纳米技术在食品工程中的应用探究

崔波

近些年，纳米技术发展速度越来越快，应用范畴也越来越广泛。纳米技术在食品工程领域中的应用展现出诸多优势，同时也成为推动食品工程持续高质量发展的强劲力量之一。在实际应用过程中，以纳米技术为基础制备出来的各种特殊功能纳米材料，在改善制品品质、口感、色泽等方面发挥着不可替代的重要作用。为了进一步提升纳米技术在食品工程中的应用效率，本文将立足于食品工程领域，就纳米技术的具体应用情况进行深入分析和探究。

纵观当前纳米技术在各个行业的实际应用情况，其涵盖范围呈现出越来越广泛的趋势，从医学到环境、从能源到食品等，随处可见纳米技术的身影。在食品工程中应用纳米技术，不仅有助于改善食品的质地、增加食品的营养价值、延长食品的保质期，而且有助于增强食品的安全性，让广大消费者更安心地食用，这对于提升消费者的身体健康水平和物质生活品质都有着重要价值和意义。

1.食品工程中应用纳米技术现状阐述

众所周知，纳米技术的出现对于人类科学技术领域的发展而言可谓是一个重要转折点和里程碑。在纳米技术的助力之下，现代人改造和利用自然的能力又延伸到了更深层次，达到了原子、分子水平。现阶段，就食品工程领域而言，人们已经成功利用纳米技术重新组合原料来生成新的食品类型，比如，纳米颗粒便是其中代表性的产物。纳米颗粒尺寸小、表面活性高、比表面积大，可以更好地改善食品的质地、颜色，也可以更有效地提高食品的口味，提升食品中营养成分的吸收概率。

2.纳米技术在食品工程中的应用形式

2.1纳米食品

何为纳米食品，即应用纳米技术对可食用天然物、合成物、生成物等原料进行加工制作，最终形成粒径小于100nm的食品。食品在经过超细微加工之后，保质期会得到延长，而且吸收率会更高一些。目前，纳米食品主要包括以下几种。其一，纳米钙。纳米钙不同于常规大颗粒碳酸钙，在经过纳米技术处理之后，纳米钙会有更强的亲水性，而且钙分子活跃程度会更高，这样人体吸收起来会更容易一些。其二，纳米淀粉。淀粉在经过纳米技术处理之后会产生更加爽滑细腻的口感。在一些特定的食品领域，纳米淀粉是可以替代脂肪的，于是便有了低脂产品的出现。其三，纳米固醇。植物固醇在经过纳米技术处理之后，在温度合适的情况下会被均匀地加入到人造黄油里面，进而可以更迅速充分地融入水和脂肪。当前，纳米固醇也被广泛应用到酸奶、色拉油、冰淇淋等食品里面。

2.2纳米抗菌材料

纳米抗菌材料可以有效防止微生物的生长，及时杀死或者抑制细菌的繁育。纳米抗菌材料的核心成分是抗菌剂，抗菌剂不仅可以抑菌，而且可以杀菌，此外，抗菌剂的安全性和持久性会更强一些。利用纳米抗菌材料的特性，纳米材料冰箱便展现出非常强的抗菌功效，放入冰箱里的食品可以得到更长时间的保藏。另外，目前市面上已经陆续出现了纳米材料的无菌餐具，未来也会成为一种趋势。根据微生物作用机理的不同，纳米抗菌材料可以划分为两种类型：其一是光催化半导体材料，即利用光的催化作用，和H2O或0H-反应，生成一种具有强氧化性的羟基而杀死病毒，如纳米氧化锌、二氧化钛等材料；其二是抗菌活性金属材料。目前，抗菌活性金属材料被广泛应用于食品企业的各个生产制作环境，诸如加工车间、原材料库、成品库、装运箱等，还有便是银系无机抗菌材料，即利用Ag+可使细胞膜上的蛋白失活而杀死细菌。

2.3纳米紫外线屏蔽材料

当前，食品工业领域对紫外线杀菌技术的要求越来越高，之前所适用的紫外线杀菌技术在经过高能量的紫外线照射之后，食品本身的微生物、芳香化合物容易被破坏，甚至会引起食品中油脂氧化、色素分解、高分子材料老化等一些问题，进而使得食品变质。而纳米紫外线屏蔽材料的出现和应用，将纳米无机超微粒子紫外线吸收剂添加到包装材料中，成功取代了之前紫外线杀菌方法，既保证了食品本身的新鲜度，而且可以有效降低或者避免紫外线的破坏作用。

3.纳米技术在食品工程中的具体应用

3.1纳米颗粒在增强食品营养中的应用

纳米颗粒在增强食品营养方面有着非常重要的应用价值。纳米颗粒具备特殊性质，可以将营养成分包裹在表面或者内部。这样一来，人体会更容易吸收和利用这些营养成分，这对于提升食品的营养价值有着非常大的作用。实际食品生产加工过程中会将维生素、微量元素等制备成纳米颗粒的形式，它们在人体内的生物利用率便可以得到有效增加。举例来说，其一，当前食品中的铁成分就有制备成纳米颗粒形式的，这样人体便可以更高效率地吸收铁成分，在防治贫血方面意义重大；其二，食品中的大豆蛋白成分也可以制备成纳米颗粒的形式，可以有效提高大豆蛋白的营养价值；其三，膳食纤维也可制备成纳米颗粒的形式，将水溶性膳食纤维制备成纳米颗粒的形式，以此来增強膳食纤维的功效，在降低人体血脂、调节肠道功能等方面有着很好的作用；其四，现在很多乳制品中的营养成分也制备成了纳米颗粒的形式，比如把酪蛋白和乳清蛋白制备成纳米颗粒的形式，这便可以在很大程度上提升它们在人体内的吸收率，乳制品的营养价值也可以得到增强。

3.2纳米技术在食品储藏保鲜中的应用

纳米技术的微观性特征显著，纳米晶体本身活性很高，而且晶体的体积会根据分子数量的变化而变化，这就决定了纳米技术功能的特殊性。纳米技术在食品储藏和保鲜方面发挥着重要作用。食品的营养成分和它自身的新鲜程度是成正比的，即食品越新鲜，营养成分会越高，所以食品工程中必须高度关注食品的储藏和保鲜方式，尽全力去避免腐坏变质情况的出现，应积极采取一系列储藏保鲜措施，充分保证食品的新鲜程度。纳米技术在食品储藏保鲜中的具体应用原理是：纳米技术所具备的高分子物理性质本身就有着比较强的抑菌、杀菌、清洁效果，可以有效阻隔二氧化碳以及紫外线的吸收，在食品表面涂抹膜剂之后，食品表面就会出现一层纳米粒子结构，使得食品的新鲜度可以得到更好的保障，食品的保质期也可以得到延长。

3.3纳米技术在功能性食品生产中的应用

功能性食品在现代人的生活中占据着越来越重要的位置。现代社会生活节奏快，人们长期处于比较大的生活压力之下，越来越多人的身体处于亚健康状态，这不仅影响到了人体本身的各项机能，而且对于人体的抵抗力也有很大的影响。所以，现代人对功能性食品或者保健类食品的需求越来越多，标准也越来越高。与基础性食品不同，功能性食品的功效在每一个人身上的体现并不相同，其与个人身体素质、食品的服用计量和方式以及食品成分等都有着非常紧密的关联性。一般常规的功能性食品中微量元素的水溶性是比较差的，这也是之前影响功能性食品效果的一个主要原因。而在纳米技术的引入和应用过程中，纳米技术成功将部分难以吸收的物质进行了改性处理，经过改性之后的功能性食品中的微量元素会更容易被人体吸收和代谢。如此一来，微量元素的稳定性便得到了充分保障，而且功能性食品的实际食用效果也变得更加理想。

3.4纳米技术在食品包装中的应用

当前，食品外包装中对纳米材料的应用率变得越来越高，这与纳米材料自身的特性和功能有着紧密关联。首先，纳米材料的延展性很好。利用纳米材料对食品进行包装，可以有效隔绝外界因素对食品的污染，有效隔绝空气中的病毒、细菌以及微粒等，这样一来，食品在后期储存、运输中便可以保持更强的抵御外界污染和破坏的能力。其次，纳米材料是可再生材料。纳米材料的成分主要包括生物脂质和多糖，从环保角度来看，纳米材料也是首选。但是需要注意一点，即用纳米材料进行包装的食品本身是有重量存在的，而食品过重会导致材料功能下降。目前来看，纳米技术的稳定性还有着很大的上升和完善空间，还需要技术研究人员进行深入攻关。现阶段，在食品工程领域，有机蔬菜、酒水等利用纳米级食品包装会更多一些，这与食品自身的种类和特点密不可分。鉴于有机蔬菜、酒水等食品自身的特殊性，需要通过纳米包装材料来降低压力，同时尽可能避免运输对食品自身性能造成的影响。

3.5纳米技术在食品安全监测中的应用

在食品工程领域，食品安全占据第一位，而在食品安全中食品安全监测更是占据着重要位置。目前，针对食品安全的监测主要借助各种先进且大型的仪器，如气相色谱。这一类监测仪器的确可以很好地保证食品安全監测结果的准确性和可靠度，但是这类监测有一个严重的弊端或者问题，即监测成本太高，而且一些特殊食品的监测周期也比较长。在此背景下，纳米技术逐渐崭露头角，慢慢应用在了食品安全监测领域当中，即利用纳米生物传感器技术来对食品安全进行有效监测。纳米材料本身是能够检测出食品性能的，而且与仪器监测方式相比，这一技术更具经济优势，不仅简单高效而且投入也比较小。现阶段，食品安全监测中应用到的纳米材料主要有石墨烯、碳纳米管等。用石墨烯材料检测食品里的微量元素和成分，检测结果非常快，而且精准度很高。从当前纳米技术在食品安全监测中的实际应用效果来看，纳米技术在食品安全中的应用有着广阔应用前景，但是在未来应用中还需要进一步改进安全评估和监管，尤其是要保证食品加工中使用的纳米材料必须严格按照国家规定的安全标准和规定来执行，要保证其对人体健康以及生态环境的安全性。

4.纳米技术在食品工程领域的未来应用展望

在食品工程领域，纳米技术的地位已不容撼动，其在该领域扮演着至关重要的角色，发挥着不可替代的重要作用。首先，纳米技术在进一步推进食品安全、营养、功能以及品质提升中起着非常关键的作用，而且纳米材料的应用在很大程度上起到了节约作用。近些年，纳米技术在食品工程领域中的应用成果有目共睹，但是这并不意味着纳米技术在食品工程领域已经得到了完全充分的应用。相反，针对纳米技术在食品工程中的应用研究还有着非常大的拓展和提升空间，在实际应用过程中也暴露出了一系列问题，比如，纳米食品虽然可以有效缩减食品的尺寸大小，但是由此产生的粉料污染还未寻找到切实可行的解决措施。另外，纳米颗粒虽然可以提高人体对食品营养成分的吸收率，但是也有可能会对人体重要的酶活性造成损害，或者造成遗传物质突变以及中枢神经系统紊乱等。除此之外，现阶段我国针对纳米食品的安全性评价还不够权威和全面，始终未能建立起一个统一科学的考量标准，这不仅不利于食品安全的管控，而且对于纳米技术带来的效益还有待进一步研究。在未来，纳米技术在食品工程中的应用研究目标和方向还是相对比较明确的，其重点是聚焦可食用天然包装材料、纳米颗粒、纳米成分的设计研究以及其所产生的影响等。虽然目前纳米技术在食品工程应用过程中还存在着一系列问题，但相信在不久的将来，这些问题都会随着研究的深入而被逐步解决，纳米技术在食品工程领域也会得到越来越广泛的应用。

结束语

食品工程领域应用纳米技术已然成为了一种必然趋势，纳米技术成功解决了食品工程领域很多积攒已久的问题，而且在实际应用中也展现出比较理想的效果。纳米技术作为一种微量级别技术形式，可形成纳米级的细胞结构，而且凸显出越来越丰富多元的材料性质。这些都为食品工程领域的改革与创新提供了新的思路，纳米技术将是推动食品工程实现高质量发展目标的强劲力量。