¿Cuál es el progreso de la investigación sobre aplicaciones nanoalimentarias?

Cuando Pasteur inventó el proceso de pasteurización, llevó la precisión de la producción de alimentos al nivel de las micras y completó la primera revolución de la industria alimentaria.
Cuando Watson y Crick descubrieron el ácido desoxirribonucleico (ADN) y concibieron un modelo de estructura del ADN a nivel de 2,5 nm, redujeron la perspectiva humana al nivel nanométrico, abriendo la puerta al nanomundo de la biotecnología, la agricultura y la producción alimentaria. La industria alimentaria completó entonces la segunda revolución, y la verdadera marca de la llegada de la era nano de la industria alimentaria fue el descubrimiento del fullereno de nanotubos de carbono y buckyball (C60), que amplió el nivel de la producción alimentaria al nivel de 1 nanómetro.
Concepto de nanocorrelación
La existencia natural, la síntesis de ingeniería o la generación accidental, en forma de estado de unión, estado de agregación o aglomerado, y la forma de tamaño unidimensional o multidimensional dentro de 1nm~100nm de la sustancia se denomina nanopartículas, siempre que la composición interna o la superficie del material que contiene nanopartículas sea nanomaterial; Al mismo tiempo, los fullerenos (C60), las nanofibras, los nanotubos de carbono de pared simple y las láminas de grafeno con dimensiones unidimensionales o multidimensionales inferiores a 1nm también son nanomateriales especiales.
Basada en el estudio de las propiedades y fenómenos físicos, químicos y biológicos especiales de los nanomateriales, y utilizando las propiedades especiales de las nanopartículas, la ciencia y la tecnología de rediseñar, transformar o ensamblar nanopartículas en nuevos materiales, dispositivos o sistemas es la nanotecnología.
En resumen, lo "nano" no se limita a la medición de la escala espacial, sino que proporciona una nueva forma de pensar para que el ser humano explore lo desconocido científicamente, lo que puede permitirle satisfacer las necesidades de niveles superiores a partir del nivel más micro del mundo objetivo según su propia voluntad, con el fin de aumentar el excedente de bienestar de la sociedad humana.
En cuanto a los nanoalimentos, la comunidad internacional actual aún no tiene una definición exacta. Según el concepto de nanomateriales y nanotecnología, se puede considerar que los productos naturales, sintéticos o biológicos que pueden ser consumidos por el ser humano se utilizan como materias primas, y los alimentos preparados mediante el uso de nanotecnología son nanoalimentos de acuerdo con las necesidades dietéticas nutricionales y de salud del ser humano. Desde una perspectiva amplia, siempre que los nanomateriales o la nanotecnología intervengan en todo el proceso del eslabón de preproducción (eslabón de producción agrícola), eslabón de producción y transformación, eslabón de envasado, almacenamiento y transporte, etc., los alimentos producidos pueden denominarse nanoalimentos.
Dado que los conocimientos científicos existentes aún no son capaces de evaluar plenamente la aplicación de la nanotecnología en el campo de la alimentación, al tiempo que contribuyen al desarrollo social, la nanoalimentación entraña ciertos riesgos y peligros ocultos para la salud humana, el entorno biológico, el orden ético social, etc., lo que ha incrementado en cierta medida el calor de la investigación sobre la nanoalimentación.
Aplicaciones alimentarias - ámbito internacional
Con el desarrollo de la nanotecnología, su ámbito de aplicación abarca 1805 tipos de productos en 37 campos de 8 industrias principales, como electrodomésticos, automóviles, electrónica, productos alimenticios (bebidas) y jardinería doméstica. Su aplicación en el campo de la alimentación también es más amplia, en el período de 2009 a 2012, el número de patentes sobre nanoalimentos asciende a 186, 10% de las patentes están relacionadas con pruebas de seguridad alimentaria, 19% están relacionadas con nanoaditivos alimentarios, 47% están relacionadas con nano materiales de envasado de alimentos.
Se puede observar que la aplicación de la nanotecnología en el campo de la alimentación se concentra principalmente en tres aspectos: aditivos alimentarios, materiales de envasado de alimentos y pruebas de seguridad alimentaria.
Desde la perspectiva de la cadena de producción alimentaria, hay cuatro eslabones implicados en la producción de nanoalimentos:
En primer lugar, el pre-proceso de producción de alimentos, se refiere principalmente al proceso de producción agrícola, que utilizará pesticidas, fertilizantes y otros insumos agrícolas que contienen nanomateriales, los insumos agrícolas tendrán residuos en los productos agrícolas, y los productos agrícolas comestibles son materias primas para la producción de alimentos, por lo tanto, el proceso es la fuente de nanomateriales;
El segundo es el procesado de alimentos, que implica aditivos nanoalimentarios, equipos de nanoproducción y tecnología;
En tercer lugar, los nanoalimentos, es decir, los alimentos que contienen componentes de nanopartículas o materiales de envasado que contienen componentes de nanopartículas;
El cuarto es el proceso de seguridad y comprobación de los alimentos, que utiliza la nanotecnología para sintetizar sensores especializados que detectan los nanocomponentes y la seguridad de los alimentos.
Desde el punto de vista del tipo específico, en la actualidad, en el mercado alimentario, desde la ganadería hasta los productos acuáticos, desde los huevos y la leche hasta las verduras, desde los productos frescos hasta los productos manufacturados, se pueden ver los correspondientes nanoalimentos.
Por ejemplo, leche con nano-caseína, carne con nano-celulosa, galletas con nano-plata, aceite de oliva nano-liposomal y otros alimentos estrechamente relacionados con la vida pública.
Según datos del sitio web del Proyecto sobre Nanotecnología Emergente (PEN) de Estados Unidos, en noviembre de 2014 se habían desarrollado 116 nanoalimentos en todo el mundo, frente a solo 6 nanoalimentos en 2006 y años anteriores. Los nanomateriales implicados en los nanoalimentos son principalmente óxido de nanozinc, dióxido de nano-silicio, nano-plata, nano-oro, nano-cobre, nano-cobalto, nano-magnesio, nano-calcio, materiales de nano-carbono, nano-fibras y otros materiales materiales. Además, el origen de estos nanoproductos mostrados en el sitio web de PEN se concentra principalmente en los Estados miembros de la UE, Estados Unidos, Japón y otros países y regiones.
Aplicación - ámbito doméstico
La aplicación de la nanotecnología en el campo de la ciencia de los alimentos en China se encuentra todavía en fase exploratoria, pero China, como país con el rápido desarrollo de la nanotecnología en el mundo, ha desarrollado y aplicado el número de productos relacionados con la nano-alimentación es mucho más de 7, de la situación de desarrollo de aplicaciones, la aplicación de la nano-alimentación en China se refleja principalmente en 3 aspectos:
En primer lugar, el desarrollo y la aplicación de alimentos nanofuncionales. El desarrollo de los alimentos nanofuncionales se centra en dos áreas principales: el sistema de suministro de nanopartículas (sistema de soporte de alimentos funcionales) y los aditivos nutritivos de alimentos funcionales. El objetivo principal del soporte de alimentos funcionales es mejorar la absorción de nutrientes por el cuerpo humano y evitar que el ácido docosahexaenoico (DHA), las vitaminas y otros nutrientes sean absorbidos por el organismo. DHA), vitaminas y otros nutrientes oxidados y metamórficos, las aplicaciones específicas son nanomicrocápsulas de lípidos, nanomicrocápsulas de enzimas, nanomicrocápsulas de sustancias bioactivas, como nanomicrocápsulas de carotenoides, nanomicrocápsulas de DHA, nanomicrocápsulas de ceniza-amilasa, la tecnología de nanoemulsión incrustada también se aplica en el desarrollo de alimentos funcionales.
Sin embargo, debido a la potencial toxicidad biológica de la nanoemulsión, la aplicación de esta tecnología tiene algunas limitaciones. Los aditivos nanoalimentarios son un tipo de nanoalimentos que pueden aumentar la absorción directa de oligoelementos por el intestino y reducir los efectos secundarios tóxicos de la interacción de los oligoelementos en el cuerpo humano, como el nanocalcio, el hierro, el zinc, el selenio, etc., en los alimentos.
El segundo son los nanomateriales de envasado de alimentos. En la actualidad, la aplicación de materiales de nano-embalaje doméstico es principalmente para reducir la absorción de agua, recubrimientos antibacterianos, indicadores de tiempo y temperatura (el rango de temperatura que puede ser tolerado sobre la base de garantizar la frescura y vida útil); Concentrarse en materiales de conservación nano, materiales antibacterianos nano, materiales de barrera nano 3 aspectos; Específicamente aplicado a la conservación de alimentos son materiales de conservación nano Ag, materiales de conservación nano TiO2, materiales de conservación nano SiOx, materiales de conservación nano tamiz molecular y otros tipos.
Por ejemplo, las bolsas de nanoembalaje de PE/Ag2O pueden reducir eficazmente la tasa de putrefacción de frutas y verduras; la membrana compuesta de chitosán con nano TiO2 puede evitar la pérdida de CV en el jengibre joven. La cera nano SiOx para frutas frescas puede reducir la dureza de la manzana y reducir la pérdida de peso de la manzana. Tras mezclar nanopartículas de ZnO con diferentes polímeros, se obtienen distintos tipos de materiales nanoantibacterianos. Por ejemplo, una película de ZnO/PVC puede inhibir eficazmente el crecimiento de bacterias como la Escherichia coli en los alimentos y prolongar la vida útil de los alimentos frescos. En cuanto a los materiales nanobarrera, se utilizan mucho los nanoplásticos de poliéster, que pueden hacer que los productos lácteos, la cerveza y otros alimentos mantengan su sabor fresco durante mucho tiempo.
La tercera es la nano detección de seguridad alimentaria. La aplicación de la nano detección se manifiesta principalmente en el desarrollo de biosensores basados en nanomateriales y en la integración de nanomateriales con la tecnología tradicional de detección de seguridad alimentaria, abarcando todos los aspectos de la detección de seguridad alimentaria, como el pretratamiento de muestras, la preparación del sensor, la detección y la generación de señales de análisis.
Debido a la fuerte especificidad de los nanobiosensores, existen deficiencias en la detección cuantitativa de la seguridad alimentaria, y su aplicación es limitada. En general, la tecnología de fusión de nanomateriales en las pruebas tradicionales de seguridad alimentaria se utiliza ampliamente, por ejemplo, nanotubos de carbono, nanopartículas de oro, puntos cuánticos, nanomateriales magnéticos, etc., son ampliamente utilizados en la detección de residuos de medicamentos agrícolas y veterinarios, microorganismos, nitritos, compuestos fenólicos y metales pesados en la calidad del agua, y alimentos modificados genéticamente.