時間：2023-08-09 17:18:05
序論：在您撰寫食品工業(yè)研究時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1.1基因工程
基因工程是基于分子遺傳學(xué)的理論建立的,又叫做DNA重組技術(shù)。對于來源不同的基因,基因工程根據(jù)預(yù)先設(shè)計的藍(lán)圖,借助于分子及微生物學(xué),按照現(xiàn)代化的方式,實現(xiàn)雜種DNA分子的體外構(gòu)建,通過活細(xì)胞的有效導(dǎo)入,完成生物遺傳特性的全新轉(zhuǎn)變,從而達(dá)到獲得新品種的目的。在現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展中,基因工程是關(guān)鍵組成,食品的包裝、保藏等多個環(huán)節(jié),都可以將該技術(shù)應(yīng)用其中,實現(xiàn)包裝材料的改變,達(dá)到降低食品生產(chǎn)成本的目的。同時,將基因工程應(yīng)用于食品貯藏中,既是一種貯運方式的創(chuàng)新,也能獲得食物貯藏期的有效延長。以延熟番茄為例,該種食物的生產(chǎn)就應(yīng)用到了轉(zhuǎn)基因技術(shù),以調(diào)控乙烯合成途徑這一辦法來使乙烯的合成得到有效抑制,達(dá)到番茄延遲成熟、貯藏期延長的效果。
1.2細(xì)胞工程
細(xì)胞工程中涉及多項生物學(xué)理論,既包括現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué),也包括發(fā)育、遺傳學(xué),更對分子生物學(xué)方法進(jìn)行了運用。作為一種生物工程技術(shù),細(xì)胞工程基于人們的需求,按照預(yù)先的設(shè)計,實施細(xì)胞層次的遺傳操作,對細(xì)胞內(nèi)含物進(jìn)行重組,對細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組,從而實現(xiàn)生物功能以及生物結(jié)構(gòu)的科學(xué)轉(zhuǎn)變。通俗來講,細(xì)胞工程主要是完成新物種的快速繁殖,在實現(xiàn)這一目標(biāo)的過程中,有效應(yīng)用了組織培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)等生物學(xué)辦法,引入了基因移植技術(shù)、核質(zhì)移植技術(shù)等多項技術(shù)。作為一種科學(xué)研究辦法,生物工程的多個領(lǐng)域都可以看到細(xì)胞工程的滲入。在食品工業(yè)發(fā)展中,細(xì)胞工程更是得到了廣泛的科學(xué)利用。
1.3酶工程
在生物技術(shù)中,酶工程也是不可缺少的一種技術(shù),主要實現(xiàn)的是物質(zhì)轉(zhuǎn)化。就酶本身而言,是具有一定催化作用的,在生物反應(yīng)器內(nèi),利用酶的這一作用,就可以實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。
1.4發(fā)酵工程
在生物技術(shù)組成中,發(fā)酵工程同樣是不可缺少的。在發(fā)酵工程中,借助現(xiàn)代工程技術(shù)辦法,通過對微生物特定功能的科學(xué)利用,實現(xiàn)對某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效控制,或是就此產(chǎn)生一種新的需求物質(zhì)。
2生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用分析
2.1肉類食品中的生物技術(shù)
在肉類食品生產(chǎn)中,通過生物技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用,既可以施行對肉類食物資源的有效改造,又能夠?qū)崿F(xiàn)對肉類傳統(tǒng)加工工藝的創(chuàng)新,從而使肉制品功能得到進(jìn)一步增加、肉類加工深度得到更大提升,推動肉類生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
2.2果蔬保鮮中的生物技術(shù)
現(xiàn)階段,在果蔬保鮮技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的就是化學(xué)殺菌劑以及冷藏的處理方式了,然而,這樣做也存在著很大的弊端。一方面,使用化學(xué)殺菌劑,果蔬中的殘留會對食用者的健康造成一定威脅;另一方面,化學(xué)殺菌劑的長期使用,植物病原菌也會出現(xiàn)抗藥性。鑒于此,需要用另一種果蔬保鮮處理方式來取代現(xiàn)在應(yīng)用較為廣泛的化學(xué)殺菌劑,而且,新的果蔬保鮮處理還最好是對人體健康沒有毒害威脅的,同時又具有高效防腐效用的,生物保鮮技術(shù)就能夠很好的滿足這一要求,國內(nèi)外都加強了對這一保鮮技術(shù)的研究。據(jù)相關(guān)研究顯示,茄子保鮮中應(yīng)用木霉發(fā)酵液能達(dá)到極好的保鮮效果。實驗發(fā)現(xiàn),在20℃至25℃的貯藏溫度范圍內(nèi),茄子果實如果被木霉發(fā)酵液處理,可以保鮮貯藏長達(dá)20天。
2.3飲品中的生物技術(shù)
在飲品生產(chǎn)中應(yīng)用生物技術(shù),不僅可以使飲品的風(fēng)味得到有效改變,也會使飲品品質(zhì)發(fā)生變化,對于產(chǎn)品質(zhì)量的提升發(fā)揮著良好的效果。因此,在飲品產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,生物技術(shù)的應(yīng)用是非常廣的。據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),在南瓜汁乳酸發(fā)酵飲料生產(chǎn)中,以5%的乳酸菌接種量1:1.75的南瓜漿和水配比,分別向里添加7%以及0.05%的蔗糖、蛋白糖,給以40℃以及8小時的發(fā)酵條件,由此得到的飲品,不僅可以保持穩(wěn)定的外觀,還有著酸甜適中的獨特口感,深受大眾歡迎。
2.4食品添加劑中的生物技術(shù)
當(dāng)前,科技術(shù)發(fā)展日新月異,在食品添加劑生產(chǎn)中,生物技術(shù)發(fā)揮著無可替代的作用,成為新型生產(chǎn)技術(shù)。在各種食品添加劑生產(chǎn)中,如何更好利用生物技術(shù),成為國際研究熱點。國內(nèi)這方面的研究,也取得了一定成績。比如在牛奶生產(chǎn)中,尤其是在雙乙酸奶味香精生產(chǎn)中,可利用雙乙酸乳酸乳桿菌進(jìn)行發(fā)酵。向發(fā)酵液中,添加一定量的CuS04,可增加雙乙酸活性,而添加一定量的0.1%檸檬酸鈉,可抑制雙乙酸還原酶。因此,制備的奶味香料,具有雙乙酸的純正奶油香味。
2.5食品包裝中的生物技術(shù)
現(xiàn)階段,在食品工業(yè)發(fā)展中,食品包裝也更多的應(yīng)用到了生物技術(shù)。而且,在包裝食品毒理檢測以及食品的防腐方面,生物技術(shù)應(yīng)用也取得了效果。
2.6食品檢測中的生物技術(shù)
評價食品品質(zhì)、開展食品質(zhì)量監(jiān)督、實施食品生產(chǎn)監(jiān)控、加強食品研究等,在食品檢驗的多個環(huán)節(jié),生物技術(shù)檢測都得到了較好的應(yīng)用。尤其是在食品衛(wèi)生檢測環(huán)節(jié),生物技術(shù)的應(yīng)用為提升食品質(zhì)量做出了重要貢獻(xiàn)。比如,對于蔬菜食品,可以通過免疫分析、活體生物分析等生物技術(shù)辦法來檢測藥物殘留。同時,在藥物殘留檢測環(huán)節(jié),利用生物芯片技術(shù)也能獲得準(zhǔn)確的結(jié)論。再如,對于食品中是否含有病毒污染的檢測,通過核酸聚合酶連鎖反應(yīng)這一生物技術(shù),可以在短時間內(nèi)擴增DNA和RN斷,從而獲得需要的檢測數(shù)量。除此之外,將基因工程應(yīng)用于食品檢測,通過DNA指紋技術(shù),食品原料是否摻假就可以準(zhǔn)確的鑒定出來。而且,通過DNA指紋技術(shù),也能判斷出牛奶飲品中是否含有微量毒素。
3生物技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)的前景展望
在高新技術(shù)中,生物技術(shù)雖然興起沒有多長時間,但卻在社會生產(chǎn)發(fā)展的多個領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。對于全球性重點關(guān)注的問題,如能源問題、污染問題、糧食問題等,都可以通過生物技術(shù)的應(yīng)用得到科學(xué)的解決?？梢哉f,生物技術(shù)出現(xiàn)而帶來的種種經(jīng)濟、社會效益是無法預(yù)估的。而隨著生物技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展,將其運用于食品工業(yè),也必然會出現(xiàn)更加廣闊的發(fā)展空間。
4結(jié)語
蜂巢中含有蜜蜂及其分泌物，包括蜂子的繭衣、蜂蜜、花粉、蜂王漿、蜂膠、蜂蠟等，其含量和組分隨產(chǎn)地、生產(chǎn)季節(jié)和貯存時間不同而存有較大的差異。劉元錦等對意大利蜂巢進(jìn)行了生藥學(xué)鑒定，測得實驗所用蜂巢的蜂膠含量為0.9%，含蜂蠟量為25.0%[1]。劉小敏等對蜂巢進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)蜂巢含有蜂蠟、樹脂、油脂、色素、鞣質(zhì)、糖類、有機酸、脂肪酸以及甙類等成分，并經(jīng)原子吸收光譜測得巢脾含有鐵、鈣、銅、鉀、鈷等微量元素[3-4]。羅岳雄等采用復(fù)式提取法對蜂巢中的氨基酸提取并測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蜂巢提取液中氨基酸含量十分豐富，總含量達(dá)22.62mg/g，為蜂蜜（5.7mg/g）的3.97倍，且含有藥理作用很強的?；撬幔骄窟_(dá)0.154mg/g，約為蜂蜜（0.044mg/g）的3.5倍。此外發(fā)現(xiàn)蜂巢的貯放時間、保存方法和提取時的溫度條件對蜂巢氨基酸提取均有影響，深色的老蜂巢氨基酸含量高，高的提取溫度對蜂巢中的氨基酸有破壞作用[6]。閆亞美等對意大利蜜蜂巢脾水蒸氣蒸餾所得揮發(fā)油組成成分進(jìn)行了分析鑒定，共鑒定出4-羥基-4-甲基-2-戊酮、苯酚、2-甲基-1-庚烯、2，3-二氫-苯并呋喃、2，4-二叔丁基苯酚等49種化合物[5]。葛英等認(rèn)為黃酮是蜂巢的主要營養(yǎng)成分之一，用70%乙醇浸漬7d后黃酮含量達(dá)到0.7887%[7]。耿文奎等研究證明大鼠的LD50>15000mg/kg,屬無毒級，可以作為食品的原料[2]。
2蜂巢在食品工業(yè)中的應(yīng)用
蜂巢長期以來主要作為中藥，近年來對蜂巢的藥理藥效學(xué)研究較多，主要包括抗氧化、增強免疫力、抗炎、祛風(fēng)鎮(zhèn)痛、抑菌殺蟲、降血脂、降血壓、抗腫瘤等[4-5，8-10]。蜂巢營養(yǎng)豐富，是一種具有良好前景的天然食療佳品。2.1蜂蠟在食品中的應(yīng)用蜂巢中的蜂蠟含量較大，約為25%。蜂蠟是約兩周齡工蜂的蠟腺分泌出來的一種液體，化學(xué)成分主要為高級脂肪酸與一元醇合成的脂肪酸酯，遇空氣變冷凝結(jié)成鱗片狀，再由這些鱗片聚合而成。蜂蠟的顏色隨著蜂種、加工技術(shù)、蜜源及巢脾的新舊而不同，主要成分有：酸類、游離脂肪酸、游離脂肪醇和碳水化合物，還有類胡蘿卜素、VA、芳香物質(zhì)等[11]。過去人們主要利用蜂蠟制作蠟燭、藥丸外殼及雕塑材料。隨著對蜂蠟理化性質(zhì)的深入了解，蜂蠟提取制品逐漸被廣泛應(yīng)用于機械、電子、光學(xué)儀器、醫(yī)藥和化妝品方面。當(dāng)今人們開始將蜂蠟作為食品涂料、包裝和外衣，以及口香糖咀嚼劑及增香劑載體等，而且蜂蠟在果蔬保鮮等食品加工制造方面也有十分誘人的應(yīng)用前景。尹晴紅等探索了粗蜂蠟提純和脫色的有效方法，結(jié)果顯示在100g粗蜂蠟中加入1.5mL30%的H2O2或者H2SO4，反應(yīng)溫度95℃，150r/min轉(zhuǎn)速下攪拌10min，可以得到色澤淺、黃度值較低的最為理想的純蜂蠟[12]。鄭云等采用殼聚糖蜂蠟復(fù)合膜對冷凍黃桃片生理和品質(zhì)影響進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)殼聚糖蜂蠟復(fù)合膜抑制了PPO活性和膜透性的增加，降低了果肉褐變、汁液流失和VC損失[13-14]。蜂蠟中還有豐富的二十八烷醇，它是一種世界公認(rèn)的、天然的抗疲勞物質(zhì)，具有增進(jìn)體能、提高人體耐力、改進(jìn)新陳代謝、減少必要的需氧量及刺激性激素等多種功能[15-18]。此外，人們對二十八醇的毒性進(jìn)行了專門研究，通過急性毒性試驗證實白鼠LD50=18000mg/kg（白鼠口服），安全性比食鹽高（食鹽LD50=3000mg/kg），可應(yīng)用于功能性食品、各種營養(yǎng)補助品、醫(yī)藥、化妝品中[12]。唐翠芳等以蜂蠟為原料，提取其中的二十八烷醇，研究得到高純度二十八烷醇的制備工藝方法[12-13]。2.2蜂巢食品的加工蜂巢除去蜂蠟后，其殘渣的水溶液含有豐富的氨基酸等營養(yǎng)成分。許多的研究機構(gòu)和企業(yè)立足養(yǎng)蜂的生產(chǎn)、保健品的加工及其市場需求，在傳統(tǒng)食品、保健品生產(chǎn)加工技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行蜂巢新產(chǎn)品的研制。根據(jù)蜂巢的藥理作用和生產(chǎn)技術(shù)的特點，研制出蜂巢茶、蜂巢樂、蜂巢精膏、蜂巢粉膠囊等產(chǎn)品。除蠟老蜂巢沖泡飲品是以老蜂巢為原料除去蜂蠟后僅保留蜂膠和蜂繭衣后的產(chǎn)品，該種產(chǎn)品的特點是除蠟完全、口感好，并且很好的保留了老蜂巢中有效的水溶性成分，因此能夠更容易被消費者接受，風(fēng)味更加悅?cè)怂?，產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定[19]。蜂巢茶是將蜂巢脾經(jīng)低溫提取、過濾分離蜂蠟、汁和片的混合粉碎、烘干等一系列工藝制備而成，還可根據(jù)需要適量加入刺五加成分。此飲品的生產(chǎn)工藝能夠避免巢礎(chǔ)中石蠟混入天然蜂巢中，同時保持了蜂巢中的功效成分及含量，不添加任何化學(xué)防腐劑，為純天然飲品[20]。蜂巢蜜是由8％~10％的中華蜜蜂巢脾浸提液和90％~92％的純正蜂蜜制成。中華蜜蜂巢脾浸提液由40%的蜂巢脾加上90%的水，經(jīng)過慢火煲24h，冷卻隔渣，再煲24h后，濃縮至8%～10%，即為中華蜜蜂巢脾浸提液，加入純正蜂蜜絲攪拌均勻后，即制得蜂巢蜜。它是一種對治療鼻炎方面的疾病有顯著療效的產(chǎn)品，適合平常的醫(yī)療保健和癥狀不明顯的鼻炎的治療[21]。這些產(chǎn)品提供了對人類具有藥物療效的保健食品，使蜂巢的加工利用從整體向微觀，從粗放簡單向精細(xì)復(fù)雜發(fā)展，突破了傳統(tǒng)的加工技術(shù)利用途徑，并且蜂巢茶、蜂巢樂、蜂巢精膏、蜂巢粉膠囊等產(chǎn)品突破了國內(nèi)現(xiàn)有的蜂巢制品，還促使蜂巢生產(chǎn)加工技術(shù)的配套發(fā)展，同時也為現(xiàn)在的飲料市場增加了新的品種與利用方向。
3展望
對蜂巢食品加工的研究目前還停留在初步研究階段，很多研究還不系統(tǒng)。主要表現(xiàn)在：
（1）蜂巢中功效成分的研究還不夠系統(tǒng)深入。目前大多認(rèn)為蜂巢中的功效成分為黃酮類物質(zhì)，然而蜂巢是許多天然成分的混合物，成分變化較大，更容易受到環(huán)境因素影響。現(xiàn)階段對蜂巢認(rèn)識多在功效上，對水提液或者乙醇提后液進(jìn)行某一功效如抗炎抑菌，抗病毒，抑制腫瘤等的研究，還沒有對蜂巢中有效成分與功效之間進(jìn)行系統(tǒng)研究。具體哪種或哪些成分在起作用還不甚明確，即各種功效作用的物質(zhì)基礎(chǔ)還沒有確切深入的研究。
（2）食品加工新技術(shù)在蜂巢加工中的應(yīng)用較少。目前蜂巢的加工主要采用水提取和乙醇提取等傳統(tǒng)的加工技術(shù)。蜂巢加工結(jié)合食品行業(yè)的高新技術(shù)，如超臨界CO2萃取技術(shù)、亞臨界水萃取技術(shù)、超聲輔助萃取、微波輔助萃取技術(shù)、微膠囊造粒技術(shù)、納米膠囊技術(shù)等，將有利于提高蜂巢食品的提取率和質(zhì)量。
漂燙是果蔬工業(yè)化生產(chǎn)中一個重要的工序，其主要目的是使造成顏色、風(fēng)味和質(zhì)地變化的酶系統(tǒng)失活，如過氧化酶、多酚氧化酶、脂肪氧合酶和果膠酶［2］。傳統(tǒng)漂燙方法為熱水處理和蒸氣漂燙，這些常規(guī)漂燙方法漂燙時間較長，造成產(chǎn)品營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)大量流失。而微波漂燙具有熱穿透力強，加熱速度快、營養(yǎng)物質(zhì)損失少、能耗低和易于控制等優(yōu)點而被廣泛研究和應(yīng)用。Ponne等［3］對菠菜葉的不同漂燙方法進(jìn)行了研究。試驗結(jié)果表明，微波－蒸氣漂燙的菜葉具有更好的質(zhì)構(gòu)，VC含量最高。與熱水和蒸氣漂燙相比，微波－蒸氣漂燙明顯改善了產(chǎn)品質(zhì)量，這個結(jié)果與Dorantes－Alverez等的報道［4］相一致。而Devece等［5］認(rèn)為，微波漂燙整塊水果或蔬菜時，由于物料體積較大，加熱不均勻，導(dǎo)致物料表面過熱，因此微波不適合于大塊物料的漂燙。微波漂燙在玉米保鮮方面也有相關(guān)報道。李清明等［6］利用微波漂燙技術(shù)對甜玉米進(jìn)行保鮮研究。試驗結(jié)果顯示，通過微波熱燙處理后玉米籽粒中的可溶性糖和VC含量顯著高于水煮和蒸氣處理的產(chǎn)品，但微波熱燙處理過程中易導(dǎo)致玉米籽粒失水，出現(xiàn)籽粒松散的現(xiàn)象。黃葦?shù)龋?］對微波－沸水結(jié)合滅菌和高溫滅菌在軟罐頭玉米穗加工中的應(yīng)用進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，采用微波－沸水結(jié)合滅菌的甜玉米軟罐頭，其色澤比經(jīng)121℃高溫滅菌效果好；在常溫貯藏過程中，其明亮度、色澤、總糖等指標(biāo)均可達(dá)到顯著水平。大量研究［2－3，7］表明，微波結(jié)合水或蒸氣漂燙預(yù)處理具有更好的經(jīng)濟性，這是因為低成本的水或蒸氣用于產(chǎn)品最初的升溫，而使用成本較高的微波能完成產(chǎn)品內(nèi)部的漂燙。目前，微波輔助漂燙在小規(guī)模生產(chǎn)中已初見成效，但是控制微波均勻性仍是設(shè)計大型微波漂燙設(shè)備的一個巨大挑戰(zhàn)，還需要大量研究以探索新方法，確保加工過程具有良好的重復(fù)性和溫度的均一性。
2微波輔助干燥
微波干燥時，微波能透射到物料內(nèi)部被水分吸收，將微波能轉(zhuǎn)化為熱能，使得物料內(nèi)外同時升溫。微波干燥具有干燥速度快、均勻加熱等優(yōu)點，但成本較高，因而還要結(jié)合其它干燥方法。微波輔助干燥是將微波能應(yīng)用于不同干燥階段，為其它干燥方法提供熱量。微波輔助干燥可以較好地阻止熱量散失，充分干燥物料，因而可以有效節(jié)約能源；進(jìn)而避免單純微波干燥造成的表面過硬、局部過熱等現(xiàn)象。20世紀(jì)60年代中期，首次提出微波輔助干燥技術(shù)。利用微波與空氣對流干燥物料，不僅可以獲得較好的產(chǎn)品質(zhì)量，且干燥耗能和加工時間也大大減少［8］。目前，微波輔助干燥技術(shù)憑借其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)勢獲得相關(guān)企業(yè)的大量關(guān)注，特別是在國外，微波輔助干燥在食品、藥品的干燥研究上已取得了一定的成果，且一些成果已成功的應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。目前，中國關(guān)于微波輔助干燥技術(shù)的研究也日益增加。微波可以和多種干燥方法聯(lián)合使用，微波－熱風(fēng)干燥和微波真空干燥應(yīng)用較普遍［9］。在工業(yè)化生產(chǎn)中，隧道式微波－熱風(fēng)干燥主要用于意大利面食、餅干及油煎土豆片的終端去濕處理［10］。Altan等［11］對微波輔助氣流干燥意大利通心粉進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，微波與熱風(fēng)干燥相結(jié)合不僅縮短了干燥時間，而且改善了通心粉的質(zhì)構(gòu)特性及烹飪特性。農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)機化研究所的張曉辛等［12］分別對的微波干燥、熱風(fēng)干燥及微波－熱風(fēng)組合干燥的方法、工藝、結(jié)果進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，純微波干燥由于干燥時間短，瞬間產(chǎn)熱量大，導(dǎo)致溫度過高，無法連續(xù)作業(yè)，難以確保產(chǎn)品質(zhì)量；純氣流干燥時間為6h；而利用微波－熱風(fēng)組合干燥技術(shù)可使干燥時間縮短至4h內(nèi)，且干燥后的花朵整齊，色、味、形基本不變。章斌等［13］應(yīng)用微波－熱風(fēng)聯(lián)合干燥方式探討香蕉片聯(lián)合干燥過程中熱風(fēng)溫度、風(fēng)速、干燥轉(zhuǎn)換點的物料含水率、微波功率對干燥速率的影響；并以成品色差L值、復(fù)水率、VC含量、質(zhì)構(gòu)和復(fù)水率為指標(biāo)，對聯(lián)合干燥、熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥的產(chǎn)品進(jìn)行比較。結(jié)果表明，熱風(fēng)－微波聯(lián)合干燥方式的干燥速率快，能耗低，產(chǎn)品品質(zhì)與真空冷凍干燥的產(chǎn)品相近。微波真空干燥產(chǎn)品可以降低加工過程中的熱量及氧化對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。美國加州州立大學(xué)［14］將微波真空干燥技術(shù)用于生產(chǎn)脫水葡萄。試驗發(fā)現(xiàn)，微波真空干燥技術(shù)能很好地保持新鮮葡萄的風(fēng)味和色澤，且葡萄外形也不萎縮，新鮮葡萄的折干率為25％。Lin等［2］比較了微波真空干燥、熱風(fēng)干燥對胡蘿卜片的脫水效果。與熱風(fēng)干燥相比，微波真空干燥產(chǎn)品有較高的復(fù)水性，較高的α胡蘿卜素和Vc含量，密度低，質(zhì)地松軟。Yongsawatdigal等［15］也證明了微波真空干燥的越橘比氣流干燥的顏色和質(zhì)地都好。綜上所述，中國在微波干燥技術(shù)的研究方面雖然取得了不少成果，但微波干燥技術(shù)在食品工業(yè)的應(yīng)用研究領(lǐng)域較窄，微波復(fù)合干燥技術(shù)的研究有待于拓展，與微波干燥技術(shù)配套的設(shè)備開發(fā)尚需加強。
3微波輔助烘焙
烘焙是一個傳熱和傳質(zhì)同時進(jìn)行的復(fù)雜過程。在食品的烘焙過程中，發(fā)生了一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)，包括淀粉凝膠化，蛋白質(zhì)變性，二氧化碳從發(fā)酵物中釋放，體積膨脹，水分蒸發(fā)，外殼形成以及褐變反應(yīng)等。而微波加熱速度快，烘焙反應(yīng)不能充分完成，無法形成棕褐色表面及外殼。為獲得與傳統(tǒng)烘焙相同質(zhì)量的產(chǎn)品，微波輔助產(chǎn)品的開發(fā)是非常必要的。在20世紀(jì)90年代初期，APVBaker開發(fā)了一種用于后烘焙的微波傳統(tǒng)烤爐，以替代無線電射頻加熱［16］。這種多媒爐不僅可以獲得傳統(tǒng)烘焙方法的高質(zhì)量產(chǎn)品，同時還具有微波技術(shù)所擁有的烘焙時間短和利于過程控制的優(yōu)點。微波加熱與鹵光燈加熱相結(jié)合也是一種常用的微波輔助烘焙方法。鹵光燈－微波聯(lián)合爐同時具有鹵光燈加熱產(chǎn)品的棕褐色及松脆的優(yōu)點和微波加熱節(jié)省時間的優(yōu)點。據(jù)了解，這項技術(shù)已成功用于面包的烘焙領(lǐng)域，而且與傳統(tǒng)烘焙方法相比，烘焙時間縮短75％。試驗表明，微波條件是影響產(chǎn)品硬度和重量損失的主要原因［17］。Demirekler等［18］認(rèn)為，在使用鹵光燈－微波聯(lián)合爐烘焙面包的過程中，可以通過保持爐內(nèi)的濕度來降低烘焙面包的硬度。鹵光燈功率為50％～75％和微波功率20％的條件下，烘焙5min的面包可以獲得與傳統(tǒng)烘焙面包（顏色、質(zhì)構(gòu)特性、體積和孔隙度等方面）相近的質(zhì)量。目前，利用鹵光燈－微波聯(lián)合爐烘焙面包已初見成效，但這種爐應(yīng)用于其他烘焙產(chǎn)品的工藝還有待于進(jìn)一步研究。另外，微波輔助烘焙產(chǎn)品的質(zhì)地仍需改善，因此對微波作用下食品不同成分的相互作用的研究是十分必要的，這將為改善微波烘焙產(chǎn)品的品質(zhì)提供依據(jù)。
4微波輔助萃取
微波萃取又叫微波輔助萃取，是一種非常具有發(fā)展?jié)摿Φ男滦洼腿〖夹g(shù)，即利用微波能加熱與樣品相接觸的溶劑，將所需化合物從樣品基體中分離出來并進(jìn)入溶劑，是在傳統(tǒng)萃取工藝的基礎(chǔ)上強化傳熱、傳質(zhì)的一個過程?？s短提取時間是將微波引入提取系統(tǒng)的優(yōu)點之一。BrachetA［19］從可可葉中提取可卡因和苯甲酰芽子堿，考察了微波功率、照射時間、提取溶劑、粒徑等參數(shù)對提取率的影響。結(jié)果表明，所得提取率與傳統(tǒng)方法相當(dāng)，且提取物的質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)方法，微波浸提時間僅為30s。彭應(yīng)兵等［20］以乙醇溶液為提取劑，采用微波輔助法提取茶籽殼中的茶皂素，分別考察了乙醇濃度、微波功率、固液比、提取時間對提取效果的影響，并通過正交試驗優(yōu)化了工藝參數(shù)：乙醇濃度50％、微波功率400W、固液體積比1∶3（m∶V）、反應(yīng)時間8min，所提產(chǎn)率達(dá)12．16％。微波萃取系統(tǒng)的缺點是不易自動化，缺乏與其他儀器在線聯(lián)機的可能性，如果在儀器設(shè)計方面取得突破，將微波萃取系統(tǒng)與檢測儀器聯(lián)機會獲得更強大的生命力［21］。
5微波輔助解凍
微波解凍是利用電磁波通過波導(dǎo)直接處理產(chǎn)品。微波解凍可以避免傳統(tǒng)方法在長時間解凍過程中的汁液流失和表層污染，同時提高了場地和設(shè)備的利用率［22］。對于有包裝的物料，微波調(diào)溫可以在不拆除包裝的條件下進(jìn)行，不僅簡化了操作，而且降低了對環(huán)境衛(wèi)生的要求。若采用微波技術(shù)將整塊凍物料完全解凍，物料表層吸收了大量的微波能，部分冰迅速融化成水，導(dǎo)致表面溫度迅速升高，出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象，而大部分還處于凍結(jié)狀態(tài)，無法實現(xiàn)均勻解凍。所以，要進(jìn)行完全解凍，應(yīng)結(jié)合其它工藝來實現(xiàn)［2］。微波應(yīng)用于冷凍食品的解凍工藝可分為調(diào)溫和融化兩種。調(diào)溫一般是指冷藏的食品解凍時，從較低的溫度調(diào)到正好略低于水的冰點，即－4～－2℃。此時，物料處于固態(tài)，易于切片、切丁或進(jìn)行其它加工。在選擇工業(yè)化解凍和回溫系統(tǒng)時，必須在解凍溫度、產(chǎn)品表面和微生物控制以及諸如廢棄物的排放和各系統(tǒng)的運行資金等問題之間尋求一個平衡點。在這些因素中，解凍時間是主要標(biāo)準(zhǔn)，它常常決定了系統(tǒng)的最終選擇［2］。Virtanen等［23］聯(lián)合利用微波能和不同環(huán)境溫度的冷空氣解決微波輔助解凍過程中的縮短解凍時間和避免熱失控問題。微波動力采用“開”和“關(guān)”循環(huán)進(jìn)行，利用兩種溫度控制方案維持基于冷點和熱點間的預(yù)設(shè)溫度梯度。結(jié)果表明，微波解凍時間比空氣解凍縮短了7倍。盡管利用微波加熱冷凍食品是一種快速的解凍方法，但其因熱不穩(wěn)定性而受到限制。這種熱不穩(wěn)定性主要發(fā)生在產(chǎn)品表面，已經(jīng)有人嘗試解凍過程中采用氣流或液氮冷卻。雖然試驗上取得了成功，但成本較高，無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
熱成像技術(shù)在食品工業(yè)中的研究現(xiàn)狀
1熱成像技術(shù)在熱處理中的應(yīng)用
溫度的控制、監(jiān)測不僅是預(yù)煮、熱燙、消毒等食品加工前處理過程中的重要控制因素，也影響著食品貯藏運銷過程中的其他方面。食品工業(yè)中傳統(tǒng)的溫度控制采用熱電偶、溫度計、熱電阻等接觸式的方法，近年來，包括熱成像技術(shù)在內(nèi)的一些無觸點式測量方法和成像技術(shù)也以其高頻率和高分辨率的優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用［7］。熱處理有助于多種食品風(fēng)味物質(zhì)的形成，增加食品的安全性，延長貨架期［8］。過度地加熱會引起食品組織損傷，而熱量不足會導(dǎo)致受熱不均或殺菌不徹底。與傳統(tǒng)熱處理方式相比，熱成像技術(shù)對于殺菌處理中的熱量遷移和受熱均衡意義重大，并且有高速、無損和防止交叉感染的優(yōu)點。Samuel等［9］研發(fā)了一種高溫恒熱蒸汽殺菌系統(tǒng)，采用表面熱殺菌的方式有效減少了物料內(nèi)部受熱、損傷程度。該系統(tǒng)基于熱成像技術(shù)，結(jié)合蒸汽噴射、電力蒸汽干燥等原理，使用溫度監(jiān)控器實時、獨立、分段、精確地控制加工過程中各個階段的溫度。結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠有效降低胡蘿卜貯藏期間核盤菌引發(fā)的軟腐病發(fā)病率，減少其60%～80%具有植物毒性的顏色變化。熱成像技術(shù)有助于加強控制食品表面的冷熱循環(huán)［10－11］，可以用于即食食品質(zhì)量安全控制以及食品表面溫度的在線檢測［12－13］。Ibarra等［14］依據(jù)雞胸肉的表面溫度和加熱時間構(gòu)建統(tǒng)計學(xué)模型，借助熱成像技術(shù)測溫后進(jìn)一步估算出雞肉蒸煮后的內(nèi)部溫度。此外，該技術(shù)可以用于微波加熱過程的設(shè)計［15］以及不同種類食品微波加熱模式的區(qū)分［16］。在另一項相似的研究里，該技術(shù)被用于確定黑麥、燕麥微波加熱時的過冷點和過熱點［17］。熱成像技術(shù)還可以改善水果熱消耗、提升其質(zhì)量品質(zhì)。Fito等［18］通過測定柑橘在失水過程中的溫度分布研究其脫水動力學(xué)，繼而確定水果的最終干燥點，建立其在線質(zhì)量控制系統(tǒng)。此外，熱成像技術(shù)可以檢測食品的加熱效率、通風(fēng)情況、空氣條件和制冷效果，追蹤食品生產(chǎn)中的潛在空氣污染源等［19］。
2熱成像技術(shù)在果蔬采后質(zhì)量控制方面的應(yīng)用
機械損傷引起的表觀受損、微生物侵染和加速成熟往往會影響采后果蔬的品質(zhì)，造成較大的經(jīng)濟損失。傳統(tǒng)方法中的目測法等人工評價方法耗時長、易受到人體疲勞的影響，而光譜成像、熱成像等無損檢測技術(shù)在采后果蔬質(zhì)量控制方面發(fā)展快速［20－22］。目前，熱成像技術(shù)在機械傷的客觀量化方面嶄露頭角，該方法借助樣品之間熱擴散系數(shù)的差異，利用不同損傷程度的樣品對于溫度的差異性響應(yīng)進(jìn)行檢測。自然對流的方式在1980年已經(jīng)被用于蘋果機械傷隨溫度變化的研究［23］。在一項最近的研究中，Varith等［24］將有機械傷的蘋果藏于26℃、空氣濕度50%的環(huán)境下48h，然后用熱成像技術(shù)分別觀察熱處理和冷卻過程中蘋果的溫度變化，判定具有機械傷的個體，該技術(shù)與高光譜技術(shù)聯(lián)用可有效檢測果實的早期機械傷［25］。結(jié)果表明受損組織與正常組織在30～180s內(nèi)至少存在1～2℃的溫差，機械傷檢出率為100%，該方法可廣泛應(yīng)用于果蔬的機械分選。貯藏前后的冷卻速率、表面溫度可以用于評價蘋果的表面質(zhì)量和蠟質(zhì)層結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)不同品種的冷卻速率有顯著區(qū)別，這與其蠟質(zhì)層結(jié)構(gòu)相關(guān)，但是該指標(biāo)在貯藏期間卻并無顯著差異［26］。熱成像技術(shù)不僅可以用于檢測采后果蔬的機械傷，還可以用于其生理病害的檢測?！八牟 笔翘O果生理病害中的一種，病果內(nèi)部組織呈水漬狀，果肉為半透明，輕病果的外表不易識別，必須剖開后才見到病變。Baranowski等［27］將1.5℃下貯藏的水果樣品移至20℃環(huán)境中(溫差18.5℃)，升溫20min，通過升溫速率的差異判定果實是否感染水心病。研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)處理時增加溫差可以縮短水心病害的觀察時間。一項西紅柿輕微組織軟化的研究分別比較了1℃冷卻90min、70℃烘箱加熱1～2min、微波加熱7～15s三種不同方式在檢測機械傷時的處理效果;結(jié)果表明微波加熱15s后可以有效區(qū)分出被檢測物體細(xì)微的機械傷［28］。果蔬成熟度的評估在采摘前后都是很關(guān)鍵的步驟，Bulanon等［29］研究了柑橘樹冠、果實的熱量瞬時變化，將熱成像技術(shù)用于柑橘成熟度的檢測。該研究使用紅外照相機24h循環(huán)監(jiān)測樹冠，測定其表面溫度、環(huán)境溫度和相對濕度，再以上述測定數(shù)據(jù)結(jié)合果實的熱輻射系數(shù)(估值0.9)來補償熱力圖像。分析結(jié)果表明樹冠和果實的溫差在下午四點至午夜時間段內(nèi)較大，可通過測量果實在該時段的溫差而區(qū)分其成熟度。此外，利用熱成像技術(shù)可以非傾入、無損傷地觀測植株各個器官的生長狀況及水分含量［30－31］，為研究大型苗木種群提供一個全新的視角。
3熱成像技術(shù)在谷物質(zhì)量安全評估上的應(yīng)用
病蟲害、微生物侵染是影響谷物質(zhì)量安全的重要因素，食品在貨架期和貯藏期內(nèi)的病蟲害檢測至關(guān)重要，這不僅與食品安全規(guī)范相關(guān)，也關(guān)系著人們谷物消費的健康、滿意度。傳統(tǒng)用于檢查糧食病蟲害的方法有手工挑選、篩分等，由于谷物籽粒數(shù)量大、體積小、許多特征肉眼難以發(fā)覺，人工檢測方法操作繁瑣、效率低、主觀性強、誤差較大，難以準(zhǔn)確判斷侵染昆蟲的具體生長時期［32］，熱成像技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展可以有效解決此類問題。利用熱成像技術(shù)可以檢測出谷物中胚后發(fā)育階段的昆蟲，原理是該時期的昆蟲呼吸作用生熱，與谷物形成溫度差異［33－34］。該技術(shù)在谷物病蟲害侵染鑒別方面效果良好，但在識別昆蟲的生長階段方面效果相對較差［35］。Manickavasagan等［36］研究了受銹赤扁谷盜侵染小麥的溫度分布圖，觀察到小麥的溫度曲線與侵染昆蟲的呼吸作用相關(guān)，該研究結(jié)果可進(jìn)一步應(yīng)用于谷物的在線連續(xù)檢測。此外，熱成像技術(shù)在小麥的分級和品種鑒別中體現(xiàn)出較高的辨別力，這是傳統(tǒng)方法中僅憑外觀檢測手段很難達(dá)到的［37－38］。
4熱成像技術(shù)在異物檢測方面的應(yīng)用
異物檢測是食品質(zhì)量安全檢測中的一個重要方面，最常見的手段為目測法，但限制因素較多。常見的物理篩選手段有篩分、沉降、篩選、過濾和重力法等，金屬探測器、X－射線、光學(xué)傳感、超聲波法等精密儀器系統(tǒng)也常被用于異物檢測［39］，上述方法都無法依據(jù)大小、形狀檢測出所有的異物。熱成像技術(shù)通過熱力性質(zhì)的差異區(qū)分食品和異物，該技術(shù)在異物檢測方面是一種輔助方法，是光學(xué)和機械法的補充檢測手段，檢測效果與被測食品的物理性質(zhì)、組成和圖像的噪音有關(guān)［40］。Ginesu等［41］使用熱感攝像機成功檢測出食品中的異物，如腐爛的堅果、貝殼、小石子等，證實了熱成像技術(shù)在該檢測領(lǐng)域的有效性。
熱成像技術(shù)的前景展望
近年來,咸陽市食品工業(yè)總產(chǎn)值以年均遞增10%以上的速度持續(xù)快速發(fā)展。目前已發(fā)展成為門類比較齊全,既能滿足消費者多種需求、又具有一定競爭能力的產(chǎn)業(yè)。作為咸陽市傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)食品工業(yè)，當(dāng)前正處于戰(zhàn)略機遇期，既面臨繼續(xù)保持快速發(fā)展的重大機遇，也面臨加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、保證食品安全等重大挑戰(zhàn)和壓力。從總體上說，食品工業(yè)已成為全市國民經(jīng)濟的重要組成部分，取得了較大成就，發(fā)展速度逐年加快。2011年，全市工業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)共完成總產(chǎn)值1632.3億元，比上年增長32.3%，其中食品工業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)值236.8億元，增速為37%，分別位居支柱產(chǎn)業(yè)的第三位和第二位，并涌現(xiàn)了一批在省內(nèi)外影響較大的食品企業(yè)，有力地推動了全市產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。
2食品工業(yè)發(fā)展中面臨的問題與挑戰(zhàn)
2.1產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理從行業(yè)結(jié)構(gòu)上看,加工方式粗放、精深加工少、產(chǎn)品附加值，特殊人群食用的食品發(fā)展不夠；從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看產(chǎn)品品種花色少、檔次低、包裝差,產(chǎn)品更新?lián)Q代慢,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不能完全適應(yīng)市場需求變化。2.2食品企業(yè)總體規(guī)模小,生產(chǎn)聚集度低，產(chǎn)業(yè)鏈條短咸陽市食品工業(yè)中中小型企業(yè)比重較大，處于食品行業(yè)中的主導(dǎo)地位，在總體的經(jīng)濟發(fā)展中，很難形成規(guī)模經(jīng)濟，缺乏明星企業(yè)。2.3食品工業(yè)技術(shù)相對薄弱，科技項目研發(fā)匱乏咸陽市食品科技力量整體基礎(chǔ)薄弱。從事食品工業(yè)的科技人員數(shù)量只占咸陽市總科技人員的9%，且都集中在食品加工業(yè)和食品制造業(yè)。2.4食品安全檢測體系有待完善現(xiàn)有的檢測人員大多專業(yè)知識和技術(shù)水平較低，因此，食品安全檢測水平偏低，部分監(jiān)管機構(gòu)尤其是基層的檢驗設(shè)備，裝備落后監(jiān)管技術(shù)力量薄弱。
3促進(jìn)食品工業(yè)優(yōu)化升級對策建議
1．1氧氣脫除型
氧氣可以引起食物成分中油脂、維生素和色素等氧化，霉菌和好氧菌的增殖以及昆蟲的生長。真空包裝或氮氣包裝是有效地排除包裝頂隙中氧氣的包裝方法，但不能完全徹底地除去氧氣，仍有少量的氧氣(0．1%～2%)殘留在包裝內(nèi)。此外，對于儲存過程中通過包裝薄膜滲透進(jìn)入的氧氣，這類方法無法去除。為了最大限度地減少包裝中的氧氣，需要使用氧氣脫除劑，簡稱脫氧劑。它是一種能與氧氣反應(yīng)從而去除氧氣的化學(xué)物質(zhì)，或是一種能催化某些反應(yīng)從而去除包裝袋中氧氣的酶，可以避免氧氣引起食物腐敗和品質(zhì)劣變。抗壞血酸、鐵粉、不飽和脂肪酸和生物酶等常用作氧氣脫除劑［2—3］。含鐵的氧氣清除劑可以極大地降低包裝頂隙中的氧氣含量，使氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0．01%［4］。Berenzon等人［5］研究了脫氧劑對密封包裝餅干貨架期的影響，結(jié)果表明脫氧劑能明顯降低乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，推遲過氧化值的上升時間，明顯延遲氧化引起的脂肪酸敗時間。
1．2二氧化碳釋放/清除型包裝
牛奶、禽肉、鮮肉、草莓等新鮮食品需要在高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二氧化碳中儲藏，因為高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二氧化碳可以抑制食物表面微生物的生長，抑制果蔬的呼吸作用，對保持食品的品質(zhì)、延長貨架期非常重要。Schirmer等人［6］將肉桂醛、乙酸、檸檬酸等和二氧化碳?xì)怏w聯(lián)合使用，對大馬哈魚進(jìn)行保鮮，取得了良好的效果。亞硫酸鹽脫氧劑與碳酸氫鈉、檸檬酸的混合物或亞硫酸鹽脫氧劑與碳酸氫鈉、抗壞血酸的混合物，可以制成小袋置于食品包裝內(nèi)，用來產(chǎn)生二氧化碳。水果儲存時，高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的CO2會促使水果進(jìn)行無氧呼吸，積累不良產(chǎn)物，降低水果品質(zhì)，同時也會促進(jìn)厭氧菌的生長繁殖［7］。烤咖啡豆、泡菜等在儲藏過程中會產(chǎn)生大量的二氧化碳，會導(dǎo)致漲袋或裂袋。因此需要使用二氧化碳脫除劑。降低二氧化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以使用能與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)試劑，如氫氧化鈉和氫氧化鈣的混合物，氧化鈣和硅膠的混合物，也可以使用物理吸附的方式，如使用活性炭或沸石等物質(zhì)。
1．3濕度調(diào)節(jié)型
餅干等干燥易碎的食品在高濕度條件下會受潮軟化，使品質(zhì)劣變。一些鮮活食品(如果蔬等)在儲存過程中由于呼吸作用會產(chǎn)生水蒸氣冷凝在食品表面，從而滋生大量微生物。干燥劑可以吸收食品包裝中的過量水分，維持穩(wěn)定的相對濕度，保證濕敏食品的品質(zhì)。常用的干燥劑有硅膠、粘土、保濕鹽、丙二醇等［8］。Mahajan等人［9］研制了一種由山梨糖醇、斑脫土和CaCl2組成的干燥劑，三者的質(zhì)量比為5∶11∶4，這種干燥劑吸濕緩慢，具有較強的持水能力，可用于新鮮果蔬的保藏。
1．4乙烯吸收型
乙烯作為一種植物成熟激素，對新鮮水果和蔬菜有多種生理作用，可以促進(jìn)呼吸作用，引起水果的成熟、衰老、軟化;可以促進(jìn)葉綠素的降解，從而導(dǎo)致綠色植物組織變黃，以及引起果蔬采后各種異常的生理變化等［10］。乙烯可以被多種物質(zhì)吸收或吸附，如活性炭、硅膠、硅藻土、鋁硅酸鹽、分子篩等［11］。許多氧化劑(如重鉻酸鉀、高錳酸鉀)已被添加到吸附劑內(nèi)來脫除吸附的乙烯。乙烯可以被高錳酸鉀氧化成二氧化碳和水，許多乙烯脫除劑都以高錳酸鉀為基礎(chǔ)材料，將其吸附到表面積巨大的載體上使用，如鹽類、硅膠、活性炭等。
1．5抗菌型
抗菌包裝是指能夠殺死或者抑制污染食品的腐敗菌和致病菌的包裝，通過在包裝系統(tǒng)里增加抗菌成分，使其具有抗菌功能，能夠有效地提高食品的貨架壽命。抗菌劑加入活性包裝中的形式有［12］:將具有揮發(fā)性的抗菌物質(zhì)置于小袋中并放入包裝內(nèi);將抗菌物質(zhì)直接加入到高分子聚合物中;將抗菌物質(zhì)涂抹在高分子聚合物的表面;使抗菌物質(zhì)通過化學(xué)鍵固定在聚合物表面;使用某些具有抑菌活性的高分子聚合物?？梢杂迷诎b材料中的抗菌劑:有機酸(乙酸、丙酸、苯甲酸、山梨酸酯等)、細(xì)菌素(乳酸鏈球菌素、乳酸菌細(xì)菌素等)、酶(溶菌酶、葡萄糖氧化酶)、殺真菌劑(苯菌靈、抑霉唑等)、天然抗菌劑(丁香提取物、肉桂醛等)、陰離子等［13］。李俠等人［14］在聚丙烯薄膜中加入酸鹽玻璃載銀作為抗菌劑，加入抗菌粉體(0．002%)后，抗菌率可以達(dá)到99%，而且抗菌活性持久。Gucbilmez等人［15］通過將EDTA和溶菌酶加入玉米蛋白膜中，使其對大腸桿菌具有有效的抗菌活性。由于殼聚糖及其衍生物本身具有抗菌活性，殼聚糖涂膜已經(jīng)在肉類及果蔬的保鮮上得到了廣泛的應(yīng)用［16］。
2智能包裝
智能包裝是指能監(jiān)測并指示包裝內(nèi)部食品周圍環(huán)境變化的包裝技術(shù)［1］，它可以提供食品在存儲和運輸過程中的相關(guān)質(zhì)量信息。智能包裝根據(jù)功能可以分為時間溫度指示卡、新鮮度指示卡、泄露指示卡、病原體指示卡、生物傳感器等。安裝在包裝外部的指示卡屬于外用指示卡(時間－溫度指示卡)，安裝在包裝內(nèi)部(如放置于包裝的頂隙內(nèi)、貼在瓶蓋內(nèi))的指示卡屬于內(nèi)用指示卡(泄漏指示卡、新鮮度指示卡、病原體指示卡)。通過智能包裝可以獲取諸如新鮮度、微生物污染、溫度變化、包裝完整性等產(chǎn)品信息。
2．1時間溫度指示卡
時間溫度指示卡可以記錄食品在不同溫度下所經(jīng)歷時間的長短(溫度歷史)，并通過其顏色變化向消費者傳遞包裝食品的貨架期相關(guān)信息［17］。時間溫度指示卡的原理主要基于酶促反應(yīng)、擴散、化學(xué)反應(yīng)等，通常以機械變形或顏色變化的形式表現(xiàn)為可目測響應(yīng)。現(xiàn)在商業(yè)上應(yīng)用的主要有VISAB，LifelinesFresh-nessMonitor和3MMonitorMark等3種時間溫度指示卡。VITSAB是一種酶型指示卡，其工作原理是底物經(jīng)過酶促反應(yīng)導(dǎo)致pH值降低，從而引起顏色的變化。LifelinesFreshnessMonitor是建立在聚合反應(yīng)基礎(chǔ)上的指示產(chǎn)品［18］。3MMonitorMark指示卡基于脂質(zhì)擴散原理。
2．2泄漏指示卡
包裝的密封性是保持無菌食品和自發(fā)氣調(diào)包裝食品等產(chǎn)品品質(zhì)的必要條件。泄漏指示卡可以指示包裝在整個流通過程中的完整性。無呼吸作用食品的氣調(diào)包裝特點是較低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氧氣(2%)和高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二氧化碳(20%～80%)，泄漏會導(dǎo)致氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加和二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低，泄漏指示卡通常貼在包裝的內(nèi)側(cè)，可以提供包裝內(nèi)這2種氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)信息，從而指示包裝的完整性。2．2．1氧氣指示卡氧氣指示卡分為2類:可視化氧氣指示卡、不可視氧氣指示卡。典型的可視氧指示卡包括一種具有氧化還原作用的染料、一種還原化合物和一種堿性物質(zhì)。當(dāng)指示卡上的氧化還原染料被氧化時，可以觀察到染料顏色的變化。指示卡上最常用的染料是亞甲基藍(lán)，其還原態(tài)呈白色，氧化態(tài)呈藍(lán)色。指示卡中還原性化合物的作用是還原染料，使之在包裝過程中一直處于還原態(tài);堿性物質(zhì)的作用是保持pH值大于7，防止染料的氧化速度過快［19］。指示卡可以做成片狀，可以作為印刷涂層，也可以軋制成聚合膜。Ahvenainen等人［20—21］將這種指示器用來作為自發(fā)氣調(diào)包裝的碎牛排和碎披薩的泄漏指示器?；诿阜磻?yīng)的氧氣指示卡也有報道［22—23］。非可視化氧氣指示卡含有能發(fā)熒光的內(nèi)置體系，同時通過配置外部設(shè)備檢測熒光強度來測定包裝內(nèi)的氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)。與可視化的氧氣指示器相比，它能更客觀，更準(zhǔn)確地反映氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。TNO開發(fā)了光學(xué)氧氣傳感法，將熒光猝滅在特殊處理的染料上，染料受脈沖激活后，會發(fā)出強度跟氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)成正比的熒光，這種方法對氧氣非常敏感，可在不到1s時間內(nèi)完成測定［24］。2．2．2二氧化碳指示卡在MAP中，高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二氧化碳作為保護(hù)氣被廣泛應(yīng)用，在包裝后的一定階段，二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低是包裝泄漏的明顯特征。作為漏洞指示卡二氧化碳并不可靠，因為在包裝泄漏時微生物的增殖會產(chǎn)生二氧化碳，可能會導(dǎo)致二氧化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低不顯著。由于二氧化碳的聚集可以當(dāng)做微生物生長的標(biāo)志，二氧化碳指示卡也可以作為指示食品新鮮度的指示物質(zhì)。Balderson和Whitwood［25］制作了一個可用在氣調(diào)包裝中的可逆二氧化碳指示器，指示器由5條指示帶組成，每個色帶都由指示陰離子和親脂性的有機四元陽離子構(gòu)成的二氧化碳靈敏指示材料組成。當(dāng)二氧化碳低于某個限度時，指示帶顏色就會發(fā)生變化，二氧化碳濃度靠一個或多個指示帶的顏色變化來指示。Nopwinyuwong［26］用一種基于pH染色原理的二氧化碳指示劑，來實時監(jiān)控中等濕度下保存的甜點的新鮮度。這個指示器對作為腐敗代謝物的二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)有可視的顏色變化，而且二氧化碳的變化與甜點中微生物的生長模式有很好的相關(guān)性。Hong等人［27］將基于pH染色原理的二氧化碳指示卡用于指示韓國泡菜后熟的程度。
2．3新鮮度指示卡
泄漏指示卡可以提供包裝完整性信息，時間溫度指示卡可以提品的時間溫度記錄，而新鮮度指示卡可以直接提品品質(zhì)的信息。食品中腐敗微生物的代謝會產(chǎn)生許多代謝產(chǎn)物，如有機酸、乙醇、揮發(fā)性含氮化合物、生物胺、二氧化碳、含硫化合物等。大量不同概念的新鮮度指示卡是基于腐敗微生物的代謝產(chǎn)物會引起指示標(biāo)簽變色的原理。2．3．1pH值敏感指示卡這種指示卡大多是基于pH染色液的應(yīng)用，當(dāng)遇到腐敗過程產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物時，pH染色液的顏色會發(fā)生變化。配制pH染色液的試劑有溴百里香酚藍(lán)［28］、溴甲酚紫、溴甲酚綠、甲酚紅和茜素［29］等。用來作為pH敏感型指示劑的目標(biāo)分子，除了二氧化碳外，適用的還有SO2，NH4，揮發(fā)性胺和有機酸［29］。2．3．2對揮發(fā)性物質(zhì)或氣體敏感的指示卡Miller等人設(shè)計了一種指示海產(chǎn)品新鮮度的指示卡，它可以與揮發(fā)胺反應(yīng)同時產(chǎn)生顏色變化。利用硫化氫與血紅蛋白反應(yīng)制作的新鮮度指示卡已經(jīng)被用于指示MAP包裝家禽肉的品質(zhì)。
2．4病原體指示卡
新鮮度指示卡用來檢測腐敗微生物導(dǎo)致的食品品質(zhì)劣變，病原體指示卡用來檢測食品中的特定污染物(某些致病菌和毒素)。ToxinAlert公司生產(chǎn)的Tox-inGuard體系就是一種病原體指示卡，它可以通過固定的抗體來檢測病原體(沙門氏菌、彎曲桿菌、大腸桿菌O157和李斯特菌)。另一種應(yīng)用于商業(yè)體系的FoodSentinelSystem同樣基于免疫反應(yīng)，用于檢測特定的微生物，如沙門氏菌書、李斯特菌、大腸桿菌。反應(yīng)發(fā)生在條形碼內(nèi)，當(dāng)遇到特定的微生物時條形碼就會變得模糊不清［33］。
2．5生物傳感器
生物傳感器是一種微型的分析裝置，能夠檢測、記錄、傳遞特定生物反應(yīng)的信息［34］。這些裝置由生物部分和物理部分組成，生物部分可與特定分析物反應(yīng)，物理部分可將生物信號轉(zhuǎn)換為物理信號。物理信號可以用多種方法檢測，如安培計、電位計、光學(xué)或者測熱量的方法。Okuma等人［35］將腐胺氧化酶反應(yīng)器與氫過氧化物電極電流計組合在一起，測定家禽肉中二元胺的增加量。Frebort等人［36］設(shè)計一種基于分光光度法的體系來測定虹鱒魚中的組胺。
2．6射頻識別技術(shù)
射頻識別(RFID)是一種非接觸式無線數(shù)據(jù)通信形式，它由射頻識別標(biāo)簽和識別器組成，標(biāo)簽會對從識別器天線發(fā)出的信號進(jìn)行響應(yīng)，并將它的信息通過無線電波反饋給識別器。標(biāo)簽通常內(nèi)置芯片，編有特定信息的程序，用來識別和跟蹤。它給食品的生產(chǎn)、運輸、銷售提供了很多的益處，這些益處包括可溯性強，便于存貨管理，節(jié)約勞動力成本，提升食品質(zhì)量安全等［37］。射頻識別標(biāo)簽可攜帶簡單的信息，例如用來追溯產(chǎn)品用的識別碼，也可以攜帶復(fù)雜的信息，例如溫度、相對濕度數(shù)據(jù)、營養(yǎng)信息、烹飪說明等。當(dāng)貼有標(biāo)簽的物品經(jīng)過識別器時，標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)被解碼并傳送到計算機上進(jìn)行處理。射頻識別標(biāo)簽與條形碼相比，它可以嵌入包裝或者容器內(nèi)部，因此不用擔(dān)心數(shù)據(jù)被篡改。射頻識別標(biāo)簽提供一種非接觸的，在視距之外傳輸信息的方式，而且傳輸信號能夠穿透包括生物質(zhì)在內(nèi)的非金屬材料，因為它可以唯一地識別這個物品，增加了這種技術(shù)用于召回物品的可能性［38］。RFID標(biāo)簽可以分為2種，一種是由電池供電，有效距離約為50m;另一種由識別器提供能量，有效距離約為5m。一般的RFID標(biāo)簽頻率從低頻到高頻，以及微波頻率。低頻標(biāo)簽更便宜，耗能更少，能夠更好地穿透非金屬材料。
3存在的問題及展望
1食品工業(yè)廢水處理工藝現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)外對于食品工業(yè)廢水的處理過程中主要采用的是生物處理工藝，其中主要包括有好氧生物處理工藝、厭氧生物處理工藝，以及由好氧生物處理工藝與厭氧生物處理工藝相結(jié)合的處理工藝。在好氧生物處理工藝方面，主要有活性污泥法（目前實際應(yīng)用較為廣泛的主要有SBR法）和生物膜法（具有代表性的是曝氣生物濾池法）。由于厭氧生物處理工藝相較于好氧生物處理工藝無論在后期的運行管理費用還是前期的基建投資方面的費用都有較大優(yōu)勢，其中比較具有典型的處理工藝有厭氧顆粒污泥膨脹床（EGSB）工藝、第三代厭氧處理工藝———厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（IC）被廣泛應(yīng)用到了食品工業(yè)廢水處理中。此外，厭氧生物處理工藝在處理食品工業(yè)廢水方面具有良好的處理效果[1]。
2各種工藝特點及應(yīng)用效果分析
目前國內(nèi)外，食品工業(yè)廢水的處理以生物處理[2]為主。在實際中運用較廣，技術(shù)較為成熟的主要有厭氧接觸法、厭氧污泥床法、淺層曝氣、延時曝氣、曝氣沉淀池法等等。
2.1好氧生物處理工藝
好氧生物處理是在不斷供氧的環(huán)境中，利用好氧微生物來氧化有機物。在好氧過程中，微生物對復(fù)雜的有機物進(jìn)行分解，一部分被轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無機物CO2、H2O和NH3，一部分則由微生物合成為新細(xì)胞，最后去除污水中的有機物。
2.1.1SBR法，即間歇式活性污泥系統(tǒng)（又叫序批式間歇活性污泥法）。SBR法目前在國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛，生物反應(yīng)池中集中了生物降解過程、沉淀過程以及污泥回流功能為一體，這種工藝比較簡單，它是在以前間歇式活性污泥工藝基礎(chǔ)上發(fā)展來的一種新工藝，采用SBR法處理廢水的運行過程一般包括了進(jìn)水、充氧曝氣、靜止沉淀、排水和排泥五個步驟。與連續(xù)性活性污泥工藝相比，該工藝具有的有點主要有：曝氣池兼具二沉池的功能，不設(shè)二沉池，也沒有污泥回流設(shè)備，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于管理；耐沖擊負(fù)荷，一般無需設(shè)置調(diào)節(jié)池；反應(yīng)推動力大，較為簡便的得到優(yōu)質(zhì)出水水質(zhì)；污泥沉淀性能好，SVI值較低，便于自控運行，后期維護(hù)管理也較為簡便。居華[3]通過SBR法在醬油、醬菜食品廢水處理中的應(yīng)用研究后得出，原廢水CODcr在2000mg/L～4000mg/L范圍內(nèi)，經(jīng)SBR法處理后出水水質(zhì)得到了二級標(biāo)準(zhǔn)，去除率達(dá)96%以上，沒有出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，而且操作管理方便，占地面積小，運行的費用也低。
2.1.2BAF法，即曝氣生物濾池法。這種工藝最早可以追溯上個世紀(jì)80年代，是由歐美等國家應(yīng)用和發(fā)展起來的，大連馬欄河污水處理廠是我國最早采用BAF工藝。該工藝是在生物接觸工藝基礎(chǔ)上，在濾池中填裝陶粒、石英砂等粒狀填料，以填料及其附著生產(chǎn)生物膜為介質(zhì)，發(fā)揮生物的代謝功能，通過物理過濾功能，發(fā)揮膜和填料的截留吸附作用從而實現(xiàn)污染物的高效處理。廖艷[4]等采用混凝—ABR與曝氣生物濾池（BAF）聯(lián)合處理工藝，對某市肉聯(lián)廠高濃度廢水化學(xué)需氧量和氨氮的去除研究后發(fā)現(xiàn)，化學(xué)需氧量和氨氮的去除效果從原水時的1500mg/L～4500mg/L、30mg/L～85mg/L，經(jīng)處理后出水COD＜100mg/L，氨氮＜50mg/L，達(dá)到了國家一、二級排放標(biāo)準(zhǔn)，取得良好的環(huán)境和社會效益。
2.1.3MBR法，即膜生物反應(yīng)器法。是上個世紀(jì)90年代逐漸發(fā)展起來的一種廢水處理技術(shù)，該工藝是將膜組件替代傳統(tǒng)的二沉池，實現(xiàn)固相和液相分離。其實質(zhì)是把細(xì)菌和微生物以生物膜的方式附著在固體表面上，以污水中的有機物為營養(yǎng)物進(jìn)行新陳代謝和生長繁殖，從而達(dá)到實現(xiàn)凈化污水的效果。該工藝具有較強的抗沖擊力，對水質(zhì)和水量變化具有較強適應(yīng)性；污泥產(chǎn)量較低且沉降性能優(yōu)，易于固液分離；對于低濃度污水也可以進(jìn)行處理，在正常運行時可以把原水中的BOD5由20mg/L～30mg/L降至5mg/L～10mg/L；運行費用也不高，管理方便。張亮平，王峰[5]以MBR在湖北某食品廠廢水處理中的應(yīng)用為例進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，采用MBR-活性炭-殺菌聯(lián)合工藝，出水COD和BOD的去除率達(dá)到了99%以上，系統(tǒng)工藝能耗低，運行穩(wěn)定。
2.2厭氧生物處理工藝
在食品廢水處理過程中，厭氧處理法與好氧處理法相比由于產(chǎn)生的污泥少，動力流耗小，管理簡便，既能節(jié)能又能降低成本，逐漸在高濃度有機廢水行業(yè)———食品工業(yè)廣泛推崇。
2.2.1UASB法，即升流式厭氧污泥床法。該種工藝是由高活性厭氧菌體構(gòu)成的粒狀污泥，在UASB裝置內(nèi)隨上升的氣流呈向上流動的狀態(tài)。處理效率高、性能可靠、能耗低，也不需要填料和載體，運行成本低等優(yōu)點，既可以處理高負(fù)荷廢水，也不會產(chǎn)生堵塞等優(yōu)點。也是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的高速反應(yīng)器之一。王煒，何好啟[6]研究發(fā)現(xiàn)，食品廢水經(jīng)由UASB+接觸氧化法工藝處置后，CODcr、BOD5、SS和植物油由原水濃度的1170mg/L、570mg/L、600mg/L、150mg/L，處置后的效果為60.2mg/L、15.5mg/L、40mg/L和3mg/L，出水水質(zhì)達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級標(biāo)準(zhǔn)，且工程的經(jīng)濟運行效益也良好，總運行費用約為0.54元/m3，工藝占地小，處理成本低，運行方式靈活，值得推廣。
2.2.2EGSB反應(yīng)器，即膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器。該工藝是在UASB基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新厭氧工藝，與UASB工藝相比，EGSB增加了出水的回流，提升了反應(yīng)器中水流的速度，其速度可以達(dá)到5m/h～10m/h，比UASB的0.6m/h～0.9m/h高出近10倍。李克勛[7]等以天津某淀粉廠采用EGSB處理淀粉廢水為例，EGSB的厭氧反應(yīng)器對COD的去除率超過了85%，出水水質(zhì)達(dá)到了國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)，大量有機物被去除，后續(xù)單元的處理壓力被減輕，此外，厭氧反應(yīng)器的介入使用，可以產(chǎn)生沼氣作為能源進(jìn)行二次利用，降低運行費用（總運轉(zhuǎn)費用為0.73元/m3•d），具有良好的環(huán)境效益和社會效益。
2.2.3ASBR法，即厭氧序批式活性污泥法。ASBR厭氧序批式活性污泥法最早誕生于上世紀(jì)90年代的美國，是在SBR基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，該工藝的顯著特點是以序批間歇運行，按次序分為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀和排水四個步驟，與連續(xù)流厭氧反應(yīng)器相比，該工藝由于不需要大阻力的配水系統(tǒng)，因此極大地減少了系統(tǒng)的能耗，也不會產(chǎn)生斷流和短流，運行靈活，抗擊能力較強，實現(xiàn)厭氧功能，也同時兼有了SBR的優(yōu)點。
3厭氧生物處理工藝優(yōu)勢分析
