4_新技术、新工艺、新资源加工食品的安全性

1、第四章第四章 新技术、新工艺、新技术、新工艺、新资源加工食品的安全性新资源加工食品的安全性本章主要内容n食品加工新技术及安全性评价n新工艺及安全性评价n新资源及安全性评价n食品工业用菌的安全性评价 第一节 食品加工新技术及安全性评价n超微粉碎技术n微胶囊造粒技术n微波技术n食品杀菌新技术n电离辐射保鲜n超声波技术n生物技术在食品中的应用1 超微粉碎技术n超微粉碎一般是指将3mm以上的物料颗粒粉碎至10m以下的一种粉碎技术。n应用：中药加工、功能因子提取和添加n分类：微米级粉碎：1-100 m亚微米级粉碎：0.1-1 m纳米级粉碎：0.001-0.1 m，即1-100nm分类（续）n性质化学方法

2、物理方法（机械式粉碎法）n粉碎过程中物料载体种类干法粉碎：气流式、高频振动式、旋转球（棒）磨式、锤击式、自磨式湿法粉碎：胶体磨、均质机n深冷冻超微粉碎法：韧性、黏性、热敏性、纤维类物料1.1 超微粉碎的原理n超微粉碎的原理与普通粉碎相同，只是细度要求更高，它利用外加机械力，使机械力转变成自由能，部分破坏物质分子间的内聚力，来达到粉碎的目的。1.2 超微粉碎技术的优点n超微粉碎后的超微粉体处于微观粒子和宏观物体之间的过渡状态速度快，可低温粉碎粒径细，分布均匀节省原料，提高利用率减少污染密闭系统中进行提高发酵、酶解过程的反应速度有利于机体对营养成分的吸收1.3 超微粉碎方法（1）气流式n原理：利用

3、气体通过压力喷嘴的喷射产生剧烈的冲击、碰撞和摩擦等作用力实现对物料的粉碎。n典型设备：环形喷射式、圆盘式、对喷式、超音速式、叶轮式气流粉碎机。1.3 超微粉碎方法（2）高频振动式n原理：利用球或棒形磨作高频振动产生冲击、摩擦和剪切等作用力实现对物料的粉碎。n典型设备：间歇式和连续式振动粉碎机1.3 超微粉碎方法（3）旋转球（棒）磨式n原理：利用球或棒形磨介做水平回转时产生冲击和摩擦等作用实现对物料的粉碎。n典型设备：球磨机、棒磨机、管磨机、球棒磨机1.3 超微粉碎方法（4）转辊式n原理：利用磨辊的旋转产生摩擦、挤压和剪切力等作用粉碎物料n典型设备：悬辊式盘磨机、弹簧辊式盘磨机、辊磨式、精磨式盘

4、磨机1.4 超微粉碎技术的应用n改善食品品质，改变传统工艺，降低生产成本n软饮料加工：茶粉、植物蛋白饮料等n巧克力生产：巧克力配料的精磨n中药生产：促进药材成分的溶出，提高药效n食品资源的利用：膳食纤维的微粒化、骨粉、虾蟹壳产品n饲料的加工水产饲料1.5 超微粉碎技术的安全性评价n超微粉碎的颗粒粒径范围为1-75m，一般平均粒径15m，粒径在此范围的中药粉体所含的药效成分与普通中药制剂相比，分子结构上不会发生明显变化，因此其吸收利用机理也不会改变，对安全方面不会构成威胁。2 微胶囊造粒技术n或称微胶囊技术，是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶内成为一种固体微粒产品的技术。n能够保护被

5、包裹的物料，使之与外界环境相隔绝，达到最大限度的保持原有的色香味、性能和生物活 性 ， 防 止 营 养 物 质 的 破 坏 与 损 失 。 2.1 微胶囊技术的原理n内部装载的材料心（芯）材n外部包裹的壁膜壁材n微胶囊技术实质上是一种包装技术，其效果的好坏与“包装材料”壁材的选择紧密相关，而壁材的组成又决定了微胶囊产品的一些性能如：溶解性、缓释性、流动性等，同时它还对微胶囊化工工艺方法有一定影响，因此壁材的选择是进行微胶囊化首先要解决的问题。2.1 微胶囊技术的原理n原理：针对不同的心材和用途，选用一种或几种复合的壁材进行包覆。油溶性心材水溶性壁材水溶性心材油溶性壁材n微胶囊的直径一般为 15

6、00m，壁的厚度为 0.5150m 2.2 微胶囊的作用n改变物料的存在状态、物料的质量与体积n隔离物料间的相互作用，保护敏感成分n掩盖不良风味，降低挥发性n能将相互反应的组分分步微胶囊化后，稳定的存放在同一物质中n降低食品添加剂的毒理作用n控制释放2.3 微胶囊技术的应用n茶饮料：保香，去除杂味、速溶茶生产n果汁、蔬菜汁、果蔬汁：稳定性、悬浮性、风味n固体饮料：固体碳酸饮料n医药：药物缓释n农药：延长、提高药效，降低损失和挥发性气味n香精、香料：液体转化为固体n化妆品：化妆品活性成分的微胶囊化2.4 微胶囊化方法n物理法：主要有空气悬浮法、喷雾干燥法、包结络合法等。n化学法：主要利用单体小分

7、子发生聚合反应生成高分子或膜材料并将芯材包覆，常使用的是界面聚合法和原位聚合法。n物理化学法：通过改变条件（温度、pH值、加入电解质等）使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将芯材包覆形成微胶囊，具体有凝聚法、油相分离法、干燥浴法、熔化分散冷凝法等。微胶囊的制作方法2.5 微胶囊技术安全性评价n微胶囊壁材的生物安全性n微胶囊的稳定性n微胶囊制备工艺对产品最终性质的影响n心材释放后的残壳的处理和分离3 微波技术n微波技术：靠电磁波把能量传播到被加热物体的内部。n特点：加热速度快、热效率高具有穿透力电能消耗大n应用：食品熟制、焙烤、干燥、解冻、杀菌3.1 微波工艺的原理n微波：频率30030000

8、0MHz即波长1-0.01m，有穿透性的电磁辐射线。n微波进入到物料内部时，诱使物料中的水等极性分子随微波频率做同步旋转，水分子等的高速旋转的结果是产生摩擦热，导致物料表面和内部同时升温。3.2 微波技术在食品中的应用n微波烹调n微波干燥n微波解冻n微波杀菌和保鲜n微波膨化3.3 微波技术的安全性评价n微波设备对人体健康的影响n微波处理食品的安全性微波加热对蛋白质结构有影响癌变？食品的营养价值被破坏研究发现长期摄入微波食物会影响机体免疫力和引起缺氧微波加热水的分子结构变化微波残余能量对机体的影响4 食品杀菌新技术4.1 欧姆杀菌（电阻加热杀菌）n欧姆杀菌：借助通入电流使食品内部产生热量达到杀菌

9、的目的。n特点：适合于处理大颗粒物料加热速度快、效率高、效果好加热均匀4.2 高压杀菌n200MPa以上的压力，对微生物有致死作用n特点：冷杀菌，对食品营养成分影响小食品物性的影响：产生特殊的质地和风味效果好，作用均匀能耗小n缺陷设备成本高杀灭芽孢效果不及热杀菌灭酶作用不及热杀菌5 电离辐射保鲜（辐照保鲜）n利用电离辐射（射线、电子束或X射线）与物质的相互作用所产生的物理、化学和生物效应，对食品进行加工处理的新型保藏技术。n特点：通过各种途径，达到食品保鲜的效果无残留具有穿透性处理效果快速、均匀、彻底非热过程能耗小食品辐照剂量n采用不同的剂量处理会产生不同的效果，不同产品需要的辐照剂量也有差别

10、。按剂量划分可分为低、中、高辐照三种技术标准。 低剂量辐照：抑制蔬菜发芽，防止食品虫害并延长水果和蔬菜的生理过程1kGy以下中剂量辐照：既可延长食品室温保藏期，又可改善食品的工艺品质1-10kGy高剂量辐照（10-50kGy）：常用于香料和调料及调味品的消毒食品辐照源n放射性核素60Co或137Cs产生的射线-射线：穿透力很强，适合于完整食品及各种包装食品的内部杀菌处理。n电子加速器产生的电子束电子束：穿透力较弱，一般用于小包装食品或冷冻食品的杀菌，特别适用于对食品的表面杀菌处理。辐照源的特点n钴源的安全防护要求高、存在废源回收处理等问题n电子束的产生依靠电作为能源，不需要借助任何放射性元素n

11、相近输出功率情况下，加速器辐照站比60Co辐照站的总造价低，占地面积少。n电子束辐照食品保鲜有其独特优点，发展迅猛。 电离辐射保鲜的安全性评价n食品的辐照剂量n食品的包装方法和包装材料n辐射化学n动物或家畜喂养实验n辐照食品的毒理学研究电离辐射保鲜的安全性评价n在辐射剂量适当的前提下，基本上不存在安全性问题。n1980年，WHO，日内瓦会议：食品辐照剂量10kGy以下，是一个物理过程，不需要做毒理学实验，同时在营养学和微生物学上也是安全的。6 超声波技术n低强度超声波：能量一般小于1W/cm2，通过体系时不会对介质产生物化破坏作用，主要用于食品分析领域。n高强度超声波：能量通常为10-100W

12、/cm2，足以使介质发生物理裂解以及加速某些化学反应，主要应用于促进乳化、破解细胞壁和分散聚沉物。6.1 低强度超声波技术无损检测n测定介质的厚度：巧克力涂层厚度、肉的厚度、罐头中液层厚度、蛋壳厚度n探测食品中的杂质异物：非透明体系n流速的测定n食品组成的测定n分散相粒度测定n乳状液分层的检测n相转变的监测n超声波显影技术6.2 高强度超声波技术n促进氧化反应n对酶的作用n超声波杀菌n助滤、加速扩散n超声波嫩化n改善起晶n超声波提取7 生物技术在食品中的应用n生物技术：酶工程、发酵工程、细胞工程、基因工程和组织培养技术n应用酶在食品工业的应用微生物及发酵产物的应用：食品添加剂、辅料组织、细胞培

13、养产物的应用转基因食品食品检测生物技术产品的安全性评价n酶n微生物及发酵产物n组织、细胞培养产物n转基因技术第二节 新工艺及安全性评价n冷冻粉碎加工工艺n挤压膨化加工工艺n蔬菜的脱水加工n食品的流化速冻加工n食品包装材料1 冷冻粉碎加工工艺n食品冷冻粉碎加工工艺是利用冷冻和粉碎技术相结合，使食品原料在冻结状态下进行粉碎制成干粉的技术。n应用：含水、油含量较高热敏性物料n肉类、巧克力、大豆粉、花生粉、杏仁粉、中草药、香辛料等1.1 原理n利用物料的“低温脆性”n玻璃化转变：非晶态聚合物在温度变化时会出现力学性质的变化，形成橡胶态和玻璃态两种物理状态；而且温度变化过程可以产生由橡胶态向玻璃态的转变

14、。n在食品体系中也存在这种现象n玻璃化温度脆化温度1.2 优点n可以粉碎常温下难以粉碎的物料n可以制成比常温粒体流动性更好、粒度分布更理想的产品n不会发生常温粉碎时因发热、氧化造成的变质现象n粉碎时不会发生气味逸出、粉尘爆炸等1.3 冷冻粉碎工艺的主要研究内容n被冷冻粉碎对象的玻璃化温度（脆化温度）n冷冻粉碎的最佳工艺参数n真空干燥的最佳工艺参数n低温能源n安全性2 挤压膨化工艺n挤压膨化技术：是将物料置于膨化设备内，由于受挤压而产生200-300高温和1-10MPa高压，当突然排出于常温常压下发生膨化，使物体的物理和化学性质发生变化。n挤压膨化的作用：食品物料的质构调整口感、质地淀粉、蛋白质

15、利用率提高营养成分损失少杀菌效果好，水份含量低，产品保质期长混配原料水进水、进料料水混合推进、输送冷却纤维化稳定TSP定型“熔融体”形成蛋白质变性纤维化形成混合揉捏形成均匀面团235冷却模头41恒温恒温冷却冷却高高加加水量水量干粉干粉喂料喂料组合螺杆双螺杆挤压脱溶机处理能力处理能力100t/d,100t/d,挤压挤压脱溶后物料含湿率脱溶后物料含湿率45%,45%,动力消耗动力消耗37kw37kw2.1 挤压技术生产品的特点n结合了混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等几种单元操作的过程。n通用性强，产品种类繁多n生产效率高，成本低n产品质量高，营养损失少，卫生条件好，无污染2.2 挤压膨化技术的发展n

16、挤压机理的深入研究n挤压膨化设备的开发和研制大型化、自动化n挤压膨化过程的自动控制n多功能、多用途的挤压机3 蔬菜的脱水加工n脱水蔬菜是将蔬菜加热干燥失去部分水分，脱水后，蔬菜中可溶性固体物占75%，含水率只有4-7%，从而达到常温下保存的目的。n脱水蔬菜的特点保持鲜菜的色泽、风味和大部分营养成分方便贮藏、运输和使用复水性较好3.1 脱水蔬菜加工方法 n自然干制晒干、风干n人工脱水热风干燥微波干燥膨化干燥接触干燥红外线及远红外线真空冷冻干燥3.2 干燥设备n热风干燥：烘房式、隧道式、流床式n热辐射干燥：热射线为热源小规模、实验室n真空冷冻干燥：效果好、营养损失小发展目标3.3 加工工艺流程n胡

17、萝卜丁选料冷却包装清洗机械切丁漂烫或冷激干燥4 食品的流化速冻加工n食品流化速冻颗粒状、片状和块状食品n冻结速冻快、对产品影响小、食用方便n快速冻结避免在细胞之间生成过大的冰晶体减少细胞内水分外析，解冻时汁液流失少细胞组织内部浓缩溶质和食品组织、胶体以及各种成分相互接触的时间显著缩短低温抑制微生物生长和代谢活动连续化生产5 食品包装材料n塑料制品的卫生与安全n橡胶制品的卫生与安全n纸类包装材料的卫生与安全n涂料的卫生与安全n其它食品包装材料与容器5.1 塑料制品的卫生与安全n塑料高分子聚合材料n分类热塑性塑料：在特定的温度范围内能反复受热软化和冷却硬化成型性能良好，可反复成型，刚硬性低，耐热性

18、不高。n聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇等热固性塑料：受热不能软化，只能分解耐热性好，刚硬、不溶，但较脆n氨基塑料、酚醛塑料塑料包装的安全性问题n塑料包装材料中残留的有毒单体、裂解物n塑料老化产生的有毒物质n制造过程中添加的稳定剂、增塑剂、着色剂n环境污染常见塑料包装材料（1）聚乙烯（PE）n乙烯为单体聚合而成n聚乙烯在肠道中不吸收，本身毒性极低，单体乙烯有毒，沸点低，极易挥发，在聚合物中残留较少。一般认为是安全的。n低聚合度的聚乙烯易溶于油脂，若长期使用聚乙烯制品盛装油脂含量高的食品，会使其溶出。n国家规定聚乙烯回收再生制品禁止用于盛装食品。（2）聚丙烯（PP）n以丙烯为单体聚合

19、而成n轻、阻隔性、强度、硬度、刚性都好于PE，耐高温、透明性和印刷适应性好。n易老化，加工性和热封性较差n低毒性，耐油性优于PEn用于制成薄膜、编织袋和食品周转箱（3）聚苯乙烯（PS）n苯乙烯单体聚合而成，相对密度较大，燃烧时冒烟。n具有较高的刚性、耐酸碱、成型加工性好，易着色和因素。n阻隔性能较差、脆性大、容易受有机溶剂软化甚至溶解，耐热性差n一次性使用快餐盒PS降解性能差nPS体内代谢氧化成苯甲酸（4）聚氯乙烯（PVC）n聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为主体，加入增塑剂、稳定剂等混合而成的。聚氯乙烯树脂是由氯乙烯单体聚合而成的。n阻气阻油性优于PE，阻湿性比PE差，化学稳定性较高，透明度、光

20、泽优于PE，着色性、印刷性和热封性较好。nPVC树脂无毒，但其降解产物（氯乙烯单体）有毒，同时在PVC塑料加工过程中添加的添加剂有可能向食品成分迁移。n氯乙烯单体：致癌、致畸、麻醉（5）聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）n简称聚酯，俗称涤纶n优良的阻隔性，化学性质稳定，可耐高温和低温，透明，高强韧性n基本无毒n在聚合过程中使用锑（三氧化二锑或醋酸锑）作催化剂，有可能在聚合物中残留。锑为中等毒性，对心肌有损害。（6）聚碳酸酯（PC）n是一种耐热、耐寒具有优良机械性能的热塑性工程塑料。n无味、无毒、耐油、透明性高可用于制作直接或间接接触食品的容器、包装材料及食品工业用设备食品模具、婴儿奶瓶等。n不宜接

21、触高浓度乙醇溶液5.2 橡胶制品的卫生与安全n橡胶制品一般以橡胶基料为主要原料，配以一定助剂加工而成。n常用：奶嘴、瓶盖、高压锅垫圈、输送食品原辅料的管道n毒性：橡胶基料和添加的助剂橡胶基料n天然橡胶：异戊二烯橡胶树无毒n合成橡胶：二烯类单体聚合而成的高分子化合物食品用：n硅橡胶：聚二甲基硅烷n丁橡胶：异戊二烯和异丁二烯聚合而成n乙丙橡胶：乙烯和丙烯聚合而成n丁苯胶：丁二烯和苯乙烯共聚而成非食品用：氯丁胶、丁腈胶橡胶助剂n促进剂、防老化剂、活性剂、填充剂、着色剂n占50%以上（1）促进剂n促进橡胶硫化，提高其硬度、耐热性和耐浸泡性n氧化锌、氧化镁、氧化钙无机促进剂n硫脲类、噻唑类、醛胺类、秋兰

22、姆类有机促进剂n食品中可用：二硫化四甲基秋兰姆、二乙基二硫代氨基甲酸锌、N-氧二乙撑-2-苯并噻唑次磺酰胺（2）防老化剂n食品中可用：叔二丁基羟基甲苯、防老剂BLE（丙酮和二苯胺高温反应物）n芳香胺类衍生物毒性较大，食品中禁用（3）填充剂n用量最多的助剂n食品中可用：碳酸钙、滑石粉（硅酸镁）n工业中常用：3，4-苯并芘（炭黑），一般规定炭黑中3，4-苯并芘含量0.01%才能用于食品用橡胶制品5.3 纸类包装材料的卫生与安全n纸类包装材料：品种多样、成本低廉，加工印刷性能好，具有一定的机械性能，废弃物可回收利用，无环境污染。包装用纸包装用纸板n造纸材料：纸浆、助剂（1）纸浆n纯净纸浆：木浆、草浆

23、、棉浆无毒n纸浆污染：农药残留、重金属污染回收纸中的油墨、杂质（2）助剂n硫酸铝、氢氧化钠、亚硫酸钠、次氯酸钠、松香、杀菌防霉剂、荧光增白剂（3）印刷和涂蜡n目前我国尚无食品包装材料印刷专用油墨颜料n工业印刷用油墨和颜料：铅、镉、含苯物质n石蜡：食品级5.4 涂料的卫生和安全n为了防止食品对包装材料和容器内壁的腐蚀，以及包装材料和食品容器中的有害物质向食品中的迁移包装材料和食品容器内壁涂抗酸碱、抗腐蚀的薄膜。n分类非高温成膜涂料高温固化成膜涂料（1）非高温成膜涂料n用于贮藏酒、酱、酱油、醋等的大池（罐）的内壁聚酰胺环氧树脂涂料：过氯乙烯涂料漆酚涂料（2）高温固化成膜涂料n罐头、炊具的内壁和食品

24、加工设备的表面，经高温烧结固化成膜n环氧酚醛涂料、水基改性环氧涂料、有机硅防粘涂料、氟涂料5.5 其他食品包装材料和容器（1）复合包装材料n聚乙烯层压赛珞玢或压聚酯、聚酰胺低温n高密度聚乙烯层压聚酯或压聚酰胺、聚酯-铝箔-高密度聚乙烯耐高温（105-120）（2）陶器和瓷器n粘土加入长石、石英n本身没有毒性，主要是釉彩铅、镉、铬、锰（3）玻璃制品n二氧化硅经高温熔融制成n玻璃辅料：红丹粉、三氧化二砷n中高档玻璃器皿铅含量较高n玻璃贴花：颜料含各种金属（4）搪瓷n铁皮冲压成坯，喷涂搪釉后经800-900高温烧结而成的。n釉彩的颜料：金属盐类钛、锌、镉、铅、锑等（5）铝制品（6）不锈钢：金属迁移第三节 新资源及食品工业用菌n微生物提供的食品新资源n海洋提供的食品新资源n膳食纤维n保健食品的安全性评价n食品工业用菌1 微生物提供的食品新资源1.1 单细胞蛋白（Single Cell Protein，SCP）n细菌、真菌和某些低等藻类生物，在其生长过程中制造了丰富的微生物菌体蛋白，称为微生物蛋白或单细胞蛋白。n开发SCP的意义变废为宝提供稳定的蛋白质来源改善人类的食物结构减少人类对大自然的依赖SCP的安全性评价nFAO、WHO等