食品新技术及其应用现状

食品加工新技术与应用现状•1.食品新技术的出现与发展•民以食为天，食品工业和人们生活密切相关，是人类永恒不衰的产业，它与人类整个工业的发展历程息息相关。在工业革命之前，食品的生产方式主要是自给自足。•1763—1870年的第一次工业革命推动了农业的迅速发展，使农业生产力大大提高，导致食品工业的诞生。•1870—1945年的第二次工业革命出现了电、内燃机和电气化技术并应用于食品工业中，为食品工业的发展奠定了物质和技术基础，促进了食品经济的快速增长和食品贸易的迅速发展。•从20世纪50年代开始，大量的工业新技术不断涌现，并被广泛应用于食品加工中，如食品微胶囊技术、膜分离技术、超高压技术、微波技术和生物工程技术等等。一、食品新技术概述我国20世纪80年代末期才开始引进食品新技术，面对国外日益激烈的市场竞争，和人民对食品越来越高的要求，我国政府高度重视新技术在食品工业中的应用，90年代中期我国的食品新技术呈现高速发展之势。尽管目前我国食品工业科技发展水平呈现出先进与落后并存的不平衡局面。但是随着我国改革开放的深入，经济的发展和人们生活水平的提高，人们对食品的要求从数量型转向质量型。“新鲜、营养、方便、安全”是21世纪人们对食品追求的目标，也是食品工业的主旋律。因此，食品新技术的广泛应用和快速发展成为必然趋势。•2.食品新技术的内容食品新技术是指为了克服传统食品生产中的某些缺陷、提高食品的产量、尽可能的保持食品原有的品质，在食品生产工业中不断更新和发展，并代表当今科技发展水平和食品加工业发展趋势的技术和方法。食物是千百年来人们赖以生存的物质基础之一。在任何历史阶段，在任何国家，食物始终是重要的战略物资。二十世纪中后期以来的科学技术革命对食品加工行业也产生了深远的影响。越来越多的新技术新方法应用于食品加工业，尤其是多种技术的综合运用，对食品行业的发展起了巨大的推动作用。综观影响和应用于食品加工的新技术主要有以下几个方面：1、超微粉碎技术2、食品微胶囊化技术3、冷冻浓缩与冷冻干燥技术4、超临界流体萃取技术5、微波加工技术6、膜分离技术7、食品非热杀菌新技术8、食品包装新技术9、食品生物技术——基因工程技术和酶工程技术•1、超微粉碎技术在食品工业中应用超微粉碎是近年来迅速发展的一项新技术，在食品加工业也得到广泛应用。超微粉碎是利用特殊的设备，对物料通过冲击、碰撞、研磨、分散等加工程序，把物料粉碎至粒径为10～25μm以下的微细颗粒，是食品精细加工过程。随着现代食品(尤其是保健食品)工业的不断发展,以往普通的粉碎手段已越来越不适应生产的需要。超微粉碎技术作为一种高新技术加工方法，已运用于许多食品的加工中。二、食品新技术及应用现状•粉碎的分类：根据被粉碎物料和成品粒度大小分类。粉碎类型原料粒度/mm成品颗粒粒度粗粉碎40-15005-50mm中粉碎10-1005-10mm微（细）粉碎5-10100μm超（细）微粉碎5-1010~25μm超微粉碎的最终产品是超微细粉末，具有一般颗粒所没有的特殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学反应活性等。超微细技术已广泛应用于食品、化工、医药、化妆品农药、染料、涂料、电子及航空航天等许多领域上。应用范围•1、超微粉碎技术在食品工业中应用1.1食物资源的高效利用-1：皮、渣等小麦麸皮、燕麦皮、玉米皮、米糠等，含丰富维生素、微量元素等，具有很好的营养价值，但常规粉碎纤维粒度大，影响食用口感，使消费者难以接受；通过对纤维的微粒化，能明显改善纤维食品的口感和吸收性。使食物资源得到了充分的利用，而且丰富了食品的营养。果皮、果核：经超微粉碎可转变为食品。一些动植物体的不可食部分：如壳、虾皮等，也可通过超微化而成为易被人体吸收利用的钙源和甲壳素。1.1食物资源的高效利用-2：骨含有丰富的蛋白质和脂肪、磷脂质、磷蛋白；骨胶原(氨基酸)、软骨素、钙、铁、维生素A、B1、B2、B12等营养成分。鲜骨煮、熬之后食用，但鲜骨中大量的营养成分没有被人体吸收，造成资源浪费。利用气流式超微粉碎技术，将鲜骨多级粉碎加工成超细骨泥或经脱水制成骨粉，既能保持95％以上的营养素，且吸收率高。1.2新型功能食品或添加剂-1食品膳食纤维纤维素为“第七营养素”；增加膳食纤维的摄入是提高人体健康的重要措施；借助现代超微粉碎技术，使食物纤维微粒化，能明显改善纤维食品的口感和吸收性。1.2新型功能食品或添加剂-2补钙食品超微粉碎后得到的微粉有机钙（包括珍珠粉），比无机钙容易被人体吸收、利用；制成高钙高铁的骨粉（泥）系列食品；粒度小于5μm时可用于某些缺钙食品如豆奶等的富钙。1.2新型功能食品或添加剂-3甲壳素蟹壳、虾壳等的超微粉末•保鲜剂•持水剂•抗氧化剂•降血脂、降血压、降血糖。1.2新型功能食品或添加剂-4花粉、灵芝孢子粉花粉、灵芝孢子粉等的超微破壁•不破壁人体难以消化吸收•破壁后消化吸收率可提高30~50倍。•破壁粉比不破壁粉具有更强的生物活性1.３改变传统工艺改善食品品质、降低生产成本速溶茶、葛根全粉：传统的饮茶方法是用开水冲泡茶叶，但是人体并没有完全吸收茶叶的全部营养成分；采用超微粉碎将茶叶制成粒径小于5微米的粉茶，则茶叶的全部营养成分易被人体肠胃直接吸收，用水冲饮时成为溶液状，无沉淀。大大简化生产工艺并降低生产成本。1.4饮料加工软饮料：豆类固体饮料、超细骨粉配制富钙饮料和速溶绿豆精等；牛奶：利用均质机能使脂肪明显细化；植物蛋白饮料：使蛋白质固体颗粒、脂肪颗粒变小，从而防止蛋白质下沉和脂肪上浮；调味品加工：超微粉使其香味和滋味更浓郁、突出。•2微胶囊技术在食品工业中应用•微胶囊技术：是指利用成膜材料将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊（一般为5-300μm）内成为一种固体微粒产品的技术。微胶囊技术应用于食品工业始于20世纪80年代中期，这一新技术正为食品工业开发新产品、更新传统工艺和改善产品质量等发挥着越来越大的作用。硬胶囊软胶囊微胶囊粉末鱼油2020/2/17GXQ19ModernSpectrumSpraydryingSpraydryingsystem2020/2/17ModernSpectrum经微胶囊化后，可改变物质的色泽、形状、质量、体积、溶解性、反应性、耐热性和贮藏性等性质，能够储存微细状态的心材物质并在需要时释放出。由于这些特性，使得微胶囊技术在食品工业上能够发挥许多重要的作用。1.改变物料的存在状态、质量与体积2.隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料3.掩盖不良风味、降低挥发性4.控制释放5.降低食品添加剂的毒副作用2.1微胶囊的功能2020/2/17ModernSpectrum1．改变物料的存在状态、物料的质量与体积液体物料经微胶囊化转变成细粉状固体物质，如液体香料、液体调味品、酒类和油脂等，可经微胶囊化后转变成粉末香精、粉末食用油脂、粉末乙醇等固体颗粒，以便于加工、贮藏与运输。例如:将液体油脂作为心材，选择适当的壁材，运用微胶囊技术就可产生出固体粉末油脂，非常方便地添加于各种食品原料中。在国外，目前约有数十种微胶囊产品的粉末油脂作为食品工业原料，应用于各类营养保健食品或功能型食品。2020/2/17ModernSpectrum2．隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料在配料丰富的食品体系中，某些成分间的直接接触会加速不良反应的进程，如某些金属离子的存在会加速脂肪的氧化酸败，也可能影响食品的风味系统。通过微胶囊技术，可使易发生作用的配料相互隔离开。对于一些不稳性的敏感性物料，经微胶囊化后可免受环境中湿度、氧气、紫外线等不良因素的干扰，提高了贮藏加工时的稳定性并延长产品的货架寿命。2020/2/17GXQ23ModernSpectrum部分食品添加剂，如某些矿物质、维生素等，因带明显的异味或色泽而会影响被添加食品的品质。若将这些添加剂制成微胶囊颗粒，即可掩盖它们所带的不良风味与色泽，改善它在食品工业中的使用性。部分易挥发的食品添加剂，如香精香味等，经微胶囊化后可抑制挥发，减少其在贮存加工时的挥发性，同时也减少了损失，节约了成本。3．掩盖不良风味、降低挥发性2020/2/17ModernSpectrum4．控制释放控制释放于50年代初始用于口服药和化学肥料等，以延长活性成分的释放时间，使其释放速度受外界环境调节。实现控制释放的方法很多，微胶囊化是其中比较重要的一种。微胶囊后，可对心材的释放时间和释放速率进行控制。利用微胶囊控制释放的特点，用在食品工业可以滞留一些挥发性化合物，使其在最佳条件下释放。例：乳品工业中益生菌的包埋乳酸菌和双歧杆菌等益生菌经过蛋白质双层微胶囊化包埋处理后，保证了在胃酸中不被溶解，而在肠液的中性环境中经过2-3min后释放出来，保证了益生菌在肠道中的定植。2020/2/17ModernSpectrum对于酸味剂：如在加工初始就与其它配料相混合，可能会使部分配料如蛋白质发生变性而影响产品的质地；经微胶囊化后就可控制它在需要时（如产品加工即将结束）再释放出来，这就避免它可能带来的不良影响。饮料工业上部分防腐剂（如苯甲酸钠）与酸味剂的直接接触会引起失效，若将苯甲酸钠微胶囊后可增强对酸的忍耐性，并可设计在最佳状态下释放出来发挥防腐作用，延长防腐剂作用时间。2020/2/17ModernSpectrum通过预先设计并选取适当的壁材，还可实现特殊的释放模式达到某种特殊的效果。如一种微胶囊化的低酸性杀菌剂，是利用微胶囊缓慢释放出乙醇，让定量的乙醇在包装容器中形成一定的蒸汽压，以收到长期的杀菌防腐效果。2020/2/17GXQ27ModernSpectrum5．降低食品添加剂的毒理作用利用微胶囊控制释放的特点，可通过适当的设计实现对心材的生物可利用性的控制，实际应用时，这种人为控制作用能够降低部分食品添加剂（特别是化学合成产品）的毒性。例乙酰水杨酸：未微胶囊化和微胶囊化的乙酰水杨酸对小鼠的半数致死量LD50值分别为1750mg/kg和2823mg/kg，后者比前者提高了60%，说明毒副作用得以大幅度的降低。2020/2/17ModernSpectrum微胶囊化技术的应用1.中草药微胶囊2.靶向治疗癌症3.量子点生物分析和医学诊断1.农药微胶囊2.肥料微胶囊1.益生菌微胶囊2.营养素微胶囊1.无碳复写纸2.污水处理3.香料医药医疗农牧业方面食品保健方面工业方面微胶囊化技术的应用2020/2/17GXQ29ModernSpectrum微胶囊技术在食品工业的应用：（1）生物活性物质：膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶（SOD）、硒化物和免疫球蛋白等；（2）氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸和胱氨酸等；（3）维生素：维生素A、B1、B2、C和E等；（4）矿物元素：硫酸亚铁等；（5）食用油脂：米糠油、玉米油、麦胚油、月见草油和鱼油等；（6）酒类：白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等；（7）微生物细胞：乳酸菌、黑曲霉和酵母菌等；类胡萝卜微胶囊化大蒜素、大蒜粉的微胶囊化2020/2/17GXQ32ModernSpectrum（8）甜味剂：甜味素（Aspartame）、甜菊苷、甘草甜素和二氢查尔酮等；（9）酸味剂：柠檬酸、酒石酸、乳酸、磷酸和醋酸等；（10）防腐剂：山梨酸和苯甲酸钠等；（11）酶制剂：蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和维生素酶等；（12）香精香油：桔子香精、柠檬香精、樱桃香精、薄荷油和冬青油等；（13）其它：焦糖色素和酱油等。•3冷冻浓缩与冷冻干燥技术冷冻浓缩是近年来发展迅速的一种浓缩方式，由于在低温常压下操作，具有可阻止不良化学变化和生物化学变化及风味、香气和营养损失小等优点，备受国内外学者的关注。特别适用于浓缩热敏性液态食品、生物制药、要求保留天然色香味的高档饮品及中药汤剂等。冷冻浓缩具有巨大的发展潜力。3.1冷冻浓缩的应用冷冻浓缩设备在食品工业中用于果汁、葡萄酒、乳制品及功能食品等的浓缩，得到了高质量的产品。果汁行业：冷冻浓缩技术很好地保留了果汁中挥发性物质的香气成分，浓缩效果比冷冻干燥包括在内的任何其他浓缩技术都要好。酿酒行业：该技术可除去啤酒中冰晶的同时除去形成混浊的多酚、丹宁酸等物质，从而减少