高新技术在食品加工中的应用

高新技术在食品加工中的应用

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，食品工业将面临巨大的挑战，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 1.1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已达到商业无菌要求。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超高温杀菌技术

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途径之一。将流体或半流体在2s—8s内加热到135℃—150℃，然后再迅速冷却到30C,-,40℃。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一射线或电子射线来辐照食品，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内不变质的技术。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已包装封好的整瓶、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。刘慧研究表明，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。目前国外已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、李斯特菌、丙烯酰胺、禽流感、三聚氰胺等食物污染和禽畜疾病，保障食品安全已成为国际共识，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苷酸基因芯片以来，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，目前已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内检测和识别出微生物的方法。

蛋白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量的新信息。蛋白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。北京某公司已开发基于免疫原理的蛋白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印迹技术、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等利用分子印迹聚合物固相萃取水样和土壤中氯三嗪农药，回收率为80%，最低检测量0.05 ug/L-0.2ug/L。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内完

成分析，检测精度可达10 cfu/mL。

2.3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、肠出血性大肠杆菌25 cfu/mL、肠侵袭性大肠杆菌42 cfu/mL。

3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、极大地提高食品的附加值。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)。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日益关注，已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、特异功能的包装新物性。苏晶等以柿果为材料，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出“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。张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、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吲哚等致臭成分。

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1um-5 000 um范围内的一种具有半透明或密封囊膜的微型胶囊技术。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、姜汁奶粉、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面。

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、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白质、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、成型等多种加工单元，从而取代传统食品加工方法。物料在挤压机内受到强烈挤压、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，国内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已超过10亿美元。我国在挤压技术方面，已研究开发出适应高蛋白、高油脂、高水分的挤压加工机械，用于生产各类工程肉、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。在日本已应用该技术处理大豆蛋白质和生理活性物质，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，已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，其表面分子排列、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范围。张炳文、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，启动新的反应途径或改善其溶解、结晶、分配等物化性能，以提高化学反应产率、获得新的化学反应物质或提高物质的分离、提取效率。超声波在传播过程中，产生的热效应、机械作用和空化效应使传播介质（提取溶剂）易于渗入溶质内部，能够缩短提取时间，提高有效成分的提取率。超声技术应用于提取植物中的生物碱、苷类、生物活性物质等研究已有报道，表明其具有能耗低、效率高、不破坏有效成分的特点。

5结论

随着经济和社会的不断发展，超临界流体萃取、膜分离技术、高压技术等高新技术的研究不断深入，食品工业的可持续发展以及人们不断上升的消费需求进一步推动了高新技术在食品中的广泛应用，高新技术已展现出广阔的应用前景。