食品科学及其发展

第一章食品科学及其发展第一节食品科学的概念及其研究的内容吃是一切动物的本能，人亦具有这一本能，自从人类第一次在地球上出现，就同饮食紧密地结合在一起，“民以食为天”说明对人类来说食品比阳光雨露还要重要，没有食品就没有人类。食品科学是研究人们的吃与喝的一门学问，食品科学可以定义为将基础科学和工程学的理论用于研究食品基本的物理、化学和生物化学性质以及食品加工原理的一门学问。食品工艺学则是应用食品科学原理来从事食品的选择、保藏、加工、包装及销售，它影响消费安全、营养和食品卫生。由此可见，食品科学是一门涉及范围很广的学科。由于食品与人直接相关，有的食品科学家还对食品选择的心理学发生兴趣，对食品的感官品质进行研究。食品科学家是围绕食品这一主题开展活动的，其主要研究方向有食品原料、食品营养、食品卫生、食品机械、食品加工、食品保藏、食品感官、食品运输、食品销售、食品消费、食品文化、食品心理、生产监控和质量标准等，食品科学研究的内容涉及食品领域内技术和科学的各个方面。第二节食品科学的任务食品科学涵盖食物资源的生产、经营、工艺、配方、零售、消费的全过程，甚至还包括文化宗教、心理状态等因素。食品科学的主要任务在于提高人民的健康水平，为开创新食品奠定理论基础，保证食品的安全与卫生，推动食品法规与标准化建设。一、提高人民的健康水平据估计，现在世界上大约还有20亿人口仍然食不果腹，每天约有4万人因得不到足够的食物、蛋白质或其他营养素而丧失生命。儿童营养不良导致恶性营养障碍症，蛋白质—热能缺乏导致消瘦症，在发展中国家司空见惯。奶粉是供应人所需的蛋白质和热能的优质食品，但由于价格昂贵，发展中国家的食品科学家只能把杂鱼制备成“鱼粉”，作为易消化的便宜蛋白质源，或者用玉米、高粱、大豆、棉籽分离蛋白质等混合制成有较高蛋白质含量(28%)的食品。中、南美洲贫穷国家利用当地生产的低价值食物资源开发出营养较全面的食品。上世纪七十年代以前，我国仍然处于贫困状态，人民生活水平低下，许多地区温饱问题十分严重。二十世纪七十年代后期，随着我国政治体制的改革，国民经济有了快速发展，粮食总产量大幅度提高，1997年突破了年产5亿吨大关，人均粮食占有量达到了400kg，大大高出世界人均消费量的263kg，果品蔬菜种类和产量也急剧增加，人民的生活水平有了较大的提高，中国居民的食物与营养结构发生了很大的变化，居民的膳食结构已经从温饱型向小康型转化。但从近二十年的发展状况来看，前景并不乐观。城市居民，特别是北京、上海、广州等物质丰富、平均收入较高的城市居民，出现了肥胖、高血脂等营养过剩的富贵病，而贫穷的农村地区，营养不良、缺铁性贫血症等疾病仍然十分严重。研究和解决贫穷和富裕带来的疾病，是食品科学家们的主要任务。表1-1我国主要农产品产量单位：万吨年份粮食作物总产量谷物稻谷小麦玉米大豆油料总产量棉花总产量甘蔗总产量甜菜总产量水果总产量19833872801688781396821976105546431149189491985379110168578581638310501578415515589211641990446240189339823968211001613451576214531874199546662416121852310221111991350225047765421398421520004621840522187919964106001541295544268288076225200343070374291606686491158315392811486902461814517注：2003年水果总产量含瓜果类产量。表1-2我国按人口平均的主要农产品产量单位：kg/人年份粮食棉花油料糖料水产品水果牛奶禽蛋茶叶1952288.12.37.413.42.94.30.141962240.31.13.05.73.44.10.111975310.52.64.920.94.85.91.00.231980326.72.87.829.74.66.91.20.311985360.73.915.057.56.711.12.45.10.411990393.14.014.263.610.916.53.77.00.481995378.43.817.663.420.932.04.613.10.492000366.13.523.460.533.949.36.617.80.542003334.33.821.874.836.5112.713.620.20.60注：按年平均人口计算。2003年底，我国总人口达到12.9亿，如果继续稳定低生育水平，2010年我国人口可达13.6亿，2020年达到14.3亿，2032年有望实现人口零增长，届时人口将达到14.5亿，2032年以后人口总量将出现平稳减少的趋势，2050年减少到13.8亿，所以只要实行计划生育，人口不会给我国人民生活带来严重问题。食品对人体健康的重要性表现在三个方面，营养功能、感官风味功能和生理调节功能。生理调节功能是指食品中某些成分具有保护机体、调节生理节律、增强免疫能力和预防疾病、促进健康的能力。1996年3月我国卫生部颁发了保健食品管理办法，1997年我国国家质量技术监督局发布了保健(功能)食品通用标准(GB16740-1997)，至1998年6月卫生部批准的保健食品共计1424种，其中国产1287种，进口137种，按功能分为调节血脂、调节免疫、抗氧化、延缓衰老、抗疲劳、耐缺氧、抑制肿瘤、调节血糖、减肥、改善睡眠、增强记忆、抗突变、促进生长发育、抗辐射、改善肠胃功能、改善营养性贫血、调节血压等产品。食品功能化学是研究功能食品的化学组成和化学变化的一门学科，一旦进入分子水平，必将应用分子生物学的理论和方法，在分子水平上研究营养学和基因表达之间的关系，将从根本上改变营养流行病学、肿瘤学的面貌，人类将通过合理营养来控制和延迟遗传疾病，医生将用基因药物和基因疗法来治疗疾病。表1-3中国居民食物与营养结构的变化项目1978年1984年2000年粮食(kg)食用植物油(kg)食糖(kg)蔬菜(kg)水果(kg)肉类(kg)蛋类(kg)鱼类(kg)奶类(kg)163.501.632.49140.006.608.181.673.301.00216.204.704.88143.009.3015.603.914.362.38183.209.006.00120.0018.0024.0012.009.009.00蛋白质(kg)脂肪(kg)45.2027.8066.6051.4072.7071.60表1-4我国城乡居民家庭人均食品消费量比较单位：kg/人年份粮食蔬菜食用油猪牛羊肉家禽水产品农村城市农村城市农村城市农村城市农村城市农村城市1983260.0144.5131.0165.03.56.510.019.90.82.61.68.11985257.0134.8131.1144.44.05.811.018.71.03.21.67.11990262.1130.7134.0138.75.26.411.321.71.33.42.17.71995260.197.0104.6118.65.87.611.319.71.84.03.49.22000249.582.3112.0114.77.18.214.620.12.97.43.911.72003223.779.5107.4118.36.39.215.023.73.29.24.713.4注：城镇居民家庭人均食品消费量指全年购买的主要商品数量。二、为开创新食品奠定理论基础食品科学来源于食品工业，食品科学的研究成果又推进了食品工业的迅猛发展。在我国食品工业是国民经济的重要组成部分，它的发展直接关系到农业生产、人民生活、民族素质、经济发展和社会进步，受到各级政府的高度重视和支持，把它视为朝阳产业。二十世纪八十年代以来，我国食品工业获得了迅猛发展。1996年我国第三次工业普查结果表明，食品工业产值在全国工业总产值中所占比重首次升到第一位。2002年全国食品工业总产值10759亿元，随后连续几年食品工业总产值的增长速度比全国工业总产值的增长速率高出2个百分点(表1-5)。表1-5中国食品工业的发展状况项目1996年1997年1998年1999年2000年2001年2002年食品工业总产值(亿元)51465842551760208259926110759食品工业总产值占全国工业总产值(%)10.110.38.148.39.69.79.7食品工业总产值年增长速率(%)14.213.5-5.69.1237.212.116.2注：以1990年不变价格计算。目前我国食品工业已经成为门类齐全、技术不断进步、产品日益丰富、运销网络通畅的生产经营体系，在满足人民生活需要和为经济建设积累资金方面做出了重大贡献。我国主要食品的产量和人均占有量有了较大幅度的提高。2003年，粮食总产量43070万吨，世界排名第一，人均占有量334公斤。食用植物油达到1584万吨，肉类总产量达6933万吨，水果总产量达14517万吨，均居世界第一位(表1-6、1-7)。表1-6我国农业主要产品产量居世界位次项目19781980198519901995200020022003谷物21211111肉类33211111棉花32111111大豆33333444花生22221111油菜籽22111111甘蔗99443333茶叶22222222水果10841111资料来源:联合国粮农组织数据库。表1-72003年中国主要食物资源占世界的份额食物资源中国产量(万吨)世界产量(万吨)占世界份额(%)谷物4307020676220.8肉类69332498527.7水产品47051299436.2水果145174757230.5茶叶7732024.1牛奶1746507393.4食品工业在世界经济中一直占居着举足轻重的地位，在法国，食品工业的总产值超过了汽车工业，居国民经济之首。我国食品工业自改革开放以来，历经坎坷，在激烈的市场竞争中求生存，并且有了很大的发展。据统计，从1980年到2000年，全国食品工业年均增长速度达11.0%，2001年完成工业总产值9261亿元，比上年增长12.12%，2002年突破10000亿元产值大关，连续八年在国民经济中居于首位。表1-8食品工业总产值平均每年增长速度单位：%项目食品工业总产值增幅项目食品工业总产值增幅“一五”时期13.2“七五”时期8.7“二五”时期-1.7“八五”时期13.31963年—1965年11.4“九五”时期8.2“三五”时期2.41979年—1989年10.2“四五”时期8.41979年—1999年11.0“五五”时期8.02000年比1999年增长10.8“六五”时期9.02001年比2000年增长11.0资料来源：根据历年食品工业年鉴统计根据1996年我国第三次工业普查的分类方法，食品行业包括采盐业、食品加工业、食品制造业、饮料制造业、烟草加工业五个部分。改革开放20多年来，我国食品工业总产值一直保持持续快速发展，目前已发展成为门类比较齐全，既能基本满足国内市场需求，又具有一定出口竞争能力的产业。表1-9我国食品行业分类主类细类食品加工及制造业粮食加工业、植物油加工业、糕点、糖果制造业、制糖业、屠宰及肉类加工业、蛋品加工业、乳品加工业、水产品加工业、罐头食品制造业、食品添加剂制造业、调味品制造业及其他食品制造业饮料制造业饮料酒制造业、酒精制造业、无酒精饮料制造业、制茶业及其他饮料制造业烟草加工业烟草烘烤业、卷烟制造业及其他烟草加工业采盐业盐加工业资料来源：1997年中国食品工业年鉴许多食品科学家活跃在新食品开发部门，超市柜台上成千上万种食品真可谓琳琅满目，它们在工艺、配方、包装等方面都在不断改进完善。消费者总是喜新厌旧，食品科学工作者有责任生产出各种新的产品以满足广大人民不断增长的物质文化需要，成功的产品是科学知识和创新精神的完美结合。近年来食品科学家致力于改变食品营养组成的工作，如减少食品中的热能或增加维生素和矿物质的含量。减