综述：绿色纳米颗粒：食品科学和功能性食品应用领域的最新进展

《Journal of Food Composition and Analysis》：Green Nanoparticles: Recent Progress in Food Science and Functional Food Applications

纳米粒子在食品工业中的应用及绿色合成挑战。绿色合成利用植物、微生物等生物资源制备金属、金属氧化物及量子点纳米粒子，应用于抗菌包装、纳米传感器和功能食品强化，但长期毒性、迁移规律及监管体系仍存空白，需标准化方法、长期毒理研究及国际监管协同。

　　纳米技术在食品工业中的应用正迅速发展，因其独特的物理和化学特性而备受关注。纳米颗粒（NPs）由于其微小的尺寸和巨大的表面积，展现出诸多优势，例如在食品包装、纳米传感器和功能性食品开发中的广泛应用。然而，尽管技术取得了显著进步，仍然存在许多研究空白，特别是在长期毒性、从包装材料向食品的迁移问题以及缺乏完善的监管体系等方面。因此，本文旨在对使用生物资源进行金属、金属氧化物和量子点纳米颗粒的绿色合成方法进行综述，评估其在食品科学中的应用，并探讨相关的安全问题和监管限制。

纳米颗粒的种类繁多，根据其化学成分可以分为无机、有机和半有机形式。此外，它们还可以根据形态（如花状、球状、立方状、杆状、三角形等）和尺寸（零维量子点、一维纳米棒和纳米线、二维纳米层和纳米板等）进行分类。纳米颗粒的尺寸使其能够以不同于宏观材料的方式改变食品的性质，从而产生新的应用。这些特性使得纳米颗粒在食品工业中具有独特的价值。然而，纳米颗粒的物理和化学性质，包括颜色、化学稳定性和毒性，可能因材料来源和合成方法的不同而出现显著变化。

随着纳米技术在食品工业中的广泛应用，其应用范围已经扩展到食品链的各个环节，包括加工、生产、包装、储存和运输。这种技术被认为能够有效延长食品的保质期，从而减少全球食品浪费。与传统的冷储存、热处理和改性气氛等方法相比，基于纳米颗粒的解决方案在成本和效果方面更具优势。因此，纳米颗粒，尤其是金属纳米颗粒（MNPs），在食品保鲜和延长货架期方面发挥了重要作用。

在食品包装中使用金属纳米颗粒是一种常见的方法，能够提高包装材料的机械性能、气体透过性以及抗菌活性，从而保持食品的新鲜度并延长其储存时间。此外，金属纳米颗粒还被用于制造纳米传感器和微流体设备，这些新型工具有助于食品质量的创新性评估，提高食品安全和品质。与此同时，金属纳米颗粒还具有健康相关的益处，例如抗氧化和抗炎特性。

近年来，绿色合成方法逐渐受到重视。这些方法利用生物资源，如植物提取物、微生物、藻类和农业副产品，在温和、安全和经济的条件下生成纳米颗粒。其中，植物被认为是最具优势的资源，因为它们对金属应力具有较强的耐受性，并且能够保持纳米颗粒的稳定性。因此，通过植物合成的纳米颗粒在简单性、合成速度、安全性和生态因素方面均表现出优势。此外，香蕉皮等食品废弃物也被研究用于生产各种金属纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒（MONPs），这些研究为可持续的纳米材料生产提供了新的思路。

微生物在金属纳米颗粒的合成中也发挥了一定作用，能够将金属盐转化为金属纳米颗粒。然而，使用微生物合成纳米颗粒面临诸多挑战，包括过程的复杂性，如采样、分离、培养和保存等。此外，微生物合成的纳米颗粒可能在尺寸和形态上存在一定的不一致性，影响其在食品工业中的应用效果。因此，尽管微生物合成方法在某些方面具有优势，但其应用仍需进一步优化和标准化。

纳米技术和纳米生物技术在农业中的应用提高了可持续性，减少了有害废弃物，并促进了食品安全。然而，关于这些纳米颗粒可能带来的短期和长期健康影响的证据仍然有限。因此，对纳米材料在消化系统中的行为、消化后的命运以及与生物结构的潜在相互作用的研究至关重要。近期的研究表明，某些纳米颗粒的毒性与其特定的物理和化学特性有关，并且揭示了对慢性暴露和毒理学研究的重要空白，强调了需要进行更长期的研究和标准化的消化模型。

与此同时，为了确保纳米技术的安全应用，需要建立统一的监管框架和严格的食品安全指南。欧洲食品安全局（EFSA）已发布关于食品和饲料链中纳米材料的最新指导文件，包括风险评估要求和技术指南以确定纳米颗粒的存在。这些文件指出了实际操作中的挑战，并强调了在不同司法管辖区进行协调的必要性。同样，世界卫生组织（WHO）也认识到纳米技术作为一种新兴技术，需要在食品安全风险分析框架内进行谨慎评估。

尽管监管框架和安全指南的建立对于纳米技术的广泛应用至关重要，但仍然存在一些重要的知识空白，包括缺乏标准化的测试协议、不同法规中对纳米材料的定义不一致，以及关于长期暴露数据的不足。因此，未来的研究需要更加关注如何制定明确和标准化的绿色纳米颗粒生产方法，以提高其可重复性和规模化生产。此外，还需要进行更多的体内和长期研究，以评估纳米颗粒在食品系统中的安全性。同时，研究新的农业和废弃物来源可能更具经济价值和成本效益，为纳米颗粒的可持续生产提供更多可能性。

最后，为了推动这一领域从实验室走向实际的工业应用，需要加强纳米技术、食品科学和毒理学之间的合作。这种跨学科的合作有助于解决当前研究中存在的问题，并为未来的发展奠定基础。绿色纳米颗粒的合成和应用不仅能够提高食品工业的效率和安全性，还能促进环境保护和可持续发展。因此，进一步的研究和政策制定对于实现纳米技术在食品工业中的全面应用具有重要意义。