3. 新功能生物材料开发。

        （1）用细菌纤维素膜片（通过醋酸菌培养获得）开发出在其表面能制作纳米轨道的高强度疏水平滑板，探明醋酸菌可以在高分子轨道上沿一定方向边分泌纤维素边位移。开发出在纳米水平利用醋酸菌生产纤维素纤维的技术，通过动物试验证明该纤维素纤维具有生物活体适应性，可能成为新功能的生物材料。
        （2）用纤维素制成蜂窝状膜。
        （3）用管状凝胶制成可配向的高强度纤维管。
        （4）探明海绵状丝蛋白的形成过程和结构。
        （5）如果在高分子轨道表面堆积无机的铝硅酸盐纳米管，则纳米管可沿着轨道产生配向，结构沿这一方向延伸。

        4. 生物活体分子的纳米级结构解析及操作技术开发。

        （1）探明枯草菌外激素及其受体基因的结构。
        （2）制成用于发现和解析病原性O157大肠杆菌基因的DNA芯片。
        （3）完成对O157大肠杆菌基因结构的测定，开发出O157菌株的识别系统。
        （4）制成MOS场效应晶体管、微孔阵列电极和微室阵列，形成脂质膜，使电化学测定成为可能。
        （5）确立了纳米级精度的射出成型技术。
        （6）在神经细胞的纳米计测装置开发上，已完成纳米孔阵列、微管道、微电子管和纳米电极的制作和实验验证。

        5. 水分子团的动态评估与利用。

        （1）发现了在强碱电解水中层状硅质岩易结晶、合成速度也加快的现象，合成了层间有五碳环的新的层状硅酸盐，合成了具有八碳环结构的新沸石。
        （2）用本项目开发的传感器和过热蒸汽发生装置测定过热蒸汽的光谱取得成功，能在温度和气压变化条件下测定光谱变化并缩小了测定偏差。
        （3）在解析水的氢键状态基础上确立了解析振动吸收光谱的重要方法，探明水的氢键数量在有机质溶解时的变化及分布，获得对于解析微小空间内水的氢键状态非常有用的发现。
        （4）初步确定了恒定地确保15O（半衰期：2分）标识水的技术，植物体内吸水动态的成像将成为可能。由于掌握了定量解析的方法，利用中子线进行植物体内水分布的立体化显现也将成为可能。

        三、食品原料的纳米级加工及其评价技术研究开发

        将纳米技术应用于新功能食品原料加工，虽然有利于开辟食品新产业，但人类对于食品原料的新功能尚有许多未知领域。对纳米级食品原料的新功能进行解析，对纳米级食品原料的加工适应性和安全性进行科学验证，研究探讨纳米技术在食品领域应用的可行性非常必要。

        （一）预期目标

        1. 开发出食品原料的纳米级粉碎和分离技术，实现食品原料的纳米级超微粒子加工。
        2. 开发出用于解析100微米到10纳米级粒子食品原料功能的、通用性好的纳米级计测评估技术。
        3. 探明纳米级食品原料物性（包括粘性、弹性、流动性等）的明显变化，验证纳米级食品原料及生产技术的安全性和有效性。
        4. 探明由纳米级结构和物性改变产生的新功能，确定分析评估安全性和加工适应性的参数。

        （二）研究内容

        1. 研究开发纳米级食品原料的加工技术。

        固态原料以开发淀粉类的超微粉碎技术为重点，初期目标为开发100微米到500纳米的粒子，最终目标为粉碎出100纳米的粒子，对蛋白类和纤维类原料也开展同样的研究。

        液态原料以乳液用均一粒子的高效制造技术开发为主，初期目标为开发粒径数微米到100纳米的粒子（变动系数在20%以下），最终目标为开发10纳米的粒子。并制作含有特定营养成分、通过控制纳米级界面和结构实现稳定状态的乳液颗粒。

        气态原料也以均一粒子的高效制造技术开发为主，但初期目标为开发几十微米到数百纳米的均一粒子（变动系数在20%以下），最终目标为开发100纳米的粒子。根据对新产品用途的预测，对含有特定气体的粒子进行液化制作研究。

        2. 研究分析纳米级食品原料的理化特性和加工适应性。

        在固态、液态和气态纳米级食品原料的制作阶段，研究分析其纳米级的熔点、凝聚性、粘性、弹性、口感、风味等理化特性和加工适应性，研究分析不同食品原料的粒子尺寸与特性之间的关系，研究分析在纳米领域发现的食品原料新功能。

        3. 通过动物试验对纳米级食品在体内的动态进行评估试验。

        对于固态纳米食品原料，进行吸入和肠道吸收等试验，根据需要进行分布、代谢和排泄等的分析评估。对于液态纳米食品原料，主要对含有特定成分的乳液的肠道吸收特性进行评估，根据需要开展其他试验。对于气态纳米食品原料，考虑到含有纳米级气泡的液体在流通阶段有可能被使用，因此，必须通过动物试验分析评估摄取气态纳米食品原料对生物活体产生的影响。

        4. 纳米级食品原料质量稳定性的研究分析。

        由于微粒化的纳米级食品原料可能增强化学反应特性，本课题设定纳米级食品原料的凝聚性和氧化程度两个测定项目，主要是研究分析纳米级食品原料保存过程中的质量稳定性，观察分析表面附着的有害微生物的举动。通过控制纳米级界面和结构对乳液等液体原料的耐热性和耐氧化性进行研究分析。对于用气体原料制造并含有纳米级气泡的果汁等生鲜食品类，解析其在流通阶段的质量控制机理，包括杀菌和抑制代谢的效果，并验证纳米级气泡存在于生鲜食品上的程度和形态。

        5. 应用扫描电子显微镜及其他必要的仪器设备，开发高清晰度观测含水状态纳米级食品原料表面构造和物性的可视技术，进行与食品原料新功能解析、纳米级营养成分分布和纳米级水动态相关的观测分析。

        （三）进展与成果

        1. 开发出功能性脂质等微米粒子的高效制造技术、成功制造出尺寸小于100纳米的粒子。

        2. 成功开发出能在纳米尺寸包装封入食品原料的“胶囊”技术。

        健康食品的有效成分容易凝聚、分子变大或难溶于水，常规制法的有效成分不一定被身体有效吸收。为了促进被身体吸收，即要抑制有效成分在胃里的分解、又要将其尺寸变小到500纳米以下便于肠道吸收，利用该项技术解决了这两个问题。通过动物试验，与原产品相比，食品的有效成分减少到1/6时仍对人体健康产生同样的效果。 

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