納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)和食品中的運(yùn)用

1、納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)與食品中的運(yùn)用孟佳林 費(fèi)雯納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用費(fèi)雯費(fèi)雯2003年9月，美國(guó)在發(fā)布的農(nóng)業(yè)發(fā)展路線圖中首次提出：重視納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)中的應(yīng)用。根據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部門的預(yù)測(cè)，納米技術(shù)將使整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和食品工業(yè)發(fā)展發(fā)生變革，改變食品生產(chǎn)、加工、包裝、運(yùn)輸和消費(fèi)的方式。許多國(guó)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)食品部門的應(yīng)用前景，在這方面投入了大量研發(fā)力量。伊朗政府也重點(diǎn)投資于納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)和食品上的應(yīng)用研究，由農(nóng)業(yè)部門出面資助35個(gè)實(shí)驗(yàn)室組成研究團(tuán)隊(duì)開展此方面的研究，并已取得一定研究成果。精確農(nóng)業(yè)精確農(nóng)業(yè)是利用重要的作物參數(shù)和知識(shí)在適當(dāng)?shù)某叨壬蟽?yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)管理，根據(jù)特定地

2、塊的作物潛在生產(chǎn)能力控制不同的投入水平（如肥料、殺蟲劑、除草劑等）。精確農(nóng)業(yè)的核心是對(duì)變化因素進(jìn)行精確管理，變化因素包括：空間因素、時(shí)間因素和預(yù)測(cè)因素。利用納米技術(shù)生產(chǎn)的微型傳感器和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)未來的精確農(nóng)業(yè)產(chǎn)生重大影響。納米裝置的一個(gè)重要作用是增加與全球定位系統(tǒng)有關(guān)的自主傳感器的應(yīng)用，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這些納米傳感器可以遍布田間，用于檢測(cè)土壤養(yǎng)分和農(nóng)作物生長(zhǎng)情況。美國(guó)和澳大利亞的一些農(nóng)場(chǎng)已經(jīng)在使用這種傳感器，它們可以及早檢測(cè)到環(huán)境的變化，可以為決策者提供準(zhǔn)確信息，幫助農(nóng)民作出明智的決定，提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率。智能施藥系統(tǒng)智能施藥系統(tǒng) 20世紀(jì)后半葉以來，農(nóng)業(yè)病蟲害的控制經(jīng)歷了世紀(jì)后半葉以來，農(nóng)業(yè)病蟲

3、害的控制經(jīng)歷了從利用殺蟲劑到傳統(tǒng)方法與生物方法相結(jié)合的從利用殺蟲劑到傳統(tǒng)方法與生物方法相結(jié)合的病蟲害綜合管理系統(tǒng)。將來具有新型的納米裝病蟲害綜合管理系統(tǒng)。將來具有新型的納米裝置可以運(yùn)用到農(nóng)業(yè)的智能化中，這類裝置可以置可以運(yùn)用到農(nóng)業(yè)的智能化中，這類裝置可以針對(duì)不同的病蟲害采取準(zhǔn)確的補(bǔ)救措施，它們針對(duì)不同的病蟲害采取準(zhǔn)確的補(bǔ)救措施，它們可以將所發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)提醒農(nóng)民，幫助農(nóng)民可以將所發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)提醒農(nóng)民，幫助農(nóng)民定量、定向地給農(nóng)作物治病。定量、定向地給農(nóng)作物治病。 運(yùn)用納米技術(shù)生產(chǎn)的新型農(nóng)藥更易于溶于水，運(yùn)用納米技術(shù)生產(chǎn)的新型農(nóng)藥更易于溶于水，也可以自然分解為無害成分?？茖W(xué)家們正在研也可以自然分

4、解為無害成分?？茖W(xué)家們正在研究能夠針對(duì)環(huán)境變化施肥和施藥的新技術(shù)，促究能夠針對(duì)環(huán)境變化施肥和施藥的新技術(shù)，促進(jìn)農(nóng)作物對(duì)水、農(nóng)藥和化肥的高效吸收，以降進(jìn)農(nóng)作物對(duì)水、農(nóng)藥和化肥的高效吸收，以降低污染，使農(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境更加友好。納米技術(shù)還低污染，使農(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境更加友好。納米技術(shù)還有助于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。有助于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。食品包裝與加工食品包裝與加工 由專業(yè)咨詢公司進(jìn)行的調(diào)查研究預(yù)測(cè)，納米食品的市場(chǎng)將從由專業(yè)咨詢公司進(jìn)行的調(diào)查研究預(yù)測(cè)，納米食品的市場(chǎng)將從2004年的年的26億美元發(fā)展到億美元發(fā)展到2010年的年的204億美元。該調(diào)查報(bào)告認(rèn)為，到億美元。該調(diào)查報(bào)告認(rèn)為，到2010年，

5、亞洲年，亞洲將成為納米食品的最大市場(chǎng)。由此可見，納米技術(shù)在食品產(chǎn)業(yè)有巨大的將成為納米食品的最大市場(chǎng)。由此可見，納米技術(shù)在食品產(chǎn)業(yè)有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ{米食品加工、納米包裝材料、納米檢測(cè)技術(shù)等方面的研究發(fā)展?jié)摿?，納米食品加工、納米包裝材料、納米檢測(cè)技術(shù)等方面的研究尤為活躍，成為納米技術(shù)在食品工業(yè)應(yīng)用的研究熱點(diǎn)。尤為活躍，成為納米技術(shù)在食品工業(yè)應(yīng)用的研究熱點(diǎn)。 運(yùn)用納米技術(shù)研發(fā)的包裝系統(tǒng)可以修復(fù)小的裂口和破損，可以適應(yīng)環(huán)境運(yùn)用納米技術(shù)研發(fā)的包裝系統(tǒng)可以修復(fù)小的裂口和破損，可以適應(yīng)環(huán)境的變化，并且能在食品變質(zhì)的時(shí)候提醒消費(fèi)者。此外納米技術(shù)可以改進(jìn)的變化，并且能在食品變質(zhì)的時(shí)候提醒消費(fèi)者。此外納米技術(shù)可

6、以改進(jìn)包裝的滲透性、提高阻隔性、改進(jìn)抗損和耐熱，形成抗菌表面，阻止食包裝的滲透性、提高阻隔性、改進(jìn)抗損和耐熱，形成抗菌表面，阻止食物發(fā)生變質(zhì)。除包裝外，納米技術(shù)對(duì)功能食品和互動(dòng)食品的研發(fā)也有很物發(fā)生變質(zhì)。除包裝外，納米技術(shù)對(duì)功能食品和互動(dòng)食品的研發(fā)也有很大促進(jìn)作用，這些食品能夠按照人體需求更有效地提供營(yíng)養(yǎng)。這類食品大促進(jìn)作用，這些食品能夠按照人體需求更有效地提供營(yíng)養(yǎng)。這類食品可以暫存人體內(nèi)，需要時(shí)再把營(yíng)養(yǎng)輸送給細(xì)胞，這個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵是開發(fā)可以暫存人體內(nèi)，需要時(shí)再把營(yíng)養(yǎng)輸送給細(xì)胞，這個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵是開發(fā)納米膠囊，把它們存入食品中，用于輸送營(yíng)養(yǎng)。納米膠囊，把它們存入食品中，用于輸送營(yíng)養(yǎng)。納米生物農(nóng)藥納

7、米生物農(nóng)藥納米生物農(nóng)藥是利用植物源農(nóng)藥使其粒子納米化，使原始中藥類復(fù)雜成納米生物農(nóng)藥是利用植物源農(nóng)藥使其粒子納米化，使原始中藥類復(fù)雜成分所表現(xiàn)的粒子組、部分固相沉積、部分揮發(fā)油漂浮、相當(dāng)一部分不溶分所表現(xiàn)的粒子組、部分固相沉積、部分揮發(fā)油漂浮、相當(dāng)一部分不溶于水的復(fù)雜非均相體系，變?yōu)榱烁叻稚?、極易溶于水的穩(wěn)定均相體狀態(tài)，于水的復(fù)雜非均相體系，變?yōu)榱烁叻稚?、極易溶于水的穩(wěn)定均相體狀態(tài)，其物理、化學(xué)、和生物學(xué)也隨之發(fā)生突變。運(yùn)用鈉米技術(shù)促使植物細(xì)胞其物理、化學(xué)、和生物學(xué)也隨之發(fā)生突變。運(yùn)用鈉米技術(shù)促使植物細(xì)胞壁破壁，使有效的脂溶性和水溶性的殺蟲物質(zhì)有效釋放并直接作用于害壁破壁，使有效的脂溶性和水溶

8、性的殺蟲物質(zhì)有效釋放并直接作用于害蟲，極大的提高了藥效。并且納米物質(zhì)的表面效應(yīng)蟲，極大的提高了藥效。并且納米物質(zhì)的表面效應(yīng)(粒度越小，比表面就粒度越小，比表面就越大越大)，充分降低用藥量，從而在使用經(jīng)濟(jì)性上得到突破。像煙堿進(jìn)行鈉，充分降低用藥量，從而在使用經(jīng)濟(jì)性上得到突破。像煙堿進(jìn)行鈉米技術(shù)加工后制備成的對(duì)人畜完全無毒副作用的鈉米生物農(nóng)藥其殺蟲效米技術(shù)加工后制備成的對(duì)人畜完全無毒副作用的鈉米生物農(nóng)藥其殺蟲效果達(dá)到普通農(nóng)藥的果達(dá)到普通農(nóng)藥的3倍，而生產(chǎn)成本相當(dāng)于普通農(nóng)藥的一半倍，而生產(chǎn)成本相當(dāng)于普通農(nóng)藥的一半。納米肥料納米肥料是納米生物技術(shù)的一個(gè)分支，是用納米材料技術(shù)構(gòu)建、用醫(yī)藥微膠囊技術(shù)和化工

9、微乳化技術(shù)改性而形成的全新肥料，包括納米結(jié)構(gòu)肥料與納米材料包膜或膠結(jié)緩控釋肥料。緩/控釋肥料包膜和膠結(jié)材料需創(chuàng)新 為了提高肥料利用率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，肥料工作者加速研究包膜肥料或稱為緩控釋肥料，大大提高了肥料養(yǎng)分利用率。由于包膜材料價(jià)格過高，包膜肥料的價(jià)格也隨之提高，與等養(yǎng)分的原肥料相比，每噸提高500元以上，因此，大田作物很難使用，基本上用于草坪和園林。在緩/控釋肥料技術(shù)研究上，我國(guó)材料研究滯后，基本上按發(fā)達(dá)國(guó)家的模式?！熬盼濉币詠恚?yàn)橹R(shí)產(chǎn)權(quán)的原因，開始研究新的肥料包膜和膠結(jié)材料，大多處于中試階段，未在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。使用納米材料包膜由于用料省，本身就是從源頭上對(duì)緩控釋肥料的創(chuàng)新。發(fā)展無公

10、害設(shè)施蔬菜急需替代肥料 我國(guó)現(xiàn)有140萬公頃設(shè)施蔬菜，土壤污染嚴(yán)重。要解決大棚土壤污染問題，基質(zhì)栽培必將代替土壤栽培，營(yíng)養(yǎng)液是必不可少的生產(chǎn)技術(shù)。無論是溫室用全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液，還是目前社會(huì)上時(shí)髦的“沖肥”，當(dāng)水溶液的pH值超過7時(shí)，離子態(tài)的磷和中、微量元素將產(chǎn)生沉淀，堵塞管道。一般將pH值控制在6065，在實(shí)踐中應(yīng)用很困難，特別是北方石灰性土壤地區(qū)，水的pH值甚至達(dá)到80，軟化水的處理費(fèi)用太高。納米結(jié)構(gòu)肥料由于小尺寸效應(yīng)，有可能解決養(yǎng)分的沉淀問題。有機(jī)肥料產(chǎn)業(yè)化需要納米級(jí)造粒粘結(jié)劑 我國(guó)城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物每年產(chǎn)出量40億噸，其中規(guī)?；笄輬?chǎng)糞便每年大約3億噸，成為農(nóng)村主要面源污染源，資源化產(chǎn)業(yè)化處理利用

11、是解決有機(jī)廢棄物污染的根本出路，而有機(jī)肥料產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵是造粒問題。“九五”期間，曾研制了CF-2造粒粘結(jié)劑，但發(fā)酵物料需烘干粉碎后方能造成園顆粒狀。在上海攻關(guān)項(xiàng)目實(shí)施過程中，我們又研制了納米級(jí)造粒粘劑CF-3，解決了發(fā)酵有機(jī)物料直接造粒問題。在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中，有機(jī)肥料產(chǎn)業(yè)化和商品化是必然趨勢(shì)。 那么， 納米科技在農(nóng)業(yè)中 到底有哪些應(yīng)用呢？納米科技在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用實(shí)例 事例一：納米娟花 所謂納米絹花,就是在絹花的基礎(chǔ)上進(jìn)行納米材料處理,使絹花除了單一的欣賞功能外,賦予更多新的功能與用途。它具有消除環(huán)境臭味與煙味,還可對(duì)新裝修的房間進(jìn)行空氣凈化,并且還能源源不斷向空氣中釋放有利人體健康的負(fù)離子,更奇

12、的是它不會(huì)臟,不管你放多久它都能保持嶄新如初.在你的居室內(nèi)或客廳 及人群多的環(huán)境進(jìn)行布置擺放,能為你創(chuàng)造一個(gè)清新的空氣環(huán)境。事例二 納米技術(shù)在遺傳育種中的應(yīng)用 納米技術(shù)結(jié)合轉(zhuǎn)基因技術(shù)在培育新品種方面取得了突破性的進(jìn)展。通過納米技術(shù)先將DNA，染色體全部分解為單個(gè)基因，然后根據(jù)需要進(jìn)行組裝，轉(zhuǎn)基因整合成功率幾乎可達(dá)10012。研究成果表明，科研人員可以讓單個(gè)D N A分子鏈展現(xiàn)出其內(nèi)部的精細(xì)結(jié)構(gòu)，并可以操縱它實(shí)現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)性能改進(jìn)，進(jìn)而形成納米結(jié)構(gòu)或圖形，使人類得以在更小的世界范圍內(nèi)、更深的層次上探索生命的奧秘。事例三 納米技術(shù)改良鹽堿地 鹽堿地改良技術(shù)主要是將以納米技術(shù)制造的鹽堿地改良劑“納米碳

13、液”兌水后，均勻地噴灑在鹽堿地上，通過納米離子的有機(jī)活動(dòng)，吸附土壤中的鹽、堿離子，形成疏松、透氣、PH值為中性的隔離層，從而達(dá)到鹽堿地有效改良的目的。事例四 果蔬的保鮮 運(yùn)用納米二氧化鈦制和納米銀分散到樹運(yùn)用納米二氧化鈦制和納米銀分散到樹脂中制成成保鮮袋和保鮮膜，在紫外線的脂中制成成保鮮袋和保鮮膜，在紫外線的照射下以及在無光的情況下也能發(fā)揮其良照射下以及在無光的情況下也能發(fā)揮其良好的殺菌效果，以及有效的分解果蔬產(chǎn)生好的殺菌效果，以及有效的分解果蔬產(chǎn)生的乙烯和環(huán)境中有害有機(jī)物，不使用任何的乙烯和環(huán)境中有害有機(jī)物，不使用任何藥劑就能起到良好的保鮮效果。藥劑就能起到良好的保鮮效果。 納米科技不僅在農(nóng)

14、業(yè)方面有很多的應(yīng)用，納米科技不僅在農(nóng)業(yè)方面有很多的應(yīng)用， 在食品方面也有很多的應(yīng)用，那么下面在食品方面也有很多的應(yīng)用，那么下面 我們就來看看納米科技在食品方面的應(yīng)我們就來看看納米科技在食品方面的應(yīng) 用！用！納米材料及技術(shù)在食品中的運(yùn)用納米材料及技術(shù)在食品中的運(yùn)用孟佳林孟佳林1 1 納米材料在食品包裝中的運(yùn)用納米材料在食品包裝中的運(yùn)用 食品包裝材料食品包裝材料 （1） 納米抗菌材料納米抗菌材料 （2） 納米保鮮材料納米保鮮材料 （3） 納米防偽包裝材料納米防偽包裝材料 1.1 1.1 納米抗菌材料納米抗菌材料 納米抗菌材料是一類具備抑菌性能的新型材料，由于材料本身賦予了抗菌性，可以使微生物的生長(zhǎng)

15、和繁殖保持在一個(gè)較低的水平。目前制取抗菌材料主要是添加無機(jī)納米材料的方法。 1.2 1.2 納米保鮮材料納米保鮮材料 添加納米納米Ti0Ti02 2制成的包裝材料可以防止紫外線引起的食品自動(dòng)氧化變質(zhì)，保護(hù)維生素和芬香化合物不受破壞，使食品保持新鮮。 1.31.3 納米防偽包裝材料納米防偽包裝材料 納米防偽技術(shù)的原理：選擇適當(dāng)體積的納米材料來呈現(xiàn)不同的顏色。如：Ti02、Si02粒子呈現(xiàn)白色，Cr03呈綠色，F(xiàn)e203呈褐色。這些物質(zhì)對(duì)周圍環(huán)境敏感。 當(dāng)把具有這些特性的納米粒子 加入包裝材料中，人們?cè)谶x擇商品 時(shí)便可利用溫度、光線等加以鑒別， 從而達(dá)到防偽的目的。 表面反映活性高特特催化效率高吸

16、附能力強(qiáng)顆粒比表面積大性性2.1納米材料在食品檢測(cè)中的應(yīng)用特性納米材料在食品檢測(cè)中的應(yīng)用特性銳普PPT論壇chinakui轉(zhuǎn)載： 2.2 納米材料在食品檢測(cè)中的應(yīng)用納米材料在食品檢測(cè)中的應(yīng)用 利用納米特性，將納米顆粒引入到傳感器研究中，可大大增強(qiáng)傳感器的靈敏度。生物納米傳感器可檢測(cè)食品中化學(xué)污染物并標(biāo)記損失分子和病毒，從而好更好控制、檢測(cè)和分析生物結(jié)構(gòu)納米環(huán)境。 2.3 2.3 納米納米“電子舌電子舌”和和“電子鼻電子鼻” 1. 納米“電子舌”：運(yùn)用表面涂有納米導(dǎo)電高分子材料 電機(jī)檢測(cè)小含量化學(xué)污染裝置，該“電子舌”嗅覺靈 敏高，主要用于識(shí)別實(shí)物和水中雜質(zhì)，食物風(fēng)味質(zhì) 量控制等。2. 納米“電

17、子鼻”：主要用于識(shí)別十五種病原體,判斷食 物是否腐敗。 3 3 納米技術(shù)在食品機(jī)械上的應(yīng)用納米技術(shù)在食品機(jī)械上的應(yīng)用 (1)納米潤(rùn)滑油 (2)納米技術(shù)在食品制冷上的應(yīng)用 (3)改造食品工業(yè)傳統(tǒng)原料 3.13.1納米潤(rùn)滑油納米潤(rùn)滑油 食品的生產(chǎn)離不開機(jī)械的運(yùn)作，因此對(duì)潤(rùn)滑劑要求較高，普通的潤(rùn)滑劑易損耗，易污染環(huán)境。采用納米技術(shù)潤(rùn)滑劑-磁性液體，能使這一現(xiàn)象得以有效改善。該潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑顆粒僅為10nm，因而不會(huì)損害軸承，而基液亦可用做潤(rùn)滑油，只要采用合適的磁場(chǎng)就可以將磁性潤(rùn)滑油約束在所需的部位，保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3.2 3.2 納米技術(shù)在食品制冷上的應(yīng)用納米技術(shù)在食品制冷上的應(yīng)用 目前應(yīng)用最廣的

18、納米制冷技術(shù)是納米磁制冷工藝。磁制冷發(fā)展的趨勢(shì)是由低溫向高溫發(fā)展，構(gòu)成磁性的納米團(tuán)簇，當(dāng)溫度大于15K時(shí)，其磁柄便高于15K，而納米磁制冷工藝制冷溫度可提高到30K左右。1997年美國(guó)利用自旋系統(tǒng)磁嫡變的制冷方式，研制出磁制冷氣體，其與普通的壓縮制冷氣體相比，具有效率高、能耗低、噪聲小、體積小、無污染等優(yōu)點(diǎn)。這為食品冷凍和冷藏設(shè)備的研發(fā)開辟了新的途徑。3.3 3.3 改造食品工業(yè)傳統(tǒng)原料改造食品工業(yè)傳統(tǒng)原料 橡膠和塑料是包裝機(jī)械中應(yīng)用較多的原材料。但通常的橡膠是靠加入炭黑來增加其強(qiáng)度的，耐磨性和抗老化性差，且顏色為黑色，不宜在食品機(jī)械上使用。納米材料的問世使這一問題迎刃而解。新的納米改進(jìn)型橡膠，各項(xiàng)指標(biāo)均有了大幅提高，尤其在抗老化作用上。其抗老化年齡能提高3倍，使用壽命長(zhǎng)達(dá)30年以上，且色彩艷麗，保色效果優(yōu)異。4.1 4.1 納米食品的安全性納米食品的安全性 隨著納米材在食品包裝中的廣泛運(yùn)用，人們通過食品接觸的納米材料越來越多，但目前納米包裝食品的潛在安全性尚不清楚。 納米食品的安全性主要集中