納米纖維素是尺度在納米級(jí)的 天 然纖維素的總稱，納米纖維素既具有纖維素的生理特性，也具有納米顆粒的理化特性，這使其在高端復(fù)合材料、生物醫(yī)學(xué)、食品行業(yè)等領(lǐng)域具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。在食品行業(yè)中，納米纖維素的應(yīng)用日漸成熟，納米纖維素不被人體消化吸收，具有促進(jìn)腸道蠕動(dòng)、改善腸道菌群生態(tài)平衡等功效，以及良好的流變性和親水性，在水中可形成穩(wěn)定的膠體溶液，使納米纖維素可作為非營(yíng)養(yǎng)配料、增稠劑、穩(wěn)定劑等應(yīng)用于食品添加領(lǐng)域。納米纖維素具有無(wú)毒無(wú)害、可生物降解、高結(jié)晶度等特性，以及能通過(guò)表面修飾賦予其獨(dú)特的性質(zhì)和能力，使其適用于食品包裝領(lǐng)域。

       根據(jù)納米纖維素制備方法和尺寸的不同將納米纖維素主要分為三類：微纖化纖維素（MFC）、納米纖維素晶體（NCC）和細(xì)菌納米纖維素（BNC）。

       微纖化纖維素（MFC），又稱纖維素微纖維、微纖維纖維素或納米纖化纖維素。MFC是 天 然纖維素經(jīng)機(jī)械處理，得到的一維尺寸的納米級(jí)別的新型高分子材料。由于其具有較大的長(zhǎng)寬比和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及高機(jī)械性能、高膨脹表面積、高縱橫比、輕量等特性受到越來(lái)越多關(guān)注。

       NCC具有剛性和高穩(wěn)定性等顯著特性，且具有可再生性和經(jīng)濟(jì)性，其納米結(jié)構(gòu)適用于藥妝產(chǎn)品、納米載體與藥物傳遞系統(tǒng)、包裝材料和食品添加劑等。

       細(xì)菌纖維素是由多種細(xì)菌新陳代謝的產(chǎn)物形成的不含木素、半纖維素以及其他抽提物的高結(jié)晶度的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得BNC有著一些特有的特性，如高純度、高結(jié)晶度、較大的機(jī)械強(qiáng)度、高保水值、抗菌性、無(wú)毒性、生物相容性和生物降解性等，從而在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，如生物醫(yī)藥與組織工程、食品、電學(xué)、造紙、功能材料等。

       納米纖維素在食品行業(yè)中的應(yīng)用

       作為 天 然纖維素的水解產(chǎn)物，納米纖維素因同時(shí)具有純 天 然、無(wú)異味、安全無(wú)毒、良好的流變性、高持水性等纖維素及納米顆粒的雙重理化性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)的各個(gè)方面。

       1、烘焙食品

       納米纖維素具有膳食纖維的不被人體消化吸收、卻能促進(jìn)腸道蠕動(dòng)、改善腸道菌群生態(tài)平衡等功效，添加到烘焙食品中，可制作減肥食品或功能性食品。如以甘蔗渣為原料，制備微晶纖維素及納米纖維素，并分別制作膳食纖維面包，通過(guò)對(duì)兩種膳食纖維面包和空白對(duì)照組面包的品質(zhì)、感官評(píng)分、質(zhì)構(gòu)三個(gè)方面的分析及對(duì)比，確定最 佳的纖維素添加量為8%，且納米纖維素面包的品質(zhì)優(yōu)于微晶纖維素面包，微晶纖維素面包又優(yōu)于空白對(duì)照組。

       納米纖維素作為膳食纖維具有比微晶纖維素更好的吸濕性和流變性，將納米纖維素應(yīng)用于食品中既能利用其納米材料的尺度效應(yīng)，又能發(fā)揮其生理特性，使納米纖維素膳食纖維在食品研發(fā)中受到關(guān)注。選取葡糖醋桿菌發(fā)酵制備細(xì)菌納米纖維素，并將其添加到小麥面包中，通過(guò)對(duì)添加細(xì)菌納米纖維素前后的小麥面包的流變等參數(shù)分析，細(xì)菌納米纖維素的加入對(duì)面包品質(zhì)有改善作用，提高了比體積、孔隙率、發(fā)光度和保濕性，降低了褐變指數(shù)，降低了面包屑的硬度，使面包更加柔嫩。

       2、冷凍食品

       在冷凍食品中加入適量的納米纖維素可以使其擁有更好的潤(rùn)滑性，這讓食品能夠保持良好的穩(wěn)定性，避免食品在冷凍或反復(fù)凍融過(guò)程中形成大冰晶，從而維持冷凍食品細(xì)膩的口感。

       納米纖維素的添加可提高冰淇淋的抗融性和穩(wěn)定性，使冰淇淋組織更細(xì)膩、冰晶更小，從而改善冰淇淋品質(zhì)。結(jié)果表明添加0.35%的納米纖維素可以使冰淇淋的質(zhì)地、穩(wěn)定性及風(fēng)味達(dá)到最 佳。且納米纖維素還具有膳食纖維的生理特性，符合當(dāng)前食品養(yǎng)生的發(fā)展趨勢(shì)。采用納米細(xì)菌纖維素（NBC）和大豆分離蛋白（SPI）為原料的復(fù)合凝膠（nano-BC/SPI）并將其添加到冰淇淋中。NBC的添加可以改善復(fù)合凝膠的TPA分布、懸浮穩(wěn)定性、乳化和流變性能，其中NBC/SPI為1∶20的混合物與奶油的整體相似性最高，可以用作脂肪替代品。

       3、食品包裝

       食品包裝是食品行業(yè)中重要的環(huán)節(jié)，既要使被包裝食品避免外部污染、保持新鮮，又應(yīng)考慮食品包材的可降解性和無(wú)毒無(wú)污染性。納米纖維素作為可再生、可生物降解的 天 然高分子聚合物，因其具有抗菌性和良好的力學(xué)性能，而受到了廣大研究人員的青睞。

       以小麥面筋（WG）、纖維素納米晶（CNC）和TiO2納米粒子為原料，研制了生物納米復(fù)合材料。研究表明在WG中加入7.5%的CNC和0.6%的TiO2，可以顯著提高所研究的復(fù)合材料的形貌、拉伸強(qiáng)度、水蒸氣吸收、水蒸氣滲透性和接觸角等性能。用納米復(fù)合材料涂布商業(yè)包裝原色牛皮紙，可使涂布紙的斷裂長(zhǎng)度、爆裂指數(shù)及抑菌活性顯著提高，這使涂布紙?jiān)诎b應(yīng)用中有著極大的潛力。

       利用偶聯(lián)劑在生物基羧化纖維素納米纖維（CNF）上固定化乳酸鏈球菌肽的綠色方法制作食品包裝，其具有良好的抗菌活性，確保了食品的長(zhǎng)期保存。納米纖維素涂層是涂在食品包裝內(nèi)層表面或者直接涂在需保存的食品材料表面的，與普通的涂層材料相比，納米纖維素具有特殊的氣體屏障功能，能改善機(jī)械性能，使其在生物軟包裝領(lǐng)域具有巨大發(fā)展?jié)摿Γ晃⒗w化纖維素和納米纖維素晶體均為高聚合物，具有較高的粘結(jié)能和較強(qiáng)的鏈間吸引力，在低濕度條件下，其空隙體積小，擴(kuò)散現(xiàn)象有限，故具有較低的透氣性，可進(jìn)一步提高食品質(zhì)量和安全性且效率高、成本低。

       此外，納米纖維素還可應(yīng)用于乳制備、肉制品、飲料等方面，且由于其良好的生物相容性還可用作固定化酶載體、通過(guò)表面修飾用于生物傳感器中、以及用于制作食品級(jí)材料等諸多領(lǐng)域。

       納米纖維素具有純 天 然、無(wú)異味、安全無(wú)毒、高結(jié)晶度以及高持水性等理化性質(zhì)，還是人體平衡膳食結(jié)構(gòu)所必需的一種非消化性多糖。它具有降膽固醇、調(diào)節(jié)血糖、預(yù)防大腸癌及心血管疾病等對(duì)人體有益的生理功能。既符合現(xiàn)代飲食追求的健康、營(yíng)養(yǎng)、低糖，又符合綠色可持續(xù)發(fā)展的宗旨，是一種 天 然的、可再生、可自然降解的材料，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的 天 然納米材料。

       參考文獻(xiàn)：

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       文/小泥沙

       作者簡(jiǎn)介：小泥沙，食品科技工作者，畢業(yè)于華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營(yíng)養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。