《食品科学》：喀什大学曾俊副教授等：金属纳米颗粒的合成、表征及其在食品工业中的应用

食品在储存和运输过程中发生的品质劣变始终是食品工业所要面临的严峻挑战。随着科学技术的进步，纳米技术已成为具有竞争力的技术手段。金属纳米颗粒是指至少在一个维度上尺寸小于100 nm的金属颗粒物质，其具有独特的物理化学特性，如高比表面积、优异抑菌性、抗氧化性和可调控的光学/电化学性质，已广泛应用于化学、医疗、食品和农业等领域。采用物理、化学和生物合成技术可制备出不同尺寸、形貌和表面性质的金属纳米颗粒。

喀什大学生命与地理科学学院曾俊*、朱小刚、任小娜等详细综述了金属纳米颗粒合成的方法及特点，总结金属纳米颗粒的表征方式和在食品领域的应用，讨论金属纳米颗粒在食品领域应用面临的挑战和未来的发展方向，以期为金属纳米颗粒的研究和应用提供参考。

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01

金属纳米颗粒的制备

金属纳米颗粒在纳米尺度的形貌和尺寸使其呈现出独特特性，还可用于设计和开发新型材料。自上而下和自下而上是合成金属纳米颗粒的主要方法（图1）。自上而下的制备方法是将金属颗粒研磨、碾磨或切割以获得纳米颗粒，主要为物理方法。自下而上的过程则是将材料的原子和分子结合起来，制造出各种尺寸和形状的金属纳米颗粒，主要包括化学合成法和生物合成法，如溶胶-凝胶合成、共沉淀法、水热法和绿色合成等。

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1.1 物理法

物理法主要采用机械破碎、研磨和激光剥蚀等方式将大颗粒材料减小至纳米尺度。Guisbiers等采用脉冲激光剥蚀法制备了Se纳米颗粒，该纳米颗粒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抑制效果。物理法对溶剂的需求最小，并且能够控制金属纳米颗粒的特性，但需要大量的机械能、热能或化学能将材料转化为纳米级的颗粒，制备条件苛刻、成本高、耗时长，此外，生产的金属纳米颗粒粒径受到限制，表面形貌均一性和可控性差。

1.2 化学法

化学法是合成纳米颗粒最常用的方法，一般采用自下而上策略，使用有机或无机试剂对金属前驱体进行化学还原。原子、分子或基本单位在纳米尺度上相互作用自组装在一起，形成更大的晶体颗粒。各种还原剂，如托伦斯试剂、

N,N

1.3 生物合成法

尽管设备性能和合成方法有所改进，但物理和化学合成方法仍难以满足高环境标准领域的应用要求。金属纳米颗粒的生物合成是一种自下而上的方法，可以避免引入高毒性的有机试剂，合成过程中的生物分子有助于增强金属纳米颗粒的生物相容性，提高其生态环境效益，已成为金属纳米颗粒生产的新趋势。特别是微生物和植物已被证明是合成金属纳米颗粒的新资源，具有相当大的应用潜力。

1.3.1 微生物合成法

可用于合成金属纳米颗粒的微生物包括细菌、放线菌、真菌、酵母和藻类等。酶在利用细菌合成金属纳米颗粒中发挥关键作用，由于各种还原酶的作用将金属盐还原为尺寸分布狭窄的金属纳米颗粒。微生物合成金属纳米颗粒的机制涉及复杂的生化过程。微生物在细胞内和细胞外摄取金属离子，并将其还原形成纳米颗粒。带正电的金属离子通过静电相互作用沉积在带负电的细胞壁中，离子进入微生物细胞后，通过酶介导的代谢反应还原形成金属纳米颗粒。细胞外的金属纳米颗粒合成由细胞壁或从细胞分泌到生长介质中的还原酶催化合成，也属于还原酶介导合成范畴（图2）。微生物中存在的各种成分，如酶、蛋白质和其他生物分子，在此过程中起着重要的作用。通常情况下，胞内合成的金属纳米颗粒比胞外合成的小，但胞内的金属纳米颗粒分离净化过程相对困难。胞外合成避免了微生物对高浓度金属盐的敏感性，从而能够以更高的纯度更有效地合成金属纳米颗粒。近年来，利用内生真菌作为纳米工厂合成金属纳米颗粒也备受关注。内生真菌是一种寄生在健康植物组织中而不产生任何感染症状的微生物，可以在自然界中的所有植物中找到。与细菌和病毒相比，真菌可分泌多种酶和蛋白质，能够在相对短时间内大规模有效地产生金属纳米颗粒。真菌合成金属纳米颗粒的机制可分为细胞内和细胞外两种。微生物合成过程更容易、更简单，不涉及任何危险化学品，研究者通过微生物合成了各种大小和形貌的金属纳米颗粒（表1）。然而，在微生物介导的合成中，获得高产量的金属纳米颗粒仍然存在挑战。因此，诸多研究通过改变理化参数和微生物类型制备理想的金属纳米颗粒。但由于不同微生物物种之间的差异，还需要进一步研究。此外，微生物合成可能会涉及生物威胁，微生物的生长也需要时间，致使金属纳米颗粒的合成时间延长。

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1.3.2 植物及其提取物合成法

利用植物和植物提取物合成金属纳米颗粒是一种经济且环保的方法，其中各种生物分子，如氨基酸、肽、蛋白质、胶原蛋白、酶、维生素和多糖，作为金属离子还原反应的还原剂和稳定剂。植物合成金属纳米颗粒的机制包括3 类：植物内部（细胞内）合成、使用植物提取物（细胞外）合成和使用单独的生物活性化合物合成。植物胞内合成比较繁琐和昂贵，取决于物种和不同的植物化学成分，合成时间较长。pH值的变化导致天然植物化学物质电荷的变化，进而影响它们的结合能力和对金属离子的还原能力，进一步影响纳米颗粒的形态和产率。

植物的某些部分，如叶子、果实、根、茎和种子中含有大量的植物化学成分（黄酮类、酚酸、萜类、有机酸、蛋白质等）。这些成分能够与金属离子结合，通过氧化还原反应将金属离子还原为零价金属原子。金属原子随后聚集成核并生长，最终形成金属纳米颗粒。在此过程中，参与反应的植物化学成分还充当稳定剂，有效防止了纳米颗粒的团聚（图3）。与微生物合成相比，植物提取物合成简便、无需培养和维护等额外的复杂步骤，因此植物提取物合成金属纳米颗粒是一种绿色、经济的工艺。植物提取物合成的金属纳米颗粒通常具有良好的分散稳定性和生物相容性，适合应用于对健康和环境要求较高的领域。在此过程中，植物提取物的浓度、金属盐溶液的浓度、反应混合物的pH值和温度影响金属纳米颗粒的粒径、形貌和分布。对于pH值较低的反应体系会导致金属纳米颗粒尺寸增大，反之尺寸减小，且趋向于球形；植物提取物与金属盐溶液的浓度也对金属纳米颗粒的大小和形状有影响，当浓度较高时，可制备球形纳米颗粒；金属纳米颗粒的形状和大小还与反应温度有关，温度的升高通常导致颗粒尺寸减小，但同时也可能促使纳米颗粒由球形向棒状或片状转变。目前，有关植物提取物合成ZnO纳米颗粒机制的报道主要有2 种：一种是提取物中酚类的羟基能够与Zn2+形成络合物，随后羟基之间键合形成Zn(OH)2，煅烧后分解为ZnO纳米颗粒；另一种是植物提取物的生物分子直接将Zn2+还原为Zn，在煅烧过程中Zn被氧化形成ZnO纳米颗粒。植物提取物已被广泛研究用于合成金属纳米颗粒（表2），但植物提取合成方法需要大量的植物，其合成金属纳米颗粒的确切机制和组分仍有待阐明，如何通过对反应条件的精准调控实现大规模生产具有均匀尺寸和形态的金属纳米颗粒也是目前研究需要解决的瓶颈问题。

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1.4 金属纳米颗粒的合成方法对比

根据上述分析，物理法、化学法和生物法合成金属纳米颗粒的特点对比见表3。物理法可根据特定的设备生产出一定形貌和尺寸的金属纳米颗粒，无需使用化学试剂，但此方法能耗大、成本高。化学法克服了物理法的缺陷，但是在合成中需要使用化学试剂，对环境影响大。生物法利用生物技术虽然可实现金属纳米颗粒的绿色合成，但在新物种的探寻、金属纳米颗粒形貌的调控机制以及纯化分离、大规模生产等方面还需要深入研究。随着研究的持续深入和生物技术的快速发展，生物合成法将是未来金属纳米颗粒大规模生产的重要突破口。

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02

金属纳米颗粒的表征分析

对于自下而上的金属纳米颗粒合成反应，首先可以通过分析金属盐和反应物混合溶液的颜色变化进行判断。采用一定的表征手段和技术对制备的金属纳米颗粒大小、粒度分布、形状、表面积、微观结构和晶体结构等特性进行研究，如紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、动态光散射（DLS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）等。

2.1 光谱分析

由特定金属盐合成的金属纳米颗粒对一定波段的紫外可见光具有很强的吸收作用，一般来讲，不同的金属纳米颗粒在UV-Vis中的吸收峰位置不相同。UV-Vis常用于确认金属纳米颗粒的形成，其分析波长范围通常在300～800 nm。有研究报道在200～800 nm波长的UV-Vis吸收适合应用于对2～100 nm金属纳米颗粒的分析研究。通过FTIR分析可以获得金属纳米颗粒的官能团信息，确定纳米颗粒周围的分子键和化学键，从而提供纳米颗粒表面存在的封盖或稳定剂的信息。

2.2 晶体结构

XRD是研究复合材料晶体结构最常用的非破坏性方法，不同的晶相使材料呈现出不同的特性，可以为元素和相分析提供化学信息。通过计算或比较晶格参数、晶体结构和结晶度的标准值，XRD可以用来确定金属纳米颗粒中存在哪些物质，如根据样品XRD测量数据与国际衍射数据中心的标准衍射数据进行比较，获得金属纳米颗粒的晶体结构等信息。许青莲等从XRD图谱中发现，TiO2纳米颗粒为单一的锐钛矿相，且没有任何其他二次衍射峰，表明所获纳米颗粒纯度高，没有任何杂质。

2.3 微观形貌

SEM可以实现高分辨率物体表面形貌成像，成本相对便宜，可用于确定合成金属纳米颗粒的形状、粒径、形态和分布。TEM可在纳米尺度上对材料的晶体结构和粒度进行分类和确认。此外，根据SEM和TEM图像可直接测量金属纳米颗粒的粒径。由于在制样时存在干燥聚合，SEM拍摄样品的粒径可能会大于TEM。AFM可以实现亚纳米分辨率与金属纳米颗粒的三维表征。与DLS、电子显微镜和光学表征方法相比，AFM能够实现可视化三维观察单个粒子或粒子簇。刘冲冲等通过TEM观察已制备出的纳米银，发现其多为球形颗粒，呈良好的分散状态，粒径范围在5～30 nm之间，50%的银纳米颗粒（AgNPs）粒径为15 nm左右。

03

在食品领域中的应用

金属纳米颗粒凭借其独特的物理化学特性（如优异的抑菌性、抗氧化性、高比表面积以及信号增强效应），在保障食品安全与提升食品品质方面展现出巨大的应用潜力。当前，其在食品领域中的应用研究主要有：通过保鲜技术延长食品货架期并维持新鲜度，利用快速无损检测技术精准识别食品中的危害因子，以及作为功能性添加剂直接或间接改善食品的营养、感官或加工特性。

3.1 食品保鲜

金属及其氧化物纳米颗粒具有优异的广谱抑菌性，其抑菌机制主要包括：释放金属离子，与细菌细胞壁和细胞膜上的功能基团结合，破坏细胞结构，最终导致细胞死亡；通过细菌细胞内的催化反应产生活性氧（ROS），导致细胞损伤、功能障碍和死亡；可以与细菌酶结合，抑制细菌的代谢和生长；与DNA结合，阻止其复制和转录，影响细菌细胞内遗传信息的传递和蛋白质合成；下调细菌毒力基因的表达。金属及其氧化物纳米颗粒还表现出优异的抗氧化能力。Das等研究发现CuO纳米颗粒在1 h内对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基的清除率高达85%。金属及其氧化物在食品保鲜中的应用主要分为涂抹保鲜和功能性复合保鲜膜保鲜两大类。

3.1.1 涂抹保鲜

涂抹保鲜是让金属及其氧化物掺入到涂抹液中，将食品浸渍其中，使食品表面喷涂形成一层保护膜。由于金属及其氧化物的抗氧化和抑菌性能，可抑制食品中营养成分的损失，杀灭食品表面的微生物，延长食品的保质期。涂抹保鲜的涂抹剂直接接触食品，会随食物一起进入消费者体内。因此，金属及其氧化物的毒性问题是涂抹保鲜首要考虑的因素。ZnO是 美国食品药品监督管理局已认定的“公认安全”材料。ZnO纳米颗粒对多种微生物具有广谱的杀灭能力，一直是氧化物纳米颗粒的研究热点，因具独特的物理化学性质、经济性和在许多生物系统中的作用而受到广泛的关注。Zn也是植物和动物的必需元素。氧化锌纳米颗粒已被广泛研究并用于抗菌、抗炎、抗真菌、抗氧化、癌症治疗、伤口愈合、生物成像、抗糖尿病、药物递送和药物靶向研究。已报道的ZnO纳米颗粒抗菌机制主要包括5 种：1）光催化活性产生的ROS、羟自由基和超氧阴离子自由基与细胞膜表面相互作用，破坏细胞膜，过氧化氢进入细胞，造成DNA和蛋白质的损伤和破坏，导致细菌死亡；2）通过产生ROS诱导氧化应激；3）ZnO纳米颗粒与细菌细胞膜表面的相互作用增加了细胞膜的渗透性，从而允许其进入细胞抑制代谢反应，导致细胞死亡；4）Zn2+吸附在细菌表面并与其相互作用导致渗透性增加，Zn2+离子进入细胞并抑制细胞活动；5）金属离子与细菌DNA中的磷酸残基和蛋白质相互作用导致细胞复制和分裂的抑制。由于植物提取物合成的ZnO纳米颗粒表面有残留的生物分子，其抑菌效果显著优于化学合成的ZnO纳米颗粒。此外，植物提取物合成的纳米ZnO颗粒可以通过转移氢给自由基呈现出良好的抗氧化能力。因此，在涂抹保鲜应用方面主要集中在使用ZnO纳米颗粒作为活性物质。ZnO纳米颗粒已与羧甲基纤维素、壳聚糖、海藻酸钠和卡拉胶等生物聚合物结合用于涂抹保鲜（表4）。

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3.1.2 功能性复合保鲜膜保鲜

将金属及其纳米氧化物掺入生物基的食品包装材料（如多糖、蛋白质、淀粉等）中可以改善材料的理化性能，如增强阻水性、机械性能和光阻隔能力等，同时赋予材料优异的抗菌、抗氧化和紫外线吸收等特性。这类功能性复合保鲜膜也称为食品活性包装膜。活性包装材料可以有效避免因金属及氧化物进入消费者体内而产生的潜在危害，且活性物质的持续释放可以有效保持食品的品质，延长食品保质期。ZnO、TiO2和Ag等金属纳米颗粒已被研究用于功能性保鲜材料的开发和食品保鲜（表5）。Ag纳米颗粒的抗菌机制是通过多种途径形成的协同抑菌，主要包括：AgNPs表面形成的自由基攻击膜脂；AgNPs释放的Ag2+通过正电荷纳米颗粒与负电荷细菌细胞之间的静电吸引破坏细胞壁/细胞膜杀死细菌；进入细胞并引起细胞渗漏，同时破坏细菌的DNA和蛋白质的功能。但Ag纳米材料向食品中的迁移会引起潜在的风险问题，因此Ag纳米颗粒一般作为功能性纳米填充物添加到聚合物复合膜中制备活性食品包装膜。

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3.2 食品快速、无损安全检测

世界人口的不断增长和对食品需求的多样化，导致食品的需求量不断增加。为了满足原料供应，滋生出农药和兽药广泛使用，甚至滥用等问题。工业快速发展造成的环境污染和自然界中的食源性致病菌也对食品安全构成威胁。为了检测和鉴定食品污染物，研究者开发出各种方法，如高效液相色谱-质谱法、聚合酶链式反应等。传统方法需要复杂昂贵的仪器设备和专业的技术人员，对食品具有破坏性，耗时长，并且由于食物中存在抑制剂可能产生假阳性，因此有必要不断研究新的方法。金属纳米颗粒可作为靶向食品污染物的传感器，产生对污染物具有选择性的响应，该响应可通过不同的传感平台进行量化。在食品快速、无损安全检测领域中所使用的金属纳米颗粒主要为Au和Ag纳米颗粒。检测手段主要包括比色检测、荧光检测、表面增强拉曼光谱检测、电化学检测和基于人工智能（AI）的传感器检测。

3.2.1 比色检测

比色检测是基于纳米技术的最简单的检测方法。金属纳米颗粒和分析物之间的相互作用/结合诱导金纳米颗粒聚集导致颜色发生视觉变化。Fu Zhongyu等开发了一种基于Au纳米颗粒的快速比色法，用于检测单核细胞增生李斯特菌和肠道沙门氏菌。采用柠檬酸盐还原制备了粒径为13 nm的Au纳米粒子，将其与巯基标记物混合得到硫-金键，可使用肉眼或分光光度测量的比色测试用于食品中的致病菌检测。Li Fan等采用偶联不对称聚合酶链式反应技术，结合单叠氮丙啶和未修饰的Au纳米粒子，建立了一种高灵敏度、快速检测牛奶中蜡样芽孢杆菌的方法。在最佳条件下，磷酸盐缓冲液和牛奶中蜡样芽孢杆菌活菌的检出限分别为9.2×101 CFU/mL和3.4×102 CFU/mL，被认为是一种良好的食源性病原体检测方法。由于任何分子都可以诱导金纳米颗粒的局域表面等离子体共振带发生变化，因此该方法仅适用于已知分析物的检测。

3.2.2 荧光检测

由金属纳米颗粒制备的荧光传感器是基于其独特特性，如高表面积、可调控的表面化学性质等，经过特定的修饰后可用于目标分析物的选择性捕获和检测。荧光传感器的感测机制主要分为两个类别：物理吸附和化学作用。物理吸附依赖于金属纳米颗粒与目标分析物之间的亲和力，与荧光探针相互作用，导致荧光强度或波长的改变。化学相互作用为金属纳米颗粒及其表面修饰的官能团对分析物的特异性识别和结合导致荧光猝灭或增强。Sun Yuhan等构建了由DNA模板银纳米团簇和多孔Fe3O4/碳八面体的金属有机框架（MOFs）材料组成的用于检测玉米赤霉烯酮的荧光传感器，纳米团簇为传感器提供稳定的信号强度，其检测限为2 ng/L。由于金属纳米颗粒性质的局限性，通常要将其与其他有机配体进行修饰才能实现对目标成分的荧光检测，但有些修饰合成复杂或使用有毒前体，这限制了其大规模生产和实际应用。此外，纳米材料的荧光特性易受环境因素影响，如pH值、离子强度和温度，导致信号漂移或猝灭，特别是在稳定性不足的复杂生物样品中。

3.2.3 表面增强拉曼光谱检测

对于未知样品的检测和鉴定，拉曼光谱是最合适的方法，它能够基于分子的独特拉曼振动指纹从而鉴定分子种类。贵金属纳米颗粒（Au、Ag等）可产生大量的“热点”，通过对尺寸和形貌的调控能够显著增强被测物质“指纹”光谱信号强度，可以应用于食品中农药、兽药和病原体等有害因子检测，具有方便快速、无损等优点。Singh等采用Ag纳米颗粒实现了对沙门氏菌的检测，检测限为102 cells/mL。Hu Yang等制备Au纳米颗粒的比色传感器用于检测果蔬中的乐果农药，检测限为4.7 μg/L。李坚等利用Au纳米颗粒高比表面积、易修饰、高稳定性等特点，建立了一种基于Au纳米颗粒的信号放大酶联免疫检测方法，该方法与传统的酶联免疫吸附法相比检测灵敏度显著提高，适用于动物性食品中恩诺沙星的快速检测。Compagnone等研究发现，由Au纳米颗粒组成的气体传感器阵列可区分食品的气味，在对橄榄油的实验中，可准确分析油是否变质。基于表面增强拉曼光谱的贵金属用于食品污染物的检测见表6。然而，金属纳米颗粒的食品快速、无损检测技术易受到背景噪声干扰、成本高、难以同时检测多种有害物质，因此其从实验室研究到大规模商业应用还需进行持续深入的探索。

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3.2.4 电化学检测

电化学检测是通过测量由目标物质和电极界面之间电子转移反应引起的电信号变化从而实现定量检测。与光学传感相比，无需复杂光学系统和标记过程，具有灵敏度更高和检测限更低等优点，特别适合于检测复杂基质中的痕量物质。Zhou Rui等将铈基金属有机框架（Ce-MOF）与聚苯胺（PANI）复合，通过滴铸法将Ce-MOF@PANI复合材料修饰在柔性碳布电极上，对多菌灵的检测限低至12.6×10-9 mol/L。然而，金属纳米颗粒制备过程中批次间一致性差、复杂的修饰过程和样品前处理等都会对传感器的重现性、稳定性和精准度产生影响，并且大多数传感器难以同时检测真实样品中的多种农药残留。

3.2.5 基于AI传感器检测

计算机科学技术的发展促进了机器学习和AI领域的重大进步。AI技术能够模仿人类的智能过程，使机器能够执行复杂的任务，如自然语言理解、视觉感知和决策。机器学习是AI的主要状态，专注于开发算法，使计算机能够从数据中学习并做出准确的预测。目前AI技术在基于金属纳米颗粒的食品无损检测应用中主要集中在对传感器的构建，如对MOF材料的结构和性质预测。AI驱动的模型提供了对结构-性质关系更深入的理解，使研究人员能够针对特定应用定制材料，显著节约可持续材料开发所需的时间和资源，但其在食品无损检测应用中的研究报道较少。Dong Yongzhen等将AI驱动的计算机视觉分析技术与磁性金属有机骨架结合，开发出用于检测花生中黄曲霉毒素B1的AI微球成像免疫传感器，检测灵敏度（4.90 pg/mL）比酶联免疫吸附测定提高了19 倍。该研究为AI技术在食品快速、无损检测领域应用提供了新的思路和方法。随着AI技术的不断进步，基于AI技术的食品安全快速检测将是未来一个非常具有吸引力的发展方向。

3.3 食品添加剂

部分金属是人体必需的矿物元素，适量的摄入有利于身体健康。在食品工业中，氧化锌是一种公认的安全材料，是锌的重点添加形式，可作为营养补充剂添加到食品中。二氧化钛是天然存在的钛氧化物，具有高折射率、光吸收、无毒性、化学稳定性良好和生产成本相对较低等特性。纳米二氧化钛除了具备普通二氧化钛的特性之外，口感更加细滑，折光率高、遮盖率强、白色度更好，作为食品添加剂用于食品增白更具优势。

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面临的挑战

4.1 金属纳米颗粒的精准调控

金属及其氧化物纳米颗粒的合成受多种因素影响，包括反应温度、pH值、压力、时间、金属盐浓度和微生物种类等。为了合成具有精确尺寸、理想形态和相应化学成分的金属纳米颗粒，需要对影响因素进行持续深入的研究，实现对金属纳米颗粒合成的精准调控，以最小的投入获得最大的产出，同时也减少合成过程中产生的副产物/废物的数量。

4.2 规模化生产

物理化学法在制备的过程中存在价格昂贵、使用对环境不友好的化学试剂等缺陷。生物法胞外合成和植物提取液合成后需反复洗涤和高速离心从而分离和富集生成的金属纳米颗粒，并去除未反应的生物活性分子。细胞内合成的金属纳米颗粒需要将细胞壁破裂后释放纳米颗粒，增加额外的纯化步骤。目前任何方法合成金属纳米颗粒后，在应用之前还需进行纯化，这些额外的步骤会提高生产成本，阻碍了金属纳米颗粒的大规模生产和应用。

4.3 潜在风险

随着金属纳米颗粒在食品、药物和化妆品中的应用不断增长，鉴于纳米材料的潜在毒性和生物蓄积作用，人们对纳米材料在的广泛使用产生了诸多顾虑，一些国际机构已经开始关注不同产品中使用金属纳米颗粒的潜在风险。在新型食品包装材料的开发中，金属及其氧化物纳米颗粒成分向食品中的迁移问题引起极大的关注。纳米材料可以通过各种途径进入人体，分布在不同的器官，可能通过改变线粒体功能、产生ROS、增强膜通透性和诱导毒性作用对人体细胞产生不利影响。Ag在食品活性包装材料中尽管应用的浓度很低，向食物中的迁移非常低，但已有报道Ag可沉积在肾、肝、睾丸和脑中，可能具有遗传毒性和神经毒性的风险。欧盟委员会法规（EU）No 10/2011涉及预期与食品接触的塑料材料和制品，强调“纳米形式的物质”可能具有各种毒理学特性，并规定通过功能材料迁移的未授权物质的最大允许量为10 μg/kg。因此，在充分利用其潜力之前需要对金属纳米材料的毒理学特性进行可靠的评估，生产出对人类健康和环境没有任何不利影响的生物相容性纳米材料。

05

结 语

随着科技的发展，纳米材料已经成为一个新的发展趋势。金属纳米颗粒凭借其独特的物理化学性质，在众多领域展现出巨大的应用潜力。研究者们已通过自上而下或自下而上的方法开发出物理法、化学法和生物法等多种合成途径。鉴于物理法和化学法存在成本高昂、污染环境等固有缺陷，环境友好且生物相容性优异的生物法日益受到青睐。通过特定的表征技术可对金属纳米颗粒进行精准分析。目前，金属纳米颗粒在食品保鲜、安全检测和食品添加剂等领域已取得研究进展与应用探索。然而，该领域仍面临诸多关键挑战：首先，如何实现对金属纳米颗粒的形貌、尺寸和表面性质等关键特征的精准调控，以赋予其特定功能，同时实现经济化大规模生产仍是亟待突破的核心难题。其次，金属纳米颗粒在食品等领域的广泛应用对人类健康的长期影响及生态环境的潜在风险仍需进行系统、深入且长期的安全性评估。因此，未来研究可持续探索金属纳米颗粒更加绿色、高效、可控的合成策略，优化生物合成过程、提高产率并降低成本，解决规模化生产的瓶颈问题；深入解析金属纳米颗粒与复杂食品基质的相互作用机制，探索AI技术辅助推动其在食品领域的创新应用；构建更接近真实暴露场景的长期毒理学评估模型，为安全性评价提供科学依据。

引文格式：

曾俊, 朱小刚, 任小娜, 等. 金属纳米颗粒的合成、表征及其在食品工业中的应用[J]. 食品科学, 2025, 46(20): 394-405. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250415-119.

ZENG Jun, ZHU Xiaogang, REN Xiaona, et al. Fabrication, characterization and application of metal nanoparticles in food industry: a review[J]. Food Science, 2025, 46(20): 394-405. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250415-119.

实习编辑：杨瑞蕾；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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为汇聚全球智慧共探产业变革方向，搭建跨学科、跨国界的协同创新平台，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，西南大学、 重庆市农业科学院、 重庆市农产品加工业技术创新联盟、重庆工商大学、重庆三峡学院、西华大学、成都大学、四川旅游学院、西昌学院、北京联合大学协办的“ 第三届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会 ”， 将于2026年4月25-26日 （4月24日全天报到） 在中国 重庆召开。

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