食品科学与工程最新进展与新技术应用引言中国有句古话叫“病从口入”而人们的生活离不开衣食住行，食品尤其是 安全的食品显得尤为重要。这就更能显示出我们对食品研究的迫切性与实用性。中国本是农业大国，在工业化的过程中，食品工业崛起的相对较晚，但如今 食品工业在整个工业中所占比重不容小觑。食品行业关系到国民发展，在中国这 样一个发展中的人口大国，食品工业及食品科技在取得突破进展及作出重要贡献 的同时，也正呈现许多问题和新的发展趋势。近年来，国家对食品问题高度重视, 这也主观上促进了食品科学与工程的研究，并使得很多新技术在食品科学工程中 得以应用，使得食品方面的研究得到了快速的发展。国外很多国家都很重视农业 的发展，经济如此发达的美国，各类粮食的出口量大都居于世界前列。食品工艺有着悠久的历史、丰富的内涵，它深深植根于人们的日常饮食生活 中。如今演变成一个学科，我们需要做到在保持并发扬传统工艺的基础上提高安 全保障技术在食品工业中的应用。本文介绍了食品科学和食品工程方面的研究进展以及食品科学研究中存在 的问题，总结新技术在食品科学与工程方面的应用，进而对食品科学与工程未来 发展进行展望。1. 食品科学研究进展1.1食品保藏物理保藏手段食品保藏中有很多技术，例如无菌保藏：（1）高温灭菌保藏（2）辐照保藏（3）干燥和脱水保藏（4）低温保藏原理：利用热处理微波照射、过滤等方法处理食品将食品中的腐败菌数量减 少或消灭到能够长期储藏所允许的最低限度并且长期维持这种状态以免储藏期 内腐败变质。特点如下：（1）高温灭菌保藏食品经高温处理后，可杀灭其中绝大部分微生物，同时破坏 食品中酶的活性，如配合密封、真空、迅速冷却，可达到长期保存的目的。高温 灭菌保藏食品有两种方法：一是高温灭菌法，它适用于罐头食品的消毒。常用温 度120摄氏度，时间30分钟，有时60分钟，有时甚至90分钟。二是巴氏消毒 法，将食品在6065摄氏度，加热30分钟，可杀灭一般致病性微生物，近来采 用高温瞬间巴氏消毒法，即8090摄氏度，加热30秒或1分钟。此法多用于消 毒牛奶、酱油、饮料等。高温灭菌的效果与温度的高低、加热的方式、时间以及 食品种类有关，高温处理后的食品仍有再受微生物污染的可能，因此要注意消毒 后保存的条件和时间。（2）辐照保藏又叫激光辐照食品保藏，辐照食品保藏属于高新科技，就是通过 照（X射线、y射线、电子射线照射），抑制食品的新陈代谢，同时杀灭害虫和致 病微生物，以改进食品的品质，减少储运损失，延长贮存期和货架期。该方法是 通过除去食品中的水分，如利用太阳晒干食品，使用各种设备，通过控制空气的 温度、湿度干燥食物达到阻止霉菌、发酵菌和细菌生长，达到保藏的目的。（3）低温和冷冻是低温保藏冷藏食品的常用方法，低温可以降低或停止食品中 微生物繁殖速度，减慢食品中的一切化学反应速度，减缓食品腐败速度，但不能 杀灭微生物，食品在10C以下保存时可使微生物对食品的作用大为减低，0C以 下微生物对食品的分解作用基本停止。但在低温下，食品中脂肪仍不能避免酸败 变质，只有在-20C以下时分解脂肪的酶才基本停止活动。依靠科技创新振兴我 国的食品保藏业。建立配套的市场流通体系和生产服务体系，组建地区性、全国 性或国际性的专业合作组织或专业协会。强化食品的商品质量意识，重视产品的 质量与安全，实施绿色食品品牌战略，增强其在国内外市场的竞争力。重视对具 有食品生产、贮藏加工、质量检测、市场营销等综合素质的专业人才培养，加大 食品保藏科技知识的推广力度1化学保藏手段食品的化学保藏就是在食品生产和储运过程中使用食品添加剂提高食品的 耐藏性和尽可能保持它原来品质的措施。所谓化学保藏剂，就是指任何添加到食 品中用于防止或延迟食品变质的添加物质，但是不包括盐、糖、醋、香料以及熏 烟，或者主要功能为杀虫或者草药功能的物质。1.2食品添加剂食品添加剂，是指为改善食品品质和色、香、味以及防腐和加工工艺的需要 而加入食品中的化学合成或是天然物质。食品添加剂是一种非营养物质，一般来 说，食品添加剂按其来源可分为天然的和化学合成的两大类。天然食品添加剂是 利用动植物或微生物的代谢产物等为原料，经提取所得的天然物质。化学合成食 品添加剂是通过化学手段，使元素或化合物发生氧化、还原、缩合、聚合、成盐 等合成反应所得到的物质。目前使用的大多属于化学合成的食品添加剂。可以说 没有食品添加剂就没有现代食品工业。食品添加剂的正确、合理的使用将有利于 食品工业的技术进步、科技创新，成为食品工业发展的推动力。总之，食品添加 剂的使用给人们的生活带来了极大的方便，方便加工操作的同时也提高食品营养 价值。但食品安全恐惧不消除，将严重影响我国食品行业的发展。重视食品安全， 已成为衡量人民生活质量、社会管理水平和国家法制建设的一个重要方面。为此， 食品加工企业在选用食品添加剂时，首先要充分了解我国政府制定的有关食品添 加剂的卫生法规，并严格执行。其次，选用的食品添加剂必须符合以下原则：（1）添加剂不能破坏食品的营养素，不能影响食品的质量及风味；（2）不得掩盖腐败变质食品的缺陷；（3）使用方便安全，符合相应的质量指标，不产生有毒有害物质；（4）使用于食品中，能分析鉴定出来。食品添加剂主要体现以下五种优点：（1）改善食品的感官和风味；（2）保持和提咼食品的营养价值；（3）有利于食品的加工操作；（4）提咼食品的商品附加值；（5）增强经济效益促进食品工业的技术创新。食品添加剂可以促进食品工业向机械化自动化加工的方向发展。当今世界食 品消费的潮流是风味多样化、家庭烹饪方便化、天然保健化。与此相适应，食品 添加剂将随着食品工业的发展而快速发展。同时，食品添加剂的发展又能促进食 品工业的继续进步，两者相辅相成。1.3食品风味化学当今，国际食品风味化学领域掀起了以分子感官科学技术对食品及其配料中 特征赋予化合物的深入研究。对食品中关键气味活性化合物准确定性定量及重 要性排序，从分子层面揭示食品特征气味的化学本质；结合感官评定，对样品中 滋味活性化合物准确定性定量分析；在方法上引入代谢组学技术，探索食品中 苦味、酸味、鲜味、浓厚味等分子基础，从分子水平上揭示赋予食品关键气味、 滋味物质的化学本质以及其结构与功能的关系，为相关食品生产储藏过程中质量 控制提供科学依据，以期掌握及控制食品加工、储藏过程中关键风味物质的形成 途径及变化规律。我国食品风味化学家对中国白酒和中国传统食品（竹荪、酱牛肉、梅菜扣肉、 腊羊肉）中挥发性成分进行了深入研究4。为中国传统食品工业化打下了坚实基 础。今后，我国食品风味化学领域的研究方向建议如下：1）真实再现食品风味 的风味成分采集技术；2）气味活性化合物精确定量技术;3）风味化合物形成途 径及变化规律研究；4）以风味为基础的食品生产及储藏过程的品质评价和控制 技术。1.4食品酶制剂食品酶制剂科学研究领域国际食品酶制剂研究涉及分子生物学及下游应用 等诸多方面。基因工程学结合蛋白质结构分析深刻揭示酶催化机理及在生产中的 应用规律。分子生物学结合发酵工程对高效表达载体构建、改造及酶制剂的高效 生产进行研究，为高品质特种催化酶的生产及使用成本的降低提供技术层面的支 持。微生物高质量筛选及宏基因组学的应用极大丰富了具有优良催化活性特种酶 的来源，为适应食品产业的应用环境，提高酶使用效率提供了可能。此外，利用 蛋白质工程集合基因工程对现有酶种类进行的修饰和改造进一步延伸了酶的使 用范围。近几十年随着各种工程技术的高速融合，酶固定技术、酶反应器、酶探 针技术的出现及革新，在不断改变酶制剂的使用方式的同时，显著提升其使用效 率5。我国虽然在酶产量及种类上有了突飞猛进的进步，但相对于国外在研究投入 和创新能力、生产核心技术、产品与应用领域的深度接驳等方面尚显不足。今后， 我国酶学和酶工程领域的研究方向建议如下：1）针对具体行业需求，进行特种 酶筛选及建立行业使用、评价规范；2）适合工业化制备的工程菌构建、改造研 究；3）催化酶在具体生产环境中应用规律及机理层面的阐释；4）针对食品行业 特点，立足食品安全层面及使用成本方面，加强酶产品安全评价及食源性菌株筛 选工程菌株构建方面的研究;5）食品实际应用领域相对一般生物领域更加纷繁 复杂，应加强酶制剂在具体行业中应用规律研究。2. 食品工程研究进展2.1乳品科学研究领域在乳业发达国家，有关新技术、新工艺和新方法在乳品加工和质量控制中的 应用得到了更深入的研究。宏基因组学、蛋白质组学和代谢组学的研究进一步揭 示了各种发酵乳制品加工和贮藏过程中乳品组分及品质动态变化规律。乳品流变 学性质的深入研究，包括新型功能性配料、稳定剂和乳化剂等的应用及其与乳品 组分之间相互作用的研究，为乳品质量控制、获得理想的乳品质构和感官性质提 供了新思路。对于乳酸菌健康功效、乳品组分营养特性和生理活性的研究，为新 型功能性乳制品，包括益生菌发酵乳制品和配方乳品等的研制奠定了理论基础。 同时，针对母乳营养成分及其动态变化对婴幼儿健康的影响也进行了大量深入的 研究。膜处理、非热杀菌、清洁生产和在线检测等新技术的研究开发不断地提 升了乳品安全加工水平和生产效率。我国近年来着力于乳酸菌资源的研究开发，通过对乳酸菌生产性能和功能性 的评价，研制发酵剂或益生菌制剂。对于乳酸菌功能性方面做了较深入的研究， 涉及菌株的全基因组测序、肠道菌群和免疫调节、菌株的功能性代谢产物如胞外 多糖、酶类和其他功能因子等。但是，我国仍然缺乏具有自主知识产权的乳酸菌 或益生菌菌株。在干酪加工技术方面，重点研究了凝乳剂包括微生物凝乳酶和基 因工程凝乳酶、干酪发酵剂和干酪加工工艺，以及适于我国人群消费特点的干酪 产品。在干乳制品方面，着力于不同种类产品的工艺参数研究及新产品开发，初 步开展了婴幼儿奶粉加工相关的母乳成分检测及婴幼儿营养需求等基础工作。 此外，原料乳质量安全快速检测、膜技术的应用、节能降耗技术及装备、乳品配 料生产技术等仍有待进一步研究开发。今后，我国乳品科学领域的研究方向建议如下：1）原料乳的质量安全控制技 术研究，包括原料乳预处理技术及相关设备、储运环节品质变化及控制、原料乳 的快速检测技术等的研究;2）发酵乳制品加工用菌种及发酵剂、酶制剂、功能性 配料等的研究开发，重点研究菌株的生产性能及其稳定性、菌株的功能性、微生 物发酵生产凝乳酶技术等;3）干酪加工技术研究，重点研究原料乳的凝固特性、 干酪质构和风味物质的形成、益生菌的应用及不同种类适于我国消费者食用习惯 的干酪的研制;4）婴幼儿奶粉质量安全控制及功能性评价研究，重点研究不同年 龄段婴幼儿的营养需求及产品研制；5）新型乳制品和特种乳的加工技术及装备 研究，包括在线检测、节能降耗、非热杀菌、特色乳品加工技术及装备等。 2.2肉品科学研究领域国际肉制品研究更关注营养素与机体健康关系，特别是低盐低脂肉制品和功 能性肉制品的研究开发成为未来肉制品发展的重要趋势；肉制品加工副产物的 综合利用实现了原料资源的充分利用和效益最大化；减菌化技术、在线无损检测 技术的研发不断提升肉制品安全控制水平。我国通过低温肉制品加工关键技术、 传统肉制品的工业化及标准化生产和西式发酵肉制品加工关键技术的深入研究， 提高了低温肉制品、传统肉制品和西式发酵肉制品产品品质和质量安全水平。但 是，目前我国肉类工业仍以初加工产品居多，精深加工产品比重较低，产品科技 含量低，研发能力不足。在食品加工高新技术的应用、肉制品加工副产物综合利 用、传统肉制品风味品质保持和稳定化、加工过程中有害物控制等方面有待进一 步研究a。今后，我国肉制品研究发展建议如下：1）制品风味形成机理及其风味保持 技术研究和加工工艺和装备的完善，实现传统肉制品加工工程化、标准化，保证 肉制品风味品质稳定;2）肉制品加工中高