納米技術(shù)在食品中的應(yīng)用

納米技術(shù)在食品中的應(yīng)用

納米技術(shù)在食品中的應(yīng)用前景。自2003年9月美國農(nóng)業(yè)部第一次提到納米技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用,認為納米技術(shù)會改變食品加工、生產(chǎn)、包裝、運輸?shù)拳h(huán)節(jié),從而改變整個食品產(chǎn)業(yè)以來,全球納米技術(shù)食品工業(yè)有了很大的發(fā)展。2009年,HelmutKaiser咨詢公司的統(tǒng)計結(jié)果顯示,全球市場有超過2500種使用納米技術(shù)的產(chǎn)品,其中登記在冊的食品產(chǎn)品和化妝品計480種,包裝材料有95種。其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括:抗菌或易于清潔的食品包裝材料;食品添加劑,如抗塊劑、增白劑;維他命食品強化劑;低脂食品膠囊等。然而另一方面,有關(guān)納米技術(shù)在食品中的應(yīng)用是否應(yīng)該被允許或受限制的爭論也非常激烈。其主要原因在于,食品是種特殊的商品,與人體的健康息息相關(guān)。而納米技術(shù)和納米材料在食品中應(yīng)用是否會對人的健康與環(huán)境造成不良影響并沒有得到確切的證明。某些納米材料的生物學效應(yīng)尚不明朗。在這樣的情況下,主張將納米技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)中的人們認為,納米技術(shù)對于改善食品、添加物與補充物的質(zhì)地、風味與生物利用率具有重要的作用,而其負面效應(yīng)尚不能確定;反對將納米技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)的人們則認為,納米技術(shù)雖然有利于開辟食品新產(chǎn)業(yè),但人類對于食品原料的新功能尚有許多未知領(lǐng)域,尤其是業(yè)界尚未形成統(tǒng)一的針對納米食品的生物安全性評價標準。兩種觀點看似相反,但其論據(jù)都是從知識論的角度,認為納米技術(shù)在食品工業(yè)應(yīng)用中的風險,取決于人們對納米技術(shù)生物效應(yīng)的研究。將納米技術(shù)在食品中應(yīng)用的風險問題看作是純粹的科學問題,認為對納米技術(shù)風險的研究主要是科學家的事情。然而,風險并不等于危險,風險不僅是一個事實問題,更多地與人們對風險的認知、風險文化和對風險的解釋相關(guān)。面對納米技術(shù)風險的不確定性,分析影響公眾風險認知的因素、構(gòu)建一個理性健康的風險文化是有效防范納米技術(shù)在食品應(yīng)用中的風險的關(guān)鍵。1納米食品添加劑納米技術(shù)在食品中的應(yīng)用主要分為兩大類,即在食品添加劑和食品包裝上的應(yīng)用。納米材料具有良好的吸收性、超微性和分散性,可以提高食品的活性和生物利用度,納米粒子所具有的緩釋作用,可以在人體內(nèi)緩慢釋放有效成分,保持較長的功效,同時避免功能性成分的副作用。納米技術(shù)在添加劑中的應(yīng)用,一方面可以減少添加劑的用量,提高添加劑的利用率;另一方面利用納米粒子所具有的緩釋作用可以用來使食品保持較長的功效,同時能提高食品的穩(wěn)定性及安全性。納米食品添加劑主要有兩大類,一類是天然的食品添加劑,主要來源于動植物中。比如說,作為食品添加劑的類胡蘿卜素。類胡蘿卜素具有提高營養(yǎng)、增強免疫力以及抗氧化劑的功能。人體自身不能合成類胡蘿卜素,必須通過外界攝入;但類胡蘿卜素在許多植物中含量較低,在一般食品中含量相對較小。因此,為了提高食品中的類胡蘿卜素的含量,人們從天然植物中分離出納米類胡蘿卜素添加劑。例如德國BASF公司生產(chǎn)的納米級類胡蘿卜素。作為一種食品添加劑,它的優(yōu)點是有利于人體吸收,并能有效延長食品的保鮮期。第二類是由化學合成的納米食品添加劑。其主要作用是增加食品的保鮮功能,防止腐敗變質(zhì),改善食品的感官性狀,包括色、香、味、形,以及保持或提高食品的營養(yǎng)價值。比如防腐劑、抗氧劑在防止食品腐敗變質(zhì)的同時,也保持了食品的營養(yǎng)價值。二氧化鈦就是常見的食品添加劑中的一種,主要用于肉制品、魚糜制品、糖果、烘焙食品、奶酪、調(diào)味料和食品補充劑中(牙膏)。納米技術(shù)在食品工業(yè)中首次實質(zhì)性的應(yīng)用始于將納米材料應(yīng)用于食品包裝。估計現(xiàn)在大約有400-500種納米包裝產(chǎn)品用于商業(yè)用途,未來十年預(yù)計將有1/4食品包裝使用納米技術(shù)。納米技術(shù)能夠提高材料的阻隔性能,改善材料耐熱性能,形成抗菌表面,修復(fù)小的裂口和破損;納米技術(shù)還可以用于檢測食品中微生物指標和生化指標的變化;納米包裝可以釋放抗菌劑、抗氧化劑、酶、香味和營養(yǎng)素等以延長產(chǎn)品的壽命。用于食品包裝的納米材料在啤酒、飲料、果蔬等食品包裝工業(yè)中已經(jīng)投入使用,并取得良好的效果。例如,杜邦公司將納米二氧化鈦加入到塑料中,生產(chǎn)的“杜邦抗光劑210”可以減少紫外線對透明包裝食品的破壞。德國的化工巨頭拜爾公司(Bayer)研制出一種含有硅酸鹽納米粒子的透明塑料薄膜,應(yīng)用到食品包裝材料,具有更輕、強度更大、耐熱性更好的特點,而且能夠阻隔氧氣、二氧化碳和水蒸氣等氣體成分,有效預(yù)防食品的腐敗變質(zhì)。美國安姆科(Amcol)公司利用納米復(fù)合材料制造的啤酒瓶,解決了傳統(tǒng)樹脂瓶保質(zhì)期短,容易引起啤酒敗壞和酒精揮發(fā)的問題?？逻_(Kodak)公司利用納米技術(shù)研制的抗菌包裝材料能吸收包裝內(nèi)的氧氣從而阻止食品變質(zhì),并實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。隨著納米技術(shù)的進一步發(fā)展,未來運用納米技術(shù)研發(fā)的智能包裝系統(tǒng)還具有潛在的提高食品質(zhì)量的性能。2納米材料在食品中的應(yīng)用納米技術(shù)在食品工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。但是另一方面,納米材料在食品中的應(yīng)用同樣也具有潛在的危險。其中部分原因與納米顆粒的小尺寸效應(yīng)有關(guān)。1氧化鈦對人體的危害僅以我們常用的食品添加劑二氧化鈦為例。研究表明,二氧化鈦的粒子尺度不同,其毒理學效應(yīng)也不同。根據(jù)全球化學品分類標準(GHS),155納米的二氧化鈦顆粒屬于無急性毒性級別。而100納米以內(nèi)的二氧化鈦就具有一定的毒性。毒性實驗結(jié)果如下表。上述研究表明,二氧化鈦的毒性與納米粒子的尺寸有直接的關(guān)系。納米粒子比其他的大粒子在體內(nèi)具有更強的吸附力,更容易占據(jù)人體細胞和組織。人體是一個復(fù)雜的系統(tǒng),其保護機制很難有效去除存留在肺、胃腸道及其他器官中的納米粒子。因此,人體攝入納米粒子有可能會對健康造成潛在的威脅。雖然現(xiàn)今納米技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在添加劑的使用和包裝材料的制作上,目前還沒有關(guān)于納米添加劑的毒性以及納米粒子從食品包裝中轉(zhuǎn)移到食品中進而對人體健康發(fā)生影響的相關(guān)數(shù)據(jù),但是研究證明,傳統(tǒng)聚合物和化學添加劑在食品行業(yè)中的使用確實能從食品包裝中轉(zhuǎn)移到食品中。也就是說,無論是人工合成的食品添加劑還是食品包裝材料,使用納米技術(shù)都有可能增加人體攝入納米粒子的可能性。2納米粒子與納米粒子的相互作用盡管目前毒理學已經(jīng)能夠給出一些結(jié)論,比如說,納米粒子的毒理學效應(yīng)與尺寸有一定的關(guān)系,但這并不等于說尺寸決定毒性,納米粒子的毒性與納米粒子所處的環(huán)境和體系同樣存在著密切的關(guān)系。此外,什么是納米材料?什么是納米技術(shù)?納米食品的標準是什么?天然納米材料與人工納米材料的界限在哪里?諸如此類的問題至今尚沒有確切的答案。(1)納米對象的定義和界定納米材料難以界定是食品納米技術(shù)風險評估過程中所面臨的第一個難題。納米(nanometer)是一種度量單位,1納米等于十億分之一米的長度,即10-9米。2008年9月,國際標準化組織(ISO)公布的ISO/IS27687技術(shù)規(guī)范:“納米技術(shù)-納米對象的術(shù)語和定義-納米顆粒,納米纖維和納米盤”,對核心術(shù)語如納米尺度和納米物質(zhì)已經(jīng)做出了界定:一是,納米材料的尺度(至少有一個維度)范圍在1-100納米之間;二是,由于納米尺度的原因展現(xiàn)出特有的性能?！凹{米物質(zhì)”是由不同的粒子、團塊、集合體組成的物質(zhì)。然而,許多納米尺度的材料雖然由小于100納米的物質(zhì)組成,但是在膠束系統(tǒng)它們是以聚合的或集結(jié)的狀態(tài)分散在產(chǎn)品中,直徑達到300納米。對于這樣的材料能否稱為納米材料,國際上至今沒有統(tǒng)一的標準。(2)納米食品的成分從廣義上來看,任何一個流程中只要使用了納米技術(shù)、工具或納米材料,即使在最終的產(chǎn)品中找不到納米的成分,也可以被稱為納米食品;從狹義來說,最終產(chǎn)品中存在納米材料的顆粒被稱為納米食品。狹義上理解的納米食品又由其中納米材料顆粒的大小及成分的含量所決定,是不計含量的統(tǒng)稱含納米顆粒的食品為納米食品,還是依據(jù)納米顆粒的含量將食品分為不同的等級?這也是食品行業(yè)急需解決的問題。(3)納米乳劑和脂分子天然納米材料與人工納米材料的區(qū)分也很難界定。自然界中存在廣泛的天然形成的納米材料,如蛋白石,動物的牙齒等都是由納米粒子構(gòu)成的天然納米材料。在食品中的天然納米材料只在最近才被發(fā)現(xiàn)。天然納米材料在食品和食品加工產(chǎn)業(yè)中起著重要作用。食品科學和工藝學學會(IFST)指出,納米材料是強有力地控制、測量、操作食品成分的工具,也可以構(gòu)成食品加工的重要組成部分。天然的納米材料包括:天然蛋白質(zhì),尺寸范圍在10-100納米之間;多糖和油脂分子也可以存在納米尺度;果膠阻止乳劑分離成油和水,組成二或三個維度的納米結(jié)構(gòu);淀粉多糖等。目前,專家認為,還看不出由天然納米材料引起的任何風險。食品產(chǎn)業(yè)中早已經(jīng)使用許多納米材料,如天然納米組成的納米乳劑。在食品中使用的納米乳劑并不被大多數(shù)的風險評估者視為“新奇的”納米材料,因為人們有長久的使用它們的經(jīng)驗。類胡蘿卜素是食品中天然存在的物質(zhì),人工合成的納米類胡蘿卜素作為食品添加劑成功用于生產(chǎn)中,有利于人體吸收,并延長食品保鮮期。迄今為止,在食品工業(yè)中使用天然納米材料和人工合成納米材料的結(jié)果有什么明顯的區(qū)別尚不清楚。在一定程度上,被人們廣為接受并使用的化學、生物納米結(jié)構(gòu)與具有特殊性能的人工合成納米材料之間的界限也不分明。由于在食品生產(chǎn)中的納米技術(shù)存在著以上不確定性和模糊性,人們很難要求在納米食品的包裝上對納米產(chǎn)品進行明確標注,這也是今天,一方面市場上納米產(chǎn)品琳瑯滿目,另一方面我們很少能找到明確標注納米食品的產(chǎn)品的原因之一。有科學家通過實驗證明,在沒有標示納米食品的食物中檢測出納米材料的成分,如速溶咖啡。產(chǎn)業(yè)界對食品中使用納米技術(shù)、納米材料采取博弈的態(tài)度:一方面他們積極宣傳納米技術(shù)在食品中應(yīng)用的特殊、有效性能,以利用公眾對納米技術(shù)等新興技術(shù)的盲目崇拜而影響消費者的選擇;另一方面,一旦涉及到納米技術(shù)的負面效應(yīng),他們便緘口不言,因為大多數(shù)產(chǎn)品中幾乎都沒有明確標示“納米食品”,而檢測中人們也很難找出納米粒子。如此,就更毋庸說納米技術(shù)在食品中應(yīng)用的風險了。3風險與危險的關(guān)系科學上不能確定應(yīng)用納米技術(shù)的危險或者納米材料的毒性,是否就意味著納米技術(shù)不存在健康和環(huán)境風險?顯然,對納米技術(shù)風險的認知與我們的風險文化相關(guān)。長期以來,我們習慣于將風險與客觀危險等同。以為風險都是可以通過科學的預(yù)測、統(tǒng)計和相關(guān)的數(shù)據(jù)描述和表征的。實際上,風險不僅具有客觀性,風險更多地是一種文化建構(gòu),與主體對風險的感知和決策相關(guān)。據(jù)考證,風險“risk”這個詞來源于阿拉伯語,最早在中世紀被用于高利貸理論。高利貸在這一意義上被理解為對風險借貸的補償。16世紀末,隨著航海業(yè)和商業(yè)的發(fā)展,風險被用來計算與不確定和危機四伏的未來交往的可能性。風險的意大利語“riscara”意思相當于冒險。在這里風險指向的顯然不只是可能出現(xiàn)的危險,還與人們的行為決策相關(guān)。當今學術(shù)界大部分學者都主張將風險和危險相區(qū)別,不是將風險看作是一種客觀存在的自然現(xiàn)象,而認為風險是一種主觀的建構(gòu)?，旣悺さ栏窭?M.Douglas)從文化人類學的角度出發(fā),將風險定義為一個群體對危險的認知,其作用在于辨別群體所處環(huán)境的危險性,屬于社會結(jié)構(gòu)本身具有的功能,“每一種社會生活形態(tài)都有自身特有的風險列表”。貝克將現(xiàn)代社會定義為風險社會,將風險理解為“現(xiàn)代性的反思”,從現(xiàn)代技術(shù)對環(huán)境的威脅出發(fā),揭示現(xiàn)代性對人類產(chǎn)生的影響。馮·戴樂(VandenDale)認為風險是社會文化的組成部分。盧曼(N.Luhmann)認為風險與決策相關(guān)。也就是說,風險絕不是純粹客觀的,可以用數(shù)據(jù)和數(shù)值描述和確定的。我們不能說飛機有風險,而只能說做飛機有風險。飛機機械師能夠確定的是飛機上的每一個零部件及其整體運行的功能和狀況,有沒有潛在的危險,但是不能確定其風險。也正是在這個意義上,盧曼認為風險和主體的感知、選擇、決策相關(guān)。盡管對風險的評估和判斷與知識相關(guān),但由于其發(fā)生幾率的不確定性和未來特征,以及風險與機遇的并存,同樣一件事情是否被看作有風險、人們是否愿意承受這一風險,不僅與主體的感知也與地區(qū)性的文化有密切的關(guān)系。此外,風險還是具有時間規(guī)定性的概念。它們總是相對于某時某刻,相對于我們的認知水平和價值指標而言的。隨著時間地點的變化,風險和機遇的客體來源和主體感知雙方都會發(fā)生變化。如果我們不是單純地從科學的“事實”與風險發(fā)生的幾率出發(fā),而是從人們對風險的感知與態(tài)度出發(fā)去理解風險,那么我們對于納米技術(shù)在食品中應(yīng)用的風險的防范就不會陷入客觀不確定性的困境。有人認為,如果承認納米技術(shù)存在風險,就會影響納米技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用。事實上,問題不在于承認納米技術(shù)是否存在風險,而是要區(qū)別風險與危險。承認風險是風險防范的前提。只有理性地看待風險,充分估計納米技術(shù)應(yīng)用在食品中的不確定因素和風險,以透明、坦誠和負責地態(tài)度對待納米技術(shù)在食品中的應(yīng)用,既不夸大事實也不隱瞞隱患,給公眾選擇的權(quán)利,那么,我們才能構(gòu)建一個理性的風險防范文化。4納米技術(shù)在生產(chǎn)和消費階段的責任主體和風險主體既然納米技術(shù)在食品中應(yīng)用的風險既有客觀性、又和人們的感知與決策相關(guān),那么,在客觀風險難以確定的情況下,提高主體對風險的意識和認知,將選擇權(quán)和責任交給相關(guān)的責任主體和風險主體,就是對風險的最好的預(yù)防。由于納米技術(shù)在食品中的應(yīng)用涉及到從研發(fā)、生產(chǎn)到消費的不同階段和不同的主體,我們認為,相應(yīng)的風險防范也應(yīng)該從不同階段的不同主體出發(fā),明確各個時期各自的責任,以構(gòu)建一個立體的風險防范網(wǎng)絡(luò)。首先,在產(chǎn)品的研發(fā)階段,涉及的責任主體是科學家。研發(fā)階段是技術(shù)發(fā)展的上游。科學家對食品中的納米粒子的毒理學研究,是風險認知的基礎(chǔ)。即便在此階段科學還不能完全確定某一具體的納米物質(zhì)的毒性,從預(yù)防原則出發(fā),科學家有義務(wù)告知生產(chǎn)商、政府管理部門和公眾相關(guān)的添加劑或包裝材料所涉及納米物質(zhì)的成分含量,以及其中可能存在的風險。其次,在產(chǎn)品的生產(chǎn)和檢驗階段。生產(chǎn)階段是風險防范的關(guān)鍵階段。企業(yè)的管理人員、技術(shù)人員和工人以及政府管理部門都是該階段的責任主體。鑒于目前有關(guān)納米技術(shù)和納米材料的定義和標準化還未確定,可以一方面比照化學品的生產(chǎn)規(guī)范加強生產(chǎn)過程中的風險防范,另一方面,必須在其產(chǎn)品包裝上清楚注明“納米”字樣,明確注明使用納米技術(shù)的信息,包括納米級添加劑的使用劑量、食品包裝中納米技術(shù)的使用情況等。標注方式應(yīng)分為兩種,一種是非特殊標注,即在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中有使用納米技術(shù),但最終的產(chǎn)品中可能并不含有納米的成分,這種方式可以從廣義上理解納米技術(shù)及納米材料的定義;另一種是特殊標注,應(yīng)清晰地注明“納米食品”的標記,包含所使用納米材料的成分及所含比例,這樣有利于對食品安全的監(jiān)管,同時保障消費者自由選擇的權(quán)利。無論哪種標注方式都應(yīng)該在產(chǎn)品中說明什么地方采用納米技術(shù)(添加劑、食品包裝或其他生產(chǎn)食品的環(huán)節(jié)),并應(yīng)該有效注明食品的什么性能得到了提高。最后,在產(chǎn)品的消費階段,這一階段的責任主體和風險主體是政府職能部門與消費者。政府的職能是檢查和驗證標注的真實性,以保證信息的可靠性。風險的真正主體是所有的