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食品纳米材料缓速发展
来源: fbe-china.com作者: Kenny Fu 时间:2016-08-07 23:36:51点击:1331

一个新技术的应用往往是一步步发展的。对于纳米科技在食品中的应用,发展的时间轴上前进的步伐更小。

一个吸引眼球的短语可以让制造业突然变得很流行而众人皆知,想想互联网类的东西或者六西格玛等。但是就如昨日的新闻,他们的寿命又是短暂的。

纳米科技享受快进状态并不是很多年前的事,但是其明星光环在逐渐褪色。部分的原因在于其模糊的术语以及赋予它的诸多定义。

食品科学家一直致力于可能的改进生物利用度,同时他们意识到这个主张会踏入公共关系的雷区。微生物学家都在追求“芯片上的实验室”来检测食品病原菌,尽管其离商业化还很远。 

从某种意义上,纳米科技并没有走远,只是在走下坡路。 

例如,Owlstone是一家较早开发出不对称离子迁移谱法的英国公司,他们掌握一种通过微型化离子光谱检测二乙酰化学信号的技术,二乙酰是啤酒和其他酒发酵过程中的风味指示剂。当十余年前Owlstone 开始发展食品和饮料产品的电子鼻技术时,它开始为自己披上了纳米科技的外衣。 

今天,更少地,“我们偏移了那些‘纳米科技’应该做的’”,这个公司的通讯主管在一封email中写道。“这个词出现在我们的域名里几乎是一个历史上的偶然。” 

包装材料中的纳米颗粒则被潜在的规则改变着。三年前,Nanox Tecnologia S/S 得到了巴西政府的关于将纳米银离子用于聚乙烯包装中的支持决定。根据来自巴西的São Carlos公司的CEO Gustavo Simoes称,这个银离子约为0.2μm厚,厚度是其他的制造商生产的抗菌银离子厚度的十分之一,但是抗菌效果同样有效。

这个由银离子覆盖的二氧化硅粒子约有7μm厚,随后该粉末在注射制膜前加入而预先呈现。这个二氧化硅载体有助于塑料颜色和透明度得以保持,同时银离子还会使培养基中的菌逐步下降。“这是个物理过程。”Simoes说。

在巴西售卖的大多数的牛奶都是使用UHT工艺处理,其货架期可以约为4个月。新鲜的牛奶通过最低限度的巴氏杀菌然后通过可以保持一些日子。少量的巴西乳业目前正将Nanox’s微粒应用于高密度聚乙烯容器和灵活的包装中,可以将其货架期从10天延长至40天。

“向消费者们解释容器自动杀菌的益处常常很难,”Simoes承认,但是延长保质期则易懂。

Nanox是陶瓷材料发展过程中多学科中心中剥离出来的,是一项政府的研究计划。二氧化硅的迁移测试和银离子组成都显示其低于巴西卫生机构的豁免值。这个材料目前也在FDA注册,但是要想得到EPA的抗菌剂的注册常常更漫长,并且过程也开销巨大。Simoes说该公司也在努力获得美国投资者的支持来注册。

潮湿路滑

用于食品接触表面的纳米涂层是最活跃的领域,尽管预防生物蓄积性的生物安全性通常推动工作,对环境生产的益处超过了其安全性。

马赛诸塞州大学的研究者们将化学镀镍工艺将氟化的纳米颗粒共沉淀在热交换器的不锈钢片内部。五层多聚的生物膜,其厚度不足100纳米,其可以减少由表面生物膜污垢造成的机器关闭。

一个相似的益处可有光滑液体浸没的多孔表面(SLIPS)得到,这是一个由哈佛大学工程与应用科学学院得到的表面化学物。SLIPS是一个氟化油,其可以固定于表面,由此产生了“omniphobicity”以此来区分纳米结构超疏水表面——生物膜可以粘附的表面。

位于安大略湖畔的圭尔夫大学纳米科学系主任John Dutcher指出,SLIPS的吸引力的一部分是其廉价,其经济廉价是其应用于任何可以应用于食品设备和接触表面的金属涂层表面的先决条件。“纳米毒理学是真正需要关注的点”,他补充道,大量的研究正在进行中,以此了解分子水平上纳米材料进入环境或者人体。

设备表面的涂层与食品接触时不会迁入食品是少有争议的。从蒸汽管道、冷凝线、烤箱、洗瓶机和别的设备的能量损耗促使生产成本上升,但是用石棉使其绝缘在食品厂使用的并不多,那样的话水气会使绝缘体变成微生物培育箱。

工业纳米科技有限公司的环氧树脂涂层依赖多孔管道来吸附微观层的热。一个典型的应用为六层的涂层,总厚度为300μm,或0.3mm。

一个与欧洲软饮制造商有关的项目是通过使用了这个公司的六层的EPX-4 环氧树脂涂层,并且跟随着另外两层,其一是透明的GP涂层,另一层是水基的丙烯酸涂层——由NSF 国际注册为间接食品接触材料。根据来自美国弗罗里达州,Naples公司的商业发展副总统Francesca Crolley称,这个瓶子在该项目上实现了13月的投资回报。

工业纳米科技非常小心的避免比较绝缘R值。这是一个欧洲标准,是通过将瓶子的涂层与3英寸厚的石棉等同。这个相当于R9-R12绝缘值。

Blue Line 啤酒厂去年实现了一个更吸引人的投资回报,这是纽约北部阿迪朗达克山脉的一家小啤酒厂。根据该厂老板Mark Gills称,在85加仑的糖化锅表面使用六层涂层,会使麦芽汁在45min内加速达到麦芽汁的沸点。而一个65加仑的未覆盖涂层的糖化锅需要2h才能达到沸点。

牙科糖果

如果Gills曾经考虑在他的糖化锅里面中的啤酒花和麦芽中加入纳米组分的话,毫无疑问会形成大漩涡。这恰好解释了Robert Karlinsey 收到来自糖果制造商们闭门羹,他曾和他们接洽推销他所发明的牙齿美白和角质修复剂。

一个印第安纳大学牙科专业的纳米项目前主管说,Karlinsey通过纳米级熔合过程来将钙离子和磷酸盐离子熔合,使之在牙齿表面形成一种像搪瓷材料一样的物质。“基本上,这是一个牙齿修复剂”,印第安纳波利斯州的印第安纳纳米LLC公司的总经理Kralinsey称。

这个工程材料2007年开始来自3M公司一系列的专业口腔处理产品曾经被使用。它也被并入了零售产品Clinpro Tooth Crème。成分表形容这个材料是一个磷酸钙,是一个非常谨慎的名字。

“它的一个大的卖点是用磷酸钙代替氟化物,”他认为。“我们是第三或者第四个将磷酸盐加入到牙科产品中的公司,不过我们是最有效的。” (他)并指出许多制药学中的活性物质都应该是纳米级才可以通过细胞膜,Karlinsey 说增加生物利用度,有益于食品及糖果,尽管公众的认知仍然是绊脚石。

公众对于纳米材料的抵抗是广泛存在的。地球之友目前向欧盟卫生专员游说发布声明暂停纳米材料应用于食品补充剂和食品接触材料,同时还坚持重新定义纳米粒子尺寸为目前最大尺寸(约100纳米)的三倍大。

位于温哥华的英属哥伦比亚大学土地食品系的系主任Rickey Yado说:“我们看得出纳米组分和转基因作物面临着同样的争议”。“药品是生死攸关的东西,” 这个也使得纳米材料的医药制造商们免于批评。“食品是完全不同的一个应用领域。在触及各种技术方案选择的时候,我们易于受感情影响,”Yado 继续说,“这经常导致对纳米材料的否定。”

美国FDA、加拿大的健康机构和别的监管机构为食品中某些纳米组分的监管提供了一般指南,但是直到有着清楚的标准、定义和监管,他期望食品制造商们绕开这些,唯恐他们被诽谤。同样地,在活性包装中使用纳米组分将退出市场直至他们关于向食品中迁移的潜在风险有明显的答案。

在此期间,不同类型的纳米涂料的开发将使得材料科学领域充满活力,食品生产商将因此获得丰厚利益。

文章来源:foodaily

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