4_新技术、新工艺、新资源加工食品的安全性

第四章新技术、新工艺、新资源加工食品的安全性本章主要内容食品加工新技术及安全性评价新工艺及安全性评价新资源及安全性评价食品工业用菌的安全性评价第一节食品加工新技术及安全性评价超微粉碎技术微胶囊造粒技术微波技术食品杀菌新技术电离辐射保鲜超声波技术生物技术在食品中的应用1超微粉碎技术超微粉碎一般是指将3mm以上的物料颗粒粉碎至10m以下的一种粉碎技术。应用：中药加工、功能因子提取和添加分类：微米级粉碎：1-100m亚微米级粉碎：0.1-1m纳米级粉碎：0.001-0.1m，即1-100nm分类（续）性质化学方法物理方法（机械式粉碎法）粉碎过程中物料载体种类干法粉碎：气流式、高频振动式、旋转球（棒）磨式、锤击式、自磨式湿法粉碎：胶体磨、均质机深冷冻超微粉碎法：韧性、黏性、热敏性、纤维类物料1.1超微粉碎的原理超微粉碎的原理与普通粉碎相同，只是细度要求更高，它利用外加机械力，使机械力转变成自由能，部分破坏物质分子间的内聚力，来达到粉碎的目的。1.2超微粉碎技术的优点超微粉碎后的超微粉体处于微观粒子和宏观物体之间的过渡状态速度快，可低温粉碎粒径细，分布均匀节省原料，提高利用率减少污染——密闭系统中进行提高发酵、酶解过程的反应速度有利于机体对营养成分的吸收药物粉碎后粒度粉碎前的粒度粉碎后溶出效果目数/目微米/μm目数/目微米/μm当归散5001-28.480-100150-180总溶出物、含氮量、阿魏酸等提高20%川贝母3004880-100150-1804h总生物碱溶出量提高1.3倍。西洋参500-134010-2580-100150-180人参皂苷Rb1提高0.9倍银翘解毒汤2001-7580-100150-180水溶性浸出物提高71%黄连解毒汤500-134010-2580-100150-180黄芩苷含量提高51.23%(开水冲搅)芪蛭真武汤500-134010-2580-100150-180超微粉水浸液中黄芪甲苷含量提高41.37%云芝3000580-100150-180多糖得率高61%人参2001-7580-100150-180人参皂苷Rb1提高57%红参2001-7580-100150-180人参皂苷Rb1提高66%三七2001-7580-100150-180人参皂苷Rb1提高56%天麻100000.06-0.3218080天麻素溶出量90%当归100000.07618080阿魏酸提取量提高12.95%1.3超微粉碎方法（1）气流式原理：利用气体通过压力喷嘴的喷射产生剧烈的冲击、碰撞和摩擦等作用力实现对物料的粉碎。典型设备：环形喷射式、圆盘式、对喷式、超音速式、叶轮式气流粉碎机。1.3超微粉碎方法（2）高频振动式原理：利用球或棒形磨作高频振动产生冲击、摩擦和剪切等作用力实现对物料的粉碎。典型设备：间歇式和连续式振动粉碎机1.3超微粉碎方法（3）旋转球（棒）磨式原理：利用球或棒形磨介做水平回转时产生冲击和摩擦等作用实现对物料的粉碎。典型设备：球磨机、棒磨机、管磨机、球棒磨机1.3超微粉碎方法（4）转辊式原理：利用磨辊的旋转产生摩擦、挤压和剪切力等作用粉碎物料典型设备：悬辊式盘磨机、弹簧辊式盘磨机、辊磨式、精磨式盘磨机1.4超微粉碎技术的应用改善食品品质，改变传统工艺，降低生产成本软饮料加工：茶粉、植物蛋白饮料等巧克力生产：巧克力配料的精磨中药生产：促进药材成分的溶出，提高药效食品资源的利用：膳食纤维的微粒化、骨粉、虾蟹壳产品饲料的加工——水产饲料1.5超微粉碎技术的安全性评价超微粉碎的颗粒粒径范围为1-75m，一般平均粒径≤15m，粒径在此范围的中药粉体所含的药效成分与普通中药制剂相比，分子结构上不会发生明显变化，因此其吸收利用机理也不会改变，对安全方面不会构成威胁。2微胶囊造粒技术或称微胶囊技术，是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶内成为一种固体微粒产品的技术。能够保护被包裹的物料，使之与外界环境相隔绝，达到最大限度的保持原有的色香味、性能和生物活性，防止营养物质的破坏与损失。2.1微胶囊技术的原理内部装载的材料——心（芯）材外部包裹的壁膜——壁材微胶囊技术实质上是一种包装技术，其效果的好坏与“包装材料”壁材的选择紧密相关，而壁材的组成又决定了微胶囊产品的一些性能如：溶解性、缓释性、流动性等，同时它还对微胶囊化工工艺方法有一定影响，因此壁材的选择是进行微胶囊化首先要解决的问题。2.1微胶囊技术的原理原理：针对不同的心材和用途，选用一种或几种复合的壁材进行包覆。油溶性心材——水溶性壁材水溶性心材——油溶性壁材微胶囊的直径一般为1~500m，壁的厚度为0.5~150m2.2微胶囊的作用改变物料的存在状态、物料的质量与体积隔离物料间的相互作用，保护敏感成分掩盖不良风味，降低挥发性能将相互反应的组分分步微胶囊化后，稳定的存放在同一物质中降低食品添加剂的毒理作用控制释放2.3微胶囊技术的应用茶饮料：保香，去除杂味、速溶茶生产果汁、蔬菜汁、果蔬汁：稳定性、悬浮性、风味固体饮料：固体碳酸饮料医药：药物缓释农药：延长、提高药效，降低损失和挥发性气味香精、香料：液体转化为固体化妆品：化妆品活性成分的微胶囊化2.4微胶囊化方法物理法：主要有空气悬浮法、喷雾干燥法、包结络合法等。化学法：主要利用单体小分子发生聚合反应生成高分子或膜材料并将芯材包覆，常使用的是界面聚合法和原位聚合法。物理化学法：通过改变条件（温度、pH值、加入电解质等）使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将芯材包覆形成微胶囊，具体有凝聚法、油相分离法、干燥浴法、熔化分散冷凝法等。微胶囊的制作方法2.5微胶囊技术安全性评价微胶囊壁材的生物安全性微胶囊的稳定性微胶囊制备工艺对产品最终性质的影响心材释放后的残壳的处理和分离3微波技术微波技术：靠电磁波把能量传播到被加热物体的内部。特点：加热速度快、热效率高具有穿透力电能消耗大应用：食品熟制、焙烤、干燥、解冻、杀菌3.1微波工艺的原理微波：频率300—300000MHz即波长1-0.01m，有穿透性的电磁辐射线。微波进入到物料内部时，诱使物料中的水等极性分子随微波频率做同步旋转，水分子等的高速旋转的结果是产生摩擦热，导致物料表面和内部同时升温。3.2微波技术在食品中的应用微波烹调微波干燥微波解冻微波杀菌和保鲜微波膨化3.3微波技术的安全性评价微波设备对人体健康的影响微波处理食品的安全性微波加热对蛋白质结构有影响——癌变？食品的营养价值被破坏研究发现长期摄入微波食物会影响机体免疫力和引起缺氧微波加热水的分子结构变化微波残余能量对机体的影响4食品杀菌新技术4.1欧姆杀菌（电阻加热杀菌）欧姆杀菌：借助通入电流使食品内部产生热量达到杀菌的目的。特点：适合于处理大颗粒物料加热速度快、效率高、效果好加热均匀4.2高压杀菌200MPa以上的压力，对微生物有致死作用特点：冷杀菌，对食品营养成分影响小食品物性的影响：产生特殊的质地和风味效果好，作用均匀能耗小缺陷设备成本高杀灭芽孢效果不及热杀菌灭酶作用不及热杀菌5电离辐射保鲜（辐照保鲜）利用电离辐射（γ射线、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，对食品进行加工处理的新型保藏技术。特点：通过各种途径，达到食品保鲜的效果无残留具有穿透性处理效果快速、均匀、彻底非热过程能耗小食品辐照剂量采用不同的剂量处理会产生不同的效果，不同产品需要的辐照剂量也有差别。按剂量划分可分为低、中、高辐照三种技术标准。低剂量辐照：抑制蔬菜发芽，防止食品虫害并延长水果和蔬菜的生理过程——1kGy以下中剂量辐照：既可延长食品室温保藏期，又可改善食品的工艺品质——1-10kGy高剂量辐照（10-50kGy）：常用于香料和调料及调味品的消毒食品辐照源放射性核素60Co或137Cs产生的γ射线γ-射线：穿透力很强，适合于完整食品及各种包装食品的内部杀菌处理。电子加速器产生的电子束电子束：穿透力较弱，一般用于小包装食品或冷冻食品的杀菌，特别适用于对食品的表面杀菌处理。辐照源的特点钴源的安全防护要求高、存在废源回收处理等问题电子束的产生依靠电作为能源，不需要借助任何放射性元素相近输出功率情况下，加速器辐照站比60Co辐照站的总造价低，占地面积少。电子束辐照食品保鲜有其独特优点，发展迅猛。电离辐射保鲜的安全性评价食品的辐照剂量食品的包装方法和包装材料辐射化学动物或家畜喂养实验辐照食品的毒理学研究电离辐射保鲜的安全性评价在辐射剂量适当的前提下，基本上不存在安全性问题。1980年，WHO，日内瓦会议：食品辐照剂量10kGy以下，是一个物理过程，不需要做毒理学实验，同时在营养学和微生物学上也是安全的。6超声波技术低强度超声波：能量一般小于1W/cm2，通过体系时不会对介质产生物化破坏作用，主要用于食品分析领域。高强度超声波：能量通常为10-100W/cm2，足以使介质发生物理裂解以及加速某些化学反应，主要应用于促进乳化、破解细胞壁和分散聚沉物。6.1低强度超声波技术——无损检测测定介质的厚度：巧克力涂层厚度、肉的厚度、罐头中液层厚度、蛋壳厚度探测食品中的杂质异物：非透明体系流速的测定食品组成的测定分散相粒度测定乳状液分层的检测相转变的监测超声波显影技术6.2高强度超声波技术促进氧化反应对酶的作用超声波杀菌助滤、加速扩散超声波嫩化改善起晶超声波提取7生物技术在食品中的应用生物技术：酶工程、发酵工程、细胞工程、基因工程和组织培养技术应用酶在食品工业的应用微生物及发酵产物的应用：食品添加剂、辅料组织、细胞培养产物的应用转基因食品食品检测生物技术产品的安全性评价酶微生物及发酵产物组织、细胞培养产物转基因技术第二节新工艺及安全性评价冷冻粉碎加工工艺挤压膨化加工工艺蔬菜的脱水加工食品的流化速冻加工食品包装材料1冷冻粉碎加工工艺食品冷冻粉碎加工工艺是利用冷冻和粉碎技术相结合，使食品原料在冻结状态下进行粉碎制成干粉的技术。应用：含水、油含量较高热敏性物料肉类、巧克力、大豆粉、花生粉、杏仁粉、中草药、香辛料等1.1原理利用物料的“低温脆性”玻璃化转变：非晶态聚合物在温度变化时会出现力学性质的变化，形成橡胶态和玻璃态两种物理状态；而且温度变化过程可以产生由橡胶态向玻璃态的转变。在食品体系中也存在这种现象玻璃化温度——脆化温度1.2优点可以粉碎常温下难以粉碎的物料可以制成比常温粒体流动性更好、粒度分布更理想的产品不会发生常温粉碎时因发热、氧化造成的变质现象粉碎时不会发生气味逸出、粉尘爆炸等1.3冷冻粉碎工艺的主要研究内容被冷冻粉碎对象的玻璃化温度（脆化温度）冷冻粉碎的最佳工艺参数真空干燥的最佳工艺参数低温能源安全性2挤压膨化工艺挤压膨化技术：是将物料置于膨化设备内，由于受挤压而产生200-300℃高温和1-10MPa高压，当突然排出于常温常压下发生膨化，使物体的物理和化学性质发生变化。挤压膨化的作用：食品物料的质构调整——口感、质地淀粉、蛋白质利用率提高营养成分损失少杀菌效果好，水份含量低，产品保质期长混配原料水进水、进料料水混合推进、输送冷却纤维化稳定TSP定型“熔融体”形成蛋白质变性纤维化形成混合揉捏形成均匀面团235冷却模头41恒温冷却高加水量干粉喂料组合螺杆双螺杆挤压脱溶机处理能力100t/d,挤压脱溶后物料含湿率≤45%,动力消耗≤37kw2.1挤压技术生产品的特点结合了混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等几种单元操作的过程。通用性强，产品种类繁多生产效率高，成本低产品质量高，营养损失少，卫生条件好，无污染2.2挤压膨化技术的发展挤压机理的深入研究挤压膨化设备的开发和研制——大型化、自动化挤压膨化过