3、非热加工技术

3、非热加工技术专题非热加工技术其实是一类没有采用热加工技术的统称，包含超高压、脉冲电场等技术。食品“非热加工”因具有杀菌温度低，能更好保持食品营养成分和新鲜度，同时满足消费者“最少加工”的需求等特点，近年来备受业界关注，同时也得到政府的大力扶持:“十二五”期间，国家投入“非加热”技术的研发经费将逾两千万美元。非热加工是一种新兴的加工技术，在食品行业中主要用于杀菌与钝酶，包括超高压、高压脉冲电场、高压二氧化碳、电离辐射、脉冲磁场等技术。与传统的“热加工”技术相比，食品“非热加工”具有杀菌温度低，能更好保持食品固有营养成分、质构、色泽和新鲜度等特点。同时，非热加工对环境污染小、加工能耗与污染排放少。因此，该技术在食品产业中的应用已成为国际食品加工业的新增长点和推动力。3.1超高压(ultrahighpressure，UHP)技术超高压技术是指将100~1000MPa的静态液体压力施加于食品物料上并保持一定的时间，起到杀菌、破坏酶及改善物料结构和特性的作用。处理过程一般在常温下进行，处理时间从几秒钟至几十分钟不等。由于超高压是基于对食品主成分水的压缩效果，遵循帕斯卡定律(Pascal’slaw)，因此对于不适合这一定律的干燥食品、粉状或粒状食品，不能采用超高压处理技术。3.2辐照(Irradiation)技术辐照技术是近年来发展很快的一种非热力加工新技术。它是利用电离辐射(主要是指钴60产生的γ射线、加速器产生的电子束或x射线)与物质的相互作用所产生的物理、化学和生物效应，对物质或食品进行加工处理，实现射线对食品分子的修饰以及降解食品中有害物质的新型食品加工技术。该技术已被证明是一种能有效提高食品安全性，延长食品货架期的绿色食品加工方法。3.3脉冲电场(pulsedelectricfield，PEF)技术脉冲电场(PEF)技术利用高电压(15~100kV/cm)脉冲作用于物料，处理过程在室温、低于室温或稍微高于室温的条件下进行，由于作用时间非常短(小于1s)，物料的温度仍在常温范围内(可采用冷却的方法对处理过程中的物料进行冷却)，由加热引起的能量损失极低。与传统方法相比，PEF技术有处理时间短、能耗低、食品物理化学性质改变小、营养风味变化不大等优点，非常适合热敏性的食品杀菌，目前主要用于液态食品物料的巴氏杀菌。3.4超声波(ultrasonicwave)技术超声波是指频率在2×104~1×109Hz之间的声波，属于机械波的一种，其传播遵循声波传播的基本规律，但同时又具有以下几个突出特点：超声波频率可以很高，传播的方向性较强，在液体、固体中传播时，衰减很小；超声波在传播过程中介质质点的振动加速度非常大；在液体介质中，当超声波的强度达到一定值后会产生空化现象。4、食品添加剂专题4.1新型食品防腐技术4.1.1乳酸链球菌素4.1.2纳他霉素4.1.3聚赖氨酸4.2复合食品添加剂食品添加剂是指为改善食品色、香、味，以及为了防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成或天然物质。虽然食品添加剂工业化生产的历史不长，但人类实际使用食品添加剂却有着悠久的历史，经过几千年来人类在生活中的不断积累，食品添加剂的生产和使用也更趋于科学、合理。走过了一条由不自觉使用到有目的地添加，由使用单一品种到多品种复合使用的道路。复合食品添加剂的优点：复合食品添加剂具有协同增效作用；复合食品添加剂的互补作用；增加安全性的作用；改善食品添加剂的风味和口感；工艺改良及方便使用；综合利用及开发新产品。5、纳米技术与纳米食品专题纳米技术是指在纳米尺度(1-100nm)上研究物质的特性和相互作用，以及利用这些重要特性的多交叉的科学和技术。这一技术使人类认识和改造物质世界的能力延伸到了原子和分子水平，成为当今最重要的新兴科学技术之一。随着纳米科技的科学价值逐渐被认识和纳米材料的制造技术不断完善，纳米技术作为一门高新技术在食品科学领域的研究将得到越来越多的关注，主要涉及食品加工、食品包装和食品检测等领域，并取得了一些研究成果。纳米食品有广义和狭义之分，从广义来说，在食品生产加工和包装中，利用了纳米技术的都可以称为纳米食品;从狭义来说，只有对食品成分本身利用纳米技术改造和加工的产品，才称得上纳米食品。目前，所谓的纳米食品都是广义上的纳米食品，集中在食品包装中利用纳米技术延长产品货架期。5.1纳米技术在食品加工中的应用从理论上讲，所有制备纳米材料的技术与方法均可应用于纳米食品的生产，但由于食品的特殊性，比较实用和有发展潜力的纳米技术是超细微粒和纳米粒子的制备技术、微乳化技术和纳米胶囊制备技术、分子自组装技术、纳米酶催化剂技术和膜分离技术等。5.1.1超细微粒和纳米粒子的制备技术超细微粒特别是纳米粒子的研制是当今高新技术中的热门研究领域。物质经过超细化处理后，比表面积大大增加，表面能会发生显著变化，显示出独特的理化性质。最常用的制备方法为超细碾磨法，如具有强结合水能力的超细面粉和具有强抗氧化性的超细绿茶粉。研究表明，约1000nm的超细绿茶粉表现出较好的营养消化和吸收率，因而具有较高的SOD活性，即抗氧化性．如一般绿茶粉每g清除活性氧能力为2.5×103，而约1000nm的超细绿茶粉每g清除活性氧的能力为0.7×105～1.8×105，即活性提高了100倍。又如超临界流体制备超细微粒法也是近年来迅速发展起来的新技术。由于该技术可以较准确地控制结晶过程，生产出的超细微粒粒径小且粒度分布均匀。目前超临界流体技术主要用于制备纳米药物。由于超临界流体大多使用CO2，该制备方法在食品加工中也有很好的应用前景。5.1.2微乳化技术和纳米胶囊制备技术在一般情况下，将两种互不相溶的液体在表面活性剂作用下形成的热力学稳定、各向同性、外观透明或半透明、粒径l～100nm的分散体系称为微乳液，相应地把制备微乳液的技术称之为微乳化技术。自20世纪80年代以来，微乳的理论和应用研究获得了迅速的发展，微乳化技术已应用于微胶囊、纳米颗粒和纳米胶囊的制备。纳米胶囊，也称毫微囊，是20世纪80年代以来发展起来的新技术，是微胶囊中具有纳米尺寸的新型材料。纳米胶囊颗粒微小，粒径一般在10～1000nm，易于分散和悬浮在水中，形成胶体溶液，外观是清澈透明的液体。纳米胶囊具有一定的靶向性，从而使所载的药物或食品功能因子改变分布状态而浓集于特定的靶组织，以达到降低毒性、提高疗效的目的。纳米胶囊已被应用到医药、香料阻燃剂、石油产品以及食品调味品等领域。制备纳米胶囊的方法主要有乳液中的界面聚合法、微乳聚合法、乳液中的界面沉积法、复相乳液溶剂挥发法和胶体模板上聚电解质的逐步沉积法。5.1.3分子自组装技术所谓分子自组装是指分子与分子在平衡条件下，通过分子间非共价键的作用自发地结合成稳定的分子聚集体的过程。它是20世纪80年代后期科学家们在超分子化学的基础上提出来的。利用分子自组装技术制备纳米材料是最近几年才发展起来的新兴技术。由于分子自组装技术特殊的界面分子识别功能，在制备纳米材料时具有其独特优点。到目前为止，自组装技术已能用来制备纳米结构材料，如纳米团簇、纳米管、纳米环、纳米线、多孔纳米材料、功能化纳米材料、功能化纳米级膜及有机/无机纳米复合材料。5.1.4纳米酶催化剂技术酶是天然存在的纳米级生物催化剂，其被广泛应用于生物制药、食品、化工等领域，但由于酶的稳定性差和使用寿命短等问题，限制了其应用效率，因此，利用纳米材料固定化酶，用于食品工业，既可提高酶的稳定性，又可以提高酶的利用率和生产效率。5.1.5膜分离技术纳滤是介于超滤和反渗透之间的一种膜分离技术，它的截留相对分子质量为200～1000，孔径为几纳米。纳滤膜表面有一层均匀的超薄脱盐层，它比反渗透膜要疏松得多，且操作压比反渗透低。目前，利用纳滤技术，并结合超临界流体萃取技术和酶技术可从食品或天然产物中分离制备多种营养和功能性成分，如功能性低聚糖、多不饱和脂肪酸、胡萝卜素和免疫球蛋白等。5.2纳米技术在食品机械中的应用纳米技术目前在食品机械中的应用主要是作为食品机械中的润滑剂、纳米磁致冷工质和食品机械原材料中橡胶和塑料的改性。5.3纳米技术在食品保鲜和包装中的应用为了提高新鲜果蔬的保鲜效果和延长货架寿命，通常在包装中加入乙烯吸收剂以减少包装中的乙烯含量。但目前所用的乙烯吸收剂作用效果并不理想。纳米级银粉正好具有催化乙烯氧化的作用，也就是说，在保鲜包装材料中加入纳米银粉，可加速氧化果蔬食品释放出的乙烯，减少包装中乙烯含量，从而达到良好的保鲜效果。目前，关于纳米技术用于保鲜方面的报道主要是纳米保鲜膜的研究，通过将具有一定抑菌性的无机纳米粒子(如纳米Ag2O、ZnO、TiO2等)引入到基础材料(塑料)中，形成均匀分散的纳米复合膜材。5.4纳米技术在食品检测中的应用食品分析是食品工业一个长久和重要的研究方向，在很大程度上影响着食品工业和食品科学的发展。纳米技术在食品分析领域也得以应用，并取得了普遍和快速的发展，例如纳米技术在HPLC分析中的应用。目前针对小剂量食品样品进行病原体的检测和定量化研究的传感器还面临着很大的挑战，亟待开发。基于此，纳米传感器以其特有的表面效应、体积效应和量子尺寸效应，在食品特异性检测和快速分析上具有巨大的应用前景。基于纳米技术，一种准确高效的DNA微序列分析方法得以建立。这种DNA微序列分析技术是以高度多孔的硅酸盐支持物为基础，将从病原体中分离得来的样本与目标DNA通过特定序列结合，来获得具体的DNA序列信息，从而达到对病原体的鉴别。同样，Purdue大学的研究人员研制出一种生物纳米传感器，通过生物蛋白与计算机硅晶片相结合，可以检测食品中化学污染物。研究表明，此传感器用于食品分析，具有很高的敏感度，可以达到对食品中的生物或化学污染的特异性检测。7食品货架期预测新技术货架期，又称货架寿命、保质期、有效期等。食品货架期是指当食品被贮藏在推荐的条件下，能够保持安全；确保理想的感官、理化和微生物特性；保留标签声明的任何营养值的一段时间。其受产品内部因素（包括微生物数量、酶类和生化反应等）、外部环境因素（包括温度、相对湿度、pH值、压力和辐射等）以及包装材料与包装形式的影响。在食品行业，货架期是个十分重要的指标。一方面，食品生产企业为了提高市场竞争力、增加效益，会大力开发新产品，利用新工艺、新配方或者是新的包装等来延长食品的货架期。另一方面，随着消费者对食品质量要求的不断提高。在原来必须满足安全的基础上，还提出了食品在货架期内应保留营养价值、感官变化最小等新的要求。因此，对食品货架期的研究，包括食品在货架期内的品质变化、如何延长食品货架期和快速预测食品货架期的方法等都成为近些年来的研究热点。现在已知食品货架期的预测方法和预测模型有很多，但大多数方法和模型只适用于一类食品。因此要进行食品货架期预测，首先应了解研究对象的性质，即弄清楚预测食品的货架期主要受哪些因素影响；然后，再选择合适的方法和模型进行预测。本章主要就食品货架期预测的一些最新模型和技术进行阐述。7.1建立以温度为基础的动力学预测模型在大多数情况下，温度是影响食品货架期的主要因素，而且是惟一不受食品包装类型影响的因素。研究人员已经找到很多适合反映温度与食品品质变化的关系模型，包括Arrhenius方程、WLF（Williams-Landel-Ferry）方程、Z值模型法等。其中，最常用的是Arrhenius方程。7.2建立微生物生长预测模型对于主要由微生物引起腐败变质的食品来说，货架期预测的核心是确定特定腐败菌（SSO）并建立相应的生长模型。在此基础上，通过预测SSO的生长趋势就可以成功预测食品的货架期。7.3建立低水分食品的防潮包装模型对于那些低水分的食品来说，预测货架期时需要建立吸湿等温模型。需要注意的是，不同水分活度（aw）的食品，要使用不同的模型来描述各自的吸湿等温特性。如BET（Brunauer-Emmett-Teller）模型适合aw在0.2~0.6之间的食品、GAB（Guggenherm-Anderson-deBoer