纳米技术将引发食品行业大变动

    发布时间:2016-12-16 10:15:54   发布人:海略官网

    纳米技术已被广泛应用于电子、电池、医药以及食品等无数行业。食品工业中,纳米技术可用于提高食物的配送、增加风味、抑制细菌生长、延长保质期、提高食品安全。

     

    纳米技术是指所涉及的微观物质的尺寸介于1至100 nm之间。食物和水是由纳米尺寸的颗粒组成的,鉴于相似的性质,人为的纳米颗粒能够轻易的渗透食物和水。这些颗粒可作为一个完整的单元来执行类似的输运功能,这被证明在几乎所有的行业,特别是食品行业中都是很有用的。

     

    粉末和维生素(Powders and Vitamins)

    为了增加营养物质的传递以及更有效的营养吸收,通过纳米技术人工设计粉末和维生素。通过减少肠道的清除机制,纳米颗粒可显著的延长在肠胃道中的停留时间,从而进一步提高在人体中的有效传递。

     

    纳米材料具有较大的表面积,能够提高强度、反应活性等性能,在食品和包装产品中表现出特殊的用途。

     

    采用纳米技术制得的食品包装具有更强的力学和热性能,且增强了抗菌性能,能够更好的保护食物。纳米食品包装具有生物降解保护,防止泄露、气体渗透以及病原体进入食物。比如说,众所周知的抗微生物剂银已被用于纳米食品包装。有研究调查了银纳米颗粒对细菌生长的影响,发现在24小时的潜伏期后可减少98%的细菌生长。

     

    纳米技术在食品中的好处似乎是不可想象的,已被证明在多种产品中是有效的。然而,需要重点考虑的是纳米技术确实会使我们的食品供应遭受外来入侵。在一个农药和污染改变我们的食品安全以及增加长期毒性的世界,我们如何能够确保外来纳米颗粒的添加就是安全的呢?

     

    食品安全(Food Safety)

    纳米颗粒特别有用,因为其具有独特的性能,比如高比表面积、反应活性以及微观尺寸。这些性质可以有利于健康,也可引起潜在的毒性。

     

    纳米颗粒可通过皮肤接触、吸入、和/或摄入进入生物系统。纳米毒性的程度(关于纳米技术在人体上的毒性影响的研究)往往取决于纳米颗粒的特征,包括尺寸、质量、化学成分、表面性质、以及粒子间的相互作用。

     

    决定纳米颗粒毒性的因素中,颗粒的渗透率扮演着重要的角色,同样纳米颗粒可能在身体内积累和移动。纳米材料的小尺寸使其更容易的通过细胞膜及其他生物屏障,从而使得这些颗粒轻易的进入生物体,并导致细胞功能障碍。

     

    纳米颗粒最危险的生物作用之一是其产生的活性氧(reactive oxygen species,ROS)。超氧阴离子自由基、羟基自由基、纯氧以及过氧化氢(H2O2)是全部生物相关的活性氧,对细胞信号系统起到有益作用。但这些活性氧过剩会诱导氧化应激,从而导致细胞无法维持正常的生理功能。

     

    氧化应激是细胞损伤的明显前兆,包括DNA链断裂、不受管制的细胞信号、细胞凋亡(程序性细胞死亡)、甚至癌变(癌细胞的产生)。

     

    退化性疾病,如肌萎缩性侧索硬化症(amyotrophiclateral sclerosis,ALS)、关节炎、心血管疾病、炎症、阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease)帕金森病(Parkinson’s disease)、糖尿病及癌症都与活性氧有关。

     

    讨论纳米颗粒的潜在用途,特别是涉及与我们的生物系统直接相互作用的食品和包装时,活性氧ROS的产生是需要特别关注的问题。某些酶,如超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、过氧化物酶和过氧化氢酶在限制ROS损伤中扮演着重要作用。

     

    防止纳米材料诱导毒性的一个策略是发展膳食抗氧化剂,可防止这些危险的羟基自由基的形成。然而,目前对纳米材料与生物系统相互作用的理解还不清晰,因此越来越多的研究关注纳米技术在食品中的安全性。

     

    食品标准(Food Standards)

    美国的某些法律,如有毒物质控制法案(theToxic Substances Control Act)、职业安全和健康法案(theOccupational Safety and Health Act)、食品、药品及化妆品法案(theFood, Drug and Cosmetic Act)就是为了保障公共健康和安全。这些法律以及食品和药品管理局(the Food and Drug Administration,FDA)和环境保护局(Environmental Protection Agency,EPA)等联邦卫生机构的其他监督措施已被用于纳米技术的研究。尽管纳米技术及产品缺乏国际监管,但FDA是世界上第一个对纳米产品提出明确措施的政府机构之一。与国家纳米技术计划(theNational Nanotechnology Initiative,NNI)合作,FDA公开将纳米技术定义为“对各向尺寸约为1~100 nm物质的理解和控制,并表现出独特现象从而具有新应用。”

     

    2007年以来,NNI已经资助了多个研究项目,集中解决社会关注的纳米技术对人类和环境的潜在负面影响。本研究希望能够为公众广泛了解纳米技术提供更好的理解,避免对这门科学任何可能的误解。

     

    虽然FDA在对复杂的纳米技术领域已经表现出了主动性,但表示他们调控的“是产品,而非技术”。这为建立纳米技术增强食品的调控政策带来了一定的困难。

     

    进一步的科学研究是必要的,以评估纳米技术在食品和农产品镇南关的应用,从而管理潜在的不利影响。

     

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