纳米技术在食品工业中的应用解析
摘  要
食品是人类生活中不可缺少的重要组成部分，在把原材料加工成食品的过程中需要许多的工序及其机械设备，把纳米技术应用到这些步骤上将会大大的提高效率及成品的质量。纳米科技是在纳米尺度理解、控制和操纵物质世界的一项科学技术。纳米技术是20世纪80年代末、90年代初迅速发展起来的一项高新科学技术，许多国家均把其列入国家重点研究领域，每年投入大量人力和物力对其进行基础和应用研究。纳米技术已广泛应用于材料、化工、医药、通信、能源等领域，近年来纳米技术在医药上的许多研究成果正逐步地应用于食品行业，使食品工艺得到了改进，生产效率得到了提高，还开发、生产了许多新型的食品以及具有更好的功效和特殊功能的保健食品。2003年9月，美国农业部首次展望了纳米技术在农业和食品上的应用前景，认为纳米技术将改变食品生产、加工、包装、运输和消费等各个环节，从而改变整个食品工业，本文对纳米及纳米技术进行了简单介绍，针对纳米技术在食品工业中的应用就纳米技术在食品包装材料、食品机械、食品检测、食品加工及其纳米食品等方面的应用加以综述。
关键词：纳米技术 食品工业 应用
Abstract
Food is the humanity lives the essential important constituent, in processes raw material food in the process to need many working procedures and the mechanical device, applies a nanotechnology these step general to be able big to enhance the efficiency and the end product quality. A nanometer science and technology is in the nanometer criterion understanding, the control and an operation material world science and technology. A nanotechnology is a high new science and technology which at the end of 1980s, at the beginning of the 90's develop rapidly, many countries include it the country key research area, throws the National People's Congress quantity manpower and the physical resource every year carries on the foundation and the applied research to it. A nanotechnology has widely applied in domains and so on material, chemical industry, medicine, correspondence, energy, in recent years a nanotechnology gradually was applying on the medicine many research results in food profession, enable food craft to obtain the improvement, the production efficiency obtained the enhancement, but also developed, has produced many new foods as well as has a better effect and the special f
unction health foods. In September, 2003, the American Ministry of Agriculture has forecast a nanotechnology for the first time on agricultural and food application prospect, thought a nanotechnology will change food production, the processing, the packing, the transportation and the expense and so on each link, thus changed the entire food industry, this article has carried on the simple introduction to nanometer and a nanotechnology, in view of a nanotechnology in the food industry application on a nanotechnology in food aspect and so on packing material, food machinery, food examination, food processing and nanometer food applications summarized.
Key words国产奶粉: Nanotechnology  生命的名言Food Industry  Application 

前言
目前食品工业正在努力将纳米技术用于从农庄到餐桌的全过程。由专业咨询公司Helmut Kaiser进行的调查研究预测，纳米食品的市场将从2004年的26亿美元发展到2010年的204
亿美元。该调查报告认为，到2010年，亚洲将成为纳米食品的最大市场[1]。纳米食品是采用纳米技术对食物进行分子、原子的重新编程，使某些结构发生改变所制成的食品。纳米技术的应用大大提高了某些成分的吸收率、降低保健食品的毒副作用、加快营养成分在体内的运输、提高人体对矿物质元素的吸收利用率、延长食品的保质期。由此可见，在食品产业纳米技术有巨大的发展潜力。目前纳米技术在食品加工、包装材料、检测技术等方面的研究尤为活跃，成为纳米技术在食品工业中应用的研究热点。本文针对纳米技术及其在食品工业中的应用加以综述。
1纳米与纳米技术
“纳米”是英文nano的译名，是一种长度单位，原称毫微米，即10-9米。lnm的长度约相当于3～5个原子紧密地排列在一起所具有的长度。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。从具体的物质来说，假设一根头发的直径为0.5×10-4米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度即约为1纳米；如果将一纳米的物体放到乒乓球上，就像一个乒乓球放在地球上一般。
纳米科学与技术,有时简称为纳米技术, 是研究结构尺寸在0.1～100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。
2纳米材料的特性
物体的表面积与体积之比称为物体的“比表面积”。一般球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积与直径成反比。随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子的大小所占的百分比将会显著增加。超微颗粒的表面与大颗粒物体的表面是十分不同的[2]。用高倍率电子显微镜对金属超微颗粒进行电视摄像和实时观察，发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体、十面体、二十面体）。这种状态既不同于一般固体，又不同于液体，这是一种准固态。在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态。尺寸不小于10纳米后就看不到这种颗粒结构的不稳定性，故不小于10纳米的微颗粒具有稳定的结构状态。
长沙有哪些好玩的地方对于构成纳米材料的超微颗粒而言，尺寸变小，其比表面积必然显著增加，从而引发种种 “小尺寸效应”，产生出一系列特殊的性能。
2.1具有很高的活性
纳米超微颗粒很高的“比表面积”决定了其表面具有很高的活性。利用这一特性可生产出高效的纳米催化剂用于食品加工中可大大改善普通催化剂的不足之处。关于热爱祖国的手抄报
2.2特殊的磁学性质
磁性超微颗粒实质上就是一个生物磁罗盘。通过电子显微镜观察表明，生活在水中的趋磁细菌体内通常含有直径约为微米级的磁性氧化物颗粒，趋磁细菌就依靠它而游向营养丰富的水底。人们发现小尺寸磁性超微颗粒与大块磁性材料有显著不同，大块纯铁的磁矫顽力约为80安/米，而当颗粒尺寸减小到2×10-2微米以下时，其矫顽力可增加1000倍。若进一步减小其尺寸，大约小于高中好段6×10-3微米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。利用超顺磁性将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体，可用于真空封接和润滑。
2.3特殊的力学性质
陶瓷材料在通常情况下一般呈现脆性，由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好
的韧性。美国学者报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不会断裂。人的牙齿之所以具有很高的强度，就是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。金属—陶瓷复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质。此技术的应用可令易碎的陶瓷变的具有韧性，使其在食品工业中成为一种重要的包装及机械材料。
3纳米技术在食品工业中的应用
纳米技术的出现为食品工业的发展提供了一个崭新的平台。纳米技术使基因工程变得更加可控，人们可根据自己的需要，制造多种多样、便于人体吸收的纳米生物“产品”。用纳米生物工程、化学工程合成的“食品”将极大丰富食品的数量和种类。其中纳米技术在食品包装材料、食品机械、食品加工、食品检测中的应用则占据着举足轻重的地位。
3.1在食品包装材料上的应用
传统的食品包装经常使用的一种聚酰胺塑料薄膜，是用普通聚酯胺6（即尼龙6）制成，可使食物与空气隔绝开，避免氧化作用使食物变质。但它对氧气、二氧化碳的阻隔性并不理
想，对水的阻隔性则更差。采用纳米复合技术制成的聚酯胺6纳米塑料（NPA6），其氧气透过率与普通聚酯胺6相比可降低一半，水蒸汽的透过率也大大降低。在食品包装领域，采用纳米技术研发的包装系统可以改善包装材料的性能，延长其使用寿命，实现包装的抗菌透气性[1]。近几年来，国内外研究最多的纳米材料是聚合物基纳米复合材料(PNMC)，即将纳米材料以分子水平(10nm数量级)或超微粒子的形式分散在柔性高分子聚合物中而形成的复合材料。常用的纳米材料有金属、金属氧化物、无机聚合物等，而常用的高分子聚合物有PA，PE，PP，PVC，PET，LCP等。根据不同食品的特性与包装要求，已有多种PNMC(如纳米Ag／PE类、纳米TiO2／PP类、纳米蒙脱石粉／PA类等)用于食品，如啤酒、饮料、果蔬、肉类、奶制品等的包装，取得了较好的包装效果。研究结果表明，与普通包装材料相比，纳米包装材料在某些物理、化学、生物学性能上有大幅度提高，如可塑性、稳定性、阻隔性、抗菌性、保鲜性等。如胡秋辉等研制的一种新型纳米包装材料用于绿茶的包装时，纳米包装的透湿量、透氧量分别比普通包装的低28.0％和2.1％，纵向拉伸强度比普通包装的高24.0％，而且茶叶有效成分的保留率有所提高，因此，该纳米材料可有效提高绿茶的保鲜品质。
在食品保鲜杀菌方面,运用纳米技术在包装材料中添加特殊性能的填充材料或在材料表面涂
上一层特殊的纳米涂层,生产出的纳米功能性材料具有除味、杀菌、自动消毒的效果,从而延长了食品储存期提高食品的食用品质。如用纳米TiO2和纳米ZnO4等作光催化杀菌剂制成的纳米材料，杀菌能力较强，不仅能将细菌和残骸一起杀灭消除，同时还能将细菌分泌的毒素也分解掉。
此外纳米技术还可以适应环境的变化，在食品变质的时候提醒消费者[3]。美国威斯康星大学利用纳米技术开发出了一种能够快速检测有害化学品的传感器，与传统的化学探测装置相比，该传感器不仅灵敏度高，可探测100ppb的化学物质，而且探测范围大，通过改变液晶材料即可探测出不同的有害气体，这种传感器能够探测到腐败食物释放出的化学物质，可用于检验食品是否变质。某些涂层材料，如纳米超薄涂层(如纳米TiO2六年级期中考试试卷)也有化学感应的功能，可用于食品中气、光、湿敏感材料，用于食品包装，能够指示食品的食用性能及受各类污染程度，实现食品的自诊断，从而增强了食用安全性。
结果表明，与普通包装材料相比，纳米包装材料不仅能提高某些物理、化学、生物学性能如可塑性、稳定性、阻隔性、抗菌性、保鲜性等，还可以起到指示作用以更好的保护食品。利用这些纳米材料的特殊性能生产出可塑性高，稳定性大，阻隔性好抗菌保鲜且可适
应外部环境变化的新型包装可大大的改善原有包装的不足为广大消费者提供更多的方便和利益。
3.2在食品机械上的应用
食品机械主要是用于食品工业原材料的加工工艺，因此对食品机械的各方面要求都很严格。比如不易污染、高度耐腐蚀等，把纳米技术应用到食品机械中则可大大改善这些缺点与不足。纳米技术在食品机械中的应用主要是作为食品机械的润滑剂、纳米磁致冷工质和食品机械原材料中橡胶和塑料的改性。
    在食品机械中，对润滑剂要求较高，而通常普通润滑剂易损耗、易污染环境。而纳米技术润滑剂--磁性液体中的磁性颗粒尺寸仅为10nm，在食品生产机械中采用磁性液体则不会损坏轴承，而基液亦可用润滑油，只要采用合适的磁场就可以将磁性润滑油约束在所需的部位，保证了机器的正常运转,可有效防止润滑剂泄露污染食品。

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