高新技术在食品加工中的应用

1、高新技术在食品加工中的应用食品工业是国民经济的重要支柱之一，是保障国家粮食和食物安 全的基础，同时也是承载着国民营养健康的民生产业。随着当前全球一体化趋势、自然资源短缺与 环境压力、国际金融危机和人们对食品营养质量与安全的广泛关注， 食品工业将而临巨大的挑战，高新技术在食品工业中的应用可以有效 提高食品资源利用率和增值加工程度，实现食品工业的可持续发展， 满足人民群众日益增长的物质生活需求。1高新技术在杀菌工艺中的应用L1脉冲磁场杀菌技术脉冲磁场杀菌技术是利用高强度脉冲磁场发生器向螺旋线圈发 出的强脉冲磁场，食品微生物受强脉冲磁场的作用导致细胞跨膜电 位、感应电流、带电粒子洛伦兹力、离子能量等

2、的变化，致使细胞的 结构被破坏，正常生理活动受影响，从而导致微生物死亡。与热杀菌 比较，该方法具有杀菌时间短、能耗低、杀菌温度低、能保持食品原 有的风味等特点。高梦祥等研究结果表明，经磁场杀菌后的牛奶，菌 落总数和大肠菌群数己达到商业无菌要求。马海乐研究表明，西瓜汁 的高强度脉冲磁场杀菌效果与脉冲磁场的强度和脉冲数有密切的关 系。1.2超咼温杀菌技术食品工业中，加热杀菌在杀灭和抑制有害微生物的过程中占有极 其重要的地位。理想的加热杀菌效果应该是在热力对食品品质的影响 程度限制在最小限度的条件下，迅速而有效地杀死存在于食品物料中 的有害微生物，达到产品指标的要求。超高温杀菌是达到这一理想效 果的

3、途径之一。将流体或半流体在2s8s加热到135C150C,然 后再迅速冷却到30C,40C。这个过程中，微生物细菌的死亡速度远 比食品质量受热发生化学变化而劣变的速度快，因而瞬间高温可完全 杀死细菌，但对食品的质量影响不大，几乎可完全保持食品原有的色 香味。现在，超高温杀菌技术广泛应用于牛乳、果汁、茶、酒、矿泉 水等多种液体饮料和食品。1.3辐照杀菌技术自从世界粮农组织、世界卫生组织和国际原子 能机构的专家委员做出辐照剂量10 kGy不会产生毒理学危害，不会 引起特殊的营养学和微生物学问题的结论以来，食品辐照的应用有了 显著进展。食品辐射技术是利用辐射源放出穿透性很强的y 射线或 电子射线来辐

4、照食品，利用射线产生的辐射能对食品进行杀菌，从而 使食品在一定时期不变质的技术。辐照对微生物的致死作用主要在于 它引起物质电离，其产生的带电粒子导致遗传物质DNA断裂，从而 可以造成微生物细胞的损伤和死亡。辐照技术特点是穿透力强，不提 高物料的温度，因此特别适用于不耐热物料的灭菌以及己包装封好的 整瓶、整袋、整盒制品的灭菌，可极大减小成品再染菌的机会。辐照 技术在动物性食品加工中主要用于肉的保鲜和蛋类的辐照杀菌。慧研 究表明，选择性辐照杀菌可有效地延长肉类及其制品的冷冻期。1.4电磁杀菌技术电磁场能对食品中的最小单位进行有效的加工，有着其它加工方 法不可替代的优越性。应用于食品工业中的电磁技术

5、有静电场、电泳、 电渗析、微波加热、远红外线加热、涡流加热、紫外光辐射、交变磁 场杀菌等。目前国外己用交变磁场对酿造调味品如味精、醋、酱油、 酒等进行杀菌，杀菌后产品品质好，货架期明显延长。2高新技术在食品安全检测中的应用食品安全与人民健康密切相关。随着食品生产过程中新技术、新 原料、新产品的采用，以及国际上发生的二嗯英、疯牛病、口蹄疫、 斯特菌、丙烯酰胺、禽流感、三聚氤胺等食物污染和禽畜疾病，保障 食品安全己成为国际共识，各种高新技术也广泛应用于食品的安全检 测。2.1生物芯片技术生物芯片是21世纪一项革命性的技术，包括基因芯片、蛋白芯 片及芯片实验室3个领域。基因芯片技术是90年代中期发展

6、起来的一项新生物技术，它融 合了生命科学、化学、微电子技术、计算机科学、统计学和生命信息 学等多种学科的最新技术。自从1991年美国某公司成功地研制出第 一块寡核XT酸基因芯片以来，基因芯片技术越来越受到人们的关注， 特别是在食品检测领域。基因芯片技术具有自动化程度高、检测效率 高、成本低且应用广等特点，目前己广泛应用于食品致病微生物、转 基因食品、食品营养成分等的检测。Anthoney等采用基因芯片技术 建立了可在4h检测和识别出微生物的方法。蛋口质芯片技术是继基因芯片后发展起来的一项高新技术，近年 来又与色谱、质谱、凝胶电泳等联用，为阐明疾病的发生、发展机制 及疾病的诊断和药物筛选提供了大

7、量的新信息。蛋口质芯片技术在食 品检测中具有快速、定量分析大量蛋白质，灵敏度高，准确性好，所 需试剂少，便于诊断等特点，可用于食品中兽药残留、农药残留、生 物毒素和有害微生物等的快速检测。某公司己开发基于免疫原理的蛋 口质芯片和配套的样品制备扫描和检测装置，可用于兽药残留的检 测。2.2免疫检测技术免疫检测技术是21世纪初发展起来的将免疫反应和现代测试手 段相结合而建立的超微量测定的新技术，是基于抗原、抗体的特异性 识别和结合反应为基础的分析方法。现代免疫检测技术主要包括分子 卬迹技术、流动注射免疫分析、免疫传感器技术及多组分免疫分析等 方法。Ferrer等利用分子卬迹聚合物固相萃取水样和土壤

8、中氯三嗪农 药，回收率为80%,最低检测量0.05 ug/L-0.2ug/Lo Tahir等采用电化 学免疫传感器技术检测大肠杆菌0157:H7,可以在10 min完成分析， 检测精度可达10cfu/mLo2.3现代仪器分析技术现代仪器分析技术的进步积极地推动了食品安全检测领域的发 展。气相色谱高分辨质谱(GC/MS)、气相色谱二级串联质谱 (GC/MS/MS).高效液相色谱二级串联质谱(HPLC/MS/MS)、电感耦 合等离子体质谱(ICP/MS)等高灵敏度、高准确度和高选择性的分析仪 器满足了食品中农药残留、兽药残留、添加剂、重金属等有害物质检 测的需求。而现代仪器与生物技术的联用可以满足

9、食品安全检测的更 高要求。徐君怡等进行了变性高效液相色谱检测食品中致泻性大肠杆 菌的研究，结果表明，应用多聚酶链式反应(PCR)结合变性高效液相 色谱(DHPLC)技术可以快速、准确地检测食品中的致泻性大肠杆菌。 检测限可达到：肠产毒性大肠杆菌27 cfu/mL.肠致病性大肠杆菌33 cfu/mL、肠岀血性大肠杆菌25 cfu/mL、肠侵袭性大肠杆菌42 cfu/mLo3高新技术在食品保鲜中的应用高新技术在食品保鲜中的应用可以有效延长食品的贮藏期、大幅 减少腐烂变质、极提高食品的附加值。目前，应用较多的技术主要有 气调保鲜技术、生物保鲜技术和纳米保鲜技术。3.1气调保鲜气调保鲜是通过调节贮藏环

10、境中气体组分和浓度，抑制果蔬的呼 吸强度，延长果蔬贮存期的一种贮藏方法。气调保鲜能减弱果蔬的呼 吸活性，减少质量损失，延缓成熟和软化，使其生理紊乱和腐烂降到 最小。气调保鲜技术是目前发达国家应用较广的果蔬保鲜技术，包括 人工气调保鲜包装技术(CAP)和自发气调保鲜包装技术(MAP)o据统 计，美国气调贮藏的果品高达75%,法国约占40%,英国约占30%, 95%以上的意大利鲜食水果在采摘后进行气调保鲜。3.2生物技术保鲜生物技术保鲜是采用微生物菌株或抗菌素类物质，通过喷洒或浸 渍果蔬，以降低或防治果蔬采后腐烂损失的保鲜方法。这是近年来新 发展起来的一种食品保鲜方法，主要包括生物防治和基因工程技

11、术保 鲜。生物防治是利用生物方法降低或防治果蔬采后腐烂损失，可以降 低病原微生物、预防或消除田间侵染、钝化伤害侵染以及抑制病害的 发生和传播。基因工程技术保鲜从基因工程角度将农产品过熟、衰老 调控基因以及抗病基因、抗褐变基因和抗冷等基因进行转导，以解决 产品的保鲜问题。目前，国际上对通过信号传导控制的程序性细胞死 亡与农产品保鲜的关系H益关注，己从植物中分离出表达死亡因子或 其激活蛋白的基因。3.3纳米保鲜技术纳米保鲜技术是采用纳米包装材料或纳米保鲜剂对产品进行保 鲜处理的一种方法。其中纳米包装材料是研究较多的领域，通过对包 装材料进行纳米合成、纳米添加、纳米改性，使其具备纳米结构、尺 度、特

12、异功能的包装新物性。晶等以柿果为材料，研究了 3种型号的 新型纳米包装材料对甜柿呼吸强度、颜色、硬度、失重率及可溶性固 形物含量变化的影响。祝钧等综述了纳米包装材料在果蔬保鲜中的应 用。我国科研人员成功研制岀“纳米保鲜膜”，可以提高果蔬储藏保 鲜质量，减少因霉变和病害所造成的损失。憨等用准纳米银对蔬菜汁 保鲜，可以减弱加工工艺中的杀菌强度，避免了高温长时间的杀菌对 食品质构造成的破坏。4高新技术在食品加工中的应用4.1超临界流体萃取技术超临界流体萃取是利用介质在超临界区域兼具有气、液两性的特 点而实现溶质溶解并分离的一项新型的食品分离技术。超临界流体萃 取一般采用C02作为萃取剂，具有温度低、

13、选择性好、提取效率高、 无溶剂残留、安全和节约能源等特点。它在食品工业中的应用主要集 中在以下3个方面：第一，提取风味物质，如香辛料、呈味物质等。 第二，食品中某些特定成分提取或脱除，如从可可豆、咖啡豆和向日 葵中提取油脂，从鱼油和肝油中提取高营养和有药物价值的不饱和脂 肪酸，从乳脂中脱除胆固醇等。第三，提取色素，脱除异味，如提取 辣椒色素，从猪油中脱除雄酮和三甲基呵跺等致臭成分。4.2微胶囊技术微胶囊技术是当今世界上的一种新颖而又迅速发展的高新技术， 是指利用天然或合成的高分子包囊材料，将固体、液体或气体的微小 囊核物质包覆形成直径为lum-5 000 um围的一种具有半透明或密封 囊膜的微

14、型胶囊技术。微胶囊技术可以改变被包裹食品的性质，如溶 解性、反应性、耐热性和储藏性等；还可以有效减少物料与外界不良 因素的接触，最大限度地保持其原有的营养物质、色香味和生物活性, 且有缓释功能；可以使不易加工储存的气体或液体转化成稳定的固体 形式，防止或延缓产品劣变发生。微胶囊技术主要用于果味奶粉、汁 奶粉、可乐奶粉、啤酒奶粉、粉末乳酒、补血奶粉、膨体乳制品等的 生产，促进干酪早熟，保护免疫球蛋白等方而。4.3膜分离技术膜分离技术是一种在常温下以半透膜两侧的压力差或电位差为 动力对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化等的操作过程。该技术是分 离领域中公认有效而又经济的一种分离手段，它包括反渗透、微滤

15、、 超滤、纳滤、电透析、气体分离和液膜分离技术等。膜分离技术具有 以下特点：分离过程不发生相变，减少了能耗；操作在常温下进行， 适用于热敏性物质的分离；在闭合回路中运转，减少了与氧的接触。 目前，膜分离技术主要应用于有效成分的分离、浓缩、精制和除菌等; 应用于乳品、果汁、饮料、酒类、动植物蛋白质、食用胶、氨基酸、 多糖、咖啡和茶的加工；应用于乳品深加工和马铃薯加工业废水中回 收蛋口质、天然色素、食品添加剂的分离和浓缩、海水浓缩制食盐和 食物中脱盐等方面。4.4挤压膨化技术挤压膨化技术是按照预先设计的目标将调配均匀的食品原料通 过螺旋挤压机完成输送、混合、加热、质构重组、熟制、杀菌、成型 等多种

16、加工单元，从而取代传统食品加工方法。物料在挤压机受到强 烈挤压、剪切和磨擦作用，使温度和压力渐渐增大，当这些物料在机 械作用下通过一个专门设计的模具时，压力骤降而发生喷爆，使之形 成具有多孔海绵状态。挤压膨化技术自20世纪问世以来，在食品工 业中得到广泛应用。它具有产品种类多、生产效率高、成本低、产量 高、质量好、无废弃物、可实现生产全过程的自动化和连续化操作等 特点，是膨化食品加工技术发展的一个方向。现在，国外食品行业中 多采用同向旋转的双螺杆挤压机。据报道，目前美国挤压膨化食品的 销售额己超过10亿美元。我国在挤压技术方而，己研究开发出适应 高蛋口、高油脂、高水分的挤压加工机械，用于生产各

17、类工程肉、水 产、谷物早餐等食品。4.5高压加工技术食品的高压处理技术是指在常温或较低温度下将食品物料放入 液体介质中，在100 MPa-1 000 MPa的压力作用一段时间后，使食品 中的酶、蛋白质和淀粉等生物高分子物质失去活性、变性或糊化，同 时杀死微生物的过程。高压处理技术是用对食品进行非热加工的处理 技术，相对于热加工食品而言，可避免营养成分和重量的损失，对食 品的风味物质、色素等各种小分子物质的天然结构及水解物质均无影 响。该技术工艺简单、操作简便、节约能源。在日本己应用该技术处 理大豆蛋口质和生理活性物质，形成蛋白质的可逆性作用，达到杀菌 的目的。Oey等综述了高压处理技术对食品色

18、泽、质构和风味的影响, 认为与其它食品加工技术相比，高压处理是一项独特的加工技术，可 以促进或延缓一些化学及生化反应，从而改变生物聚合物的特性。4.6超微粉碎技术超微粉碎是近20年迅速发展起来的一项高新技术，己经在各行 业得到广泛应用。超微粉碎是利用特殊的粉碎设备，对物料进行冲击、 碰撞、研磨、分散等加工，将粒径为3 mm以上的物料粉碎至粒径为 10um-25 um以下的微细颗粒，是一种食品精细加工过程。超微粉碎 的形式很多，随着物质粒度的超微化，其表而分子排列、电子分布结 构及晶体结构均发生了变化，产生普通粒度的物料所不具备的表面效 应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应，产生一系列优异的 物理、化学、界面性质，从而有利于增加物料的吸收利用率，可延长 食品的保鲜期，提高资源的利用率，节约资源，扩大食用资源的利用 围。炳文、郝征红等研究表明，超微粉碎后的可食与药用动物资源能 较好地保持物料的生物活性及营养成分。4.7超声技术超声技术是利用超声波来加速物质间的化学反应，启动新的反应