納米技術(shù)與采后果蔬保鮮

1、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)行了綜述。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，并討論了其安全性與應(yīng)用

2、前景。由此可見，納 米技術(shù)在采后果蔬保鮮領(lǐng)域中具有廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：納米技術(shù) 食品采后 果蔬貯藏 前景Applicati on of nano tech no logy in post-harvest fruits and vegetablesAbstract:Fruits and vegetables provide a variety of nu trie nts for huma nbut post -harvestbeings in cludi ng vitam ins,min erals and bioactive products,fresh fruits and veget

3、ables are perishable, easy to lose great economic value. Post-harvest tech no logy such as nano tech no logy has bee n proved to delay the deteriorati onof fruits effectively.In this paper,applicati onofnano tech no logyin the post-harvest fruits and vegetables are reviewed. Thispaper in troducesthe

4、nano-packagi ngmaterials, nano-coati ngage ntsinpreservationof post-harvest fruits and vegetables, the development andapplicati onofnano tech no logyin macromolecular characterizati onandpathoge n detect ion for fruits and vegetables. The unique characteristics of nano-particles in the no rmal situa

5、tio n are quite dist inct from the gen eral material, which make the nano-materials and nano tech no logy great pote ntial with much attention and widely use in food industry. The article narratesthe usage of nano tech no logy and nano-materials in the process of the food fresh keep ing. It also emp

6、hatically in troduces some com mon nano meter compo un ded spread tech no logy in the vegetable and fruit fresh keep ing. The safety and the future of nano tech no logy are also discussed in this paper.Nano tech no logyis verypromis ingto be applied broadly in post-harvestpreservati on of fruits and

7、 vegetables.Key words:nano tech no logy;post-harvestfood; fruitand vegetablepreservatio n;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?度的惰性氣體，成本非常高O低溫貯藏成本高、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、低成本、穩(wěn)定的貯藏保鮮技

8、術(shù)是所有相關(guān)領(lǐng)域研究人員共同的目標(biāo)2 O Zhang 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、自潔功效與良好的阻隔性及力學(xué)性 能等優(yōu)良特性。在涂膜劑中加入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(Na no meter, nm)是一種幾何尺寸的度量單位，1納米為百萬分之一毫米

9、，即1毫微米。1 m的十億分之一為 1 nm。納米結(jié)構(gòu)是指尺寸在 100 nm以下的微小結(jié)構(gòu)，根據(jù)量子物理學(xué)定律在這個(gè)圍可以觀察到新物性。 當(dāng)物質(zhì)小到1100 nm時(shí)，其巨大的表面積和界面效應(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)結(jié)構(gòu)材料簡(jiǎn)稱為 納米材料，指某些材料在納米尺度(1100 nm)下具有特殊的性質(zhì)，如比表面效應(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)1.2.1 納米技術(shù)是一項(xiàng)綜合性技術(shù)它是在納米尺度圍，研究電子、原子和分子的在結(jié)構(gòu)和特征，并用于 制造各種物質(zhì)的一門

10、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 ofFood Scienee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)的不斷發(fā)展與成熟為農(nóng)業(yè)和食品領(lǐng)域的發(fā)展提供了一個(gè)新的 戰(zhàn)略平臺(tái)。納米技術(shù)開始應(yīng)用于食品科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域，如納米包裝材料、納

11、 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組織 器官等 。A HPer ( 1991) , J P Michael ( 2004) , MC Roeo ( 2004)指出，納米技術(shù)從20世紀(jì)90年代初得到迅速發(fā)展，是一門基礎(chǔ)研究與應(yīng)用 研究多學(xué)科交叉的科學(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、基礎(chǔ)性、應(yīng)用性重點(diǎn)研究領(lǐng)域。1.2.2 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)足的發(fā)展，并逐漸應(yīng)用于食品行業(yè)。2003年9月，美國(guó)農(nóng)業(yè)

12、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)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TiO 2/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)果表 明，與普通包裝材料相比，納米包裝材料在某些物理、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

13、裝的透濕量、透氧量分別比普通包裝低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留率也有所提高。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） 研究亦表明，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)成本，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)均達(dá)到歐盟對(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，這同廣大消費(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。2.1納米二氧化鈦在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用2.1.1 納米二氧化鈦（TiO 2 ）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。與常用殺

15、菌劑相比，納米TiO 2抗菌殺菌效果迅速，滅菌徹底5。永生等指出，納米TiO2具有抗菌殺毒、吸收紫外線、自潔功效及良好 的阻隔性和力學(xué)性能等，可以保證包裝保持自身潔凈和防霧滴功能。2.1.2 納米TiO 2復(fù)合薄膜保鮮技術(shù)的應(yīng)用麗等人（2001）成功地將TiO 2納米材料應(yīng)用于PVC （聚氯乙烯）保鮮膜,研制的富士蘋果 PVC/TiO 2納米保鮮膜抗拉強(qiáng)性高,其中斷襲縱36%,橫向拉伸強(qiáng)度約提1.5%。含有納米粒子的 +高濕”的富士蘋果MA向拉伸度比同等未添加納米材料的保鮮膜提高約 高11%,透氧率降低了 18%,且二氧化碳僅減少 富士蘋果保鮮膜為創(chuàng)造“低溫+低氧+低二氧化碳（自發(fā)氣調(diào)）貯藏技

16、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)行保鮮效果試驗(yàn)。結(jié)果表明，含納米材料的保鮮效果最佳，貯藏期氣體指標(biāo) O2 3.1%5.6%, CQ 1.7%2.6%。納米TiO 2 復(fù)合薄膜可以有效地減少代過程中產(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。并且避免因他貯藏方 法如化學(xué)保鮮劑所產(chǎn)生的環(huán)境污染，克服了目前保鮮技術(shù)（如MAP、涂保鮮劑）的缺陷，因而納米TiO 2復(fù)合薄膜保鮮技術(shù)擁有很好的應(yīng)用前景5。2.2納米硅氧化物在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用2.2.1 納米SiOx有

17、保鮮、保水的作用顆粒的適量加入有望形成牢固的納米抗菌涂膜，同時(shí)利用硅氧鍵對(duì) CO和O2吸附、溶解、擴(kuò)散和釋放作用，調(diào)節(jié)膜外CQ和Q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SiOx的加入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。馬一等 （2004） 試驗(yàn)表明，加入納米SiOx涂膜劑，水晶梨的失重率與腐爛率都 顯著小于其它涂膜液（P<0.05）;與對(duì)照組相比，SiOx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 地延長(zhǎng)了果蔬貯藏期。2.2.2 納米級(jí)SiOx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

18、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SiOx改性蠟?zāi)ぃ四つ苊黠@地提高CO2和Q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 。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。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銀系納米材料在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用2.3.1 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

19、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，從而達(dá)到良好的保鮮效果9。232 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 4070 nm的納米防霉保鮮 膜。研制結(jié)果表明,已接種灰霉菌的 PDA （馬鈴薯培養(yǎng)基）,經(jīng)4% （ W/W） 銀系納米母粒浸提液浸泡的濾紙圓片處理于2628 C恒溫培養(yǎng)條件下,其最大抑菌效率較對(duì)照提高1倍

20、，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%。灰霉菌為葡萄貯藏期主要病害，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。2.4殼聚糖/明膠/ TiO 2復(fù)合膜在果蔬保鮮中的應(yīng)用2.4.1 殼聚糖/明膠/ TiO 2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TiO 2微粒可使殼聚糖明膠共混膜的力學(xué)性能得到改善，有利于提高膜的抗性10。聞燕等（2002） 試驗(yàn)結(jié) 果表明，用陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉（SDS）改性的納米 TiO 2 ,以不同摻雜比與2 %殼聚糖醋酸溶液相混合，用流

21、延法制得分散比較均勻的納米復(fù)合膜，其中納米TiO 2的適當(dāng)加入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WTiQ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%何。2.4.2 殼聚糖與修飾納米粉體共混增強(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

22、地抑制病菌的侵入和繁殖并殺滅附著在芒果表面的病源 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112.5納米技術(shù)在涂膜保鮮劑中的應(yīng)用2.5.1 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 SiOx是一種無毒、無味、無污染的白色粉末非金屬材料。將納 米SiOx顆粒加入到涂膜劑中，其中的硅氧鍵對(duì)CQ和02具有吸附、溶解、擴(kuò)散和釋放作用，對(duì)CQ和0的通透性有很好的調(diào)控能力

23、，從而可以抑制 果蔬的呼吸強(qiáng)度，起到保鮮作用。同時(shí)，加入納米SiOx還可以提高膜的保濕性。2.5.2 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)行涂 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

24、納米二氧化 鈦。2.5.3 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，所以常選擇合適的添加劑對(duì)殼聚糖膜進(jìn)行改性復(fù)合，使其韌性、持 水性等性能得到改善和提高。目前，在殼聚糖中加入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SiOx

25、，隨后將其加到殼聚糖乙酸溶液中，并用流延法制得分散比較均勻 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SiOx(CTS/SiOx)復(fù)合涂膜的制備工藝條件，并通過紅外（IR）、X射線衍射（XRD）和電鏡透射（TEM）手段對(duì)CTS/SiOx復(fù)合涂膜的性能 和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。優(yōu)化結(jié)果表明，當(dāng)殼聚糖（CTS）、活化納米SiOx和單甘酯（Glyc）添加量分別為1.547、0.028 g 和0.015 g 時(shí)，CTS/SiOx復(fù)合涂膜的性能達(dá)到最優(yōu)，其拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度分別為54.85 MPa和51.77kN/m,分別比未修飾殼聚糖單膜提高了63%和12%,而透水率卻

26、下降了 73%。將制備的 CTS/SiOx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)材料克服了以往的保鮮技術(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

27、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功效。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 安全標(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)PH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??；能溶出人體所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)

28、PSLT納米生物礦泉水；用于浸種育苗,使秧苗健壯，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 健康發(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)供應(yīng)，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)品采摘后因貯藏不當(dāng)而腐壞,果蔬的采后商品化處理程度很低，加工

29、比例僅10%，造成很大的浪費(fèi)。而在發(fā)達(dá)國(guó)家，農(nóng)產(chǎn)品損耗率僅為1.7%5%。若能將損耗率降低到發(fā)達(dá)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)包裝比較的優(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)行針對(duì)性氣調(diào)包裝。納 米活性分子篩的突出特點(diǎn)是具有多孔結(jié)構(gòu)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)果表明：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；保鮮膜的透明性有所 下降；保鮮膜的透氣和透濕性能

30、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)果表明：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 C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，還原勢(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，原子氧可以殺滅細(xì)菌。同時(shí)，銀離子也可以

31、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 粉由于具有高比表面積，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?，幍?5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 cm X 9.5 cm x 4.5 cm）和保鮮袋（厚度約0.006 cm），對(duì)梅進(jìn)行保鮮效果實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，納米塑料 包裝材料對(duì)梅果實(shí)呼吸并無抑制作用，有助于抑制Vc分解，可提高梅好果率和延長(zhǎng)貨架期。5納米技術(shù)在果蔬分子物質(zhì)納米表征中的應(yīng)用5.1 AFM提供了一種在納米水平

32、上檢測(cè)結(jié)構(gòu)信息的方法隨著現(xiàn)代儀器的發(fā)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基礎(chǔ)上發(fā)明了世界上第一臺(tái) 原子力顯微鏡（AFM）。 AFM提供了一種在納米水平上檢測(cè)結(jié)構(gòu)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)的有力工具。

33、5.2 AFM的作用原理AFM的基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)特性與多糖納米結(jié)構(gòu)的關(guān) 系奠定了基礎(chǔ)。Sriamornsak等18利用AFM研究了果膠-脂質(zhì)復(fù)合體的結(jié) 構(gòu)，通過AFM觀察顯示：果膠呈具有小分支的鏈狀結(jié)構(gòu)，脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)呈球 狀。Kirby等問利用AFM研究了番茄和甜菜中的果膠分子納米結(jié)構(gòu)，結(jié)果 顯示：不含有蛋白質(zhì)的果膠分子具有聚集體、線性單片斷和分支結(jié)構(gòu)，與 蛋白質(zhì)結(jié)合的果膠中未發(fā)

34、現(xiàn)有分支結(jié)構(gòu)。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)冷藏下的微觀結(jié)構(gòu)。AFM分析相同溫度下氣調(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 的寬度值的基本單元為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)結(jié)構(gòu)，不能精確地測(cè)定 分子的鏈長(zhǎng)。Yang等利用改進(jìn)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 0C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 納米結(jié)構(gòu)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（V 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%鈣處理組對(duì)比，在杏果實(shí)軟化過程中，1 %

36、鈣處理推遲了果實(shí)理化性質(zhì)的變化，降低了螯合性果膠的解聚作用。結(jié)果為我們提供了從納米結(jié)構(gòu)研究探究質(zhì)量指標(biāo)的方法。Ya ng 等西等利用AFM分析2種桃中水溶性果膠、螯合性果膠、堿溶 性果膠的納米結(jié)構(gòu)，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)果表明，桃肉中初生細(xì)胞壁中中性糖豐富是導(dǎo)致2品種中果膠納米結(jié)構(gòu)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

37、作為一種納米研究工具也可用于表征果蔬表面形貌。Hershko等14利用AFM研究洋蔥表皮的粗糙度，比較了空白實(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結(jié)構(gòu)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結(jié)構(gòu)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)量和安全來說非常重要。在這一領(lǐng)域，納

38、米技術(shù)在描述微生物個(gè)體的特性和探測(cè)微生物的不均勻分布方 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等四用AFM對(duì)大腸桿菌進(jìn)行定性和定量分析，對(duì)由AFM得到的圖像進(jìn)行計(jì)算得到微生物的定量分析。結(jié)果表明，AFM提供了對(duì)食品微生物進(jìn)行快速檢測(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

39、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。空氣中 的乙烯分子和電表面直接接觸使這過程比傳統(tǒng)的擴(kuò)散型電化學(xué)反應(yīng)更加靈敏。電催化反應(yīng)表面的乙烯遷移量為0.10.2 卩mol/h cm。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)科技發(fā)展的制高點(diǎn)，它的迅猛發(fā)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部分研究尚處于試驗(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)使果蔬貯藏保鮮的成本加大；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)行深入細(xì)致的研究。但是，隨著社會(huì)的發(fā)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