Detection and characterization of engineered nanoparticles in food and the environment

Nanotechnology is developing rapidly and, in the future, it is expected that increasingly more products will contain some sort of nanomaterial. However, to date, little is known about the occurrence, fate and toxicity of nanoparticles. The limitations in our knowledge are partly due to the lack of methodology for the detection and characterisation of engineered nanoparticles in complex matrices, i.e. water, soil or food. This review provides an overview of the characteristics of nanoparticles that could affect their behaviour and toxicity, as well as techniques available for their determination. Important properties include size, shape, surface properties, aggregation state, solubility, structure and chemical composition. Methods have been developed for natural or engineered nanomaterials in simple matrices, which could be optimized to provide the necessary information, including microscopy, chromatography, spectroscopy, centrifugation, as well as filtration and related techniques. A combination of these is often required. A number of challenges will arise when analysing environmental and food materials, including extraction challenges, the presence of analytical artifacts caused by sample preparation, problems of distinction between natural and engineered nanoparticles and lack of reference materials. Future work should focus on addressing these challenges.     

抑菌性纳米颗粒的制备方法及在食品保鲜领域的应用进展

食品在运输及贮存期间极易受到微生物等的污染从而导致食品变质,引发食品安全问题进而危害人们的身体健康。近年来,纳米技术在食品领域越发受到重视。纳米技术可以将物质分解成更小的微观粒子,使物质的结构可以更为精确地被人们所掌控和调配。在食品保鲜领域,具有抑菌效果的纳米颗粒相比较传统抑菌剂可以更有效地抑制微生物滋生,优化食品贮藏环境并且延长食品保质期。针对上述情况,研发出具有抑菌性的纳米颗粒食品保鲜技术已成为现阶段食品保鲜领域的重点研究方向之一。因此,本文综述了近年来具有抑菌性的纳米颗粒的制备方法,对比分析了每种制备方法的优缺点和应用领域,并归纳了纳米颗粒常用的结构表征方法,以期能够为选择合适的制备及分析方法提供参考。同时介绍了近年来不同类型纳米颗粒在我国食品保鲜领域的应用进展,并对抑菌性纳米颗粒的制备技术、安全性和规模化生产等问题提出了未来发展建议,为纳米技术在食品保鲜领域的发展提供参考依据。     

金纳米粒子在食品检测领域中的研究进展

随着纳米技术的快速发展,作为纳米材料中化学性质最稳定的金纳米粒子,以其独特地光学、电学性质和良好地生物兼容性广泛的被应用于食品检测领域。文章综述了金纳米粒子在食品检测领域的最新研究进展,讨论了金纳米粒子在当前食品安全与检测领域的优势和不足,并对金纳米粒子在食品检测领域的未来发展趋势做了展望。      

纳米金在食品安全检测中的应用研究进展

纳米金具有良好的生物相容性和独特的光学性质,可与生物和有机分子结合,形成功能化的纳米金。基于这些特性,纳米金在食品安全检测方面有着广泛的应用。本文综述了纳米金在食源性致病菌、生物毒素、重金属离子、药物残留、食品添加剂及非法添加物和其他食品有害因子检测中的应用实例,并对纳米金在食品安全检测方面的应用进行了展望。     

食品级纳米粒子的合成及其应用

纳米粒子作为食品领域中重要的一员,近年来被广泛研究。本文综述了国内外近年来食品级纳米粒子的研究进展,介绍了其分类、制备方法及其在食品领域中的应用,旨在为纳米粒子的制备和应用提供技术参考。      

Detection and characterisation of aluminium-containing nanoparticles in Chinese noodles by single particle ICP-MS

This study investigated Chinese noodles for the presence of aluminium-containing nanoparticles by using inductively coupled plasma mass spectrometry in single particle mode (spICP-MS) after enzymatic digestion by α-amylase. The aluminium concentrations in the noodle samples, determined by conventional ICP-MS without or with the use of hydrofluoric acid for digestion, were 5.4 ± 1.9 µg/g and 10.1 ± 2.2 µg/g (N = 21), respectively. Aluminium-containing nanoparticles were detected by spICP-MS in all 21 samples. Depending on the assumed particle composition, Al₂O₃ or Al₂O₃?2SiO₂?2H₂O, the median particle diameters were either below or above 100 nm, respectively. The minimum detectable particle diameter by spICP-MS was between 54 and 83 nm. The mass recovery of aluminium in the form of particles was between 5% and 18%. The presented work reports for the first time the detection of Al-containing particles in food by spICP-MS.     

食品接触材料中纳米银迁移行为研究

目的研究纳米银在不同食品模拟液中的迁移情况。方法采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)检测了纳米银保鲜盒中纳米银的含量,比较了微波消解和干法灰化的前处理效果,并研究了不同温度情况下,纳米银食品接触材料在脂肪类(正己烷)、酸性(4%乙酸)、酒精类(65%乙醇)和水性(去离子水)食品模拟液中的迁移行为。结果食品模拟溶液、温度对纳米银的迁移有影响,其中纳米银在脂肪类模拟液中的迁移速度最快,在65%乙醇中迁移速度最慢。由Fick扩散模型,建立了PVC中塑化剂的迁移规律数学模型,得到了模型的重要参数。结论本研究成果能够对食品接触材料中纳米银的安全性评价提供技术支持。     

纳米材料在食品重金属离子快速检测中的应用研究进展

纳米材料因具有比表面积大、良好稳定性、特殊的结构、易于修饰、良好的生物相容性等优点,已被广泛应用于食品中重金属离子检测领域。文章重点综述了碳纳米管、石墨烯、碳量子点、金属有机骨架、纳米酶等纳米材料在食品中重金属离子检测方面的研究与应用现状,并展望了纳米材料在食品中重金属离子检测领域面临的挑战和应用前景。     

玉米醇溶蛋白负载叶黄素纳米粒的制备与表征

以玉米醇溶蛋白为纳米载体,通过反溶剂法制备玉米醇溶蛋白负载叶黄素纳米粒(Zein-Lutein),并对其结构表征进行解析。通过单因素和正交试验,优化玉米醇溶蛋白负载叶黄素纳米粒的制备工艺,得到了玉米醇溶蛋白负载叶黄素纳米粒制备的最佳工艺条件为:玉米醇溶蛋白与叶黄素质量比20:1,水合时间150 min,水合温度50℃,该条件下对叶黄素的包封率为81.00%。所制备的Zein-Lutein纳米粒经Nano分析仪测得平均粒径为398.3 nm;透射电镜(TEM)显示叶黄素被玉米醇溶蛋白包埋后,Zein-Lutein纳米体系形态和分布发生了改变;傅里叶红外光谱(FTIR)分析证实玉米醇溶蛋白能够负载叶黄素形成纳米结构。     

The impact of fullerenol nanoparticles on the growth of toxigenic Aspergillus flavus and aflatoxins production in vitro and in corn flour

Antifungal and antimycotoxigenic activity of fullerenol nanoparticles (FNPs) were investigated on Aspergillus flavus growth isolated from a real food sample and aflatoxins (AFs) (AFB₁ and AFB₂) production. The final FNPs concentrations in in vitro and in commercial corn flour after the stationary incubation period of 7 and 14 days were in the range 0.16–80 µg/mL and 0.16–80 µg/g, respectively. Nanocharacterization of FNPs revealed an average size of 5–20 nm and a zeta potential of −35 mV. The highest degree of A. flavus mycelium growth inhibition (28%) after 7 days was observed for applied FNP concentration of 8.0 µg/mL, while after 14 days FNP concentration of 0.32 µg/mL led to the maximal inhibition of A. flavus mycelium growth (36%). Spearman's correlations analysis revealed a strong positive correlation between AFB₁ and AFB₂ concentrations in YES broth after 7 (R = 0.994, p < 0.05) and 14 days (R = 0.976), as well as between AFs concentrations and A. flavus mycelium mass after 7 (R = 0.786 for AFB₁ and R = 0.766 for AFB₂) and 14 days (R = 0.810 for AFB₁ and R = 0.833 for AFB₂). Paired samples t-test showed the existence of a statistically significant difference (p < 0.05) between the produced AFs concentrations after the incubation of 7 and 14 days. Regarding the artificially inoculated corn flour the lower applied FNP concentrations (0.16–0.8 µg/g) achieved a reduction of AFB₁ up to 42% and 60% after 7 and 14 days, respectively.     

功能纳米材料在食品污染物检测中应用的研究进展

食品污染物作为食品安全问题的主要来源之一,严重威胁着人民群众的身体健康。发展快速、灵敏且专一的食品污染物检测技术是当今食品科学界所关注的热点问题之一。功能纳米材料研究的快速发展为食品污染物检测方法的创新提供了很好的理论基础和技术支持。基于功能纳米材料开发的检测新技术具有准确、灵敏、稳定、专一等特点,已广泛应用于食品污染物检测领域。本文介绍量子点、贵金属纳米颗粒、磁性纳米材料和碳纳米管等现阶段研究最为广泛的4种纳米材料的特点,综述这几种功能纳米材料在食品中重金属、农兽药残留等食品污染物检测中的应用现状,探讨功能纳米材料在食品污染物检测应用中所存在的缺陷,并展望功能纳米材料在食品污染物检测领域的未来发展方向。     

纳米材料应用食品农药残留检测研究进展

食品农药残留不仅是经济问题、市场问题,更是涉及到民众生命健康问题。当前制约食品农药残留检测瓶颈是缺少灵敏、快速、安全、经济方法,将纳米材料引入食品农药残留检测,不仅解决这个瓶颈问题,也成为分析化学一个研究热点,取得许多创新性研究成果;将纳米材料与生物学、免疫学、电化学及材料技术相结合,应用到检测食品残留农药方法中,是检测农药残留重要发展趋势。本文综述纳米材料应用于食品农药残留检测中研究进展。     

2013~2014年长春市食品中食源性致病菌检测及分析

目的 了解食源性致病菌在长春市食品中检出情况,为食源性疾病防控工作提供科学的数据。方法 按《2103年国家食品污染和有害因素风险监测工作手册方法》、《 微生物检测方法的标准操作程序 》( 国家食品安全风险评估中心 )和国家标准方法进行食品中的食源性致病菌检测。结果 2013-2014年长春市11类食品433件样本中的食源性致菌的检出率是17.09%,其中蜡样芽胞杆菌、单核细胞增生李斯特氏菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌的检出率分别是33.87%、12.81%、2.83%和0.58%。2013年和2014年食品中食源性致病菌的检出率无显著性差异(x₂=0.09,P＞0.05)。在乳制品、肉及其制品、婴幼儿食品、水产及其制品、餐饮食品、即食非发酵豆制品和速冻面米制品中食源性致病菌的检出率分别是：73.33%、40%、30.61%、9.52%、7.23%、5%和3.33%。结论 长春市食品存在不同程度上的食源性致病菌污染。乳制品、肉及其制品和婴幼儿食品中的食源性致病菌检出率较高,蜡样芽胞杆菌和单核细胞增生李斯特氏菌对食品污染较严重,需加强对这几类食品的监管。     

基于纳米材料的表面分子印迹技术在食品安全检测中的应用

近年来,基于分子印迹仿生识别技术的基础和应用研究层出不穷,并取得了瞩目的研究进展。分子印迹聚合物作为一种特异性高、稳定性强的仿生识别材料,在食品复杂基质净化、痕量目标物富集、新型仿生检测方法的开发等方面得到了广泛的应用。尤其是以纳米材料为基础的表面分子印迹识别材料,不仅克服了传统分子印迹材料吸附容量低、识别位点不均匀、传质速率慢等技术缺陷,并将纳米材料的荧光、高灵敏等优良特征与分子印迹专一识别、广泛适用等特征相结合,在食品安全、环境检测等领域得到广泛关注。本文介绍了以纳米材料为基础的表面分子印迹材料在食品安全检测领域的研究成果,详尽解析了各类纳米材料对表面分子印迹聚合物性能的提升情况,以期为纳米材料、表面分子印迹在分析检测领域的进一步深入研究提供理论依据。     

食品中苦味物质检测方法的研究进展

苦味物质的存在会对食品的味感造成较大影响,为提高产品感官品质,部分食品在加工过程中会进行苦味物质的检测和控制。目前,食品中苦味物质的检测主要集中于感官分析、生物评价、动物评价和仪器评价等方法。本文论述了食品加工过程中苦味物质的来源及国内外对于苦味检测方法的研究进展,以期对食品中苦味物质的检测提供参考。     

食品中鲍鱼过敏源基因成分的检测

目的本文建立食品中鲍鱼过敏源基因成分实时荧光PCR检测方法。方法采用蛋白酶K消化法提取鲍鱼肌肉组织中基因组DNA,针对鲍鱼管家基因16S r RNA基因设计特异性引物和探针,确定实时荧光PCR反应体系和反应条件,建立了鲍鱼过敏源基因成分实时荧光PCR快速检测方法。选用鱿鱼、海参等海产品进行特异性试验;采用添加方法制备灵敏度试验样品,分别制备了鲍鱼过敏源基因成分含量分别为100%、10%、1%、0.1%、0.01%、0.001%的样品。结果对非鲍鱼类食品进行检测,结果显示出良好的特异性;灵敏度试验表明,本文建立方法的最低检测下限为0.01%。结论本文建立了特异性好,灵敏度高的鲍鱼过敏源基因成分检测方法。     

Exposure modeling of engineered nanoparticles in the environment

The aim of this study was to use a life-cycle perspective to model the quantities of engineered nanoparticles released into the environment. Three types of nanoparticles were studied: nano silver (nano-Ag), nano TiO2 (nano-TiO2), and carbon nanotubes (CNT). The quantification was based on a substance flow analysis from products to air, soil, and water in Switzerland. The following parameters were used as model inputs: estimated worldwide production volume, allocation of the production volume to product categories, particle release from products, and flow coefficients within the environmental compartments. The predicted environmental concentrations (PEC) were then compared to the predicted no effect concentrations (PNEC) derived from the literature to estimate a possible risk. The expected concentrations of the three nanoparticles in the different environmental compartments vary widely, caused by the different life cycles of the nanoparticle-containing products. The PEC values for nano-TiO2 in water are 0.7--16 microg/L and close to or higher than the PNEC value for nano-TiO2 (< 1 microg/L). The risk quotients (PEC/PNEC) for CNT and nano-Ag were much smaller than one, therefore comprising no reason to expect adverse effects from those particles. The results of this study make it possible for the first time to carry out a quantitative risk assessment of nanoparticles in the environment and suggest further detailed studies of nano-TiO2.     

超声波辅助酸解制备淀粉纳米颗粒及其特性表征

本研究以马铃薯淀粉为原料,用超声波辅助酸水解的方法制备淀粉纳米颗粒,并以颗粒的粒径、产率为指标,研究了硫酸浓度、酸解时间和超声功率对制备淀粉纳米颗粒的影响,试验结果表明:酸易水解淀粉颗粒非结晶区,使颗粒的结晶度明显提高,颗粒的粒径可降至1 800~2 200 nm,超声波辅助处理后,粒径能进一步降低至120~150 nm范围内。试验得出最适制备工艺参数为:在40℃条件下,用3 mol/L硫酸水解15%的淀粉乳,搅拌速度为100 r/min,超声功率为400 W,酸解20 h后,得到的淀粉纳米颗粒平均粒径在50~80 nm范围内,产率为14.1%,结晶度由21.57%增长到46.35%,吸水率由34.8%增长到96.9%。     

乳清分离蛋白-植物甾醇纳米颗粒的制备与表征

本研究旨在使用乳清分离蛋白(Whey protein isolate, WPI)和植物甾醇(Phytosterols, PSs)采用超声辅助反溶剂沉淀法制备不同质量比的乳清分离蛋白-植物甾醇(WPSs)纳米颗粒,采用动态光散射技术、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱等技术对样品的形貌和结构进行表征,并对样品的pH稳定性、盐稳定性及体外释放进行了研究。结果表明：WPI/PSs质量比从50:1降低到10:1时,WPSs纳米颗粒粒径减小(252.77 ~ 215.90 nm),颗粒表面Zeta负电位增加(-31.27 ~ -37.37 mV),PSs包封率降低(95.39 ~ 81.55%);差示扫描量热结果表明PSs成功包埋在WPI中;红外光谱分析表明,PSs改变了WPI的二级结构;微观结构显示,随着PSs浓度的增加,WPSs纳米颗粒逐渐从清晰的球形变成网络结构、块状结构。另外,WPI/PSs质量比低于25:2时,WPSs纳米颗粒的复溶性较差。研究还发现,这些颗粒在高浓度的盐环境中以及在模拟胃条件下具有良好的稳定性。该研究证实,WPI包埋PSs后,其结构和形貌发生了改变,并且有利于小肠对PSs的吸收。     

同位素稀释质谱在食品与环境分析中的应用

介绍了同位素稀释质谱的测量过程、分类及其联用技术,阐述了该技术在食品与环境分析中的应用进展。