食品源碳点：食品中会发光的小精灵

碳点（Carbon dots）主要由碳、氢、氧等几种元素组成，是一种粒径一般在10纳米以下的纳米粒子，这大约是头发丝直径的六千分之一，具有独特的荧光性质。2012年在焦糖中发现了碳点，首次将碳点与食品联系起来。一般认为，食品中的碳点是食品加工过程中由食品组分之间复杂的相互作用产生的，是一种内源性的纳米粒子，这与食品中广受关注的外源添加的纳米粒子（二氧化硅、二氧化钛）是不一样的。但目前，对这种内源性的纳米粒子形成规律及其对人体健康的影响尚不明确。

图1 食品源碳点综述概况

王海涛博士等对食品源碳点方面的最新研究成果进行了系统总结（图1）。该综述从食品源碳点的形成、性质和对健康的影响角度出发，总结了近10余年关于食品源碳点的研究成果，分析了食品中碳点的形成过程和性质，总结了其在体内的分布规律和潜在健康风险，为食品源碳点研究提供了一个崭新的视角（图2）。

图2 食品源碳点研究时间轴

研究发现：

(1)食品源碳点在食物中广泛存在。目前已经在焦糖、烤肉、汉堡包、面包、陈醋、蜂蜜、黄花鱼罐头、披萨、可乐、烤鱼、啤酒等食品中发现了碳点。食品源碳点的含量还缺乏详细的统计，但一般在0.1%以下。

(2)食品源碳点的生成与食品加工过程密切相关。高温是食品源碳点形成的关键，例如新鲜肉类中并无碳点，在高温烤制后才能发现碳点。这与高温条件下（150-300摄氏度），食品中组分间发生降解、聚合和碳化等复杂相互作用有关（图3）。

(3)食品源碳点最突出的特点是荧光性质。在紫外光照射下，食品源碳点能发出较强的荧光，且荧光随激发光波长增加而产生明显的红移。这使得人们可以方便的对其进行追踪。

(4)食品源碳点的应用前景。碳点具有一定的自由基清除能力，如烤制羊肉中的碳点能够清除羟基自由基。自由基是危害人体健康的重要原因之一，因此，食品中的碳点具有促进人体健康的潜力。另一方面，也有研究表明食品源碳点对人体正常代谢有影响。如从黄花鱼罐头中分离的碳点对细胞能量代谢通路有较大影响。这说明不能简单的判断食品源碳点是好是坏，食品源碳点对健康的影响还需要进一步的研究。

食品源碳点是一个很有意思的话题，谁能想到我们每天吃的食物中存在着一种能发出荧光的材料！目前对食品源碳点的认识还刚刚起步，现在我们知道食品源碳点广泛存在于食品中，与食品加工过程，特别是热加工过程关系密切。食材是多种多样的，加工方式也是各具特色的，不同的食材，不同的加工方式，对食品源碳点的性质也有很大影响。例如烤制温度对烤肉中碳点的大小、发光强度以及表面性质都有很大影响。丰富的食材和多样的烹饪方式，决定了多样的食品源碳点，它就像一个会发光的小精灵，等待着人们去探索。

图3 食品源碳点生成机制

本文内容来自Cell Press 合作期刊 The Innovation 第一期发表论文“Endogenous fluorescence carbon dots derived from food items” (投稿: 20190829；接收: 20200228；Online: 20200428；DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2020.04.009)。

扫描二维码 ｜阅读全文

原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(20)30009-6

The Innovation 第一期封面

作者简介

王海涛博士主要从事食品加工过程营养素成分变化、食品源纳米粒子形成机制及品质调控研究，已有系列研究成果发表于Nanotoxicology、J Agric Food Chem、Food Chem等食品领域国际权威学术期刊。现就职于大连工业大学食品学院。