具有极强的抓俘能力， 使其具有防腐保鲜功能。

１．２ 体积效应

纳 米 粒 子 是 由 很 少 的 原 子 或 分 子 组 成 的 颗 粒 ，

和 由 无 限 个 原 子 和 分 子 组 成 的 宏 观 物 质 不 同 ， 其 本
身的性质将随体积的变化而发生变化， 此时， 其许多
现 象 就 难 以 用 通 常 由 无 限 个 原 子 组 成 的 常 态 物 质 的

性 质 原 理 来 解 释 ， 这 种 特 殊 现 象 ， 称 为 纳 米 材 料 的

“体积效应”。

１．３ 尺寸效应

尺 寸 效 应 是 指 当 粒 子 尺 寸 下 降 到 最 低 值 时 ， 费

米

（纳米的百万分之一）能级附近的电子能级由准连续

变 为 离 散 能 级 的 现 象 。由 于 宏 观 物 体 包 含 无 限 个 原

子， 因此能级间距几乎为零， 而纳米微粒包含的原子
数 有 限 ， 纳 米 半 导 体 微 粒 存 在 不 连 续 的 被 占 据 的 最
高 分 子 轨 道 能 级 ， 而 且 存 在 未 被 占 据 的 最 低 分 子 轨
道能级， 而且能级间距可发生分裂。当能级间距大于
热能、磁能、静磁能、静电能、光子能等， 就会使纳
米粒子的各种特性发生变化， 和常态物质显著不同

［３］

。

２ 纳米技术在食品保鲜上的应用

２．１ 利用纳米粒子作为抗菌剂

食 品 是 一 个 多 变 、复 杂 、活 跃 的 体 系 ， 有 的 食

品 中 蛋 白 质 丰 富 、水 分 含 量 高 ， 很 容 易 滋 生 微 生 物
而引起腐败变质。以往应用于食品的有机 抗菌剂

（有

机 酸及其盐、酶、抗菌素等

）都有其局限性， 如易产

生耐药性、杀菌局限、安全性差等。而纳米粒子抗菌

剂， 不仅具有抗菌的广谱性， 而且抗菌长效、高效。
纳 米 粒 子 抗 菌 剂 ， 主 要 包 括 纳 米 级 金 属 氧 化 物 抗 菌
剂 及 纳 米 金 属 粒 子 抗 菌 剂 。常 用 的 纳 米 金 属 氧 化 物

有 纳 米 氧 化 锌 和 纳 米 二 氧 化 钛 。纳 米 金 属 粒 子 主 要

是纳米银粉和纳米银离子。

２．１．１ 纳米粒子抗菌机制 纳米粒子杀菌结合了光催

化 抗 菌 技 术 、金 属 离 子 抗 菌 技 术 和 纳 米 级 粉 体 抗 菌

制备技术， 能有效杀菌、抑菌。纳米氧化锌和纳米二
氧 化 钛 属 于 一 种 光 催 化 抗 菌 剂 ， 在 阳 光 尤 其 是 紫 外
光的照射下， 其表面发生光催化的氧化还原反应， 光
催化吸收光子后在其表面产生电子

（ｅ）和空穴（ｈ

＋

）。空

穴 将 光 催 化 剂 表 面 吸 附 的 水 氧 化 成 强 氧 化 性 的 羟 基

团

（・ＯＨ）以及 Ｈ

＋

， 吸附在光催化剂表面的氧分子俘获

电子， 将氧分子还原成过氧化负离子

（・Ｏ

２

－

）。

Ｈ

２

Ｏ＋ｈ

＋

→・

ＯＨ＋Ｈ

＋

Ｏ

２

＋ｅ

－

→・

Ｏ

２

－

依靠光激发产生的羟基团

（・ＯＨ）具有很强的氧化

性， 是一种活性氧类物质， 作用于细菌后能破坏有机
分 子 中 的 不 饱 和 键 ， 不 加 选 择 地 使 有 机 物 全 部 氧 化
降解， 而且还能穿透细胞膜， 破坏膜结构， 使菌体分
解， 内溶物溢出。并能降解细胞产生的毒素。

对于银离子的抗菌机制， 目前主要有两种观点，

一 种 是 认 为 银 离 子 直 接 与 细 菌 接 触 ， 抑 制 和 杀 灭 细
菌。另有研究者认为， 其抗菌活性是间接地通过在其
周围产生活性氧而发挥的

［４］

。

纳 米 银 粉 由 于 其 表 面 催 化 作 用 ， 吸 附 在 细 胞 膜

上， 阻碍细菌等微生物对氨基酸、尿嘧啶等生长必需
的营养物质的吸收， 影响它们正常代谢和正常繁殖，
从而抑制其生长， 导致其死亡。
２．１．２ 纳米金属氧化物抗菌 剂

纳 米 氧 化 锌 是 面 向

２１ 世纪的新产品， 有关的定量实验证实： 纳米氧化
锌浓度为

１％时， 在 ５ ｍｉｎ 内对金黄色葡萄球菌的杀

菌率为

９８．８６％， 对大肠杆菌的杀菌率为 ９９．９３％， 具

有一般氧化锌无法比拟的杀菌性能。另外， 食物中添
加纳米氧化锌， 与一般氧化锌相比， 药效大幅提高，
因 为 纳 米 氧 化 锌 具 有 很 强 的 渗 透 性 ， 可 以 避 开 体 液
环 境 与 药 物 作 用 引 起 的 不 良 反 应 或 造 成 的 吸 收 不 稳

定， 使吸收率增加

［５］

。

高艳玲等

［６］

研究发现， 纳米氧化锌对常见的食品

污 染 菌 具 有 较 广 谱 的 杀 抑 能 力 。对 枯 草 芽 孢 杆 菌 的

抑制能力最强， 其次是伤寒沙门氏菌、大肠杆菌、金
黄色葡萄球菌， 对李氏杆菌没有抑制作用。
２．１．３ 纳米金属粒子抗菌剂 含银或银离子的抗菌剂
已 经 成 为 商 品 化 无 机 抗 菌 剂 研 究 的 重 要 方 向 。银 离

子具有广谱抗菌、杀菌效率高、不易产生抗药性、安

全 性 高 等 特 点 。将 纳 米 银 离 子 溶 液 作 为 防 腐 剂 或 制

成 复 合 防 腐 剂 添 加 到 食 品 中 可 降 低 食 品 加 工 工 艺 中

的 杀 菌 强 度 ， 避 免 了 高 温 长 时 间 杀 菌 对 食 品 风 味 物
质、营养物质及结构的破坏。纳米系列银粉不仅具有

优良的耐热、耐光性和化学稳定性， 而且由于纳米银
粒 子 的 比 表 面 积 比 常 规 的 银 粒 子 大 得 多 ， 使 得 银 与
微生物接触几率大大增加， 从而具有高效防腐功能，
还 具 有 抗 菌 持 续 时 间 长 、对 细 菌 和 霉 菌 等 均 有 效 的

特点， 添加到食品中可长期具有抗菌效果， 且不会因挥
发、溶出、光照引起食品颜色改变或污染。张慜等

［７］

研 究 发 现 将 纳 米 银 离 子 溶 液 作 为 添 加 剂 添 加 到 番 茄

汁 ， 番茄和 胡 萝 卜 混 合 汁 等 蔬 菜 汁 中 有 良 好 的 防 腐
功 效 。在冰 箱 生 产 中 利 用 纳 米 银 粉 还 可 以 生 产 出 抗

菌冰箱， 大幅延长冰箱中食品的保质期。

刘伟等

［８］

研究发现， 纳米银在实验浓度下， 对细

菌 的 抑 制 作 用 最 强 ， 对 酵 母 菌 和 霉 菌 的 作 用 相 对 较
弱 。作 用 相 同 时 间 ， 纳 米 银 浓 度 越 高 ， 抑 菌 率 就 越
高。同一浓度下， 作用时间越长， 抑菌率就越高。纳
米银经高温处理后仍具有良好的抑菌效果。

２．２ 利用纳米材料制成保鲜膜

根 据 所 含 纳 米 粒 子 的 不 同 ， 纳 米 材 料 可 分 为 两

类： 一类为载有银离子和银粉的纳米材料； 另一类为
载有二氧化钛等材质的纳米材料。

２．２．１ 用纳米材料制作抗紫外线保鲜膜 在食品工业