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1、1,第六章 食品加工新技术,P210,栅栏技术微胶囊造粒技术现代生物技术在食品加工中的应用,2,栅栏技术,一、栅栏技术的提出 大部分食品保藏技术都是基于延缓或阻碍微生物生长的原理，通过控制一些能影响微生物生长和生命活动的因素如温度、水分活度、氧化还原势、pH、营养物质、O2以及化学防腐剂等来达到保藏目的。如将上述这些阻碍微生物生长的因素联合起来应用，达到同样保藏效果将比单一控制其中某一因素的条件温和得多。 栅栏技术就是指联合控制多种阻碍微生物生长的因素以达到保藏效果。栅栏的概念就是指温度、水分活度、pH、防腐剂等等的复合作用。,3,二、栅栏效应 栅栏效应揭示了食品保藏的基本原理。对于一种稳定性
2、高、保藏性好的食品，t、Aw、pH值、防腐剂等栅栏因子的联合或复杂的交互作用，对抑制微生物生长、繁殖、产毒起着关键的作用，任何单一因子都不足以抑制微生物的危害。食品防腐可利用的栅栏因子很多，但就每一类食品而言，起重要作用的因子可能只有几个，应通过科学分析和经验积累，准确地把握其中的关键因子。 后来逐渐将栅栏因子的作用扩大到抑制酶活性、改善食品的质量以及延长货架期等方面。事实上，世界上没有哪一种食品在加工和保藏中只考虑抑制微生物而不顾及其质量。,4,5,三、栅栏技术的应用 栅栏技术不但可用于食品加工和保藏中的微生物控制，还可用于食品加工、保藏中的工艺改造以及新产品开发。例如肉制品在储存过程中要降
3、低能耗，可以考虑用耗能少的因子(如Aw和pH值等)替代耗能大的因子t，因为抑制食品微生物的栅栏因子在一定程度上可以相互替换。再例如果蔬罐头加工中，可通过降低pH值，达到降低杀菌温度(F)和缩短杀菌时间的目的。,6,微胶囊造粒技术,微胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。微胶囊造粒技术就是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微囊产品的技术。微胶囊内部装载的物料称为芯材(或称囊心物质)，外部包裹的壁膜称为壁材(或称包囊材料)。,7,芯 材,芯材可以是单一的固体、液体或气体，也可以是固液、液液、固固或气液混合体等。 可以作为芯材的物质很多，如膳食纤维、活性多糖、超氧化
4、物歧化酶(SOD)和免疫球蛋白等生物活性物质、氨基酸、维生素、矿质元素、食用油脂、酒类、微生物细胞、甜味剂、酸味剂等。,8,壁 材,选择壁材的基本原则是：能与芯材相配伍，但不发生化学反应；能满足食品工业的安全卫生要求，应具备适当的渗透性、吸湿性、溶解性和稳定性等。 无机材料和有机材料均可作为微胶囊的壁材，但最常用的是高分子有机材料，包括天然和合成两大类。在食品工业中可使用的壁材有植物胶、淀粉、纤维素、蛋白质、聚合物、蜡与类脂物等。,9,一、微胶囊的功能,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，保护敏感性物料； 掩盖不良风味、降低挥发性； 控制释放；降解食品添加剂的毒理作用
5、。,微胶囊释放速度与囊壁厚度,10,二、微胶囊的造粒步骤,微胶囊的制作过程是将芯材加工成微粉状，引入壁材(成膜物质)，使用特殊方法将壁材物质在芯材粒子表面形成薄膜(也称外壳或保护膜)，最后经过化学或物理处理，达到一定的机械强度，形成稳定的薄膜(也称为壁膜的固化)。制作微胶囊最关键的是芯材物质的选择和成膜技术。选择芯材的原则是既要考虑芯材的物性，又要兼顾芯材和壁材的相容性及二者的相互作用。,11,三、微胶囊造粒技术的应用,微胶囊化香料和风味剂微胶囊化食品（果蔬饮料、粉末油脂）微胶囊化微生物（双歧杆菌）微胶囊化药物（缓释剂）微胶囊化酶,12,现代生物技术在食品加工中的应用,一、基因工程 基因工程是
6、指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状 。,13,典型产品：马铃薯大豆青椒西红柿玉米,14,二、酶工程,（一）酶在甜味剂和淀粉糖工业的应用1、葡萄糖的生产 用传统的酸水解法生产葡萄糖浆时，当右旋糖当量值（DE）高于55时会产生异味。20世纪50年代末，日本成功地应用酶法水解淀粉制葡萄搪，从此，葡萄糖的生产在国内外大都采用酶法。该法生产葡萄糖与酸水解法相比，具有许多优点。酶法生产葡萄糖以淀粉为原材料，先经a-淀粉酶液化成糊精，再用糖化酶催化生成葡萄糖。淀粉酶是最早实现工业生产的酶，也是迄今为止用途最广的酶
7、。,15,2、果葡糖浆的生产全世界的淀粉糖产量已达1000多万吨，其中70为果葡糖浆。果葡糖浆是由葡萄糖异构酶催化葡萄糖异构化生成部分果糖而得到的葡萄糖与果糖的混合糖浆。葡萄糖的甜度只有蔗糖的70，而果糖的甜度是蔗糖的1.51.7倍，因此当糖浆中的果糖含量达42时，其甜度与蔗糖相同。由于甜度提高了，糖使用量减少了，而且摄取果糖后血糖不易升高，还有滋润肌肤的作用，因此很受人们的欢迎。,16,3、饴糖、麦芽糖的生产饴糖在我国已有2000多年的历史，是用米饭同谷芽一起加热保温做成的。发芽的谷子内含丰富的-淀粉酶和-淀粉酶，淀粉在这两种酶的作用下被水解成麦芽糖、糊精与低聚糖等。近年来国内饴糖已改用碎米
8、粉等为原料，先用细菌淀粉酶液化，再加少量麦芽浆糖化，这种新工艺使麦芽用量由10减到1，而且生产也可以实现机械化和管道化，大大提高了效率，节约了粮食。,17,（二）酶在蛋白制品加工方面的应用,蛋白质是食品中的主要营养成分之一。以蛋白质为主要成分的制品称为蛋白制品，如蛋制品、鱼制品和乳制品等。酶在蛋白制品加工中的主要用途是改善组织，嫩化肉类，转化废弃蛋白质成为供人类使用或作为饲料的蛋白质浓缩液，因而可以增加蛋白质的价值和可利用性。,18,中性及酸性蛋白酶可用于肉类的软化、调味料、水产加工、制酒、制面包及奶酪生产。目前已获得的制品有：用木瓜蛋白酶制成嫩肉粉，使肉食嫩滑可口；用蛋白酶生成明胶；香肠加工
9、；加工不宜使用的蛋白质，制造蛋白水解物；鱼品加工厂的杂鱼，屠宰场的下脚料等都含有大量的蛋白质，利用蛋白酶来分解这些废料，制造各种蛋白胨、氨基酸等蛋白质水解物，可以获得医药、饲料、科研甚至营养食品所需的产品。用途十分广阔，特别是有些食品，经蛋白酶适当加工处理后，就可成为优良的食用蛋白质或营养补品，大大提高利用价值，变废为宝。,19,（三）酶在果蔬加工中的应用除了新鲜食用外，大量水果被加工成果汁、果酒和水果罐头等。但将它们加工为成品的过程中，会产生一些问题。例如各种水果都不同程度含有一定数量的果胶质，在加工过程中果胶质进入果汁和果酒，给过滤和澄清带来困难。再如柑桔中含有苦味物质，影响柑桔罐头的品质和口味。解决这些问题的方法之一是在加工过程中使用酶制剂（主要是果胶酶），以提高果汁、果酒和水果罐头等产品的加工质量。,20,思考题,栅栏技术的基本原理是什么?,