论文标题：Advances in Nanotechnology Research in Food Production, Nutrition, and Health

论文链接：https://www.mdpi.com/2072-6643/17/15/2443

期刊名：Nutrients

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/nutrients

纳米技术作为一个新兴的交叉学科领域，因其独特的结构特性和表面效应，在食品营养和人类健康领域拥有巨大的应用潜力。本文系统地探讨了纳米技术在食品生产、功能性营养递送和健康干预方面的最新进展。在食品制造领域，纳米颗粒通过抗菌包装、智能传感和工艺优化等技术显著提高了食品安全性和质量稳定性。营养科学已利用纳米载体递送系统（例如脂质体、纳米乳液和生物聚合物颗粒）使活性物质更容易被人体吸收和靶向。纳米技术通过实现精准的营养递送和功能调节，为慢性疾病预防和个性化健康干预治疗提供了创新方法。然而，纳米技术的应用仍面临诸多挑战，包括安全评估和监管问题，需要进一步研究。未来的研究应集中于改进纳米材料的制备工艺，全面探究其在人体内代谢机制，并加强相关的安全标准，以促进纳米技术在食品生产、营养和健康领域的可持续发展。

前言

全球消费升级使“吃得安全、吃得营养”成为共同诉求；自费曼提出“底部有足够空间”以来，纳米技术从原子级操控走向跨学科融合，其0D-3D结构材料已在食品加工、营养强化、个性化健康领域展现巨大潜力，为后续系统综述奠定理论与场景基础。

图1. 用于食品生产、营养和健康的纳米材料。

纳米材料分类

无机纳米材料：金属/氧化物/硅基等可塑形成颗粒、线、片、花等多样形态，借光-热-电特性实现抗菌包装、智能传感、药物控释与光热治疗，但需关注体内降解与离子释放风险。

有机纳米材料：聚合物、脂质、碳基、蛋白/肽四大体系来源广、可修饰性强，具备优异生物相容与刺激响应能力，可通过自组装或交联形成载体、凝胶或纤维，用于保护敏感营养素、递送益生菌及构建组织支架，正朝向绿色合成与规模化生产演进。

纳米技术在生产端应用

食品加工：直接添加纳米乳化剂、抗氧化剂等可改良质构与货架期；间接用于设备涂层或纳米滤膜，可提升传热、节能与卫生水平。

食品包装：将Ag、ZnO、TiO₂等纳米填料复合到基材中，可同时增强机械、阻隔、抗菌与紫外屏蔽性能，实现主动保鲜与智能变色指示。

食品检测：纳米金、磁珠、量子点等信号放大元件与便携式芯片结合，可在田间或生产线现场完成农残、毒素与病原菌的快速超灵敏检测，实现从“事后抽检”到“全程监控”的范式转变。

纳米技术在功能递送应用

活性成分载体：pH-响应聚合物或固体脂质纳米粒可保护多酚、类胡萝卜素等免受胃肠降解，提高其生物利用度与靶组织富集，为功能食品与膳食补充剂升级提供通用平台。

益生菌载体：双层多糖-蛋白包覆的纳米脂质体可在胃酸环境中维持菌体活性，并在小肠控释，显著提升定植率与调节肠道微生态的效果。

图 2. 注入功能性食品成分的聚合物纳米颗粒在整个胃肠道中的消化和吸收示意图

纳米技术在健康端应用

疾病诊断：纳米 contrast 剂与场效应晶体管生物传感器可在影像与体液层面实现肿瘤标志物或干眼症蛋白MMP-9的超灵敏检测，为早筛与精准分型提供新工具。

图3.纳米技术在疾病诊断中的应用

疾病治疗：多功能纳米酶或金属-有机框架材料可联合光热/气体/免疫疗法，在肿瘤与动脉粥样硬化模型中实现靶向协同治疗并降低全身毒性。

图4. 纳米技术在疾病治疗中的应用

再生医学：含铜、钙过氧化物或生长因子的纳米纤维敷料能同时抗菌、清除ROS与促血管新生，加速难愈创面修复；羟基磷灰石与MOF复合支架可诱导成骨分化并耦合血管化，用于骨缺损重建。

图5.纳米技术在再生医学中的应用

预防医学：可编程mRNA纳米疫苗与糖基化载体通过淋巴结靶向与树突状细胞高效摄取，正在HIV、结核、疟疾与肿瘤免疫预防领域展现突破潜力。

图6.纳米技术在预防医学中的应用

健康风险与监管挑战

部分纳米添加剂（Ag、TiO₂）在高剂量或长期暴露下可能穿透肠道屏障、扰乱菌群并诱发炎症；包装迁移实验提示酸性或高温条件会加速金属离子释放。各国对“纳米食品”定义与毒理数据要求差异显著，缺乏慢性暴露与跨物种外推模型，亟需建立全球统一的理化表征、剂量限值与标签法规，以平衡创新与消费者信任。

总结与展望

纳米技术已从实验室走向食品链全场景，未来工作将围绕“精准营养—可降解载体—全球法规”三大方向：开发按需释放微量营养素的个性化递送系统，推广蛋白/多糖基绿色纳米材料，并推动国际协调的风险评估框架，以实现食品与健康的可持续升级。

Nutrients 期刊介绍

主编：

Maria Luz Fernandez, University of Connecticut, USA;

Lluis Serra-Majem, University of Las Palmas de Gran Canaria, Spain

期刊主题涵盖常量营养素、微量营养素、生物活性营养素、运动营养、公共卫生和饮食相关疾病等学科领域。