纳米技术在食品科学工程中的具体应用分析

现阶段，人民群众对食品具有较高的关注度，不仅局限于温饱，更重要的是对种类多样化以及健康的需求，而纳米技术作为新型技术在食品科学工程中逐步广泛应用，比如食品的储藏保鲜方面、质量检测方面以及新品种的开发等，具体内容如下。

2.1 纳米技术在食品储藏保鲜方面的应用

食品的新鲜程度与其营养价值具有密切关系，一般情况下，食品越新鲜，其营养价值也就越高。食品科学工程中的一个重要问题就是其储藏保鲜问题，一般情况下，食品的储藏时间都不长，而且长时间储藏也会影响其新鲜程度，尤其是水果和蔬菜的储藏和保鲜。就目前而言，食品储藏保鲜方面常用的技术是臭氧、防腐、冷藏以及气调，但是这些技术在具体使用过程中都会受到一定程度的限制，与纳米技术相比，其储藏保鲜效果有待提高。利用纳米材料进行食品储藏保鲜的原理在于其本身就具有杀菌消毒以及清洁功能等，且所受到的限制比较少。在纳米材料上涂上涂膜剂，能够延长蔬菜和水果的保鲜时间，目前已有纳米材料应用到食品的储藏保鲜方面，比如，纳米二氧化钛、银系纳米材料等[4]。

2.2 纳米技术在食品包装方面的应用

对食品进行包装能够避免外界微生物等对食品的污染，也能够降低食品在运输以及保存过程中受外界影响的程度，有效避免食品的破损、变形。除此之外，食品包装还便于消费者携带以及商家售卖。目前用于包装的材料大多是可再生的，以糖类和脂类为主，但是应用时却具有很大的局限性，承重效果有效，与纳米材料性能相比，其在稳定性、抗菌性以及保鲜性等多个方面都有所不足。纳米材料中的纳米蒙脱石粉类已经用于包装饮料、蔬菜和啤酒等。纳米材料在食品包装中的应用，能够最大程度地避免包装食品遭到破坏以及运输过程中的损坏，防止细菌引起的食品变质。

2.3 纳米技术在食品安全检测方面的应用

食品流入市场必经的环节就是要进行食品安全检测，当前检测中用的比较多的就是大型机器，通过这些机器有效检测食品的质量，虽然检测结果真实而且机器的灵敏度比较高，但是检测的时间比较长，而且需要耗费比较多的资金进行仪器的采购。纳米技术能够对当前使用较多的电化学传感器进行优化，提升食品安全检测效率，也有利于降低成本，提高操作的简便性。目前常见的用于食品检测的纳米材料有碳纳米管以及石墨烯等，利用这些材料进行食品安全检测具有明显的优势。

2.4 纳米技术在功能食品以及健康食品方面的应用

社会在不断发展，人们的生活节奏也在加快，由于食品安全以及工作压力等多个方面因素的影响，亚健康的人数在不断增加，广大人民群众对健康食品以及功能食品的需要也在不断增加。有关研究表明，食品食用效果与功能成分的存在方式、使用方式以及稳定程度都有一定的影响，功能成分虽然可以通过一些方式添加到食品中，但由于其水溶性差、对环境较敏感等原因严重影响了功能食品的颜色和气味等，部分功能食品不易吸收，补充营养的效果较差。日本最早将纳米技术应用到功能食品的研发中，该技术能够使一些人体不易吸收的物质转化为易吸收的小颗粒，促进人体吸收，满足人们健康需要。比如，可以通过纳米技术改善类胡萝卜素水溶性，确保食品的稳定性以及美观，且促进人体吸收。而且将纳米技术改善过的类胡萝卜素应用在柠檬水以及黄油的生产中，能够有效提升经济效益。食品中存在的生物活性物质能够预防疾病，提升人们的免疫力，但是其功效却比较低，而纳米材料能够有效增强食品的生物活性，增强人体对其的吸收效果。一般情况下，利用纳米制剂可以增强大多数食品的溶解性。

2.5 纳米技术在食品加工中的应用

纳米技术在食品加工环节有着巨大的发展潜力，可以利用可食用的纳米涂层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。各种各样的烘焙食品，都涂有可食用的抗菌纳米涂层。纳米过滤器已被用于去除甜菜根汁的颜色并保留其风味;也可用于除去牛奶中的乳糖，从而适合乳糖不耐症患者饮用。纳米级过滤器有助于消除牛奶或水中的细菌，而无需煮沸。用于开发纳米筛的纳米材料可用于牛奶和啤酒的过滤。纳米技术还能用于生产低脂、低糖和低盐的健康食品，从而避免食源性疾病。

3 纳米技术在食品科学工程中的应用展望

虽然目前纳米技术在食品工程中的应用在一定程度上推动了其发展，确保了食品的营养和安全性。但是其在发挥积极作用的同时，也有一些危害性，比如纳米科技被人体吸收后可能会造成分泌紊乱以及损伤神经系统，也会提升肿瘤的发病率，而未来如何降低其危害是重要的研究方向。除此之外，目前缺乏对纳米技术的风险评估，纳米颗粒能够与蛋白质和酶结合，通过反应导致细胞凋亡。为了了解纳米技术对人体健康的危害，曾在動物身上进行毒性研究，而有关数据也表明纳米颗粒能够对器官以及免疫系统产生毒性，但是其对于人体危害的程度以及差异性等有待进一步研究。因此，应该不断完善纳米技术的应用，对于其危害性进行深入研究。改善纳米技术的应用，从而尽可能降低纳米技术对人体的不良影响，促进食品科学的健康发展。纳米技术的应用面临着巨大的挑战，在未来应该对其特性进行深入了解，并建议制定有关纳米食品的标准以及法规，增强其应用的合理性，降低危害，从而提高消费者对纳米技术用的接受程度。除此之外，还应该完善纳米技术应用的风险评估，合理规划纳米技术的应用。

4 结语

综上所述，纳米技术的应用发展速度比较快，尤其是在食品科学领域，虽然其具有一定的危害性，但是总的来说利大于弊，其应用能够有效提高食品的储藏时间和保鲜效果，便于人体吸收营养物质。除此之外，纳米技术也能够有效提高工作效率，改善工作环境，降低成本。在对纳米技术的应用进行深入研究的基础上改良其不足之处，从而为食品行业的发展提供技术支持，并进一步扩大其应用范围，增强人们对纳米技术的认可。

参考文献

[1]彭文科.纳米技术在食品科学工程中的应用[J].花炮科技与市场，2019（1）：180.

[2]姚文文.纳米技术在食品科学工程中的应用研究[J].时代农机，2018，45（9）：181.

[3]王针针.纳米技术在食品科学工程中的应用[J].现代食品，2017（1）：82-83.

[4]吕东，周小虎.纳米技术在食品科学工程中的应用[J].食品安全导刊，2016（12）：131.

作者简介：王召君（1998—），女，安徽阜阳人，本科。研究方向：食品科学与工程。