食品加工新技术在功能食品中的研究进展-食加121-叶进飞.doc

浅谈食品加工新技术在功能食品中的研究进展-食加121-叶进飞 作者： 日期：2 黑龙江农业经济职业学院食品工程学院课程论文题目：浅谈食品加工新技术在功能食品中的研究进展学生姓名：叶进飞专 业：食品加工技术所在班级：食品加工121班指导教师：隋春光2015年 5 月several group number, then with b a, =c,c is is methyl b two vertical box between of accurate size. Per-23 measurement, such as proceeds of c values are equal and equal to the design value, then the vertical installation accurate. For example a, b, and c valueswhile on horizontal vertical errors for measurement, General in iron angle code bit at measurement level points grid errors, specific method is from baseline to methyl vertical box center line distance for a, to b vertical box distance for b, list can measured目 录摘要1前言21功能性饮料的介绍21.1功能性饮料的定义21.2功能性饮料的分类22食品加工新技术简介43食品加工新技术在功能性饮料中的应用43.1混合发酵技术在功能性饮料中的应用43.2超临界流体萃取技术在功能性饮料中的应用53.3纳米技术在功能性饮料中的应用53.4色谱技术在功能性饮料中的应用64食品加工新技术在功能性饮料中的应用展望75小结7参考文献8黑龙江农业经济职业学院毕业论文摘 要本文介绍了功能性饮料的定义，功能性饮料主要包括运动饮料、能量饮料、抗氧化饮料、人体免疫功能饮料和其他类型功能饮料五大类，以及介绍了食品加工高新技术在功能性饮料中的应用进展，混合发酵技术、超临界流体萃取技术、纳米技术、色谱技术等在功能性饮料中的应用，并分析了食品加工新技术在功能性饮料的未来发展中的应用展望，介绍了功能性饮料的发展趋势。关键词: 功能性饮料;食品新技术;超临界流体萃取技术 前言功能饮料是指通过调整饮料中天然营养素的成分和含量比例，以适应某些特殊人群营养需要的饮品。功能饮料主要作用为抗疲劳和补充能量。其通过调整饮料中营养素的成分和含量比例，在一定程度上调节人体功能的饮料。据有关资料对功能性饮料的分类，认为广义的功能饮料包括运动饮料、能量饮料和其他有保健作用的饮料。功能饮料是2000年来风靡于欧美和日本等发达国家的一种健康饮品。它含有钾、钠、钙、镁等电解质，成分与人体体液相似，饮用后更能迅速被身体吸收，及时补充人体因大量运动出汗所损失的水分和电解质（盐分），使体液达到平衡状态。而作为科技迅猛发展的21世纪，将食品加工新技术应用于功能性饮料的开发与生产也在逐步实现当中，食品加工新技术领域是一个现代化技术应用领域，它的应用范围也将在未来的发展中渐渐普及， 当饮用功能性饮料成为一种时尚，这一产业也随之欣欣向荣。食品加工新技术的发展也将会越来越完善，超临界流体萃取技术、色谱技术、超高温杀菌技术、超微粉碎技术，无菌灌装技术等等一系列的新型技术的应用也即将越来越广泛。1 功能性饮料的介绍1.1功能性饮料的定义功能性饮料是指通过调整饮料中天然营养素的成分和含量比例，以适应某些特殊人群营养需要的饮品。1.2 功能性饮料的分类全球功能性饮料基本上是由运动饮料、能量饮料、抗氧化饮料、人体免疫功能饮料和其他类型功能饮料构成。1.2.1 运动饮料定义（GB15266-2009）：营养素的成分和含量能适应运动员或参加体育锻炼人群的运动生理特点、特殊营养需要的软饮料。功能：运动饮料属于功能性饮料中具有特定功用，能使运动员或参加体育运动的人员在饮用后迅速补充水分和多种营养元素的饮品。过量饮用：由于碳酸气会引起胃部的胀气和不适，大量饮用碳酸饮料有可能引起胃痉挛甚至呕吐等症状，同时为了饮用方便，运动饮料逐渐向不充气的液体饮料形式发展。1.2.2 能量饮料定义：英国canadeam公司将能量饮料定义为一种果汁风味或无果汁风味、能够提供能量的一类软饮料，多数充有碳酸气，但也有不充气以及粉状产品。成分：产品一般含有牛磺酸、咖啡因、瓜拉拿藤、葡萄糖和植物萃取物以及矿物质、维生素。功效：能量饮料中含有大量的牛磺酸、赖氨酸等功能因子，在肌醇、烟酰胺、维生素B6、维生素B12等B族维生素的辅助下促使人体储存的糖元和饮料中的糖分被分解、转化，可迅速补充人们在工作、学习、生活等活动中造成的能量物质流失。1.2.3 抗氧化功能性饮料抗氧化饮料，包含清除自由基饮料、生物黄酮饮料等。市场现状：目前市场上研究较多的抗氧化饮料如银杏饮料、竹叶饮料、竹叶-松针复合饮料、刺五加茶饮料、绿茶饮料等。研究情况：查勇等研究以松针和竹叶为原料，使用筛选出的抗氧化菌进行发酵，得到一种高抗氧化的饮料，研究发现在发酵过程中随着发酵时间的增加，发酵液的抗氧化效果不断增强，发酵液稀释10倍后清除羟基自由基、DPPH、超氧阴离子的能力分别是发酵前的6倍、4 倍和1.6倍，当发酵液稀释200倍后与0.2mg/ml，Vc清除羟基自由基的效果相当，稀释20倍后与0.2mg/ml,Vc清除DPPH的效果相当。1.2.4 增强免疫力的功能饮料定义：是指通过添加虫草多糖、香菇多糖、氨基酸和多肽类等营养素来调节人体机能，从本质上改善人体体质、增强免疫力，从而有效发挥提神醒脑、抗疲劳的具有营养保健功效的一类饮料。功效：可以迅速补充大脑、改善体力能量，激发充沛精力，显著提高生存能力。特别适合高强度用脑人士。免疫功能饮料，如添加了虫草多糖、香菇多糖、氨基酸和多肽类的饮料。多数虫草多糖组分由甘露糖、半乳糖、葡萄糖等组成，大量药理实验表明，虫草多糖具有抗肿瘤、增强单核巨噬细胞的吞噬能力、提高小鼠血清中1KG的含量、对体外淋巴细胞转化有促进和抗辐射等功能。香菇多糖具有免疫调节、抗肿瘤、抗感染、增强机体的排毒能力、降血脂、抗衰老、抗病毒等功能。香菇多糖多从子实体中提取，也有研究者用香菇下脚料提取多糖，潘继红等以香菇柄为原料，用蒸馏水0.5% 草酸铵溶液两种提取剂提取香菇柄粗多糖，其提取率分别为0.103%、0.164%。1.2.5 其他类型功能性饮料除了上述主要的几种功能性饮料外，还有添加膳食纤维、低聚糖（双歧杆菌增殖因子）、活性益生菌饮料和微量元素（Zn和Se）等的功能性饮料。膳食纤维饮料，如大豆膳食纤维饮料、魔芋可食性膳食纤维饮料和果皮膳食纤维饮料等。含有益生菌的饮料如酸乳饮料，益生菌是一类通过改变宿主某一部位菌群的组成，从而产生有利于宿主健康作用的单一或组成明确的混合微生物。益生菌可促进乳糖消化，有效缓解乳糖不耐症，此外，益生菌还可减缓过敏反应，通过菌体代谢降低血清胆固醇水平，调节血脂、减少心血管疾病的发生，并有明显的抗氧化作用。李香华等对补充猕猴桃饮料对大强度运动后机体免疫机能影响展开了观察研究，研究结果显示，大强度运动导致机体T淋巴细胞活性降低，CD+8淋巴细胞升高CD4+/CD+8 比值下降。表现出一定程度的机体免疫功能下降，补充猕猴桃汁饮料，可拮抗大强度运动引起的免疫功能抑制，推测猕猴桃抗癌和提高免疫力的作用，可能主要是高含量的Vc、猕猴桃碱及微量元素（Zn和Se）联合作用的结果。2 食品加工新技术简介食品加工新技术领域是一个现代化技术应用领域，它主要包括生物技术（基因工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等），新型分离技术（超临界流体萃取技术、膜分离技术、反渗透技术等），新型杀菌技术（冷杀菌、超高温杀菌、微波杀菌等），新型干燥技术（冷冻干燥、真空干燥、和喷雾干燥等），高效制汁与浓缩技术（酶技术，低温多效浓缩技术），超微粉碎技术，速冻技术，无菌灌装技术，膨化技术，辐射技术，微胶囊与缓释技术，质构重组与淀粉修饰技术。未来，全世界在功能性饮料生产上的关键技术创新的主要方向是功能因子的分离和纯化技术、功能因子检测技术（快速检测技术）、原料和产品检伪技术和功能因子的稳定化技术等方面。目前，在功能性饮料的生产加工领域中的专用技术较少，设备更是如此。因此，研究方向可将重点放在生产保健饮料的专用工艺技术和专用设备上。3食品加工新技术在功能性饮料中的应用3.1混合发酵技术在功能性饮料中的应用定义：混合发酵是以多种复杂的成分为原料，有多种微生物分泌的酶系参与，水解与发酵混合进行，将原料成分转化成多种风味和营养物质的过程。主要工艺：原料-分选-去皮-榨汁-调整成分-接种-主发酵-分离酒脚-陈酿-调整成分-稳定性测试-过滤-杀菌-灌装-成品。应用：利用混合菌种发酵酸奶饮料，多菌种发酵豆奶饮料、无醇及低醇饮料功能性饮品。最为典型的且被广泛利用的为乳酸菌，目前混合菌种种类相对较少，并多数也已明确具有安全性。功效：无醇及低醇饮料，尤其是啤酒、葡萄酒，由于降低了酒精的含量，减少了酒精对人体的危害，同时很大程度上保持了其原有的色泽及风味，并且含有人体所必需的多种氨基酸、多酚化合物和微量元素，低热量、助消化，减少血管中脂肪沉积，符合绿色健康消费趋势的需求，研究成果：据刘晓兰等研究，以大麦芽、大麦和大米为主料，优质红茶为辅料，利用酵母菌、嗜酸乳酸菌和弱氧化醋酸单胞菌为混合菌种（比例为1:1:2），经发酵即可成风格独特、口味纯正的发酵型无醇饮料。据吴翔等研究，利用番茄汁为原料发酵生产低醇饮料。由于发酵饮料中具有保健性因子很多，不同菌种混合可能产生不同的保健因子，为此混合菌种发酵生产功能性饮料必将拥有广阔前景。3.2 超临界流体萃取技术在功能性饮料中的应用定义：超临界流体萃取（supererilical fludexlraclion)是利用超临界流体具有特异增加的溶解能力而发展出来的化工分离新方法。原理：超临界流体萃取分离过程的原理是超临界流体对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯等具有特殊溶解作用，利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。萃取装置：超临界萃取装置可以分为两种类型，一是研究分析型，主要应用于小量物质的分析，或为生产提供数据。二是制备生产型，主要是应用于批量或大量生产。工艺流程等温变压：等温条件下，萃取相减压，膨胀，溶质分离，溶剂CO2经压缩机加压后再回到萃取槽，溶质经分离器分离从底部取出。如此循环，从而得到被分离的萃取物。该过程易于操作，应用较为广泛，但能耗高一些。等压变温：等压条件下，萃取相加热升温，溶质分离，溶剂CO2经冷却后回到萃取槽。过程只需用循环泵操作即可，压缩功率较少，但需要使用加热蒸汽和冷却水。吸附萃取流程：萃取相中的溶质由分离槽中的吸附剂吸附，溶剂CO2再回到萃取槽中。吸附萃取流程适用于萃取除去杂质的情况，萃取器中留下的剩余物则为提纯产品。其中,前两种流程主要用于萃取相中的溶质为需要的精制产品，第三种流程则常用于萃取产物中杂质或有害成分的去除。应用：超临界流体萃取技术在功能性饮料中的主要应用为用超临界CO2萃取黄酮类物质。研究成果：何扩等实验从银杏叶中提取黄酮类物质，采用乙醇浸提与超临界萃取的方法，在较低的操作压力下，可有效地提取出银杏叶中的药用活性成分黄酮类化合物，提取率达到2.61%，纯度达到27.7%，其纯度是直接用乙醇提取的2.43倍，且较好地控制了银杏叶中的有毒物质银杏酚类的含量。廖周坤等应用超临界CO2萃取技术从去除油脂后的沙棘果渣中提取总黄酮，所得的总黄酮的提取率为传统溶剂工艺提取率1.245倍。3.3纳米技术在功能性饮料中的应用定义：纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物。应用：纳米保鲜、纳米包装材料、纳米过滤器、纳米净化剂、和各种新兴技术已经开始应用于食品行业，并取得了初步成果。纳米技术可以改变食品的结构和性能，使人们能够吸收更多的营养元素，增强人体的免疫能力，提高人们的身体素质。纳米保鲜：通过研究气体分子通过聚烯烃基薄膜吸附-溶解-传导-解析的渗透过程，结合果蔬保鲜呼吸、气体变化指数，建立了果蔬保鲜数学模型，进而对聚烯烃基保鲜膜的材料改性、配方与工艺设计，研制出纳米保鲜膜、微控保鲜膜、防雾保鲜膜，解决了保鲜膜品种单一、透气性能不稳、防内结露差、无防霉功能等问题。保鲜中心研制的新型纳米防霉保鲜膜，经国家测试中心测定，水蒸汽透过量及透过系数、物理机械强度等指标均符合国家卫生检验标准。纳米包装材料：采用纳米技术对传统包装材料进行改性后材料具有高强度 高硬度、高韧性、高阻隔性高降解性以及高抗菌能力的特点 使其最有利于在实现包装功能的同时 实现绿色包装材料的环境性能资源性能、减量化性能以及回收处理性能等。对塑料进行纳米改性后便于实现包装的减量化、便于增强材料的可降解性能。对木材进行纳米化改性可以使低档的木材达到高档木材的性能 从而实现节约资源的目的。纳米复合包装材料 纳米抗菌包装材料 纳米基板包装材料纳米阻隔性包装材料都为包装材料的绿色化提供了良好的应用前景。在功能性饮料中，添加于功能性饮料中的膳食纤维经纳米处理后，它的口感、消化吸收性、生理功能和吸水性、流变学特性等都发生了巨大的变化。一些矿物元素如钙、锌、铁由于难溶于水，影响到人体的吸收和利用，限制了其在功能性饮料中的应用，采用纳米技术制备出的微量元素超微粉，与水有更强的亲合力，在水中有更强的化学活性，有利于人体的消化吸收。功能性植物蛋白饮料生产中可引入超微粉碎技术，原料经必要的预处理后用胶体磨加工至微米级，再经高剪切、超声波均质可达到纳米级，制成的饮料在储存中不会出现蛋白质下沉和脂肪上浮,不仅分散均匀、口感细腻,且原料中蛋白质得到充分利用,生物利用率明显提高。3.4色谱技术在功能性饮料中的应用定义：色谱分离技术又称层析分离技术或色层分离技术，是一种分离复杂混合物中各个组分的有效方法。它是利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配，从而使各物质达到分离。分类：按固定相类型和分离原理可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、亲和色谱、大孔吸附树脂、凝胶色谱、聚焦色谱等。最常用的是吸附色谱分离技术。 应用：色谱分离技术是目前广泛应用于功能性食品及添加剂行业的现代分离技术，全球最主要的色谱分离技术核心供应商之一诺华赛已经将此技术成功地应用于如多元醇、低聚果糖、柠檬酸、氨基酸以及从糖蜜中回收甜菜碱等工业生产领域。色谱分离技术直接应用于功能性饮料生产中还鲜为报道。经色谱分离技术而分离出的低聚糖、氨基酸、植物活性成分等可添加于功能性饮料中。色谱分离技术应用于高纯度低聚果糖的生产是一个传统的应用，诺华赛的低聚果糖色谱分离系统，可将进料55%的低聚果糖纯度一步提纯至97%以上，收率可达到90% 以上。宋鲁彬等报道了高速逆流色谱技术（HSCCC）在植物活性成分分离与纯化中的应用。HSCCC 具有较强的适应性，无需固相载体、样品无需严格预处理等优点，可以从复杂的天然产物粗制品中提取不同特性（如不同极性）的有效成分。高速逆流色谱法已用于天然药物中的生物碱类、黄酮类、萜类、木脂素、香豆素类及其他物质成分的分离中。4 食品加工新技术在功能性饮料中的应用展望健康成为当今世界人们关注的焦点，功能性饮料则将激起更巨大的市场空间。未来功能性饮料可能将向大豆饮品和乳品饮料俩个方向发展，作为乳品饮料的豆奶可能迅速占据食品市场主流地位，仅凭消费者认为大豆是健康食品这个观念，大豆本身就足以从众多食品配料中脱颖而出。此外，含有维他命、矿物质、不含防腐剂、天然、有机、低含量定位（低糖、低胆固醇、低卡路里）的产品以及有利于心脏、肠胃健康的有机保健果汁、低糖产品、添加纤维的产品将继续流行并且有增长趋势。如今，还出现了对于美容或医疗方面的需求，一些即饮冰茶提供美容或药物方面的额外功效，它们效仿其它的食品以及酒类产品，有的可以帮助消化、血液流通，也有的可以清洁肌肤，或从身体内部清热排毒。天然能量型饮品及饮食替代型饮料也会有广阔的消费市场，此外，果汁、乳品、茶饮料的复合产品也有一定的发展空间。我国的功能性饮料将向强化功能、强化营养和低能量方向发展。从功能性饮料看，大豆类饮料、添加益生菌和益生元的乳制品、新型功能性食品（如添加番茄红素、叶黄素和胶原蛋白等）将受到市场青睐。从适宜人群看，儿童有机产品、时尚白领抗疲劳产品及老年产品将继续成为中国功能性饮料发展的主要方向。5小结如今社会倡导紧张、积极的生活方式，由此添加了维生素和矿物质等成分的功能性饮料迎合了消费者的需求。功能性饮料市场的发展一日千里，运动饮料、能量饮料及其他类型的功能性饮料的销量呈现两位数的增长，总体上已经远远超过其他种类的饮料。所以，当今形势下，政府应该支持鼓励引导发展新型加工技术，应该要采取新的加工技术手段去发展功能性饮料的潜在市场。参考文献1 袁斌，方煜宇.色谱技术在功能性食品添加剂行业中的应用J.中国食品添加剂，2009：315-318.2 梁剑光，黄鹏，徐正军.混合发酵生产功能性饮料的开发与研究进展J.中国酿造，2007， 9(90):1-3.3 文剑，吴逸民.世界能量饮料市场动态J.食品与发酵工业，2004，30(9):83-88.4 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