Каков прогресс в исследованиях по применению нанопищевых продуктов?

Когда Пастер изобрел процесс пастеризации, он довел точность производства продуктов питания до микронного уровня и совершил первую революцию в пищевой промышленности.
Когда Уотсон и Крик открыли дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и разработали модель структуры ДНК на уровне 2,5 нм, они свели человеческую перспективу к нанометровому уровню, открыв дверь в наномир биотехнологий, сельского хозяйства и производства продуктов питания. Затем пищевая промышленность совершила вторую революцию, и настоящим знаком наступления наноэры в пищевой промышленности стало открытие углеродной нанотрубки-буккального фуллерена (C60), что расширило уровень производства продуктов питания до уровня 1 нанометра.
Концепция нанокорреляции
Естественное существование, инженерный синтез или случайное образование, в форме связанного состояния, агрегатного состояния или агломерата, а также в форме одномерного или многомерного размера в пределах 1 нм~100 нм вещества называется наночастицами, если внутренний состав или поверхность материала, содержащего наночастицы, является наноматериалами; В то же время фуллерены (C60), нановолокна, одностенные углеродные нанотрубки и графеновые листы с одномерными или многомерными размерами менее 1 нм также являются особыми наноматериалами.
На основе изучения особых физико-химических и биологических свойств и явлений наноматериалов, а также использования особых свойств наночастиц, наука и технология перепроектирования, преобразования или сборки наночастиц в новые материалы, устройства или системы является нанотехнологией.
Одним словом, "нано" не ограничивается только измерением пространственных масштабов, оно дает человеку новый способ мышления для исследования неизвестного в науке, что может позволить людям удовлетворять потребности более высоких уровней с более микроуровня объективного мира в соответствии с их собственной волей, чтобы повысить благосостояние человеческого общества.
Что касается нанопищи, то в настоящее время в международной практике еще не сформировано точное определение. Согласно концепции наноматериалов и нанотехнологий, в качестве сырья используются натуральные, синтетические или биологические продукты, которые могут быть употреблены в пищу человеком, а продукты, приготовленные с использованием нанотехнологий, являются нанопродуктами в соответствии с потребностями человека в здоровье и питании. С широкой точки зрения, если наноматериалы или нанотехнологии участвуют во всех процессах, включая звено предпроизводства (звено сельскохозяйственного производства), звено производства и переработки, звено упаковки, хранения и транспортировки и т. д., то производимые продукты питания можно назвать нанопищей.
Поскольку существующие научные знания пока не могут в полной мере оценить применение нанотехнологий в области продовольствия, а нанопродукты способствуют социальному развитию, они несут определенные риски и скрытые опасности для здоровья человека, биологической среды, социального этического порядка и т.д., что в определенной степени повысило накал исследований нанопродуктов.
Применение в пищевой промышленности - международный масштаб
С развитием нанотехнологий сфера их применения охватывает 1805 видов продукции в 37 областях в 8 основных отраслях промышленности, таких как бытовая техника, автомобили, электроника, продукты питания (напитки) и домашнее садоводство. Его применение в области продуктов питания также более обширно, в период с 2009 по 2012 год, количество патентов на нанопищу достигло 186, 10% патентов связаны с тестированием безопасности пищевых продуктов, 19% связаны с нанопищевыми добавками, 47% связаны с пищевыми наноупаковочными материалами.
Как видно, применение нанотехнологий в пищевой промышленности в основном сосредоточено в трех аспектах: пищевые добавки, упаковочные материалы и тестирование безопасности продуктов питания.
С точки зрения цепочки производства продуктов питания, в производстве нанопищи участвуют четыре звена:
Во-первых, предварительный процесс производства продуктов питания, в основном, относится к процессу сельскохозяйственного производства, в котором будут использоваться пестициды, удобрения и другие сельскохозяйственные материалы, содержащие наноматериалы, сельскохозяйственные материалы будут иметь остатки в сельскохозяйственной продукции, а съедобные сельскохозяйственные продукты являются сырьем для производства продуктов питания, поэтому этот процесс является источником наноматериалов;
Вторая - пищевая промышленность, которая включает в себя нанопищевые добавки, нанопроизводственное оборудование и технологии;
В-третьих, нанопища, то есть продукты питания, содержащие компоненты наночастиц, или упаковочные материалы, содержащие компоненты наночастиц;
Четвертый - процесс проверки безопасности продуктов питания с использованием нанотехнологий для синтеза специализированных датчиков для обнаружения нанокомпонентов и безопасности в продуктах питания.
С точки зрения конкретного типа, в настоящее время на рынке продуктов питания, от 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, наносеребряное печенье, нанолипосомальное оливковое масло и другие продукты, тесно связанные с общественной жизнью.
Согласно данным на сайте американской организации Project on Emerging Nanotechnology (PEN), по состоянию на ноябрь 2014 года в мире было разработано 116 нанопродуктов, в то время как в 2006 году и ранее их было всего 6. Наноматериалы, используемые в нанопищевых продуктах, в основном представлены нанооксидом цинка, нанодиоксидом кремния, наносеребром, нанозолотом, наномедью, нанокобальтом, наномагнием, нанокальцием, наноуглеродными материалами, нановолокнами и другими материальными материалами. 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 сфера
Применение нанотехнологий в области пищевой науки в Китае все еще находится на стадии исследования, но Китай, как страна с быстрым развитием нанотехнологий в мире, разработал и применил количество продуктов, связанных с нанопищей гораздо больше, чем 7, с точки зрения ситуации развития приложений, применение нанопищи в Китае в основном отражается в 3 аспектах:
Во-первых, разработка и применение нанофункциональных продуктов питания. Разработка нанофункциональных продуктов питания сосредоточена на двух основных направлениях: система доставки наночастиц (система функционального пищевого носителя) и функциональные пищевые нутриентные добавки. Основная цель функционального пищевого носителя - улучшить усвоение питательных веществ организмом человека и предотвратить попадание в организм докозагексаеновой кислоты (DHA). DHA), витаминов и других питательных веществ, окисленных и метаморфических, конкретные приложения являются липидные наномикрокапсулы, ферментные наномикрокапсулы, биоактивные вещества наномикрокапсулы, такие как каротиноидные наномикрокапсулы, DHA наномикрокапсулы, зола-амилаза наномикрокапсулы, наноэмульсионные встраивания технологии также применяется в разработке функциональных продуктов питания.
Однако из-за потенциальной биологической токсичности наноэмульсии применение этой технологии имеет некоторые ограничения. Нанопитательные добавки - это своего рода нанопища, которая может увеличить прямое всасывание микроэлементов кишечником и уменьшить побочные токсические эффекты от взаимодействия микроэлементов в организме человека, таких как нанокальций, железо, цинк, селен и т.д., в пище.
Вторая - пищевые наноупаковочные материалы. В настоящее время применение отечественных наноупаковочных материалов в основном направлено на снижение водопоглощения, антибактериальные покрытия, временные и температурные показатели (диапазон температур, который может быть выдержан на основе обеспечения свежести и срока годности); Концентрация на наноконсервационных материалах, наноантибактериальных материалах, нанобарьерных материалах 3 аспекта; Конкретно применяется для сохранения продуктов питания нано Ag консервационные материалы, нано TiO2 консервационные материалы, нано SiOx консервационные материалы, нано молекулярные сита консервационные материалы и другие типы.
Например, наноупаковочные пакеты PE/Ag2O могут эффективно снизить скорость гниения фруктов и овощей; композитная мембрана Nano TiO2 из хитозана может предотвратить потерю VC в молодом имбире. Нано воск SiOx для сохранения свежести фруктов может уменьшить твердость яблок и снизить потерю веса. После смешивания наночастиц ZnO с различными полимерами получаются различные типы наноантибактериальных материалов. Например, пленка ZnO/PVC может эффективно подавлять рост бактерий, таких как кишечная палочка, в продуктах питания и продлевать срок хранения свежих продуктов. Что касается нанобарьерных материалов, то широко используются полиэфирные нанопластики, которые позволяют молочным продуктам, пиву и другим продуктам сохранять свежий вкус в течение длительного времени.
Третье направление - нано-обнаружение безопасности пищевых продуктов. Применение нанодетекции в основном проявляется в разработке биосенсоров на основе наноматериалов и интеграции наноматериалов с традиционными технологиями обнаружения безопасности пищевых продуктов, охватывая все аспекты обнаружения безопасности пищевых продуктов, такие как предварительная обработка образца, подготовка сенсора, обнаружение и формирование аналитического сигнала.
Из-за сильной специфичности нанобиосенсоры имеют недостатки в количественном определении безопасности пищевых продуктов, и их применение ограничено. В целом, технология слияния наноматериалов в традиционных тестах на безопасность пищевых продуктов широко используется, например, углеродные нанотрубки, наночастицы золота, квантовые точки, магнитные наноматериалы и т.д. широко применяются для обнаружения остатков сельскохозяйственных и ветеринарных препаратов, микроорганизмов, нитритов, фенольных соединений и тяжелых металлов в качестве воды, а также генетически модифицированных продуктов питания.