中国超高压生物和食品加工技术发展概况和前景(摘要)

1中国超高压生物和食品加工技术发展概况和前景（摘要）贾培起天津市华泰森淼生物工程技术有限公司一、超高压食品加工技术发源于美国1、1899年美国化学家BertHite首次发现450Mpa超高压能延长牛乳保质期。2、1914年Bridgman发现蛋白质在700Mpa下能凝固。因为各种原因，该项技术研究没有进一步的研究和发展。照片是Bridgman1912年使用的超高压实验仪器。二、超高压技术在日本率先产业化1、1986年日本京都大学林力丸先生率先开始利用超高压技术对食品进行常温灭菌加工的研究，2、1991年梅迪亚公司推出了第一个超高压食品，超高压草莓酱、苹果酱等产品。超高压苹果酱2三、中国首次报道超高压技术1990年刊载第一篇报道日本的《超高压食品加工技术》，从此开始陆续出现一些综述、消息和编译的文章。四、国内第一篇超高压技术论文1995年，黑龙江商学院叶怀义教授，利用金刚石压机进行实验，发表第一篇超高压技术研究论文《超高压对过氧化物酶的影响》五、国内最早的超高压食品加工设备兵器部52研究所张玉诚、张福长等工程师，于1995年，自行研制了第一台超高压食品加工设备（600Mpa，15升），为院校学者开展超高压技术的课题研究，创造了条件。较早的超高压设备3最初的手动装置较早的小型设备六、1990-2007发表的超高压技术论文统计1990-1994年只有10几篇综合报道和翻译的文章，1995年发表了第一篇超高压技术专4题研究的论文，1995-2000综述文章与专题论文数量大致相当，超高压技术的研究工作开始活跃起来，2001-2007超高压独立课题的研究工作大幅度提高并取得很大成果，据不完全统计，2008年发表论文总数已经超过2007年的100多篇。七、超高压论文涉及的领域1食品420篇68％2生物111篇18％3医学19篇3％4提取44篇7％5育种21篇3％八、食品领域的超高压技术研究123455九、开拓中国超高压技术的学者黑龙江商学院——叶怀义教授、食品学院院长，在没有超高压试验设备的条件下，借用国家地震局的400mpa设备进行早期的超高压实验研究，1995年发表我国第一篇超高压加工技术论文《超高压对过氧化物酶的影响》，此后对淀粉的超高压糊化进行研究，发表了《高压对淀粉糊化特性的影响》多篇论文。中科院上海生化所——阮康成研究员、副所长，80年代末从美国引进手动超高压设备，对生物大分子进行研究，发表了关于蛋白质、灭菌、酶的构象、病毒、疫苗等方面的论文，在2004年巴西召开的第三届国际超高压生物和食品学术交流会发表论文，是我国在国际上发表论文最多的学者，其培养的博士，大多数在国外深造或工作。阮康成研究员手动超高压加压装置中国农业大学——李里特、南庆贤、胡小松雀巢咖啡赠送中国农大一台日本制造的小型超高压装置，开始进行超高压技术的研究，并培养了很多有水平的超高压技术人才。李里特副校长的研究生张宏康完成了很有影响的博士论文《超高压对生物大分子的影响研究》；南庆贤院长的研究生靳烨完成了《高压处理对鲜牛肉感观性能的影响》等博士论文；胡小松院长的研究生马永昆完成了《超高压鲜榨哈密瓜汁加工工艺技术的研究》博士论文，为我国各院校开展超高压技术专业，培养了骨干力量。2008年，农业大学承担了国家863计划，其中包括超高压食品的非热加工。李里特教授南庆贤教授胡晓松教授6内蒙古农业大学——德力格尔桑、靳烨教授、食品学院院长，德力格尔桑较早对超高压加工技术进行研究的学者，其代表论文有《超高压处理对绵羊肉嫩化机理的研究》等10余篇论文。靳烨对超高压加工牛肉进行多方面的研究，发表了《高压处理对鲜牛肉感观性能的影响》。德力格尔桑教授南京农业大学——江汉湖教授、食品学院院长，最早进行超高压项目研究的教授，第一个承担国家项目“超高压技术在大豆食品深加工中应用”，并进行超高压灭活芽孢致病菌、酶等多方面研究，培养出邱伟芬、高瑀龙、董明盛等博士。江汉湖教授西北农林大学、华南农业大学——杨公明华南农业大学教授、食品学院院长，法国留学归国博士，原西北农林大学食品学院院长。归国后大力推动超高压技术教育和普及工作，应用超高压技术在农业和食品广阔的领域进行研究，硕果累累，先后发表几十篇论文。7杨公明教授浙江工商大学——励建荣浙江工商大学教授、生物食品工程学院院长，最早进行超高压技术研究的学者之一。其代表论文《高压催陈黄酒的研究》、《超高压对酶活的影响》等，多年来一直坚持不断地进行超高压技术研究，并承担了国家2008年海洋领域水产品安全方面863计划项目，其中包括超高压技术。吉林大学——张守勤吉林大学教授，多年来在超高压提取植物有效成分方面进行了大量的研究，并且获得多项国际和国家专利，在中药提取领域取得一系列成果，为我国中药现代化做出了贡献。其中代表性的论文如《常温超高压提取人参总皂苷》、《高压技术提取朝鲜淫羊藿总黄酮的研究》、《纤维素酶提取红景天总黄酮的研究》、《超高压提取刺五加叶中总黄酮的研究》等。张守勤教授8合肥工业大学——潘见合肥工业大学教授、食品学院院长。2000年购置超高压设备，是最早具有超高压实验手段的院校。10多年来不断地进行超高压技术的研究和产品开发，发表大量的论文，特别是超高压西瓜汁、草莓汁、梨汁等产品工艺已经成熟，一旦大型设备形成生产能力，很快就会产业化。华南理工大学——曾庆孝、李汴生华南理工大学教授，是我国研究超高压技术成果最多、培养人才最多的院校，课题研究有深度，有影响的论文有《超高压杀菌及其反应动力学》、《超高压处理对豆浆感官状态和流变特性的影响》、《超高静压对食品热力学特性的影响》、《超高静压对细菌芽孢内部变化影响的研究》曾庆孝教授江南大学——江波、杨瑞金江南大学于2005年开始购置了超高压设备，虽然时间较短，但是进行了大量课题研究例如：《超高压处理对轻度加工茭白品质的影响》、《超高压中温协同处理对猕猴桃果汁品质的影响》、《熟制对虾虾仁超高压杀菌主要参数探讨》、《超高压灭活枯草芽孢杆菌(AS1.140)的参数优化》等。江苏大学——马永昆马永昆教授受聘于江苏大学后，建立了我国第一个“超高压食品技术研究所”，在超高压技术研究方面不断探索，成果显著，先后发表了《超高压技术在功能食品加工中的应用及其安全性评价》、《温度协同超高压处理对洋葱的蒜氨酸酶的影响》、《超高压提取云芝菌丝体中活性肽工艺的初步研究》等论文，他们除了培养研究生外，特别注重推动超高压技术的产业化，目前正在致力于企业合作，将超高压产品推向市场。华泰森淼公司华泰森淼公司创办以来，不仅在超高压设备研制方面投入了大量的力量，而且与天津大学、科技大学、农学院等院所合作，进行了多方面超高压生物和食品加工技术的研究。其中包括果汁、果酱、牛初乳、白酒、水产品、肉制品、腌渍菜、提取、病毒灭活、疫苗制取、细胞破壁、血浆处理等。其中开发出超高压加工的果汁、水产品如海参、鲍鱼、牡蛎、扇贝等已经正式进入市场。华泰森淼研制的部分超高压食品910未处理加压处理加热处理不同方法加工的鲍鱼组织结构其它超高压加工的贝类11超高压蛋清、蛋黄、全蛋肠鲜贝肉肠喜来登五星级酒店供应超高压牡蛎日本料理店长品尝超高压水产品十、中日超高压技术产业化的差距1、产业化方面的差距日本从1986年开始进行超高压技术的研究，到1991年明治屋生产超高压果酱，只用了5年时间，之后超高压果汁、超高压大米饭、超高压肉制品陆续上市，已经形成产业，在市场已经有很大的影响，并且整条生产线出口韩国、中国及其它地区。而中国从93年开始研究超高压技术，直到今天已经15年，还是以研究为主，没有一个有影响的超高压产品推向市场。2、设备拥有量的差距2003年日本拥有150多台超高压设备；中国2000年研制出第一台超高压设备产品后，直到2008年仅有43台（见下图），其中30多台实验机，几台生产设备一般仅有50升左右。12超高压设备拥有量统计3超高压设备制造的差距日本生产超高压设备的企业多，中国只有2-3个企业生产超高压食品加工设备。13日本的超高压实验机4、学术活动日本建立了“高压学会”，每年都有“超高压生物和食品”的学术会议，经常举办“国际超高压生物和食品科学技术年会”，出版大量的专业书籍。中国至今没有一个这样的学术组织，除了兵器部52所主办过两次交流会外，近5年没有任何活动。日本出版的超高生物与食品压专业著作5、科研项目与产业化脱节中国高等院校以“论文+经费”为导向，申报国家项目，致使大量科研成果束之高阁，未能转化为产业。日本将超高压技术列为重点发展的新技术产业，组织“官、产、研”等23个院校、企业、研究所，投入大量资金，共同攻关，实现了超高压食品加工技术产业化。6、超高压食品缺位日本不断推出超高压食品，进入市场，在消费者中获得较高的认知度和美誉度；中国尚未有这样的产品，大众媒体从没有报道过超高压技术和产品，消费者不了解超高压食品的优势，存在“盲区”，大大影响了市场的需求，因此亟待开发出有影响的产品，“引爆”市场，推动超高压技术产业化。十一、中国发展超高压食品的条件和优势1、超高压技术人才的储备院校培养了几百名硕士和博士研究生，发表很多有水平的论文，例如张宏康、马永昆、段旭昌、马汉军等，已经成为超高压技术教育和科研的中间力量；国外超高压技术高级人才陆续回国，开辟新的专业，例如中国农科院木泰华、浙江大学14朱松明、合肥工业大学陈从贵、内蒙古农业大学格列日图等。2、超高压技术的影响不断扩大●2004年以前，国内对超高压技术研究仅限于少数院校；绝大多数技术人员和技术官员对超高压生物和食品加工技术并不了解。●2005年之后，超高压技术在农产品深加工和食品专业领域开始了较大范围的项目研究。●近几年国家科技部和地方将超高压技术列入了“十一五”发展规划，并且批准了几个与超高压技术相关的“863”计划和“中小企业创新基金”。3、有望打开超高压技术的瓶颈国内外公认：“超高压设备价格昂贵是超高压技术发展的最大瓶颈”。这一问题有望在中国得到解决。中国是世界最大的制造大国，在超高压设备方面亦然。中国的设计成本、材料成本、加工成本、服务成本都比较低，因此可以将超高压设备控制在企业能够接受的水平，降低成本和投资风险。4、中国制造能力中国现有企业对大型设备所需高强度材料的冶炼、锻造、热处理、机械加工和高压容器的套合、以及缠绕工艺都非常成熟。中国有20多个企业，生产用于处理材料（如高压陶瓷、粉末冶金、石墨）的等静压设备，结构、工艺与超高压类似，因此有条件制造用于食品的超15高压设备。所不同的是需要新材料、新设计，并且将这些加工条件进行新的整合。真空冶炼电渣重熔3000吨快速锻造16大型退火炉大型容器的加工大型龙门铣床17大型设备的装配缠绕设备中国生产的等静压机18十二、国内市场分析据估计，国内有大专院校、研究所和企业技术开发中心几千个，高档宾馆和餐饮饭店几十万个，都是小型超高压设备潜在的市场；我国每年生产食品约几亿吨，是大型生产设备的目标市场。19十三、华泰森淼公司超高压设备1、传统的超高压设备结构——分体式间接加压分体式设备的超高压增压器与加压容器是分离的。增压器产生超高压后，通过管路输送到加压容器，对被加工材料进行超高压处理。2、自主创新的超高压设备——一体化直接加压整体式超高压设备的超高压增压器与加压容器组合成一个整体的机械，增压器的活塞压头直接压入加压容器的内腔并产生压力。小容量的实验机采用整体式，不仅结构紧凑、操作方便，而且能大大降低成本。203、两种方案的对比两种结构形式的比较维护性能更换密封简单，不用工具，操作人员可自行更换更换密封麻烦，有时需专业维修工配合安全性只有一处超高压部件，并有安全门防护除两个超高压部件外，还有中间连接的超高压管路和伐。动态特性可采用电液比例控制，动态性能较好不能采用电液比例控制，动态性能较差自动控制自配PLC和计算机，容易自动实现交变载荷实验，能自动采集、分析、处理数据，减少实验员工作量交变加载的控制性较差温度控制具有加热、制冷装置，自动控制实验温度同左工作介质水油能耗设有停泵保压系统，减少能耗同左占地面积小较大制造成本较低较高运行费用较低较高4、超高