納米技術(shù)及采后果蔬保鮮

1、-. z.納米技術(shù)在采后果蔬保鮮中的研究進(jìn)展摘 要: 果蔬為人類提供多種營(yíng)養(yǎng)素，如維生素、礦物質(zhì)和生物活性物質(zhì)等，但新鮮果蔬采后易腐爛變質(zhì)，造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。采后貯藏技術(shù)如納米技術(shù)可以有效地延緩采后水果的品質(zhì)變化，就納米技術(shù)在采后果蔬保鮮中的研究進(jìn)展進(jìn)展了綜述。概述了納米微粒在常態(tài)下能表現(xiàn)出普通物質(zhì)不具有的特性, 以及納米技術(shù)與納米材料在食品保鮮中的應(yīng)用, 重點(diǎn)介紹了常見納米包裝材料、納米復(fù)合涂抹技術(shù)在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用, 并概述了納米包裝材料、納米涂膜保鮮劑在采后果蔬保鮮中的開發(fā)與應(yīng)用，納米技術(shù)在果蔬中大分子物質(zhì)納米表征中的應(yīng)用，以及納米技術(shù)在采后果蔬致病菌檢測(cè)方面的應(yīng)用，并討論了其平

2、安性與應(yīng)用前景。由此可見，納米技術(shù)在采后果蔬保鮮領(lǐng)域中具有廣闊的開展前景。關(guān)鍵詞: 納米技術(shù) 食品 采后 果蔬貯藏 前景Applicationof nanotechnology in post-harvest fruits and vegetablesAbstract: Fruits and vegetables provide a variety of nutrients for human beings including vitamins, minerals and bioactive products, but post-harvest fresh fruits and vegetab

3、les are perishable, easy to lose great economic value. Post-harvest technology such as nanotechnology has been proved to delay the deterioration of fruits effectively. In this paper, application of nanotechnology in the post-harvest fruits and vegetables are reviewed. This paper introduces the nano-

4、packaging materials, nano-coating agents in preservation of post-harvest fruits and vegetables, the development and application of nanotechnology in macromolecular characterization and pathogen detection for fruits and vegetables. The unique characteristics of nano-particles in the normal situation

5、are quite distinct from the general material, which make the nano-materials and nanotechnology great potential with much attention and widely usein food industry. The article narrates the usage of nanotechnology and nano-materials in the process of the food fresh keeping. It also emphatically introd

6、uces some mon nanometer pounded spread technology in the vegetable and fruit fresh keeping. The safety and the future of nanotechnology are also discussed in this paper. Nanotechnology is very promising to be applied broadly in post-harvest preservation of fruits and vegetables.Key words: nanotechno

7、logy; food; fruit and vegetable preservation; post-harvest目前, 較為先進(jìn)的貯藏保鮮技術(shù)主要有冷藏保鮮、臨界低溫保鮮、防腐保鮮劑保鮮、臭氧氣調(diào)保鮮、氣調(diào)保鮮等。其中氣調(diào)保鮮因?yàn)槭褂酶呒兌鹊亩栊詺怏w, 本錢非常高1。 低溫貯藏本錢高、能耗大、質(zhì)量不穩(wěn)定, 而且像茄子等原產(chǎn)熱帶、亞熱帶的果蔬不能在低溫條件下貯藏, 只能在亞低溫條件下貯藏, 否則容易發(fā)生冷害, 造成重大的經(jīng)濟(jì)損失,而病菌在亞低溫條件下繁殖較快, 致使果蔬在貯藏期間經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重腐爛現(xiàn)象。因此, 探索高效、低本錢、穩(wěn)定的貯藏保鮮技術(shù)是所有相關(guān)領(lǐng)域研究人員共同的目標(biāo)2。Zhang

8、Zhi- kun 等 ( 1997) , R WSiegel等( 1993)指出, 納米技術(shù)的使用正好滿足了這種需要。納米材料具有抗菌殺毒、低透氧率、低透濕率、阻隔二氧化碳、吸收紫外線、自潔成效與良好的阻隔性及力學(xué)性能等優(yōu)良特性。在涂膜劑中參加納米材料能有效地延長(zhǎng)果蔬貯藏保鮮壽命。納米技術(shù)在果蔬貯藏保鮮過程中, 將發(fā)揮不可估量的作用?，F(xiàn)將納米技術(shù)用于果蔬貯藏保鮮的幾個(gè)方面，本文以采后領(lǐng)域?yàn)槔?，介紹納米技術(shù)在采后果蔬保鮮中的應(yīng)用。1 納米技術(shù)簡(jiǎn)介1.1關(guān)于納米納米(Nanometer, nm)是一種幾何尺寸的度量單位, 1 納米為百萬(wàn)分之一毫米, 即1毫微米。1 m的十億分之一為1 nm。納米構(gòu)

9、造是指尺寸在100 nm以下的微小構(gòu)造，根據(jù)量子物理學(xué)定律在這個(gè)*圍內(nèi)可以觀察到新物性。當(dāng)物質(zhì)小到1100 nm時(shí)，其巨大的外表積和界面效應(yīng)使物質(zhì)呈現(xiàn)出許多既不同于宏觀物體也不同于單個(gè)原子的特殊現(xiàn)象。納米級(jí)構(gòu)造材料簡(jiǎn)稱為納米材料，指*些材料在納米尺度(1100 nm)下具有特殊的性質(zhì)，如比外表效應(yīng)、界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)等使納米體系的光、電、熱、磁等的物理性質(zhì)與常規(guī)材料不同，出現(xiàn)許多新奇特性。1.2 關(guān)于納米技術(shù) 納米技術(shù)是一項(xiàng)綜合性技術(shù)它是在納米尺度*圍內(nèi)，研究電子、原子和分子的內(nèi)在構(gòu)造和特征，并用于制造各種物質(zhì)的一門嶄新的綜合性科學(xué)技術(shù)。納米技術(shù)的研究使人類在改造自然方面進(jìn)入了

10、嶄新的原子、分子的納米層次。納米技術(shù)的最終目標(biāo)是直接以原子、分子及物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出來的新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性制造出具有特定功能的產(chǎn)品。一般而言，納米技術(shù)包括表征、操縱或利用材料在納米尺度下的特異性質(zhì)改善產(chǎn)品特性等。而Journal of Food Science規(guī)定食品科學(xué)領(lǐng)域的納米級(jí)研究指研究對(duì)象(食品或非食品，如包裝材料)在至少一個(gè)尺度上(如長(zhǎng)、寬或高)的大小為1100 nm。近年來，納米技術(shù)的不斷開展與成熟為農(nóng)業(yè)和食品領(lǐng)域的開展提供了一個(gè)新的戰(zhàn)略平臺(tái)。納米技術(shù)開場(chǎng)應(yīng)用于食品科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域，如納米包裝材料、納米食品添加劑、納米檢測(cè)儀器以及定向輸送食品活性或功能組分到體內(nèi)組織器官等

11、 。A HPer ( 1991) , J P Michael ( 2004) , MC Roco ( 2004) 指出, 納米技術(shù)從20世紀(jì)90年代初得到迅速開展, 是一門根底研究與應(yīng)用研究多學(xué)科穿插的科學(xué), 其中充滿了原始創(chuàng)新的機(jī)遇, 許多國(guó)家把納米技術(shù)作為前瞻性、戰(zhàn)略性、根底性、應(yīng)用性重點(diǎn)研究領(lǐng)域。 納米材料的應(yīng)用簡(jiǎn)介T Joseph 等 ( 2006) 研究結(jié)果認(rèn)為, 運(yùn)用納米技術(shù)可以在原子、分子的水平上設(shè)計(jì)制造出具有全新性質(zhì)和各種功能的材料。近年來, 納米技術(shù)得到了長(zhǎng)足的開展, 并逐漸應(yīng)用于食品行業(yè)。2003 年9月, 美國(guó)農(nóng)業(yè)部首次展望了納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)及食品上的應(yīng)用前景, 認(rèn)為納米技

12、術(shù)將改變食品生產(chǎn)、加工、包裝、運(yùn)輸和消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié), 從而改變整個(gè)食品工業(yè)。近年來, 國(guó)內(nèi)外研究較多的納米包裝材料是聚合物基納米復(fù)合材料(PNMC), 根據(jù)不同食品的特性與包裝要求, 已有多種 PNMC(如納米 Ag/PE類、納米 TiO2/PP 類、納米蒙脫石粉/PA 類等)用于食品, 在啤酒、飲料、果蔬、肉類、奶制品等的包裝方面取得了較好的效果。研究結(jié)果說明, 與普通包裝材料相比, 納米包裝材料在*些物理、化學(xué)、生物學(xué)性能上有大幅度提高, 如可塑性、穩(wěn)定性、阻隔性、抗菌性、保鮮性等3。胡秋輝等 ( 2006) 報(bào)道一種新型納米包裝材料用于綠茶的包裝時(shí), 納米包裝的透濕量、透氧量分別比普通包

13、裝低 28.0%和2.1%, 縱向拉伸強(qiáng)度比普通包裝高 24.0%, 而且茶葉有效成分的保存率也有所提高。因此, 該納米材料可有效提高綠茶的保鮮品質(zhì)。最近, 來自英國(guó)利茲大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn), 納米氧化鎂和納米氧化鋅具有很強(qiáng)的殺菌效果。高艷玲等 ( 2005) 研究亦說明, 納米氧化鋅對(duì)常見的食品污染菌具有較廣譜的殺菌抑菌能力, 如果將其用于納米包裝材料的生產(chǎn), 將大幅度地降低生產(chǎn)本錢, 延長(zhǎng)食品貨架期。為了解決塑料制品作為包裝材料而造成嚴(yán)重的環(huán)境白色污染, 有些研究人員研制成功了生物可降解淀粉/黏土納米膜, 其機(jī)械性能與食品包裝溶出試驗(yàn)均到達(dá)歐盟對(duì)生物可降解材料的要求,可望應(yīng)用于食品包裝。2 納米

14、技術(shù)在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用果蔬含有人類生活所需要的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),其生產(chǎn)存在著較強(qiáng)的季節(jié)性、區(qū)域性及果蔬本身的易腐性, 這同廣闊消費(fèi)者對(duì)果蔬的多樣性及淡季調(diào)節(jié)的迫切性相矛盾。因此, 依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù), 盡可能長(zhǎng)時(shí)間地保持天然品質(zhì)和特性的果蔬保鮮成為食品研究領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的課題,它與人們的生活質(zhì)量是息息相關(guān)的1。2.1 納米二氧化鈦在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用 納米二氧化鈦 ( TiO2 ) 的光催化性一方面能夠?qū)⒐哔A藏中產(chǎn)生的乙烯氧化分解成二氧化碳和水;另一方面細(xì)菌等微生物也是由有機(jī)物復(fù)合構(gòu)成, 納米TiO2 在光線照射下產(chǎn)生氧化性很強(qiáng)的活性自由基使蛋白質(zhì)變性, 從而抑制微生物的生長(zhǎng)甚至殺死微生物

15、。與常用殺菌劑相比, 納米 TiO2 抗菌殺菌效果迅速,滅菌徹底5。韓永生等指出,納米TiO2具有抗菌殺毒、吸收紫外線、自潔成效及良好的阻隔性和力學(xué)性能等,可以保證包裝保持自身干凈和防霧滴功能5。 納米 TiO2 復(fù)合薄膜保鮮技術(shù)的應(yīng)用陳麗等人 ( 2001) 成功地將 TiO2 納米材料應(yīng)用于 PVC ( 聚氯乙烯) 保鮮膜, 研制的富士蘋果 PVC/TiO2 納米保鮮膜抗拉強(qiáng)性高, 其中斷襲縱向拉伸度比同等未添加納米材料的保鮮膜提高約36%,橫向拉伸強(qiáng)度約提高 11%, 透氧率降低了 18%, 且二氧化碳僅減少 1.5%。含有納米粒子的富士蘋果保鮮膜為創(chuàng)造低溫+低氧+低二氧化碳+高濕的富士

16、蘋果 MA ( 自發(fā)氣調(diào)) 貯藏技術(shù)體系提供了關(guān)鍵技術(shù)手段。他們于 1999 年設(shè)計(jì)了在一定條件下分別用含有納米材料的富士蘋果保鮮膜和經(jīng)典型富士蘋果專用保鮮袋對(duì)富士蘋果進(jìn)展保鮮效果試驗(yàn)。結(jié)果說明, 含納米材料的保鮮效果最正確, 貯藏期內(nèi)氣體指標(biāo) O2 3.1% 5.6%, CO2 1.7% 2.6%。納米 TiO2 復(fù)合薄膜可以有效地減少代謝過程中產(chǎn)生的 CO2 和 H2O 以及乙烯等有害物質(zhì), 抑制或殺滅微生物以減少果蔬出現(xiàn)變質(zhì)與腐爛。并且防止因他貯藏方法如化學(xué)保鮮劑所產(chǎn)生的環(huán)境污染, 克制了目前保鮮技術(shù)(如 MAP、涂保鮮劑)的缺陷, 因而納米 TiO2 復(fù)合薄膜保鮮技術(shù)擁有很好的應(yīng)用前景

17、5。2.2 納米硅氧化物在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用 納米SiO*有保鮮、保水的作用顆粒的適量參加有望形成結(jié)實(shí)的納米抗菌涂膜，同時(shí)利用硅氧鍵對(duì)CO2 和O2 吸附、溶解、擴(kuò)散和釋放作用, 調(diào)節(jié)膜內(nèi)外CO2 和O2 的交換量, 從而抑制果蔬呼吸強(qiáng)度, 起到保鮮、保水的作用。納米 SiO* 的參加可能改變水分子在膜中的滲透路徑, 增強(qiáng)復(fù)合膜的阻水性, 提高保濕性。馬李一等 ( 2004) 試驗(yàn)說明, 參加納米 SiO* 涂膜劑,水晶梨的失重率與腐爛率都顯著小于其它涂膜液 ( P0.05) ； 與對(duì)照組相比, SiO*涂膜劑處理的果蔬含有較高的VC、有機(jī)酸及固形物含量, 果實(shí)的亮度與色澤好, 而且明顯地延

18、長(zhǎng)了果蔬貯藏期。 納米級(jí)SiO*與天然復(fù)合果蠟共混,的作用在偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑作用下形成穩(wěn)定的水溶性果蠟, 涂覆到果實(shí)外表晾干后, 即可形成具有較強(qiáng)機(jī)械性能的納米 SiO* 改性蠟?zāi)? 此膜能明顯地提高 CO2和O2 通透性的調(diào)控能力, 并具有較好的抑制果品呼吸強(qiáng)度和防止水分蒸發(fā)的能力, 保鮮效果優(yōu)于對(duì)照7。用動(dòng)、植物源蠟質(zhì)作為果蠟的成膜劑, 研制出棕、黃、紅3種類型與濃度任意調(diào)配的水溶性油狀液體果蠟8。成膜劑濃度、納米濃度均可影響果蠟的透氣性, 納米對(duì)保鮮蠟透氣性的降低效應(yīng)大于成膜劑。納米保鮮果蠟在增加果實(shí)色澤、亮度及降低果實(shí)干耗等性能方面與進(jìn)口果蠟相近, 在防腐性能方面優(yōu)于進(jìn)口果蠟。2.3銀系

19、納米材料在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用銀系納米材料保鮮原理納米抗氧化劑、抗菌劑保鮮包裝材料可提高新鮮果蔬的保鮮效果與延長(zhǎng)貨架壽命。如納米系列銀粉不僅具有優(yōu)良的耐熱、耐光性和化學(xué)穩(wěn)定性, 而且可以有效地延長(zhǎng)抗菌時(shí)間, 且不會(huì)因揮發(fā)、溶出或光照引起的顏色改變或食品污染, 還可以加速氧化果蔬釋放出的乙烯, 降低包裝中乙烯的含量, 從而到達(dá)良好的保鮮效果9。 銀系納米材料保鮮膜制品的保鮮效果*晶 ( 2007) 以常規(guī)低密度聚乙烯 ( LDPE) 保鮮膜配方組分為載體, 添加含銀系納米材料母粒, 吹塑研制出粒徑 40 70 nm的納米防霉保鮮膜。研制結(jié)果說明, 已接種灰霉菌的 PDA ( 馬鈴薯培養(yǎng)基) ,經(jīng)

20、 4% ( W/W) 銀系納米母粒浸提液浸泡的濾紙圓片處理于26 28恒溫培養(yǎng)條件下, 其最大抑菌效率較對(duì)照提高1倍, 含4% ( W/W) 銀系納米材料保鮮膜制品圓片的最大抑菌效率提高 67.9%?；颐咕鸀槠咸奄A藏期主要病害, 用含銀系納米母粒研制的保鮮膜包裝葡萄可以有效地延長(zhǎng)貯藏保鮮期1。2.4殼聚糖/明膠/ TiO2 復(fù)合膜在果蔬保鮮中的應(yīng)用 殼聚糖/明膠/ TiO2 復(fù)合膜保鮮原理殼聚糖、明膠和TiO2 微粒間存在強(qiáng)烈的氫鍵相互作用, 從而使明膠與殼聚糖具有良好的相容性。適量添加 TiO2 微?？墒箽ぞ厶敲髂z共混膜的力學(xué)性能得到改善, 有利于提高膜的抗性10。聞燕等 ( 2002) 試

21、驗(yàn)結(jié)果說明, 用陰離子外表活性劑十二烷基磺酸鈉 (SDS)改性的納米 TiO2 , 以不同摻雜比與 2 %殼聚糖醋酸溶液相混合 , 用流延法制得分散比擬均勻的納米復(fù)合膜, 其中納米 TiO2 的適當(dāng)參加有利于提高膜的抗水性。當(dāng)納米 TiO2 的摻雜比為 1%時(shí), 復(fù)合膜的濕態(tài)抗*強(qiáng)度和抗水性分別為 27.25 MPa 和 45.6 % , 與殼聚糖膜相比 , 分別提高了40 %和11.6 %。明膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.30時(shí), 摻雜WTiO2 為 0.01、0.02 的復(fù)合膜較殼聚糖/明膠共混膜的濕強(qiáng)及干態(tài)韌性分別提高了55.9%、40.8%和49.7%、47.9%10。 殼聚糖與修飾納米粉體共混增

22、強(qiáng)涂膜保鮮效果在芒果貯藏保鮮中, 將殼聚糖與修飾納米粉體共混使用會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)涂膜劑對(duì)芒果的保鮮效果。經(jīng)過季氨鹽修飾的納米粉體具有較強(qiáng)的抗菌性能, 能夠有效地抑制病菌的侵入和繁殖并殺滅附著在芒果外表的病源微生物, 防止炭疽病和蒂腐病的發(fā)生而降低果實(shí)發(fā)病率,延長(zhǎng)貨架期, 同時(shí)明顯地解決了后期成熟度不一致及果蔬貯藏保鮮過程中出現(xiàn)的失味問題,從而提高了果品品質(zhì)質(zhì)量11。2.5 納米技術(shù)在涂膜保鮮劑中的應(yīng)用 納米技術(shù)涂膜保鮮劑的優(yōu)勢(shì)由于納米材料的特異性質(zhì)及相關(guān)研究可預(yù)見納米復(fù)合涂膜保鮮劑具有更強(qiáng)的調(diào)氣性、保濕性、物理性能和殺菌能力，其應(yīng)用能更好地保存果蔬。納米SiO*是一種無毒、無味、無污染的白色粉末非

23、金屬材料。將納米SiO* 顆粒參加到涂膜劑中，其中的硅氧鍵對(duì)CO2和O2具有吸附、溶解、擴(kuò)散和釋放作用, 對(duì)CO2和O2的通透性有很好的調(diào)控能力，從而可以抑制果蔬的呼吸強(qiáng)度，起到保鮮作用。同時(shí)，參加納米SiO*還可以提高膜的保濕性。 水解膠原、海藻酸鈉、納米氧化鈦或納米氧化硅復(fù)合保鮮賈利蓉等16研究水解膠原、海藻酸鈉、納米氧化鈦或納米氧化硅復(fù)合保鮮液對(duì)枇杷與櫻桃的涂膜保鮮效果。用復(fù)合保鮮液對(duì)枇杷與櫻桃進(jìn)展涂膜處理，著重探討貯藏過程中腐爛指數(shù)、呼吸強(qiáng)度、失水率、總酸及可溶性固形物含量的變化。該復(fù)合保鮮液可減少枇杷的失水率，降低枇杷的呼吸強(qiáng)度與腐爛指數(shù)，納米氧化硅粒子經(jīng)六偏磷酸鈉分散后制得的復(fù)合保

24、鮮溶液，對(duì)枇杷的保鮮效果較為明顯；復(fù)合保鮮溶液可在一定程度上降低櫻桃呼吸強(qiáng)度與腐爛指數(shù)，納米二氧化硅對(duì)櫻桃的保鮮效果優(yōu)于納米二氧化鈦。 殼聚糖在涂膜保鮮中的應(yīng)用殼聚糖是一種成膜性較好的天然高分子物質(zhì)，殼聚糖還具有天然抗菌性能，而且廣譜抗菌，因而殼聚糖已經(jīng)被用于涂膜保鮮、可食用膜和生物可降解用膜等。但是，單一的殼聚糖涂膜具有存在透水率高、韌性較差的問題，所以常選擇適宜的添加劑對(duì)殼聚糖膜進(jìn)展改性復(fù)合，使其韌性、持水性等性能得到改善和提高。目前，在殼聚糖中參加天然助劑和納米微粒正是研究的熱點(diǎn)。將殼聚糖與其他高分子物質(zhì)通過作用形成共混膜，膜的持水率和力學(xué)性能有一定的提高，更有利于改善保鮮效果。王明力等

25、17為了提高殼聚糖涂膜的力學(xué)性能和降低其透水率，實(shí)驗(yàn)先以十二烷基磺酸鈉(SDS)活化納米SiO*，隨后將其加到殼聚糖乙酸溶液中，并用流延法制得分散比擬均勻的殼聚糖納米復(fù)合膜。此外采用二次回歸旋轉(zhuǎn)正交組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化了殼聚糖/納米SiO*(CTS/SiO*)復(fù)合涂膜的制備工藝條件，并通過紅外(IR)、*射線衍射(*RD)和電鏡透射(TEM)手段對(duì)CTS/SiO*復(fù)合涂膜的性能和構(gòu)造進(jìn)展表征。優(yōu)化結(jié)果說明，當(dāng)殼聚糖(CTS)、活化納米SiO*和單甘酯(Glyc)添加量分別為1.547、0.028 g和0.015 g時(shí)，CTS/SiO*復(fù)合涂膜的性能到達(dá)最優(yōu)，其拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度分別為54.8

26、5 MPa 和51.77 kN/m，分別比未修飾殼聚糖單膜提高了63和12%，而透水率卻下降了73%。將制備的CTS/SiO*復(fù)合涂膜用于果蔬室溫保鮮，保鮮質(zhì)量和保鮮時(shí)間比對(duì)照組均有明顯提高。3 納米技術(shù)在果蔬食品脫毒貯藏中的應(yīng)用3.1 果蔬食品脫毒貯藏的原理納米生物活性脫毒保鮮劑采用納米生物PSLT無機(jī)礦物質(zhì)材料克制了以往的保鮮技術(shù)、方法、產(chǎn)品的種種不利因素和弊端。含有多種對(duì)人體有益的微量元素，具有良好的吸附作用和溶解礦物質(zhì)的功能；具有生物活性，不僅對(duì)生物無毒無害。含有鈣、磷、鉀、鈉、鎂、硅等生物體所需要的礦物質(zhì)，而且富含鋅、錫、硒、鐵、銅、錳、鎳、鉻、釩、碘、氟、鍶、溴等微量元素以及稀土元

27、素和稀有元素。具有卓越的光學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、放射、吸收性、溶出性等特殊性能。在醫(yī)療、保健、食品加工、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)、畜牧、日常生活及建材等領(lǐng)域也有著廣泛的用途和顯著的成效。納米生物PSLT材料中沒有毒性化合物、重金屬物質(zhì)、有害放射性物質(zhì)，各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)都符合平安標(biāo)準(zhǔn)。3.2 納米生物PSLT材料的優(yōu)勢(shì)納米生物PSLT材料特性有吸附性，溶出性，對(duì)各元素含量的雙向調(diào)節(jié)作用，對(duì)值的雙向調(diào)節(jié)作用，無源遠(yuǎn)紅外線輻射功能，其優(yōu)點(diǎn)有保鮮*圍廣，保鮮*圍廣，效果獨(dú)特，保鮮期限長(zhǎng)，吸附有機(jī)物、重金屬而用于環(huán)保處理毒水毒氣，具有消炎止痛、吸毒排毒收斂功能而用于制藥；能抑菌殺菌而用于美容保健；能溶出人體所

28、需的微量元素又能吸附水中的氯氣除去重金屬和異味，可制作優(yōu)質(zhì)PSLT納米生物礦泉水；用于浸種育苗，使秧苗強(qiáng)健，作物繁茂，提高作物品質(zhì)，增產(chǎn)明顯；用于釀造，可提高酒品質(zhì)除去酒中惡醉成分，使酒變得更香醇；能除去飼料中污染物，使動(dòng)物安康發(fā)育，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高禽類產(chǎn)蛋率、延長(zhǎng)產(chǎn)蛋期；用它培養(yǎng)花木效果更佳，促進(jìn)花木生長(zhǎng)發(fā)育，使花朵更鮮艷等。4 納米技術(shù)在果蔬包裝材料中的應(yīng)用果蔬在采收后，由于缺少營(yíng)養(yǎng)供給，果蔬色澤、風(fēng)味、質(zhì)地等品質(zhì)發(fā)生劣變，很容易軟化、老化、患采后生理病害和受微生物入侵，最終腐敗變質(zhì)，這使得果蔬的數(shù)量和質(zhì)量遭受很大的損失，而采后保鮮是減少損失的重要途徑。我國(guó)每年有近25%的農(nóng)產(chǎn)品采摘后因貯藏

29、不當(dāng)而腐壞,果蔬的采后商品化處理程度很低，加工比例僅10，造成很大的浪費(fèi)。而在興旺國(guó)家，農(nóng)產(chǎn)品損耗率僅為1.7%5%。假設(shè)能將損耗率降低到興旺國(guó)家現(xiàn)有水平，則每年就可增創(chuàng)產(chǎn)值千億元。因此，提高果蔬的加工儲(chǔ)藏技術(shù)有非常重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和意義。4.1 納米包裝材料與傳統(tǒng)果蔬氣調(diào)包裝比擬的優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)果蔬氣調(diào)包裝不能依據(jù)果蔬自身的特點(diǎn)進(jìn)展針對(duì)性氣調(diào)包裝。納米活性分子篩的突出特點(diǎn)是具有多孔構(gòu)造和氣體選擇行為。郭玉花13等人以LDPE/LLDPE為基體材料，添加B型納米活性分子篩，研究其對(duì)包裝膜物理性能、透氣性、透濕性的影響。結(jié)果說明：保鮮包裝膜的拉伸強(qiáng)度下降，撕裂性能、抗擺錘沖擊性增強(qiáng)，熱封強(qiáng)度上升；保鮮膜

30、的透明性有所下降；保鮮膜的透氣和透濕性能大幅提高，很大程度上提高了果蔬保鮮效果。周曉媛14等人以LDPE/LLDPE(4:1)為基材，針對(duì)改善薄膜的透氣性和透濕性，選擇酸活化海泡石為無機(jī)填充劑，制備了不同添加量的海泡石PE保鮮膜。結(jié)果說明：隨著海泡石添加量的增加，保鮮膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率不斷降低，但保鮮膜的透氧率和透濕性能得到提高。通過對(duì)平菇保鮮實(shí)驗(yàn)，證明酸活化處理的海泡石填充膜對(duì)平菇的保鮮效果優(yōu)于未包裝的對(duì)照組。在15 下可保鮮7 d，比未包裝的對(duì)照組延長(zhǎng)了5 d。4.2 常見的納米包裝材料及其應(yīng)用銀具有較高的催化能力，復(fù)原勢(shì)極高的高氧化態(tài)銀可以使周圍空間產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的原子氧，原子氧可以

31、殺滅細(xì)菌。同時(shí)，銀離子也可以吸附在細(xì)菌細(xì)胞膜上殺滅細(xì)菌，并且離子的殺菌效果具有長(zhǎng)效性。而納米級(jí)的銀粉由于具有高比外表積，且存在大量的殘鍵，因而具有強(qiáng)烈的吸附作用。在果蔬包裝材料中加納米級(jí)銀粉可以快速氧化乙烯，從而改善果蔬保鮮效果。*瑤等15在聚乙烯制品中添加0.15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Ag 納米粉制成塑料粒子，然后生產(chǎn)出含納米銀的塑料保鮮盒(規(guī)格16 cm9.5 cm4.5 cm)和保鮮袋(厚度約0.006 cm)，對(duì)楊梅進(jìn)展保鮮效果實(shí)驗(yàn)。結(jié)果說明，納米塑料包裝材料對(duì)楊梅果實(shí)呼吸并無抑制作用，有助于抑制Vc分解，可提高楊梅好果率和延長(zhǎng)貨架期。5 納米技術(shù)在果蔬中大分子物質(zhì)納米表征中的應(yīng)用5.1 AF

32、M提供了一種在納米水平上檢測(cè)構(gòu)造信息的方法隨著現(xiàn)代儀器的開展，越來越多的顯微鏡被應(yīng)用于食品科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域。1986年，Binnig等在掃描隧道顯微鏡的根底上創(chuàng)造了世界上第一臺(tái)原子力顯微鏡(AFM)。AFM提供了一種在納米水平上檢測(cè)構(gòu)造信息的方法，可以更加深入地了解食品的特性，可用于解釋貯藏和加工過程中食品特性的變化機(jī)制。AFM 不需要任何導(dǎo)電、噴金、包埋和熒光染料染色等樣品處理過程，對(duì)樣品破壞小，可實(shí)現(xiàn)單個(gè)分子成像，且分辨率高，成像環(huán)境可以多樣，其中液態(tài)成像可使在接近生理?xiàng)l件下成像，符合生命科學(xué)的實(shí)驗(yàn)要求，另外其成像有多種模式，還可以得到三維圖像。由于這些優(yōu)點(diǎn)，AFM已經(jīng)成為研究大分子物質(zhì)的有

33、力工具。5.2 AFM的作用原理AFM的根本作用是提供被檢測(cè)物體的圖片，AFM可用于描述單個(gè)線性分子和聚集體的定性信息。大多數(shù)食品大分子都能被AFM所測(cè)定，近年來，多數(shù)研究都集中在AFM對(duì)食品原料中多糖的測(cè)定上。目前已得到了葡聚糖、黃原膠、果膠的詳細(xì)力譜，為深入研究果蔬品質(zhì)特性與多糖納米構(gòu)造的關(guān)系奠定了根底。Sriamornsak等18利用AFM 研究了果膠-脂質(zhì)復(fù)合體的構(gòu)造，通過AFM 觀察顯示：果膠呈具有小分支的鏈狀構(gòu)造，脂質(zhì)體構(gòu)造呈球狀。Kirby等19利用AFM 研究了番茄和甜菜中的果膠分子納米構(gòu)造，結(jié)果顯示：不含有蛋白質(zhì)的果膠分子具有聚集體、線性單片斷和分支構(gòu)造，與蛋白質(zhì)結(jié)合的果膠中

34、未發(fā)現(xiàn)有分支構(gòu)造。Yang等20-23利用AFM 研究了桃中水溶性果膠、螯合性果膠和堿溶性果膠在氣調(diào)冷藏下的微觀構(gòu)造。AFM 分析一樣溫度下氣調(diào)冷藏和大氣冷藏組黃桃的3種果膠鏈的降解特征，發(fā)現(xiàn)氣調(diào)冷藏較大氣冷藏能顯著地抑制桃中水溶性果膠、螯合性果膠和堿溶性果膠的降解，不同種類果膠分子鏈寬度值僅有微小差異，如水溶性果膠鏈的寬度值的根本單元為11.719nm、15.625nm、19.531 nm和35.156 nm，螯合性果膠和堿溶性果膠也有類似的性質(zhì)，通過統(tǒng)計(jì)分析果膠分子鏈寬得到了水果中果膠分子的降解模型。5.3 納米水平上研究了果膠對(duì)氣調(diào)貯藏果蔬品質(zhì)的影響由于果蔬中多糖大分子多呈現(xiàn)自然聚集和纏

35、結(jié)構(gòu)造，不能準(zhǔn)確地測(cè)定分子的鏈長(zhǎng)。Yang等利用改良的分子梳和流體固定技術(shù)操縱單個(gè)果膠分子，其操縱結(jié)果可用來模擬果蔬中多糖大分子的相互作用。從納米水平上研究了果膠對(duì)氣調(diào)貯藏過程中桃品質(zhì)的影響，為采后果蔬貯藏和運(yùn)輸提供理論支持。 Liu等24研究了0下鈣處理和儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)杏理化性質(zhì)和螯合性果膠納米構(gòu)造的影響。在儲(chǔ)藏過程中，果實(shí)硬度沒有變化，這與由AFM得到的螯合性果膠的形態(tài)學(xué)變化相符。螯合性果膠的分支減少，同時(shí)，具有小寬度(35 nm)和較長(zhǎng)(500 nm)的鏈條增加，這種現(xiàn)象在對(duì)照組比用1鈣處理組表現(xiàn)更為明顯。與對(duì)照組和3鈣處理組比照，在杏果實(shí)軟化過程中，1鈣處理推遲了果實(shí)理化性質(zhì)的變化，降低了

36、螯合性果膠的解聚作用。結(jié)果為我們提供了從納米構(gòu)造研究探究質(zhì)量指標(biāo)的方法。 Yang等25等利用AFM分析2種桃中水溶性果膠、螯合性果膠、堿溶性果膠的納米構(gòu)造，實(shí)驗(yàn)顯示，2種桃品種中堿溶性果膠鏈長(zhǎng)有所不同，在硬質(zhì)和軟質(zhì)桃平均長(zhǎng)度分別為249 nm和57 nm，而水溶性果膠鏈長(zhǎng)和螯合性果膠鏈長(zhǎng)沒有什么不同。2種桃品種中3種果膠鏈條高度和長(zhǎng)度沒有明顯差異，所有鏈的高度為15 nm。結(jié)果說明，桃肉中初生細(xì)胞壁中中性糖豐富是導(dǎo)致2品種中果膠納米構(gòu)造不同的原因，初生細(xì)胞壁中中性糖含量也可能是果實(shí)堅(jiān)硬度差異的原因。5.4 AFM在果蔬大分子物質(zhì)研究中的應(yīng)用前景AFM作為一種納米研究工具也可用于表征果蔬外表形

37、貌 。Hershko等14利用AFM研究洋蔥表皮的粗糙度，比擬了空白實(shí)驗(yàn)和用藻酸鹽涂層后表皮粗糙度，結(jié)果指出利用粗糙度的差異可用于描述清洗涂膜的效果。Yang等27-28以桃子和蘑菇為例，采用AFM定量分析果蔬表皮粗糙度，并得到果蔬表皮的二維和三維構(gòu)造圖。原子力顯微鏡已被應(yīng)用于在納米水平上研究食品中分子之間的交互作用，定性和定量分析分子構(gòu)造以及分子的操縱，在果蔬大分子物質(zhì)研究中發(fā)揮了重要的作用。6 納米技術(shù)在采后果蔬致病菌檢測(cè)方面的應(yīng)用6.1 納米技術(shù)是較理想的一種果蔬致病菌檢測(cè)方法微生物的快速檢測(cè)和定量檢測(cè)對(duì)食品質(zhì)量和平安來說非常重要。在這一領(lǐng)域，納米技術(shù)在描述微生物個(gè)體的特性和探測(cè)微生物的

38、不均勻分布方面特別有前途28。新鮮果蔬在采后的品質(zhì)下降和腐爛變質(zhì)主要由于果蔬自身的老化、物理機(jī)械損傷和微生物入侵。而真菌是導(dǎo)致果蔬腐敗變質(zhì)的主要微生物。對(duì)微生物的控制與防*治理要從病原菌的檢測(cè)著手。微生物檢測(cè)的方法有很多種，例如流式細(xì)胞儀、阻抗法、納米技術(shù)等。其中納米技術(shù)是較理想的一種方法。Yang等29用AFM對(duì)大腸桿菌進(jìn)展定性和定量分析，對(duì)由AFM得到的圖像進(jìn)展計(jì)算得到微生物的定量分析。結(jié)果說明，AFM提供了對(duì)食品微生物進(jìn)展快速檢測(cè)的新方法。果蔬運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中保持果實(shí)品質(zhì)和新鮮是采后工業(yè)中的重要指標(biāo)。通過仔細(xì)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)果實(shí)與乙烯的接觸是保持果實(shí)新鮮的一種方法。通過調(diào)節(jié)限制新鮮果實(shí)暴露于乙

39、烯的程度可以減緩其老化過程，延長(zhǎng)果實(shí)保質(zhì)期。這對(duì)不能使用化學(xué)品延緩老化的有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品尤其重要。ETH-1010型號(hào)傳感器，在電催化劑使乙烯氧化產(chǎn)生高度的可衡量的檢測(cè)信號(hào)。它不斷的在設(shè)定速度下對(duì)空氣取樣，并在特定時(shí)間間隔指示乙烯濃度?？諝庵械囊蚁┓肿雍碗娡獗碇苯咏佑|使這過程比傳統(tǒng)的擴(kuò)散型電化學(xué)反響更加靈敏。電催化反響外表的乙烯遷移量為0.10.2 mol/hcm。這種方法可將檢測(cè)量從低于10-6降至10-9，已被證明對(duì)連續(xù)檢測(cè)控制冷藏室有效30。7 納米技術(shù)存在的問題和前景展望納米技術(shù)是21世紀(jì)科技開展的制高點(diǎn), 它的迅猛開展將促進(jìn)幾乎所有領(lǐng)域產(chǎn)生一場(chǎng)革命性的變化。 目前,納米技術(shù)在果蔬貯藏保鮮中的大局部研究尚處于試驗(yàn)階段,而實(shí)際應(yīng)用的例子相對(duì)較少。 這主要是因?yàn)榧{米技術(shù)的應(yīng)用會(huì)使果蔬貯藏保鮮的本錢加大;納米包裝材料大規(guī)模生產(chǎn)的工藝要求高、 程序復(fù)雜等諸多方面問題還需要進(jìn)展深入細(xì)致的研究。但是,隨著社會(huì)的開展, 人們生活水平的不斷提高, 尤其是對(duì)果蔬新鮮度要求的不斷提高, 納米技術(shù)給果蔬保鮮領(lǐng)域帶來挑戰(zhàn)的同時(shí)也注入了巨大的活力