食品高新技术的范畴.doc

食品高新技术的范畴分类：1、根据加工的原料分：粮食加工工艺、油脂加工工艺、发酵工艺、软饮料加工工艺等。2、根据加工单元操作分：粉碎技术、加热技术、低温技术、分散技术、成型技术、生物技术、材料工艺等。3、根据包装技术特点分：真空包装技术、充气包装技术、防潮包装技术、缓冲包装技术、防氧化包装技术、无菌包装技术及其他特种包装技术等。本书中，主要从超微粉碎技术、食品冷冻技术、食品分离技术、杀菌技术、包装技术、食品质构调整技术、食品生物技术等几个领域来阐述这些高新技术及其在食品工业中的应用第一章 食品生物技术第一节 生物技术概述一、生物技术的定义（一）Biotechnology术语的诞生 1919年一位匈牙利农业经济学家Karl Ereky首创了“Biotechnology”一词。 目的：表达一切用生物转化手段进行生产的概念，并表明生物学与技术之间的内在联系。 （二）国际应用化学联合会的定义（1982） 生物技术是将生物化学、生物学、微生物学和化学工程应用于工业生产过程及环境保护的技术。 三）国际经济合作及发展组织的定义（1982） 生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂(酶或活细胞)的作用对物料进行加工，以提供产品为社会服务的技术。生物技术定义：利用生物体或其组成部分发展新产品或新工艺的一种体系，操纵生物的细胞、组织或酶，进行生物合成、生物转化或生物降解，在最适宜的条件下生产有价值的产物或进行有益过程的技术。二、生物技术的发展传统生物技术：酿造技术和发酵技术现代生物技术：重组DNA技术及其他转基因技术； 细胞和原生质融合技术； 酶和细胞固定化技术； 植物脱毒和快速繁殖技术； 动物和植物细胞大量培养技术； 动物胚胎工程技术； 现代微生物发酵技术 现代生物反应工程和分离工程； 蛋白质工程； 分子进化工程三、生物技术的构成基因工程细胞工程酶工程蛋白质工程发酵工程（一）基因工程主要原理：以分子遗传学为基础，利用人工方法把生物的遗传物质分离出来，在体外进行切割、拼接和重组。然后将重组的DNA导入某种宿主细胞中，从而改变它们的遗传性质。这种创造新生物并赋予新生物以特殊功能的过程称为基因工程。 1982年，美国食品与药物管理局批准了首例基因工程产品人胰岛素投放市场它标志了基因工程产品正式进入到商业化阶段转基因牛 鱼 （二）细胞工程 以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞的某些生物学特性按人们的意志发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种，加速动物或植物个体的繁殖或获得某些有用的物质的过程。它包括了动物和植物细胞的体外大量培养技术、细胞融合技术(也称细胞杂交技术)、细胞拆分、染色体工程和繁殖生物学技术等。应用于粮食与蔬菜生产 河南省农科院培育的小麦新品种，具有抗倒伏、抗锈病、抗白粉病等优良性状在蔬菜引种与繁育、品种的种性提纯与复壮、育种过程的某些中间环节，植物细胞工程技术大有作为（三）酶工程是指利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，或对酶结构进行修饰改造，并借助于生物反应器和工艺优化过程，有效地发挥酶的催化特性来生产人类所需产品的技术。 它包括酶固定化技术、细胞固定化技术、酶化学修饰技术和酶反应器设计等技术（四）蛋白质工程将干扰素分子上的一个半胱氨酸改变成丝氨酸可在-70的条件下保存半年蛋白质工程是指应用基因工程的原理，结合蛋白质结晶学、计算机模拟设计和蛋白质化学等多学科的知识，通过蛋白质基因中的某个碱基进行定向改变，从而改变蛋白质的氨基酸序列，使蛋白质的结构功能发生变化，产生符合人们所需的蛋白质或酶。 蛋白质改造类型 1、大改：制造自然界不存在的全新蛋白质。 2、中改：在蛋白质分子中替代一个肽段。 3、小改：改造蛋白质分子的几个氨基酸（五）发酵工程利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下，通过现代化工程技术手段，最大限度地发挥微生物的某种特定功能，以生产出人类所需的产品称为发酵工程，也称微生物工程。它包括了微生物生长动力学，发酵条件的优化和控制，生化反应器的设计以及产品的分离、提取和精制等技术。四、生物技术各构成成分之间的关系u 在现代生物技术中基因工程是核心技术u 细胞工程中的动物和植物细胞大量培养技术原理类似于发酵工程。u 酶工程是从发酵工程中分离出来的一部分u 蛋白质工程是酶工程中酶的分子修饰同基因工程相结合的产物五、现代生物技术的前景（一）现代生物技术对人类生活的影响 疾病诊断、预防；提高作物产量和质量；开发药物；食品添加剂；创造优良家畜；净化环境；增加食物营养；解决能源危机等。（二）现代生物技术对经济社会发展及环境的影响 1、生物技术与粮食提高产量、品质哪种大米更有益身体健康？n 普通大米实际上不是“健康食品”以大米为主食的人，易患铁缺乏症而导致贫血n 转基因水稻 “金大米”：转入胡萝卜素合成相关基因提高大米中维生素A前体的含量，以减少亚洲人普遍存在的维生素A缺乏症解决铁吸收的问题，往“金大米”中再转入三种基因： 一种是来自真菌的酶基因，这种酶能够把肌醇六磷酸降解掉； 一种是来自菜豆的铁蛋白基因，铁蛋白能够储存铁； 还有一种是来自印度香米的基因，它生产的蛋白质有助于人的肠道吸收铁。2、抗性基因工程育种 n 转基因抗虫农作物：烟草、番茄、马铃薯、棉花、玉米等。 美国斯坦福大学把仙人掌基因导入小麦、大豆等作物，育成抗旱、抗逆的新品种。 我国已克隆了耐盐碱相关基因，通过遗传转化已获得了耐盐烟草、水稻、西红柿、草莓等。 转基因抗虫棉：1990年，美国利用生物技术，合成苏云金芽孢杆菌（Bt）杀虫基因，导入棉花获得抗虫转基因棉花3 生物技术在食品领域的应用 n 主要应用在食品生物资源的改造、提高食品品质和改善食品风味、油脂生产以及食品卫生检测等。n 不是仅仅解决粮食问题, 更重要的是，满足人们 对食物感官舒适、营养丰富、功能全面的完美要求。第二节 食品生物技术概述一、食品生物技术的定义 通过生物技术手段，利用生物程序生产细胞或其代谢物质来制造食品，改进传统生产过程，以提高人类生活质量的科学二、食品生物技术的基本特征 它包括了食品发酵和酿造等最古老的生物技术加工过程，也包括了应用现代生物技术来改良食品原料的工品质的基因、生产高质量的农产品、制造食品添加剂、植物和动物细胞的培养以及与食品加工和制造相关的其他生物技术，如酶工程、蛋白质工程等。三、食品生物技术的研究内容和应用范围通过基因工程和细胞工程改善食品原料的品质和提高产量利用基因工程、发酵工程生产用于农产品保鲜的“绿色”抗氧化剂、防腐剂等。通过基因工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程使食品加工工艺高效化，提高食品附加值，提高农产品利用率，以及提高食品的保健功能。通过酶工程处理废弃物，提高资源的利用率并减少环境污染。利用基因工程、酶工程和发酵工程减少食品的损失、提高食品质量管理的效率和保证食品质量和安全性四、现代食品生物技术的作用主要表现在两方面： （一）现代食品生物技术对人类健康和营养的影响。 （二）现代食品生物技术对经济发展和环境的影响1.营养品质生物技术提高食品的营养品质方面取得了很大成就，生产出了被人们誉为“人造肉”的单细胞蛋白；同样，生物技术的提高食品的色、香、味、形等品质以及食品卫生方面也取得了重大进展。L苹果酸是国际仪器界公认的安全性食品添加剂新型鲜味剂：乌苷酸和肌苷酸2.生物技术在食品检测方面的作用利用生物技术则可以快速、准确地检查微生物及毒素的污染。其中常用的方法有酶免疫分析法、放射免疫分析法、单克隆抗体法、DNA探针法。 3.生物技术在食品脱毒方面的作用 用微生物处理法能够脱去菜籽、芥籽、萝卜籽中的糖苷，并能增加这些油料的香味、提高氨基酸的含量； 在豆制品中添加一种酶可以脱去食后能引起胃涨气、呕吐、腹泻的寡糖这一毒物。4.酶技术在食品加工中发挥着巨大作用 酶技术可以使肉类嫩化； 奶粉添加卵清溶菌可以防止婴儿肠道感染，起到弥补牛奶中成分欠佳之不足； 乳品加工时添加适量的脂肪酶可增加黄油的香味； 将牛奶用乳糖酶处理，可将乳糖分解为可吸收的有用物质； 制作面包时添加酶可以使面包的气孔细小且均匀分布、体积大、弹性好、色泽佳； 在酿制啤酒时，加入中性蛋白酶可分解原料中的蛋白质，达到增加麦芽汁中氨基酸含量的目的； 在白酒生产中采用糖化酶代替曲可提高出酒率，节约粮食，简化设备，节省占地。第三节 发酵工程技术一、发酵技术的发展概况19世纪中叶，巴斯德宣告发酵是微生物作用的结果。其后，科赫建立了微生物单种分离和纯培养的技术食品发酵的技术的第一个转折点20世纪40年代，建立了通风搅拌培养技术，好氧性发酵工程技术成为发酵技术发展的第二个转折点。20世纪50年代末期，人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术是发酵技术发展的第三个转折点。20世纪60年代，将化学合成与微生物发酵有机地结合起来的工程技术建立形成了发酵技术发展的第四个转折点20世纪70年代发展起来的DNA重组技术，又大大推动了发酵技术的发展。一、什么是发酵、酿造1、发酵及发酵工业发酵的英文Fermentation是从拉丁语ferver即“翻腾”、“沸涌”、“发泡”而来。广义通过微生物的培养使某种特定代谢产物或菌体本身大量积累的过程。 狭义厌氧微生物或兼性厌氧微生物在无氧条件下进行能量代谢并获得能量的一种方式。发酵工业：经纯种培养和提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过程叫发酵工业。如酒精、抗生素、柠檬酸、氨基酸、酶、维生素、某些色素等。2、酿造(brewing)和酿造工业酿造(brewing)：我国人们对对一些特定产品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微生物区系参与的一种自然发酵酿造工业：经自然培养、不需提炼精制、产品由复杂成分构成并对风味有特殊要求的食品或调味品的生产过程。如黄酒、白酒、清酒、葡萄酒、酱油、醋、腐乳、豆豉、面酱等。不同民族文化背景下产生不同发酵食品英国的Whisky 荷兰的Cheese 俄国的黑面包（大脸面包）德国的啤酒 中国的白酒 日本的清酒 法国的香槟二、食品发酵中微生物的利用(一)发酵食品中细菌的利用1、乳酸菌发酵 n 种类：有球状、杆状等等，代谢类型：异养厌氧型。 n 一般生长发育的最适温度为2630。n 发酵类型：按对糖发酵特性的不同，可分为同型发酵和异型发酵蔬菜的乳酸发酵过程酸奶n 由优质鲜乳经脱脂、消毒后，加入乳酸发酵菌剂，经过发酵而制成的。n 菌种有：保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳链球菌、嗜热链球菌等。n 一般采用两种以上的混合菌种，在一定的温度下经过1248h的发酵过程后，乳液即形成均匀糊状液体，酸度可达1%左右，并具有特殊的风味。醋酸菌发酵n 醋酸发酵是利用醋酸杆菌进行的有氧发酵。n 醋酸发酵条件：n 发酵液一般保持在30左右的温度。n 发酵原液经过过滤、蒸煮杀菌后，再稀释至2%3%的醋酸浓度，调味后，即为食用醋。 (二)发酵食品中酵母菌的利用 1、酵母菌生产饮料酒 2、酵母菌生产面包（三）霉菌的利用 1、毛霉、根霉、红曲霉生产腐乳。 2、米曲霉生产酱油三、发酵保藏的原理n 利用能形成酒精和酸的微生物生长并进行新陈代谢活动，抑制脂解菌和朊解菌的活动。n 将封闭在不易消化物质构成的植物结构和细胞内的营养物素释放出来，增加食品的营养价值。n 在食品发酵后，其原来的色泽、形状、风味可按着人们的意愿去改变。 四、食品发酵的一般工艺过程 （一）发酵原料的选择及预处理 （二）微生物菌种的选育及扩大培养 （三）发酵设备选择及工艺条件控制