Nanoteknoloji 1-100 nm çapındaki biyolojik ve biyolojik olmayan yapıların görüntüsünün alınması, modellenmesi, kontrol edilmesi ve değiştirilmesi üzerine odaklanmaktadır.  Nanobilimi, mühendisliği ve teknolojisi ile sağlanabilecek potansiyel yararlar çeşitli sanayi kollarında dikkati çekmiş ve uzay-bilimi, mikro-elektronik ve farmasötik sanayilerinin ticari ürünleri ortaya çıkmıştır. Bu gelişmeler fizik, kimya, mühendislik ve malzeme bilimi temel ve uygulamalı araştırmaları ile sağlanmıştır.  

 Gıda sanayinin nanoteknolojiden yararlanma potansiyeli yüksek olmasına rağmen halen çok sınırlı ölçülerdedir. Ancak özelikle son iki yıl içinde dünya gıda sanayi bu teknolojinin üstünlüklerinden yararlanma yollarının arayışı içindedir.  Gıdalar pek çok biyokimyasal ve biyolojik temel mekanizma ve prensiplere dayalı reaksiyonlara bağlı karmaşık sistemler olup, hasattan sonra uygulanan çeşitli prosesler ile özellikleri önemli ölçüde değişmektedir. Gıda güvencesinin sağlanması, patojenlerin tayininde yeni materyallerin geliştirilmesi ve çevrenin korunması alanlarında nanoteknoloji ile tarım ve gıda sistemlerindeki mühendislik uygulamaları ortak kesite gelmektedir. Örneğin;  gıda güvenliğinin üretimde, işlemede veya gıdaların taşınmasında patojenlerin ve kontaminantların teşhisini sağlayan biyosensörler ile artırılması mümkündür.

Nanoteknoloji gıda sanayinde süper gıdaların yaratılması veya akıllı gıda sistemlerinin doğmasına doğru bir yol haritası hazırlanmasında büyük potansiyele sahiptir. Bu anlamda sağlığa etki yapacak biyoaktif bileşenlerin ve nutrasötiklerin; etkinliğinin geliştirilmesi, çözünürlüğünün iyileştirilmesi, biyoyarayışlılığın ve dayanıklılığının artırılması ve kontrollü salınımlarının sağlanması gibi niteliklerin kazandırılması kuşkusuz halen dünyada büyük gelişme kaydeden fonksiyonel gıda üretimine büyük bir ivme verecektir. Moleküllerin hedefe ulaşımını sağlayan mekanizmalar, besleyici bileşenlerin de hücrelere daha kolay şekilde taşınmasını sağlayarak fonksiyonel gıda üretiminde yepyeni çığırlar açması beklenilmektedir. Ayrıca bir biyoaktif molekül çok özgün şekilde hedef hücrelere taşınıp, sadece kritik bir biyokimyasal madde veya genetik marker durumunda salınması sağlanırsa ve aynı zamanda bireylerden genetik bilginin de alınmasıyla adeta bir elbise diker gibi kişiye özgü bir gıdanın tasarlanması mümkün olabilecektir. Kısaca süper gıda kavramı her geçen gün gelişmektedir. Bir diğer örnek elzem yağ asitlerinin karbonatlı içeceklere ilavesinde patentli mikro-enkapsülasyon uygulamalarıdır. Benzer şekilde limonen, likopen, lutein, omega-3 yağ asitlerinin mikro-emülsiyonlar ile kapsüllenerek antioksidan niteliklerinin korunması mümkündür. Bir diğer örnek askorbik asitin enkapsülasyon ile buzdolabı koşullarında 19 günde tamamen kaybolan aktivitesinin, %50 oranında (50 gün) korunabilmesidir.

Gıda sistemlerinde nanoteknoloji uygulaması ayrıca gıdaların fizikokimyasal özelliklerinin de amaca uygun şekilde değiştirilmesine olanak tanıyabilecektir. Örneğin; çözelti, jeller,  filmler şeklinde polimerler hazırlanabilir. Bu şekilde hedefi tanıyan gruplar olan proteinler veya doğal şekerleri kullanabilen biyosensörler, biyolojik moleküllere bağlanarak geliştirilebilir.

Çok farklı bir bakış açısı ise nanoteknolojinin gıdaların duyusal kalitesinin geliştirilmesinde bir potansiyele sahip olması ile ilişkilidir. Lezzet bileşenlerinin yüzey özelliklerinin değiştirilerek tat algılayıcı hücrelere hedeflenmiş ulaşımı ile gıda kalitesini çok farklı şekillerde değiştirilebilecektir. Hedeflenmiş salınma sistemlerinin geliştirmesine örnek olarak tuzlu tadın algılanmasına neden olan moleküllerin hedeflenmiş şekilde tat papillerine ulaştırılması verilebilir. Bu şekilde yüksek kan basıncı (tansiyon) gibi sağlık sorunlarına yol açan tuzun gıdalarda daha az miktarlarda aynı etkiyi yaratarak kullanmasının yakın bir gelecekte mümkün olabileceği düşünülmektedir. Kuşkusuz çok disiplinli bu çalışmalarda temel tatların fizyolojik algı mekanizmalarının aydınlatılması da son derece önemlidir.

Gıda kalitesinin iyileştirilmesi ve raf ömrünün uzatılması konusunda nanoteknoloji uygulamaları ümit vericidir. Örneğin soya fasulyesi ve yumurtadaki fosfolipidler hem suda hem de yağda çözünür bileşenleri lipozomlar şeklinde kapsüle edilmesinden kullanılabilir. Örneğin çoklu doymamış yağ asitleri nedeniyle oksidasyon reaksiyonlarına son derece duyarlı olan balık yağında oksidasyon, antioksidan olarak kullanılan alfa-tokoferolün kapsüllenmesi ile sütte acılaşmaya yol açan oksidasyon reaksiyonları lipozomal fosvitin ile azaltılabilmektedir. Ayrıca nano tanecik boyutlarındaki emülsiyonların viskozitesi çok farklı olabilir. Bu emülsiyonların çok düşük konsantrasyonlarda daha viskoz özellikte olması, özellikle yağ miktarının daha azaltılmasına olanak vererek düşük kalorili ürünlerin geliştirilmesi için bir potansiyel yaratmaktadır.  

Molekülleri özgün olarak tanıma özelliği nanotanecik yüzeyine kazandırılabilir. Bu şekilde zararlı bileşenlerin gıda zincirine girişi engellenebilmesi söz konusu olabilir. Bu mekanizma ile zararlı maddelerin insan ve hayvan gut sisteminden uzaklaştırılması da mümkündür.  Örneğin polistiren tanecikler tavuktan kesimden önce E.coli’ye özgün şekilde nano-yapılandırılmış proteine bağlanarak kesimden önce uzaklaştırılabilmiştir. Kısacası birleşmeyi sağlayarak (aglomerasyon) patojen yükünün azaltılması mümkün olabilmiştir. 

Özellikle ABD’deki nanoteknoloji ile üretilmiş ilk jenerasyon gıda ürünleri sentetik gıda boyaları, kızartmalık yağ koruyucuları ve antiomikrobiyal ajanlarla kaplanmış ambalaj malzemeleridir. Aynı ülkede nanoteknolojinin 2012 yılına kadar payının 5,8 milyar ABD Dolarına ulaşacağı tahminlenmektedir. Bu gelişmelerle birlikte nano skalada üretilen ürünlerin halk sağlığı ve çevre üzerine etkileri konusunda son derece sınırlı çalışma vardır. Buna karşın gıda alanındaki yatırımların ise ağırlıklı olarak gıda prosesleri ve ambalajlama teknolojisi üzerinde olacağı beklenilmektedir. Bu gelişmeler Avrupa Birliği’nde de söz konusudur. Birliğin ihracatı büyümekle beraber, gıda sanayi küreselleşen düzen içinde pazar payını kaybetmektedir. Dolayısıyla rekabet gücünün ancak araştırma ve geliştirmeye ayrılan kaynakların artışı ile birlikte geri kazanılacağı düşünülmektedir.  Avrupa Birliğinde gıda sanayinin Ar-Ge’ye ayırdığı pay diğer sanayi kollarına göre en düşük olup, toplam yatırımların %1’ine karşılık gelmektedir. ­Örneğin 2005 yılında en büyük 15 gıda firmasının Ar-Ge’ye harcadığı 3 milyar Avro’ya karşılık otomobil şirketleri 58 milyar Avro harcamıştır. Buna ilave olarak yenilikçilik büyük şirketlerde yoğunlaşmaktadır. Örneğin Nestlé firması 2005 yılında dünyanın en büyük Ar-Ge yatırımcısı iken bunu Unilever takip etmiştir. Bu nedenle AB özellikle 7.Çerçeve Programları ile küçük firmaların Ar-Ge faaliyetlerini hizmet alarak destek politikaları oluşturmuş ve kobilerin yenilikçilik konusunda daha aktif olmaları için gayret sarf etmektedir. Ayrıca gıda mevzuatı çerçevesinde yeni bir gıda ürünün onay prosedürünün de hızlandırılması gereği vurgulanmaktadır. Bu onay süresi AB’de 31 ay iken, aynı süre ABD’de 3 ay ve Avustralya’da 2 aydır. AB’de yeni ürün ve teknoloji onaylanırken daha önce rakip ülkelerde zaten pazarda mevcut hale gelmektedir. Bu nedenlerle Avrupa Birliğinde nanoteknolojinin gıda teknolojilerinde kullanımının ABD ve diğer gelişmiş ülkelere göre daha yavaş gelişme kaydedeceği açıktır.  Ülkemiz içinde bu teknolojiden yararlanılabilmesinin yolu kuşkusuz araştırma ve geliştirmeye ayrılan kaynaklar ile ilişkilidir.