Nano-gıda uygulama araştırmalarının ilerleme durumu nedir?

Pasteur pastörizasyon sürecini icat ettiğinde, gıda üretimindeki hassasiyeti mikron seviyesine indirmiş ve gıda endüstrisindeki ilk devrimi tamamlamıştır.
Watson ve Crick deoksiribonükleikasidi (DNA) keşfettiklerinde ve 2.5nm seviyesinde bir DNA yapı modeli tasarladıklarında, insan perspektifini nanometre seviyesine indirerek biyoteknoloji, tarım ve gıda üretiminin nano dünyasına kapı açtılar. Gıda endüstrisi daha sonra ikinci devrimi tamamladı ve gıda endüstrisinin nano çağının gelişinin gerçek işareti, gıda üretim seviyesini 1 nanometre seviyesine çıkaran karbon nanotüp-buckyball fullerenin (C60) keşfi oldu.
Nanokorelasyon kavramı
Doğal varoluş, mühendislik sentezi veya tesadüfi üretim, bağlanma durumu, agregasyon durumu veya aglomera şeklinde ve maddenin 1nm ~ 100nm içindeki tek boyutlu veya çok boyutlu boyut biçimine nanoparçacıklar denir, nanoparçacık içeren malzemenin iç bileşimi veya yüzeyi nanomalzemeler olduğu sürece; Aynı zamanda, 1nm'den daha küçük tek boyutlu veya çok boyutlu boyutlara sahip fullerenler (C60), nanolifler, tek duvarlı karbon nanotüpler ve grafen levhalar da özel nanomalzemelerdir.
Nanomalzemelerin özel fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerinin ve fenomenlerinin incelenmesine dayanan ve nanoparçacıkların özel özelliklerini kullanarak nanoparçacıkları yeni malzemeler, cihazlar veya sistemler halinde yeniden tasarlama, dönüştürme veya birleştirme bilimi ve teknolojisi nanoteknolojidir.
Kısacası, "nano" sadece mekansal ölçeğin ölçümü ile sınırlı değildir, insanın bilimsel bilinmeyeni keşfetmesi için yeni bir düşünce biçimi sağlar, bu da insanoğlunun nesnel dünyanın daha mikro seviyesinden daha yüksek seviyelerin ihtiyaçlarını kendi iradesine göre karşılamasını sağlayabilir, böylece insan toplumunun refah fazlasını artırabilir.
Nano gıdaya gelince, mevcut uluslararası henüz tam bir tanım oluşturmamıştır. Nanomalzemeler ve nanoteknoloji kavramına göre, insanlar tarafından yenebilen doğal, sentetik veya biyolojik ürünlerin hammadde olarak kullanıldığı ve nanoteknoloji kullanılarak hazırlanan gıdaların insan sağlığı ve beslenme diyet ihtiyaçlarına göre nano gıdalar olduğu görülebilir. Geniş bir perspektiften bakıldığında, nanomalzemeler veya nanoteknoloji, üretim öncesi bağlantı (tarımsal üretim bağlantısı), üretim ve işleme bağlantısı, paketleme, depolama ve taşıma bağlantısı vb. tüm sürece dahil olduğu sürece, üretilen gıda nano gıda olarak adlandırılabilir.
Mevcut bilimsel bilginin nanoteknolojinin gıda alanındaki uygulamalarını henüz tam olarak değerlendirememesi nedeniyle, nano-gıdanın toplumsal gelişime katkıda bulunurken, insan sağlığı, biyolojik çevre, toplumsal etik düzen vb. açısından bazı riskler ve gizli tehlikeler barındırması, nano-gıda konusundaki araştırmaların hararetini bir ölçüde artırmıştır.
Gıda uygulamaları - uluslararası kapsam
Nanoteknolojinin gelişmesiyle birlikte uygulama alanı ev aletleri, otomobil, elektronik, gıda (içecek) ürünleri ve ev bahçeciliği gibi 8 ana sektörde 37 alanda 1805 çeşit ürünü kapsamaktadır. Gıda alanındaki uygulaması da daha kapsamlıdır, 2009'dan 2012'ye kadar olan dönemde, nano gıda ile ilgili patent sayısı 186'dır, patentlerin 10%'si gıda güvenliği testi ile ilgilidir, 19% nano gıda katkı maddeleri ile ilgilidir, 47% gıda nano ambalaj malzemeleri ile ilgilidir.
Nanoteknolojinin gıda alanındaki uygulamalarının temel olarak üç alanda yoğunlaştığı görülmektedir: gıda katkı maddeleri, gıda ambalaj malzemeleri ve gıda güvenliği testleri.
Gıda üretim zinciri açısından bakıldığında, nano-gıda üretiminde yer alan dört halka bulunmaktadır:
İlk olarak, gıda üretiminin ön süreci, esas olarak pestisitler, gübreler ve nanomalzemeler içeren diğer tarımsal girdileri kullanacak olan tarımsal üretim sürecini ifade eder, tarımsal girdiler tarımsal ürünlerde kalıntılara sahip olacaktır ve yenilebilir tarım ürünleri gıda üretimi için hammaddelerdir, bu nedenle süreç nanomalzemelerin kaynağıdır;
İkincisi ise nano-gıda katkı maddeleri, nano-üretim ekipmanı ve teknolojisini içeren gıda işlemedir;
Üçüncü olarak, nano-gıda, yani nanoparçacık bileşenleri içeren gıda veya nanoparçacık bileşenleri içeren ambalaj malzemeleri;
Dördüncüsü, gıdalardaki nano bileşenleri ve güvenliği tespit etmek üzere özel sensörler sentezlemek için nanoteknolojiyi kullanan gıda güvenliği ve test sürecidir.
Spesifik tür açısından bakıldığında, şu anda gıda pazarında, canlı hayvanlardan su ürünlerine, yumurta ve sütten sebzelere, taze ürünlerden mamul ürünlere kadar, ilgili nano-gıdalar görülebilir.
Örneğin nano-kazein içeren süt, nano-selüloz et, nano-gümüş kurabiyeler, nano-liposomal zeytinyağı ve kamusal yaşamı yakından ilgilendiren diğer gıdalar.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Gelişen Nanoteknoloji Projesi'nin (PEN) web sitesindeki verilere göre, Kasım 2014 itibariyle dünya çapında 116 nano-gıda geliştirilmiştir; bu sayı 2006 ve öncesinde sadece 6 nano-gıdaydı. Nano-gıdalarda yer alan nano-malzemeler çoğunlukla nano-çinko oksit, nano-silikon dioksit, nano-gümüş, nano-altın, nano-bakır, nano-kobalt, nano-magnezyum, nano-kalsiyum, nano-karbon malzemeler, nano-lifler ve diğer malzeme malzemeleridir. Ayrıca, PEN web sitesinde gösterilen bu nano ürünlerin menşei esas olarak AB üye ülkeleri, Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve diğer ülke ve bölgelerde yoğunlaşmaktadır.
Uygulama - yurtiçi kapsam
Çin'de gıda bilimi alanında nanoteknolojinin uygulanması hala keşif aşamasındadır, ancak dünyada nanoteknolojinin hızla geliştiği bir ülke olarak Çin, nano-gıda ile ilgili ürün sayısını 7'den çok daha fazla geliştirmiş ve uygulamıştır, uygulama geliştirme durumundan, Çin'de nano-gıda uygulaması esas olarak 3 açıdan yansıtılmaktadır:
İlk olarak, nano fonksiyonel gıdaların geliştirilmesi ve uygulanması. Nano fonksiyonel gıdaların geliştirilmesi iki ana alana odaklanmaktadır: nanopartikül dağıtım sistemi (fonksiyonel gıda taşıyıcı sistemi) ve fonksiyonel gıda besin katkı maddeleri. Fonksiyonel gıda taşıyıcısının temel amacı, besinlerin insan vücudu tarafından emilimini artırmak ve dokosaheksaenoik asidi önlemektir. DHA), vitaminler ve oksitlenmiş ve metamorfik diğer besinler, spesifik uygulamalar lipid nanomikrokapsüller, enzim nanomikrokapsüller, karotenoid nanomikrokapsüller, DHA nanomikrokapsüller, kül-amilaz nanomikrokapsüller gibi biyoaktif maddeler nanomikrokapsüllerdir, nano emülsiyon gömme teknolojisi de fonksiyonel gıdaların geliştirilmesinde uygulanmaktadır.
Bununla birlikte, nanoemülsiyonun potansiyel biyolojik toksisitesi nedeniyle, bu teknolojinin uygulanmasının bazı sınırlamaları vardır. Nano-beslenme katkı maddeleri, eser elementlerin bağırsak tarafından doğrudan emilimini artırabilen ve gıdalardaki nano-kalsiyum, demir, çinko, selenyum vb. gibi eser elementlerin insan vücudundaki etkileşiminin toksik yan etkilerini azaltabilen bir tür nano gıdadır.
İkincisi ise gıda nano ambalaj malzemeleridir. Şu anda, yerli nano ambalaj malzemelerinin uygulanması esas olarak su emilimini, antibakteriyel kaplamaları, zaman ve sıcaklık göstergelerini (tazelik ve raf ömrünün sağlanması temelinde tolere edilebilen sıcaklık aralığı) azaltmak içindir; Nano koruma malzemeleri, nano antibakteriyel malzemeler, nano bariyer malzemeleri üzerinde yoğunlaşın 3 yön; Özellikle gıda korumaya uygulanan nano Ag koruma malzemeleri, nano TiO2 koruma malzemeleri, nano SiOx koruma malzemeleri, nano moleküler elek koruma malzemeleri ve diğer türlerdir.
Örneğin, PE/Ag2O nano ambalaj poşetleri meyve ve sebzelerin çürüme oranını etkili bir şekilde azaltabilir; Nano TiO2 kitosan kompozit membran genç zencefilde VC kaybını önleyebilir. Nano SiOx taze tutma meyve mumu, elmanın sertliğini azaltabilir ve elmanın ağırlık kaybını azaltabilir. ZnO nanopartikülleri farklı polimerlerle harmanlandıktan sonra, farklı tipte nano-antibakteriyel malzemeler elde edilir. Örneğin, ZnO/PVC film, gıdalardaki Escherichia coli gibi bakterilerin büyümesini etkili bir şekilde engelleyebilir ve taze gıdaların raf ömrünü uzatabilir. Nano bariyer malzemeleri açısından, süt ürünleri, bira ve diğer gıdaların uzun süre taze tadı korumasını sağlayabilen polyester nano plastikler yaygın olarak kullanılmaktadır.
Üçüncüsü ise nano gıda güvenliği tespitidir. Nano algılama uygulaması esas olarak nanomalzemelere dayalı biyosensörlerin geliştirilmesinde ve nanomalzemelerin geleneksel gıda güvenliği algılama teknolojisiyle entegrasyonunda kendini gösterir ve numune ön işleme, sensör hazırlama, algılama ve analiz sinyali üretimi gibi gıda güvenliği tespitinin tüm yönlerini kapsar.
Nanobiyosensörlerin güçlü özgüllüğü nedeniyle, gıda güvenliğinin kantitatif tespitinde eksiklikler vardır ve uygulama sınırlıdır. Genel olarak, geleneksel gıda güvenliği testlerinde nanomalzemelerin füzyon teknolojisi yaygın olarak kullanılmaktadır, örneğin, karbon nanotüpler, altın nanopartiküller, kuantum noktaları, manyetik nanomalzemeler vb. tarımsal ve veteriner ilaç kalıntılarının, mikroorganizmaların, nitritlerin, fenolik bileşiklerin ve su kalitesindeki ağır metallerin ve genetiği değiştirilmiş gıdaların tespitinde yaygın olarak kullanılmaktadır.