Mi a helyzet a nanoélelmiszer-alkalmazások kutatásában?

Amikor Pasteur feltalálta a pasztörizálás folyamatát, az élelmiszer-előállítás pontosságát mikronos szintre csökkentette, és végrehajtotta az első forradalmat az élelmiszeriparban.
Amikor Watson és Crick felfedezték a dezoxiribonukleinsavat (DNS), és 2,5 nm-es DNS-szerkezeti modellt alkottak, az emberi szemléletet nanométeres szintre csökkentették, megnyitva ezzel a biotechnológia, a mezőgazdaság és az élelmiszertermelés nanovilágának kapuját. Az élelmiszeriparban ezután fejeződött be a második forradalom, és az élelmiszeripar nanokorszakának megérkezését igazából a szén nanocsövek-buckyball fullerének (C60) felfedezése jelentette, amely az élelmiszertermelés szintjét 1 nanométeres szintre terjesztette ki.
Nanokorrelációs koncepció
Természetes létezés, mérnöki szintézis vagy véletlen generáció, kötési állapot, aggregációs állapot vagy agglomerátum formájában, és az anyag egydimenziós vagy többdimenziós mérete 1 nm ~ 100 nm-en belül van, nanorészecskéknek nevezzük, amennyiben a nanorészecskéket tartalmazó anyag belső összetétele vagy felülete nanoanyag; Ugyanakkor a fullerének (C60), a nanoszálak, az egyfalú szén nanocsövek és az 1 nm-nél kisebb egy- vagy többdimenziós méretű grafénlapok is speciális nanoanyagok.
A nanoanyagok különleges fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságainak és jelenségeinek tanulmányozásán, valamint a nanorészecskék különleges tulajdonságainak felhasználásán alapuló tudomány és technológia, amely a nanorészecskék új anyagokká, eszközökké vagy rendszerré történő átalakításával, átalakításával vagy összeállításával foglalkozik, a nanotechnológia.
Röviden, a "nano" nem csak a térbeli lépték mérésére korlátozódik, hanem új gondolkodásmódot biztosít az ember számára a tudományos ismeretlen felfedezéséhez, amely lehetővé teheti az ember számára, hogy az objektív világ mikroszintűbb szintjéről saját akarata szerint kielégítse a magasabb szintek igényeit, hogy növelje az emberi társadalom jóléti többletét.
Ami a nanoélelmiszereket illeti, a jelenlegi nemzetközi szakma még nem alakított ki pontos meghatározást. A nanoanyagok és a nanotechnológia fogalma szerint nyersanyagként az ember által fogyasztható természetes, szintetikus vagy biológiai termékeket, nyersanyagként pedig a nanotechnológia felhasználásával előállított élelmiszereket tekinthetjük az emberi egészség és táplálkozási igény szerinti nanoélelmiszereknek. Tágabb perspektívából nézve, amennyiben a nanoanyagok vagy a nanotechnológia részt vesz a teljes folyamatban a termelés előtti láncszem (mezőgazdasági termelési láncszem), a termelés és a feldolgozás láncszem, a csomagolás, a tárolás és a szállítás láncszem stb. teljes folyamatában, az előállított élelmiszert nanoélelmiszernek nevezhetjük.
Mivel a meglévő tudományos ismeretek még nem képesek teljes mértékben értékelni a nanotechnológia alkalmazását az élelmiszerek területén, miközben hozzájárulnak a társadalmi fejlődéshez, a nanoélelmiszerek bizonyos kockázatokkal és rejtett veszélyekkel járnak az emberi egészségre, a biológiai környezetre, a társadalmi etikai rendre stb. nézve, ami bizonyos mértékig növelte a nanoélelmiszerekkel kapcsolatos kutatások hőfokát.
Élelmiszer-alkalmazások - nemzetközi hatály
A nanotechnológia fejlődésével az alkalmazási köre 1805 féle terméket foglal magában 37 területen, 8 fő iparágban, mint például a háztartási készülékek, az autók, az elektronika, az élelmiszerek (italok) és az otthoni kertészkedés. Alkalmazása az élelmiszerek területén is kiterjedtebb, a 2009 és 2012 közötti időszakban a nanoélelmiszerekre vonatkozó szabadalmak száma 186, a szabadalmak közül 10% az élelmiszer-biztonsági vizsgálatokhoz kapcsolódik, 19% a nano élelmiszer-adalékanyagokhoz kapcsolódik, 47% az élelmiszer-nano csomagolóanyagokhoz kapcsolódik.
Látható, hogy a nanotechnológia alkalmazása az élelmiszerek területén főként három területre koncentrálódik: élelmiszer-adalékanyagok, élelmiszer-csomagolóanyagok és élelmiszerbiztonsági vizsgálatok.
Az élelmiszer-előállítási lánc szempontjából a nanoélelmiszerek előállításában négy láncszem vesz részt:
Először is, az élelmiszertermelés előfeldolgozása, elsősorban a mezőgazdasági termelési folyamatra vonatkozik, amely növényvédő szereket, műtrágyákat és más nanoanyagokat tartalmazó mezőgazdasági inputokat használ, a mezőgazdasági inputok maradványokat tartalmaznak a mezőgazdasági termékekben, és az ehető mezőgazdasági termékek az élelmiszertermelés nyersanyagai, ezért a folyamat a nanoanyagok forrása;
A második az élelmiszer-feldolgozás, amely magában foglalja a nanoélelmiszer-adalékanyagokat, a nano-gyártó berendezéseket és technológiát;
Harmadszor, a nanoélelmiszerek, azaz a nanorészecske-összetevőket tartalmazó élelmiszerek vagy nanorészecske-összetevőket tartalmazó csomagolóanyagok;
A negyedik az élelmiszerbiztonsági és vizsgálati folyamat, amely a nanotechnológiát használja speciális érzékelők szintetizálására, hogy kimutassa az élelmiszerekben lévő nanoösszetevőket és a biztonságot.
A konkrét típus szempontjából jelenleg az élelmiszerpiacon az állattartástól a vízi termékekig, a tojástól és a tejtől a zöldségekig, a friss termékektől a feldolgozott termékekig a megfelelő nanoélelmiszerek láthatók.
Például a nanokaseint tartalmazó tej, a nanocellulóz hús, a nanoezüst sütik, a nanoliposzómás olívaolaj és más, a közélethez szorosan kapcsolódó élelmiszerek.
Az Egyesült Államokban működő Project on Emerging Nanotechnology (PEN) honlapján található adatok szerint 2014 novemberében világszerte 116 nanoterméket fejlesztettek ki, míg 2006-ban és azt megelőzően csak 6 nanoterméket. A nanoélelmiszerekben alkalmazott nanoanyagok főként nano-cink-oxid, nano-szilícium-dioxid, nanoezüst, nanoarany, nano-kupak, nano-kobalt, nano-kobalt, nano-magnézium, nano-kálcium, nanoszén anyagok, nanoszálak és egyéb anyaganyagok. Ezen túlmenően a PEN weboldalán bemutatott nanotermékek eredete főként az EU tagállamaira, az Egyesült Államokra, Japánra és más országokra és régiókra koncentrálódik.
Alkalmazás - hazai hatály
A nanotechnológia alkalmazása az élelmiszer-tudomány területén Kínában még mindig a feltáró szakaszban van, de Kína, mint a nanotechnológia gyors fejlődésével rendelkező ország a világon, kifejlesztette és alkalmazta a nano-élelmiszerekkel kapcsolatos termékek számát, messze több mint 7, az alkalmazás fejlesztési helyzetéből, a nano-élelmiszerek alkalmazása Kínában elsősorban 3 szempontból tükröződik:
Először is, a nano funkcionális élelmiszerek fejlesztése és alkalmazása. A nano funkcionális élelmiszerek fejlesztése két fő területre összpontosít: a nanorészecskék hordozórendszerére (funkcionális élelmiszer-hordozórendszer) és a funkcionális élelmiszer-tápanyag-adalékanyagokra. A funkcionális élelmiszerhordozó fő célja a tápanyagok emberi szervezet általi felszívódásának fokozása és a dokozahexaénsav megelőzése. DHA), vitaminok és más tápanyagok oxidálódását és metamorfózisát, a konkrét alkalmazások lipid nanomikrokapszulák, enzim nanomikrokapszulák, bioaktív anyagok nanomikrokapszulák, például karotinoid nanomikrokapszulák, DHA nanomikrokapszulák, hamuamiláz nanomikrokapszulák, nanoemulziós beágyazási technológiát is alkalmaznak a funkcionális élelmiszerek fejlesztésében.
A nanoemulzió potenciális biológiai toxicitása miatt azonban e technológia alkalmazásának vannak bizonyos korlátai. A nano-táplálékadalékok egyfajta nanoélelmiszerek, amelyek növelhetik a nyomelemek közvetlen felszívódását a bélben, és csökkenthetik az emberi szervezetben lévő nyomelemek, mint például a nanokalcium, vas, cink, szelén stb. élelmiszerekben lévő kölcsönhatásának toxikus mellékhatásait.
A második az élelmiszer-nano csomagolóanyagok. Jelenleg a hazai nano-csomagolóanyagok alkalmazása elsősorban a vízfelvétel, az antibakteriális bevonatok, az idő- és hőmérsékletmutatók (a frissesség és az eltarthatóság biztosítása alapján tolerálható hőmérsékleti tartomány) csökkentése; Koncentráljunk a nano tartósítóanyagokra, a nano antibakteriális anyagokra, a nano barrier anyagokra 3 szempontból; Az élelmiszerek tartósítására konkrétan alkalmazott nano Ag tartósítóanyagok, nano TiO2 tartósítóanyagok, nano SiOx tartósítóanyagok, nano molekulaszita tartósítóanyagok és egyéb típusok.
Például a PE/Ag2O nano csomagolózsákok hatékonyan csökkenthetik a gyümölcsök és zöldségek rothadási arányát; a nano TiO2 kitozán kompozit membrán megakadályozhatja a VC elvesztését a fiatal gyömbérben. A nano SiOx frisstartó gyümölcsviasz csökkentheti az alma keménységét és csökkentheti az alma súlyveszteségét. A ZnO nanorészecskék különböző polimerekkel való keverése után különböző típusú nanoantibakteriális anyagokat kapunk. Például a ZnO/PVC film hatékonyan gátolja az élelmiszerekben lévő baktériumok, például az Escherichia coli növekedését, és meghosszabbítja a friss élelmiszerek eltarthatósági idejét. A nano-barrier anyagok tekintetében széles körben használják a poliészter nano műanyagokat, amelyek segítségével a tejtermékek, a sör és más élelmiszerek hosszú ideig megőrizhetik friss ízüket.
A harmadik a nano élelmiszerbiztonsági érzékelés. A nanoérzékelés alkalmazása főként a nanoanyagokon alapuló bioszenzorok fejlesztésében és a nanoanyagok hagyományos élelmiszerbiztonsági érzékelési technológiával való integrálásában nyilvánul meg, amely az élelmiszerbiztonsági érzékelés minden aspektusára kiterjed, mint például a minta előkezelésére, az érzékelő előkészítésére, az érzékelésre és az elemzési jelek előállítására.
A nanobioszenzorok erős specificitása miatt hiányosságok vannak az élelmiszer-biztonság mennyiségi kimutatásában, és az alkalmazásuk korlátozott. Általánosságban elmondható, hogy a nanoanyagok fúziós technológiáját a hagyományos élelmiszerbiztonsági vizsgálatokban széles körben használják, például a szén nanocsöveket, arany nanorészecskéket, kvantumpontokat, mágneses nanoanyagokat stb. széles körben használják a mezőgazdasági és állatgyógyászati gyógyszermaradványok, mikroorganizmusok, nitritek, fenolos vegyületek és nehézfémek kimutatására a vízminőségben, valamint a genetikailag módosított élelmiszerek kimutatására.