纳米技术在食品工业中的应用解析

摘要

食品是人类生活中不可缺少的重要组成部分，在把原材料加工成食品的过程中需要许多的工序及其机械设备，把纳米技术应用到这些步骤上将会大大的提高效率及成品的质量。纳米科技是在纳米尺度理解、控制和操纵物质世界的一项科学技术。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，许多国家均把其列入国家重点研究领域，每年投入大量人力和物力对其进行基础和应用研究。纳米技术已广泛应用于材料、化工、医药、通信、能源等领域，近年来纳米技术在医药上的许多研究成果正逐步地应用于食品行业，使食品工艺得到了改进，生产效率得到了提高，还开发、生产了许多新型的食品以及具有更好的功效和特殊功能的保健食品。2003年9月，美国农业部首次展望了纳米技术在农业和食品上的应用前景，认为纳米技术将改变食品生产、加工、包装、运输和消费等各个环节，从而改变整个食品工业，本文对纳米及纳米技术进行了简单介绍，针对纳米技术在食品工业中的应用就纳米技术在食品包装材料、食品机械、食品检测、食品加工及其纳米食品等方面的应用加以综述。

关键词：纳米技术食品工业应用

Abstract

Food is the humanity lives the essential important constituent, in processes raw material food in the process to need many working procedures and the mechanical device, applies a nanotechnology these step general to be able big to enhance the efficiency and the end product quality. A nanometer science and technology is in the nanometer criterion understanding, the control and an operation material world science and technology. A nanotechnology is a high new science and technology which at the end of 1980s, at the beginning of the 90's develop rapidly, many countries include it the country key research area, throws the National People's Congress quantity manpower and the physical resource every year carries on the foundation and the applied research to it. A nanotechnology has widely applied in domains and so on material, chemical industry, medicine, correspondence, energy, in recent years a nanotechnology gradually was applying on the medicine many research results in food profession, enable food craft to obtain the improvement, the production efficiency obtained the enhancement, but also developed, has produced many new foods as well as has a better effect and the special function health foods. In September, 2003, the American Ministry of Agriculture has forecast a nanotechnology for the first time on agricultural and food application prospect, thought a nanotechnology will change food production, the processing, the packing, the transportation and the expense and so on each link, thus changed the entire food industry, this article has carried on the simple introduction to nanometer and a nanotechnology, in view of a nanotechnology in the food industry application on a nanotechnology in food aspect and so on packing material, food machinery, food examination, food processing and nanometer food applications summarized.

Key words: Nanotechnology Food Industry Application

前言

目前食品工业正在努力将纳米技术用于从农庄到餐桌的全过程。由专业咨询公司Helmut Kaiser进行的调查研究预测，纳米食品的市场将从2004年的26亿美元发展到2010年的204亿美元。该调查报告认为，到2010年，亚洲将成为纳米食品的最大市场[1]。纳米食品是采用纳米技术对食物进行分子、原子的重新编程，使某些结构发生改变所制成的食品。纳米技术的应用大大提高了某些成分的吸收率、降低保健食品的毒副作用、加快营养成分在体内的运输、提高人体对矿物质元素的吸收利用率、延长食品的保质期。由此可见，在食品产业纳米技术有巨大的发展潜力。目前纳米技术在食品加工、包装材料、检测技术等方面的研究尤为活跃，成为纳米技术在食品工业中应用的研究热点。本文针对纳米技术及其在食品工业中的应用加以综述。

1纳米与纳米技术

“纳米”是英文nano的译名，是一种长度单位，原称毫微米，即10-9米。lnm的长度约相当于3～5个原子紧密地排列在一起所具有的长度。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。从具体的物质来说，假设一根头发的直径为0.5×10-4米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度即约为1纳米；如果将一纳米的物体放到乒乓球上，就像一个乒乓球放在地球上一般。

纳米科学与技术,有时简称为纳米技术, 是研究结构尺寸在0.1～100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。

2纳米材料的特性

物体的表面积与体积之比称为物体的“比表面积”。一般球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积与直径成反比。随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子的大小所占的百分比将会显著增加。超微颗粒的表面与大颗粒物体的表面是十分不同的[2]。用高倍率电子显微镜对金属超微颗粒进行电视摄像和实时观察，发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体、十面体、二十面体）。这种状态既不同于一般固体，又不同于液体，这是一种准固态。在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态。尺寸不小于10纳米后就看不到这种颗粒结构的不稳定性，故不小于10纳米的微颗粒具有稳定的结构状态。

对于构成纳米材料的超微颗粒而言，尺寸变小，其比表面积必然显著增加，从而引发种种“小尺寸效应”，产生出一系列特殊的性能。

2.1具有很高的活性

纳米超微颗粒很高的“比表面积”决定了其表面具有很高的活性。利用这一特性可生产出高效的纳米催化剂用于食品加工中可大大改善普通催化剂的不足之处。