Quel est l'état d'avancement de la recherche sur les applications nanoalimentaires ?

Lorsque Pasteur a inventé le processus de pasteurisation, il a ramené la précision de la production alimentaire au niveau du micron et a accompli la première révolution dans l'industrie alimentaire.
Lorsque Watson et Crick ont découvert l'acide désoxyribonucléique (ADN) et conçu un modèle de structure de l'ADN au niveau de 2,5 nm, ils ont réduit la perspective humaine au niveau du nanomètre, ouvrant la porte au nanomonde de la biotechnologie, de l'agriculture et de la production alimentaire. L'industrie alimentaire a ensuite accompli la deuxième révolution, et la véritable marque de l'arrivée de l'ère nanométrique de l'industrie alimentaire a été la découverte du fullerène à boule de carbone (C60), qui a étendu le niveau de la production alimentaire à l'échelle du nanomètre.
Concept de nanocorrélation
L'existence naturelle, la synthèse technique ou la génération accidentelle, sous la forme d'un état de liaison, d'un état d'agrégation ou d'un agglomérat, et la forme d'une taille unidimensionnelle ou multidimensionnelle comprise entre 1nm et 100nm de la substance sont appelées nanoparticules, tant que la composition interne ou la surface du matériau contenant des nanoparticules sont des nanomatériaux ; Parallèlement, les fullerènes (C60), les nanofibres, les nanotubes de carbone monoparois et les feuilles de graphène dont les dimensions unidimensionnelles ou multidimensionnelles sont inférieures à 1 nm sont également des nanomatériaux spéciaux.
Fondée sur l'étude des propriétés et phénomènes physiques, chimiques et biologiques particuliers des nanomatériaux et sur l'utilisation des propriétés particulières des nanoparticules, la science et la technologie consistant à redessiner, transformer ou assembler des nanoparticules pour en faire de nouveaux matériaux, dispositifs ou systèmes constituent les nanotechnologies.
En bref, le "nano" ne se limite pas à la mesure de l'échelle spatiale, il offre une nouvelle façon de penser à l'homme pour explorer l'inconnu scientifique, ce qui peut permettre aux êtres humains de répondre aux besoins des niveaux supérieurs à partir du niveau plus micro du monde objectif selon leur propre volonté, afin d'améliorer le surplus de bien-être de la société humaine.
En ce qui concerne les nano-aliments, la communauté internationale actuelle n'en a pas encore donné une définition exacte. Selon le concept des nanomatériaux et des nanotechnologies, on peut considérer que les produits naturels, synthétiques ou biologiques qui peuvent être consommés par les humains sont utilisés comme matières premières, et que les aliments préparés à l'aide des nanotechnologies sont des nano-aliments qui répondent aux besoins nutritionnels et de santé de l'homme. D'un point de vue général, tant que les nanomatériaux ou les nanotechnologies sont impliqués dans l'ensemble du processus du lien de préproduction (lien de production agricole), du lien de production et de transformation, du lien d'emballage, de stockage et de transport, etc.
Étant donné que les connaissances scientifiques existantes ne permettent pas encore d'évaluer pleinement l'application des nanotechnologies dans le domaine de l'alimentation, tout en contribuant au développement social, les nano-aliments présentent certains risques et dangers cachés pour la santé humaine, l'environnement biologique, l'ordre éthique social, etc.
Applications alimentaires - portée internationale
Avec le développement des nanotechnologies, leur champ d'application comprend 1805 types de produits dans 37 domaines dans 8 industries majeures telles que l'électroménager, l'automobile, l'électronique, les produits alimentaires (boissons) et le jardinage. Son application dans le domaine de l'alimentation est également plus étendue. Entre 2009 et 2012, le nombre de brevets sur les nano-aliments s'élève à 186, dont 10% sont liés aux tests de sécurité alimentaire, 19% sont liés aux nano-additifs alimentaires, 47% sont liés aux nanomatériaux d'emballage alimentaire.
On constate que l'application des nanotechnologies dans le domaine de l'alimentation se concentre principalement sur trois aspects : les additifs alimentaires, les matériaux d'emballage alimentaire et les tests de sécurité alimentaire.
Du point de vue de la chaîne de production alimentaire, quatre maillons sont impliqués dans la production de nano-aliments :
Premièrement, le prétraitement de la production alimentaire fait principalement référence au processus de production agricole, qui utilisera des pesticides, des engrais et d'autres intrants agricoles contenant des nanomatériaux, les intrants agricoles auront des résidus dans les produits agricoles, et les produits agricoles comestibles sont des matières premières pour la production alimentaire, par conséquent, le processus est la source des nanomatériaux ;
Le second est la transformation des aliments, qui implique des nano-additifs alimentaires, des équipements et des technologies de nano-production ;
Troisièmement, les nano-aliments, c'est-à-dire les aliments contenant des composants nanoparticulaires ou des matériaux d'emballage contenant des composants nanoparticulaires ;
Le quatrième est le processus de sécurité et d'analyse des aliments, qui utilise les nanotechnologies pour synthétiser des capteurs spécialisés afin de détecter les nanocomposants et la sécurité des aliments.
Du point de vue du type spécifique, à l'heure actuelle, sur le marché alimentaire, du bétail aux produits aquatiques, des œufs et du lait aux légumes, des produits frais aux produits manufacturés, les nano-aliments correspondants peuvent être observés.
Par exemple, le lait contenant de la nano-caséine, la viande en nanocellulose, les biscuits au nanoargent, l'huile d'olive nano-liposomale et d'autres aliments étroitement liés à la vie publique.
Selon les données figurant sur le site web du Project on Emerging Nanotechnology (PEN) aux États-Unis, en novembre 2014, 116 nano-aliments avaient été développés dans le monde, contre seulement 6 nano-aliments en 2006 et avant. Les nanomatériaux utilisés dans les nano-aliments sont principalement le nano oxyde de zinc, le nano dioxyde de silicium, le nano argent, le nano or, le nano cuivre, le nano cobalt, le nano magnésium, le nano calcium, les nano matériaux en carbone, les nano fibres et d'autres matériaux. En outre, l'origine des nanoproduits présentés sur le site web de PEN est principalement concentrée dans les États membres de l'UE, aux États-Unis, au Japon et dans d'autres pays et régions.
Application - champ d'application national
L'application des nanotechnologies dans le domaine de la science alimentaire en Chine en est encore au stade exploratoire, mais la Chine, en tant que pays connaissant un développement rapide des nanotechnologies dans le monde, a développé et appliqué un nombre de produits liés aux nano-aliments bien supérieur à sept :
Premièrement, le développement et l'application d'aliments nanofonctionnels. Le développement des nano-aliments fonctionnels se concentre sur deux domaines principaux : le système d'administration des nanoparticules (système de support alimentaire fonctionnel) et les additifs nutritifs alimentaires fonctionnels. L'objectif principal du support alimentaire fonctionnel est d'améliorer l'absorption des nutriments par le corps humain et d'empêcher l'acide docosahexaénoïque (DHA), les vitamines et d'autres éléments nutritifs d'être absorbés par le corps humain. Les applications spécifiques sont les nanomicrocapsules de lipides, les nanomicrocapsules d'enzymes, les nanomicrocapsules de substances bioactives, telles que les nanomicrocapsules de caroténoïdes, les nanomicrocapsules de DHA, les nanomicrocapsules de cendres-amylase, la technologie d'enrobage par nano-émulsion est également appliquée dans le développement d'aliments fonctionnels.
Toutefois, en raison de la toxicité biologique potentielle de la nanoémulsion, l'application de cette technologie présente certaines limites. Les additifs nano-nutritionnels sont une sorte de nano-aliments qui peuvent augmenter l'absorption directe des oligo-éléments par l'intestin et réduire les effets secondaires toxiques de l'interaction des oligo-éléments dans le corps humain, tels que le nano-calcium, le fer, le zinc, le sélénium, etc. dans les aliments.
Le second concerne les nanomatériaux d'emballage alimentaire. À l'heure actuelle, l'application des nanomatériaux d'emballage nationaux vise principalement à réduire l'absorption d'eau, les revêtements antibactériens, les indicateurs de temps et de température (la plage de température qui peut être tolérée sur la base de la garantie de la fraîcheur et de la durée de conservation) ; se concentrer sur les nanomatériaux de conservation, les nanomatériaux antibactériens, les nanomatériaux de barrière 3 aspects ; les nanomatériaux de conservation Ag, les nanomatériaux de conservation TiO2, les nanomatériaux de conservation SiOx, les nanomatériaux de conservation à tamis moléculaire et d'autres types sont spécifiquement appliqués à la conservation des denrées alimentaires.
Par exemple, les sacs d'emballage PE/Ag2O peuvent réduire efficacement le taux de pourriture des fruits et légumes ; la membrane composite de chitosane Nano TiO2 peut empêcher la perte de VC dans le jeune gingembre. La cire pour fruits frais Nano SiOx peut réduire la dureté de la pomme et réduire la perte de poids de la pomme. Après avoir mélangé des nanoparticules de ZnO avec différents polymères, on obtient différents types de matériaux nano-antibactériens. Par exemple, le film ZnO/PVC peut inhiber efficacement la croissance de bactéries telles qu'Escherichia coli dans les aliments et prolonger la durée de conservation des aliments frais. En ce qui concerne les nanomatériaux de barrière, les nanoplastiques de polyester sont largement utilisés, ce qui permet aux produits laitiers, à la bière et à d'autres aliments de conserver leur goût frais pendant une longue période.
La troisième est la nano-détection de la sécurité alimentaire. L'application de la nano-détection se manifeste principalement dans le développement de biocapteurs basés sur des nanomatériaux et dans l'intégration des nanomatériaux à la technologie traditionnelle de détection de la sécurité alimentaire, couvrant tous les aspects de la détection de la sécurité alimentaire, tels que le prétraitement de l'échantillon, la préparation du capteur, la détection et la génération du signal d'analyse.
En raison de la forte spécificité des nanobiocapteurs, la détection quantitative de la sécurité alimentaire présente des lacunes et l'application est limitée. Par exemple, les nanotubes de carbone, les nanoparticules d'or, les points quantiques, les nanomatériaux magnétiques, etc., sont largement utilisés dans la détection des résidus de médicaments agricoles et vétérinaires, des micro-organismes, des nitrites, des composés phénoliques et des métaux lourds dans la qualité de l'eau, ainsi que des aliments génétiquement modifiés.