Пастер произвел революцию в пищевой промышленности, изобретя процесс пастеризации, благодаря которому производство и обработка продуктов питания были доведены до микронного уровня.

Когда Уотсон и Крик открыли дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и разработали модель структуры ДНК на уровне 2,5 нм, они свели перспективы человеческих исследований к нанометровому уровню и открыли дверь в нанометровый мир биотехнологий, сельского хозяйства и производства продуктов питания, а в пищевой промышленности завершилась вторая революция, и настоящим символом наступления нанометровой эры пищевой промышленности стали углеродные нанотрубки - фуллерен Buckyball. Настоящим символом нанометровой эры пищевой промышленности стало открытие углеродных нанотрубок - фуллерена Buckyball (C60), расширившее уровень производства продуктов питания до уровня 1 нанометра.

Концепции, связанные с нанотехнологиями

Возникающие в природе, в результате инженерного синтеза или случайно образующиеся, в форме связанного состояния, агрегатного состояния или придаточной формы, а также в форме одномерного или многомерного размера 1нм ~ 100нм внутри вещества называются наночастицами, если внутренний состав или поверхность содержащего наночастицы вещества является наноматериалами; В то же время, одномерные или многомерные размеры 1 нм или менее в фуллеренах (C60), нановолокнах, одностенных углеродных нанотрубках и графеновых хлопьях также являются особыми наноматериалами.

Нанотехнологии - это наука и технология, основанная на изучении особых физических, химических и биологических свойств и явлений наноматериалов, а также на использовании особых свойств наночастиц для перепроектирования, модификации или сборки наночастиц в новые типы материалов, устройств, систем и т. д. Одним словом, "нанотехнологии" - это наука и технология всего мира.

Одним словом, "нано" не только ограничивается измерением космических масштабов, но и обеспечивает совершенно новый образ мышления для человеческих существ, чтобы исследовать неизвестное в науке, что позволяет людям удовлетворять потребности более высокого уровня в соответствии с их собственной волей с более микроскопического уровня объективного мира, чтобы повысить благосостояние человеческого общества.

Что касается нанопищевых продуктов, то в настоящее время на международной арене не существует точного определения. В соответствии с концепциями наноматериалов и нанотехнологий, можно считать, что пищевые продукты, созданные с помощью нанотехнологий на основе сырья природного, синтетического или биогенного происхождения, которые являются съедобными для человека и соответствуют потребностям здоровья человеческого организма, а также потребностям в питании и диете, являются нанопищей. В широкой перспективе, если наноматериалы или нанотехнологии вовлечены во все процессы предпроизводства (сельскохозяйственное производство), производства и переработки, упаковки, хранения и транспортировки, то производимые продукты питания можно назвать нанопищей.

Поскольку существующие научные знания не могут быть полностью оценены в отношении применения нанотехнологий в области питания, нанопища хотя и способствует развитию общества, но также представляет определенные риски для здоровья человека, биологической среды, а также социального и этического порядка общества, что в определенной степени повысило накал исследований нанопищи.

Применение в пищевой промышленности - международный масштаб

С развитием нанотехнологий сфера их применения охватывает 1805 видов продукции в 37 областях 8 отраслей промышленности, таких как бытовая техника, автомобили, электроника, продукты питания (напитки), домашнее садоводство и т. д.В период с 2009 по 2012 год было получено 186 патентов на нанопродукты, 10% из которых связаны с обнаружением безопасности продуктов питания, 19% - с нанопродуктами. 10% патентов связаны с тестированием безопасности продуктов питания, 19% - с нанодобавками, 47% - с наноупаковочными материалами для продуктов питания.

Как видно, применение нанотехнологий в пищевой промышленности в основном сосредоточено на трех аспектах: пищевые добавки, упаковочные материалы и тестирование безопасности продуктов питания.

С точки зрения цепочки производства продуктов питания, существует 4 звена, включающие производство нанопродуктов:

Во-первых, предварительный процесс производства продуктов питания, в основном относится к процессу сельскохозяйственного производства, в котором будут использоваться наноматериалы, такие как пестициды, удобрения и другие сельскохозяйственные материалы, сельскохозяйственные материалы в сельскохозяйственной продукции будут иметь остатки, а съедобные сельскохозяйственные продукты являются сырьем для производства продуктов питания, поэтому этот процесс является источником производства нанопродуктов;

Во-вторых, переработка пищевых продуктов, в процессе которой задействованы нанопищевые добавки, нанопроизводственное оборудование и технологии;

В-третьих, нанопища, т.е. продукты питания, содержащие компоненты наночастиц или упаковочные материалы, содержащие компоненты наночастиц;

В-четвертых, безопасность продуктов питания и процесс их обнаружения, использование нанотехнологий для синтеза специализированных датчиков для обнаружения нанокомпонентов в продуктах питания и обеспечения их безопасности.

Что касается конкретных типов, то в настоящее время на рынке продуктов питания, от домашнего скота до водных продуктов, от яиц и молока до овощей, от свежих продуктов до промышленных товаров, можно увидеть соответствующие нанопродукты.

Например, молоко с наноказеином, мясо с наноцеллюлозой, печенье с наносеребром, оливковое масло с нанолипосомами и другие продукты питания, которые тесно связаны с общественной жизнью.

Согласно данным и информации на сайте американской организации Project on Emerging Nanotechnology (PEN), по состоянию на ноябрь 2014 года в мире разработано уже 116 видов нанопродуктов, тогда как в 2006 году и ранее в категории нанопродуктов было всего шесть видов; в состав нанопродуктов входят наноматериалы, в основном наночастицы оксида цинка, нанодиоксида кремния, наносеребра, нанозолота, наномеди, нанокобальта, наномагния, нанокальция, наноуглеродные материалы, нановолокна и другие материальные материалы. Кроме того, происхождение этих нанопродуктов, представленных на сайте PEN, в основном сосредоточено в странах-членах ЕС, США, Японии и других странах и регионах.

Применение - Внутренняя область

Применение нанотехнологий в области пищевой науки в Китае все еще находится на исследовательской стадии, однако, Китай, как страна в мире с более быстрым развитием нанотехнологий, разработал и применил количество продуктов, связанных с нанопищей намного больше, чем 7, от применения развития применения китайской нанопищи в основном воплощается в 3 аспектах:

Во-первых, разработка и применение нанофункциональных продуктов питания.

Разработка нанофункциональных продуктов питания сосредоточена в двух областях, а именно: система доставки наночастиц (система функционального пищевого носителя) и питательные добавки для функциональных продуктов питания. Основная цель функционального пищевого носителя - улучшить усвоение питательных веществ человеческим организмом и предотвратить окисление и разрушение докозагексаеновой кислоты (DHA), витаминов и других питательных веществ, а конкретные приложения включают нано-микрокапсулы для липидов, нано-микрокапсулы для ферментов и нано-микрокапсулы для ферментов. Конкретные применения включают наномикрокапсулы липидов, наномикрокапсулы ферментов, наномикрокапсулы биологически активных веществ, например, наномикрокапсулы каротиноидов, наномикрокапсулы DHA, наномикрокапсулы факультативной амилазы и т.д. Технология встраивания наноэмульсий также применяется для разработки функциональных продуктов питания.

Однако ввиду потенциальной биотоксичности наноэмульсии существуют некоторые ограничения в применении этой технологии; нанопитательные добавки - это своего рода нанопища, которая наноразмеряет основные микроэлементы и другие вещества, увеличивает прямое всасывание микроэлементов в кишечнике и уменьшает побочные токсические эффекты, которые могут быть получены при взаимодействии микроэлементов в организме человека, например, нанокальций, железо, цинк, селен и так далее, применяются в пище.

Вторая - наноупаковочные материалы для продуктов питания.

В настоящее время в быту наноупаковочные материалы применяются в основном для снижения водопоглощения, антибактериальных покрытий, индикаторов времени-температуры (для обеспечения свежести и срока годности в диапазоне температур, который выдерживают на основе); основное внимание уделяется наноматериалам для сохранения свежести, нанобактериальным материалам, нанобарьерным материалам в трех областях; конкретное применение для сохранения пищевых продуктов материалов для сохранения свежести нано-Ag, материалов для сохранения свежести нано-TiO2, материалов для сохранения свежести нано-SiOx, материалов для сохранения свежести нано-молекулярных сит, материалов для сохранения свежести нано-молекулярных сит, материалов для сохранения свежести нано-молекулярных сит. материалы, материалы для сохранения нано-молекулярных сит и другие типы.

Например, наноупаковочные пакеты PE/Ag2O могут эффективно снизить скорость гниения фруктов и овощей; композитная пленка из хитозана с нано TiO2 может предотвратить потерю VC в молодом имбире; воск для сохранения свежести фруктов с нано SiOx может уменьшить твердость яблок и одновременно снизить скорость потери их веса; наночастицы ZnO и различные полимеры смешиваются с различными типами наноантимикробных материалов, например, пленка ZnO/PVC может эффективно подавлять рост таких бактерий, как E. coli в продуктах питания, продлевая срок хранения свежих продуктов; что касается нано-барьерных материалов, то более широко используются полиэфирные нанопластики, которые позволяют молочным продуктам, пиву и другим пищевым продуктам сохранять свежий вкус в течение более длительного периода времени.

В-третьих, нано-тестирование безопасности пищевых продуктов.

Применение нанодетекции в основном проявляется в разработке биосенсоров на основе наноматериалов и интеграции наноматериалов и традиционных технологий обнаружения безопасности пищевых продуктов в двух аспектах, охватывающих сферу предварительной обработки образца, подготовки сенсора, обнаружения и анализа генерации сигнала и другие аспекты обнаружения безопасности пищевых продуктов.

Из-за высокой специфичности нанобиосенсоры имеют недостатки в количественном определении безопасности пищевых продуктов, а их применение ограничено. В целом, технология интеграции наноматериалов в традиционные средства обнаружения безопасности пищевых продуктов получила более широкое распространение, например, углеродные нанотрубки, наночастицы золота, квантовые точки, магнитные наноматериалы и т.д. широко используются для обнаружения остатков пестицидов и ветеринарных препаратов, микроорганизмов, нитритов, фенольных соединений и тяжелых металлов в воде, а также генетически модифицированных продуктов питания.