食品加工化学论文
食品加工化学论文
食品加工质量安全管理工作是保障企业产品质量安全符合质量标准的关键、是维护企业市场信誉的关键,是企业在现代激烈市场竞争中赢得市场竞争力的关键。下面是我为大家推荐的食品加工论文,供大家参考。
食品加工论文 范文 一:食品工业泡沫分离技术的应用
泡沫分离又称泡沫吸附分离技术,是以气泡为介质,以各组分之间的表面活性差为依据,从而达到分离或浓缩目的的一种分离 方法 [1].20世纪初,泡沫分离技术最早应用于矿物浮选,后来应用于回收工业废水中的表面活性剂.直到20世纪70年代,人们开始将泡沫分离技术应用于蛋白质与酶的分离提取[2-3].目前,在食品工业中,泡沫分离技术已经应用于蛋白质与酶、糖及皂苷类有效成分的分离提取.由于大部分食品料液都有起泡性,泡沫分离技术在食品工业中的应用将越来越广泛.
1泡沫分离技术的原理及特点
1.1泡沫分离技术的原理
泡沫分离技术是依据表面吸附原理,基于液相中溶质或颗粒之间的表面活性差异性.表面活性强的物质先吸附于分散相与连续相的界面处,通过鼓泡形成泡沫层,使泡沫层与液相主体分离,表面活性物质集中在泡沫层内,从而达到浓缩溶质或净化液相主体的目的.
1.2泡沫分离技术的特点
1.2.1优点
(1)与传统分离稀浓度产品的方法相比,泡沫分离技术设备简单、易于操作,更加适合于稀浓度产品的分离.(2)泡沫分离技术分辨率高,对于组分之间表面活性差异大的物质,采用泡沫分离技术分离可以得到较高的富集比.(3)泡沫分离技术无需大量有机溶剂洗脱液和提取液,成本低、环境污染小,利于工业化生产.
1.2.2缺点
表面活性物质大多数是高分子化合物,消化量比较大,同时比较难回收.此外,溶液中的表面活性物质浓度不易控制,泡沫塔内的返混现象会影响到分离效果[4].
2泡沫分离技术在食品工业中的应用
2.1蛋白质的分离
在分离蛋白质的过程中,表面活性差异小的蛋白质,吸附效果受到气-液界面吸附结构的影响,因此蛋白质表面活性的强度是考察泡沫分离效果的主要指标.谭相伟等[5]研究了牛血清蛋白与酪蛋白在气-液界面的吸附,并发现酪蛋白对牛血清蛋白在气-液界面处的吸附有显著影响.此后,Hossain等[6]利用泡沫分离技术对β-乳球蛋白和牛血清蛋白进行分离富集,结果得到96%β-乳球蛋白和83%牛血清蛋白.Brown等[7]采用连续式泡沫分离技术从混合液中分离牛血清蛋白与酪蛋白,结果表明酪蛋白的回收率很高,而大部分的牛血清蛋白留在了溶液中.Saleh等[8]研究了利用泡沫分离法从乳铁传递蛋白、牛血清蛋白和α-乳白蛋白3种蛋白混合液中分离出乳铁传递蛋白,在牛血清蛋白和α-乳白蛋白的混合液中加入不同浓度的乳铁传递蛋白,并不断改变气速,优化了最佳工艺条件.结果得出:在最佳工艺条件下,87%的乳铁传递蛋白留在溶液中,98%牛血清蛋白和91%α-乳白蛋白存在于泡沫夹带液中.由此可见,利用泡沫分离法可以有效地从3种蛋白质混合液中分离出乳铁传递蛋白.Chen等[9]利用泡沫分离技术从牛奶中提取免疫球蛋白.考察了初始pH值、初始免疫球蛋白浓度、氮流量、柱的高度及发泡时间等因素对反应的影响,结果表明:采用泡沫分离方法可以有效地从牛奶中分离出免疫球蛋白.Liu等[10]从工业大豆废水浓缩富集大豆蛋白,最佳工艺条件:温度为50℃,pH值为5.0,空气流量为100mL?min-1,装载液体高度为400mm,得到大豆蛋白富集比为等[11]为了提高泡沫析水性,研发了一种新型的利用铁丝网进行整装填料的泡沫分离塔,利用铁丝网整体填料塔泡沫分离法对牛血清蛋白进行分离.通过研究填料对气泡大小、持液量、富集比和在不同条件下以牛血清蛋白水溶液作为一个参考物的有效收集率的影响,评价填料的作用.结果表明,填料可以加速气泡破裂、减少持液量、提高泡沫析水性和牛血清蛋白的富集比.研究表明,在积液量为490mL,空气流速为300mL?min-1,牛血清蛋白初始浓度为0.10g?L-1,填料床高度为300mm和初始pH值为6.2的条件下,最佳的牛血清蛋白富集比为21.78,是控制塔条件下富集比的2.44倍.刘海彬等[12]以桑叶为原料,采用泡沫分离法对桑叶蛋白进行分离,并分析了影响分离效果的主要因素,结果测得桑叶蛋白回收率为92.50%、富集比为7.63.由此可见,利用泡沫分离法对桑叶进行分离可得到含量较高的桑叶蛋白.与传统的叶蛋白分离方法如酸(碱)热法、有机溶剂法相比较[13-14],泡沫分离法分离效果好,避免了加热导致蛋白质变性以及减少有机溶剂带来的环境污染等问题.李轩领等[15]以亚麻蛋白浓度、NaCl浓度、原料液pH值以及装液量为主要考察因素,用响应面法优化了从未脱胶亚麻籽饼粕中泡沫分离亚麻蛋白的工艺条件.在最佳工艺条件下,得到95.8%的亚麻蛋白质,而多糖的损失率仅为6.7%.可见,采用泡沫分离技术可以从未脱胶亚麻籽饼粕中有效分离出亚麻蛋白.
2.2酶的分离
蛋白质属于生物表面活性剂,包含极性和非极性基团,在溶液中可选择性地吸附于气-液界面.因此,从低浓度溶液中可泡沫分离出酶和蛋白质等物质.Linke等[16]研究了从发酵液中泡沫分离胞外脂肪酶,考察了通气时间、pH值及气速等主要因素对回收率的影响,研究得出通气时间为50min、pH值为7.0及气速为60mL/min时,酶蛋白回收率为95%.Mohan等[17]从啤酒中泡沫分离回收酵母和麦芽等,结果表明,分离酵母和麦芽所需的时间不同,而且低浓度时更加容易富集.Holmstr[18]从低浓度溶液中泡沫分离出淀粉酶,研究发现在等电点处鼓泡,泡沫夹带液中的淀粉酶活性是原溶液中的4倍.Lambert等[19]采用泡沫分离技术考察了β-葡糖苷酶的pH值与表面张力之间的关系,研究表明,纤维素二糖酶和纤维素酶的最佳起泡pH值分别为10.5和6~等[7]利用泡沫分离技术对牛血清蛋白与溶菌酶以及酪蛋白与溶菌酶的混合体系分别进行了分离纯化的研究.结果表明,溶菌酶不管与牛血清蛋白混合还是与酪蛋白混合,回收率都很低,但是由于溶菌酶可提高泡沫的稳定性,从而提高了牛血清蛋白与溶菌酶的回收率.Samita等[20]对牛血清蛋白与酪蛋白、牛血清蛋白与溶菌酶两种二元体系分别进行了研究,发现在牛血清蛋白与酪蛋白的蛋白质二元体系中酪蛋白在气-液界面处的吸附占了大部分的气-液界面,从而阻止了牛血清蛋白在气-液界面处的吸附.而在牛血清蛋白与溶菌酶的二元体系中,研究表明溶菌酶提高了牛血清蛋白的回收率,同时提高了泡沫的稳定性.针对这种现象,Noble等[21]也采用泡沫分离法分离牛血清蛋白与溶菌酶的二元体系,研究发现泡沫夹带液中存在少量的溶菌酶,提高了泡沫的稳定性,牛血清蛋白溶液在低浓度下本来不能产生稳定泡沫,溶菌酶的存在使得其也能产生稳定的泡沫.这些研究表明,泡沫分离技术可以在较低的浓度下分离具有表面活性的蛋白质,为泡沫分离技术在蛋白质分离中的应用研究开辟了新的领域.国内泡沫分离技术已应用在酶类物质分离中,范明等[22]设计了泡沫分离装置,利用泡沫分离技术分离脂肪酶模拟液和实际生产生物柴油的水相脂肪酶溶液,对水相脂肪酶进行回收并富集.考察了通气速度、进料酶浓度及水相脂肪酶溶液中pH值等主要因素对分离效果的影响,当通气速度为10L/(LH)、进料酶浓度为0.2g/L、pH值为7.0时,蛋白和酶活回收率接近于100%,富集比为3.67.研究表明,初始脂肪酶浓度对泡沫分离的富集比和蛋白回收率有显著影响,pH值对富集比、蛋白和酶活回收率无显著影响,而气速是影响蛋白回收速率的一个重要因素.回收水相脂肪酶的过程中酶活性无损失.可见,泡沫分离是一个回收液体脂肪酶的有效方法[22].
2.3糖的分离
糖一般存在于植物和微生物体内,可根据糖与蛋白质或者其他物质的表面活性差异性,利用泡沫分离技术对糖进行分离提取[23].Fu等[24]采用离心法从基隆产的甘薯块中分离提取可溶性糖和蛋白,得到的回收率分别为4.8%和33.8%;而采用泡沫分离法时,可溶性糖和蛋白的回收率分别为98.8%和74.1%.Sarachat等[25]采用泡沫分离法富集假单胞菌生产的鼠李糖脂,最佳工艺条件下得到鼠李糖脂97%,富集比为4.__洲[26]利用间歇式泡沫分离法从美味牛肝菌水提物中分离牛肝菌多糖,考察了pH值、原料液浓度、空气流速、表面活性剂用量及浮选时间等主要因素对分离效果的影响,以回收率为指标评价分离的效果,并优化了分离牛肝菌多糖的工艺条件.在最佳工艺条件下,牛肝菌多糖回收率为83.1%.国内关于食用菌多糖的提取一般利用水提醇析法,但是该法需要消耗大量的乙醇,操作周期长,能耗大[27-28],而泡沫分离法具有快速分离、设备简单、操作连续、不需高温高压及适合分离低浓度组分等优势,因此间歇式泡沫分离法是提取食用菌多糖的一种有效方法.
2.4皂苷类有效成分的分离
皂苷包含亲水性的糖体和疏水性的皂苷元,具有良好的起泡性,是一种优良的天然非离子型表面活性成分,因此可采用泡沫分离法从天然植物中分离皂苷[29].泡沫分离法已广泛用于大豆异黄酮苷元、人参皂苷、无患子皂苷、竹节参皂苷、文冠果果皮皂苷等有效成分的分离.
2.4.1大豆异黄酮苷元的分离Liu等[10]
采用泡沫分离与酸解方法从大豆乳清废水中分离大豆异黄酮苷元,指出从工业大豆乳清废水中提取的异黄酮苷元主要以β-苷元的形式存在,并利用傅里叶变换红外光谱分析发现大豆异黄酮和大豆蛋白以复合物的形式存在.研究结果表明,利用泡沫分离技术可以从大豆乳清废水中有效地富集大豆异黄酮,分离出大豆异黄酮苷元和β-苷元.
2.4.2无患子总皂苷的分离魏凤玉等[30]
分别采用间歇和连续泡沫分离法分离纯化无患子皂苷,利用正交试验,考察了原始料液浓度、气体流速、温度、pH值等因素对无患子皂苷回收率的影响,确定了泡沫分离最佳工艺条件.林清霞等[31]采用泡沫分离技术分离纯化无患子皂苷,利用紫外分光光度计测定无患子皂苷含量,通过富集比、纯度及回收率判断分离纯化的效果.在进料浓度为2.0g/L、进料量为150mL、气速为32L/h、温度为30℃、pH值为4.3时,得到富集比为2.153,纯度与回收率分别为74.68%和79.19%.研究结果表明:无患子皂苷的回收率随着进料浓度的增大而减小,随着气速、进料量的增大而增大;富集比随着进料浓度、气速及进料量的增大而减小,pH值对富集比的影响较小;纯度随着进料浓度、气速的增大而降低,进料量、pH值对纯度的影响较小.
2.4.3竹节参总皂苷的分离
竹节参的主要成分皂苷是一种优良的天然表面活性剂,而竹节参中的竹节参多糖、无机盐及氨基酸等是非表面活性剂,因此可根据表面活性的差异,采用泡沫分离技术对竹节参皂苷进行分离纯化[32-34].张海滨等[35]考察了气泡大小、pH值、原料液温度及电解质物质的量浓度等主要因素对泡沫分离竹节参总皂苷的影响,以富集比、纯度比及回收率等为指标分析分离纯化的效果,得出最佳工艺条件:气泡直径为0.4~0.5mm,pH值为5.5,温度为65℃,电解质NaCl浓度为0.015mol?L-1.在最佳工艺条件下,总皂苷富集比为2.1,纯度比为2.6,回收率为98.33%,能够得到较好的分离.张长城等[36]研究了利用泡沫分离技术对竹节参中皂苷进行分离纯化的方法与条件,指出泡沫分离技术分离纯化竹节参皂苷具有产品回收率高、工艺简单、能耗低及不使用有机溶剂等优点,为竹节参皂苷的开发利用提供了技术支持.
2.4.4文冠果果皮皂苷的分离
文冠果籽油是优质的食用油,含油率达35%~40%[37],同时可作为生物柴油的原料.文冠果果皮含有皂苷1.5%~2.4%.研究表明,文冠果果皮皂苷具有抗肿瘤、抗氧化及抗疲劳等功效[38].文冠果果皮皂苷的开发利用带来的附加价值可以有效地降低生物柴油的生产成本.在生产生物柴油的过程中需要处理大量的果皮,因此需要寻求一种简单可行、成本低、收率高以及对环境污染小的皂苷分离方法.吴伟杰等[39]使用自制起泡装置,研究了泡沫分离技术分离文冠果果皮总皂苷的可行性及最佳反应条件.研究得出泡沫分离文冠果皂苷的最佳工艺条件为:料液气体流速为2.5L?min-1,初始浓度为2mg?mL-1,温度为20℃,pH值为5.与泡沫分离人参、三七等皂苷的气体流速相比较,文冠果果皮的气体流速较低,这样可以更大限度地降低能耗、节约成本.同时,泡沫分离文冠果果皮皂苷可在室温条件下进行,降低了加热所需的能耗.此外,由于文冠果果皮皂苷的水溶液pH值在5左右,泡沫分离时无需调节pH值.在最佳工艺条件下,得到富集比为3.05,回收率为60.02%,纯度为63.35%.研究表明,泡沫分离文冠果果皮皂苷可以达到较高的富集比、回收率和纯度,对于大力开发利用生物能源、综合利用文冠果以及降低生物柴油的成本有着重要意义.
3展望
泡沫分离技术是一种很有发展前景的新型分离技术,在食品工业中的应用将会越来越广泛,今后在天然产物及稀有物质的分离提取等方面有着更加广泛的应用.同时,泡沫分离技术也存在一定的局限性,为促进泡沫分离技术在食品工业中的应用发展,应该在以下方面进行深入研究:(1)对泡沫分离复杂物料实际分离过程的泡沫形成情况建立理论模型,对标准表面活性剂的分离提取建立标准数据库,对标准表面活性剂和非表面活性物质间的分离建立指纹图谱;(2)如何减少泡沫分离非表面活性物质时的表面活性剂消耗量;(3)如何解决泡沫分离高浓度产品时回收率低的问题;(4)目前泡沫分离设备存在局限性,应研究开发新型的适合食品工业分离的泡沫分离设备,提高泡沫分离的效果[40].
食品加工论文范文二:食品工业废水处理节能研究
食品工业包括制糖、酿造、肉类、乳品加工等,食品工业的废水主要来源于原料的处理、洗涤、脱水、过滤、脱酸、脱臭和蒸煮过程中产生的,这些废水含有大量的有机物、蛋白质、有机酸和碳水化合物,具有很强的耗氧性,如果不经处理直接排入水体会大量消耗水中的溶解氧,从而造成水体缺氧,造成水生生物的死亡。食品工业废水油脂含量高,多伴随大量悬浮物随废水排出,其中动物性食品加工排出的废水还可能含有病菌,此外,这些废水还含有铜、锰、铬等金属离子。近年来,随着食品加工业的快速发展,每年由此产生的废水量也呈现快速增长态势,许多废水未经有效处理便被直接排放,给环境产生了十分严重的破坏。因此,探讨食品工业废水处理对于生态环境保护具有非常重要的现实意义。
1食品工业废水处理工艺现状
目前,国内外对于食品工业废水的处理过程中主要采用的是生物处理工艺,其中主要包括有好氧生物处理工艺、厌氧生物处理工艺,以及由好氧生物处理工艺与厌氧生物处理工艺相结合的处理工艺。在好氧生物处理工艺方面,主要有活性污泥法(目前实际应用较为广泛的主要有SBR法)和生物膜法(具有代表性的是曝气生物滤池法)。由于厌氧生物处理工艺相较于好氧生物处理工艺无论在后期的运行管理费用还是前期的基建投资方面的费用都有较大优势,其中比较具有典型的处理工艺有厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)工艺、第三代厌氧处理工艺———厌氧内循环反应器(IC)被广泛应用到了食品工业废水处理中。此外,厌氧生物处理工艺在处理食品工业废水方面具有良好的处理效果[1]。
2各种工艺特点及应用效果分析
目前国内外,食品工业废水的处理以生物处理[2]为主。在实际中运用较广,技术较为成熟的主要有厌氧接触法、厌氧污泥床法、浅层曝气、延时曝气、曝气沉淀池法等等。
2.1好氧生物处理工艺
好氧生物处理是在不断供氧的环境中,利用好氧微生物来氧化有机物。在好氧过程中,微生物对复杂的有机物进行分解,一部分被转化为稳定的无机物CO2、H2O和NH3,一部分则由微生物合成为新细胞,最后去除污水中的有机物。
2.1.1SBR法,即间歇式活性污泥系统(又叫序批式间歇活性污泥法)。SBR法目前在国内外应用较为广泛,生物反应池中集中了生物降解过程、沉淀过程以及污泥回流功能为一体,这种工艺比较简单,它是在以前间歇式活性污泥工艺基础上发展来的一种新工艺,采用SBR法处理废水的运行过程一般包括了进水、充氧曝气、静止沉淀、排水和排泥五个步骤。与连续性活性污泥工艺相比,该工艺具有的有点主要有:曝气池兼具二沉池的功能,不设二沉池,也没有污泥回流设备,系统结构简单,易于管理;耐冲击负荷,一般无需设置调节池;反应推动力大,较为简便的得到优质出水水质;污泥沉淀性能好,SVI值较低,便于自控运行,后期维护管理也较为简便。居华[3]通过SBR法在酱油、酱菜食品废水处理中的应用研究后得出,原废水CODcr在2000mg/L~4000mg/L范围内,经SBR法处理后出水水质得到了二级标准,去除率达96%以上,没有出现污泥膨胀现象,而且操作管理方便,占地面积小,运行的费用也低。
2.1.2BAF法,即曝气生物滤池法。这种工艺最早可以追溯上个世纪80年代,是由欧美等国家应用和发展起来的,大连马栏河污水处理厂是我国最早采用BAF工艺。该工艺是在生物接触工艺基础上,在滤池中填装陶粒、石英砂等粒状填料,以填料及其附着生产生物膜为介质,发挥生物的代谢功能,通过物理过滤功能,发挥膜和填料的截留吸附作用从而实现污染物的高效处理。廖艳[4]等采用混凝—ABR与曝气生物滤池(BAF)联合处理工艺,对某市肉联厂高浓度废水化学需氧量和氨氮的去除研究后发现,化学需氧量和氨氮的去除效果从原水时的1500mg/L~4500mg/L、30mg/L~85mg/L,经处理后出水COD<100mg/L,氨氮<50mg/L,达到了国家一、二级排放标准,取得良好的环境和社会效益。
2.1.3MBR法,即膜生物反应器法。是上个世纪90年代逐渐发展起来的一种废水处理技术,该工艺是将膜组件替代传统的二沉池,实现固相和液相分离。其实质是把细菌和微生物以生物膜的方式附着在固体表面上,以污水中的有机物为营养物进行新陈代谢和生长繁殖,从而达到实现净化污水的效果。该工艺具有较强的抗冲击力,对水质和水量变化具有较强适应性;污泥产量较低且沉降性能优,易于固液分离;对于低浓度污水也可以进行处理,在正常运行时可以把原水中的BOD5由20mg/L~30mg/L降至5mg/L~10mg/L;运行费用也不高,管理方便。张亮平,王峰[5]以MBR在湖北某食品厂废水处理中的应用为例进行研究后发现,采用MBR-活性炭-杀菌联合工艺,出水COD和BOD的去除率达到了99%以上,系统工艺能耗低,运行稳定。
2.2厌氧生物处理工艺
在食品废水处理过程中,厌氧处理法与好氧处理法相比由于产生的污泥少,动力流耗小,管理简便,既能节能又能降低成本,逐渐在高浓度有机废水行业———食品工业广泛推崇。
2.2.1UASB法,即升流式厌氧污泥床法。该种工艺是由高活性厌氧菌体构成的粒状污泥,在UASB装置内随上升的气流呈向上流动的状态。处理效率高、性能可靠、能耗低,也不需要填料和载体,运行成本低等优点,既可以处理高负荷废水,也不会产生堵塞等优点。也是当前应用最为广泛的高速反应器之一。王炜,何好启[6]研究发现,食品废水经由UASB+接触氧化法工艺处置后,CODcr、BOD5、SS和植物油由原水浓度的1170mg/L、570mg/L、600mg/L、150mg/L,处置后的效果为60.2mg/L、15.5mg/L、40mg/L和3mg/L,出水水质达到了《污水综合排放标准》中的一级标准,且工程的经济运行效益也良好,总运行费用约为0.54元/m3,工艺占地小,处理成本低,运行方式灵活,值得推广。
2.2.2EGSB反应器,即膨胀颗粒污泥床反应器。该工艺是在UASB基础上发展起来的一种新厌氧工艺,与UASB工艺相比,EGSB增加了出水的回流,提升了反应器中水流的速度,其速度可以达到5m/h~10m/h,比UASB的0.6m/h~0.9m/h高出近10倍。李克勋[7]等以天津某淀粉厂采用EGSB处理淀粉废水为例,EGSB的厌氧反应器对COD的去除率超过了85%,出水水质达到了国家一级排放标准,大量有机物被去除,后续单元的处理压力被减轻,此外,厌氧反应器的介入使用,可以产生沼气作为能源进行二次利用,降低运行费用(总运转费用为0.73元/m3?d),具有良好的环境效益和社会效益。
2.2.3ASBR法,即厌氧序批式活性污泥法。ASBR厌氧序批式活性污泥法最早诞生于上世纪90年代的美国,是在SBR基础上发展起来的,该工艺的显著特点是以序批间歇运行,按次序分为进水、反应、沉淀和排水四个步骤,与连续流厌氧反应器相比,该工艺由于不需要大阻力的配水系统,因此极大地减少了系统的能耗,也不会产生断流和短流,运行灵活,抗击能力较强,实现厌氧功能,也同时兼有了SBR的优点。
3厌氧生物处理工艺优势分析
与好氧生物处理工艺相比,在食品工业废水处理方面,厌氧生物处理工艺具有很多优势:工艺运行时污泥的剩余量非常少,由于不需要附加氧源而降低运行管理费用;食品工业废水有机物浓度高,而厌氧生物处理工艺拥有良好的抗高浓度有机物的冲击负荷力优势,能够做到间接性排放;另外,厌氧生物处理工艺能够产生沼气,实现资源的二次利用,真正实现了 变废为宝 ,降低能耗,因此,厌氧处理工艺在食品工业废水处理中是一种节能型废水处理工艺。作为低能耗而且能够产生二次能源的厌氧生物处理工艺必将成为食品工业废水处理的主流方向[8]。
食品化学课程论文
食品化学课程论文【1】
摘要:结合丰富的教学经验,强调了食品化学课程的重要性;建立科学的教学体系;充实教学内容;注重基础理论与实际应用相结合;合理设置实验,提高学生的实践能力;做好课前教学准备,设计科学合理的教学过程;以提高课程的教学质量。
关键词:食品化学;教学内容;教学方法
食品化学课程是食品科学与工程专业的主干专业基础课之一,它的任务是使学生掌握食品的组成成分、结构以及相应的反应机理。
通过课堂传授基础理论知识和与之相应的实验课程相结合,使学生掌握相应的理论知识点和实际操作技能,为学习其他专业课程以及毕业后从事食品加工、检验、研发等食品行业相关的工作打下坚实的基础。
通过食品化学课程可以使学生从化学角度和分子水平上研究食品原材料、食品加工过程和食品腐bai变质过程中各种成分的结构、组成、物理性质、营养水平、反应机理和安全性以及他们在生产、加工、储藏、运输和销售过程中发生的理化反应和这些反应对食品品质、安全性质和营养水平的影响,从而直接运用相关知识来解决食品生产加工过程中遇到的实际问题。
因此,对于一个学习食品科学与工程专业的学生来说,只有牢固掌握食品化学知识并能灵活运用,才能在食品行业领域从事相应的教学、研究、生产、检验和管理等方面的工作。
严格的按照学科分类来说,食品化学既可以分为化学类,又可以分为食品类。
食品化学是一门多学科相互交错而产生的新课程。
它是一门承上启下的课程,因为学习食品化学需要一定的有机化学、无机化学、分析化学等课程基础,同时它又是后续要学习的专业课基础;它是多学科相互渗透的一门新兴学科,食品、化学、生物、工程、医学、农学等领域都在不断地向食品化学输入新鲜血液,同时也都在利用食品化学的研究成果来完善壮大自己;它是食品科学与工程领域中发展较快的一个学科,所以在全国多数大学的食品院系中,食品化学课程已经成为一门重要的专业课程,在国外的大学中更是如此。
一、认清课程的重要性
食品化学课程是食品科学与工程专业重要的基础课。
首先,它讲述了食品原材料和食品的化学组成以及各种成分的结构;其次,它研究了食品各种成分在生产、加工、贮藏、运输和销售过程中可能发生的各种理化反应,以及这些反应对食品品质、营养和安全性的影响;再次,食品化学课程为改善食品品质、开发新食品、食品产业升级提供了理论依据。
食品化学为科学调整食品营养、完善消费者饮食结构、减少食品原材料浪费、降低食品生产加工成本等奠定了理论基础。
食品化学课程主要具有:①章节多,知识面广,每一章节都可自成体系;②内容简单易懂,便于传授与实际生活结合紧密,很少有晦涩难懂的理论和复杂的公式计算;③内容更新快,要求教师时时注意食品行业的最新动态,紧跟食品领域发展最前沿,不断充实教学内容;④作为专业核心基础课程和其他专业课程的基础,必须保证学生熟练掌握,融会贯通。
二、建立科学的教学体系
授课教师应根据教学内容和学生已具备知识结构的实际情况,将教材内容去粗取精,科学合理安排授课计划,编写出适合自己课堂教学的教案。
不同作者编写的食品化学教材其内容一般都包括绪论,水分、蛋白质、碳水化合物、脂质、维生素和矿物质的结构、性质及其在贮藏、加工、运输和销售过程中可能发生的理化变化以及它们对食品质量和加工性能的影响,还包括食品的色泽、风味、食品中的酶、食品添加剂、食品中的有害成分等内容。
一般每种成分都单独成一章节,而这些内容又与有机化学、无机化学、营养学、酶学和食品添加剂这些课程的部分教学内容重叠,并且由于教学课时所限应该合理安排教学的侧重点,在课堂上基础知识应进行简要授课,重点强调食品化学的核心知识点。
随着社会的发展,我们的教学理念也应做出相应的改善,应该在上课的时候给学生更多的自主权,由原来以教师为中心的课堂转移成以学生为中心的课堂。
三、充实教学内容
食品化学是食品科学与工程专业一门重要的专业基础课,同时也起到承上启下的作用,授课时要注重教学方法和教学手段的相互配合,随着社会的发展多媒体教学已经普及到大学课堂,板书已经渐渐被减少,但是PPT教学往往使学生只注重结果而不注重过程,而板书教学注重逻辑思维的传授。
大学教育应注重方法的传授而不是结果的演示,所以在讲课过程中应充分利用板书、PPT、视频、动画、模型、讨论、实例等方法,改变理论课的单调枯燥,吸引学生的注意,从而提高课堂教学效率。
而在理论教学的同时我们也应该适当配合相应的实验课,实验课不仅能促进学生掌握理论课知识,还可以将知识转化为能力。
同时,随着消费者对食品的要求越来越高和食品行业的飞速发展,食品行业新产品、新技术、新矛盾的不断涌现,仅书本上的内容已经不能满足学生的需求,应通过各种途径收集质料充实教学内容,特别应注重收集与食品化学相关最前沿的热点问题,这样不仅能丰富教学内容,还能增加学生学习的积极性,使之了解食品行业的最新动态,有利于学生毕业后工作的选择。
四、注重理论知识与实际应用相结合
食品化学教学的最终目的是为了实现学生掌握食品化学知识并能熟练的运用于实际生产和生活中,所以在教学过程中不能采用“填鸭式”教学模式生搬硬套和照本宣科,应坚持理论联系实际,提高学生发现问题、解决问题的能力。
食品化学教学不仅是为了传授学生专业基础知识,更是为了帮助学生建立一个系统的专业知识体系,使学生通过学习食品化学后能把各门专业课紧密的联系在一起。
而在教学过程中,把实际生活遇到的一些现象和实际生产中一些成功的案例,适当地引入到课堂中不仅能够改变理论课堂的枯燥乏味,还能提高学生学习的兴趣和效果,从而启发学生能以某一个基础知识点为纽带把所学的知识联系在一起融会贯通,提高课堂教学效率。
我们教授学生所有专业课的最终目的是培养服务于食品行业的高新人才,而随着的食品行业的高速发展,书本上的知识已经远远满足不了学生的需要,所以我们应该在课堂适当引入高新技术的使用和食品行业的热点问题讨论,使学生能及时了解食品行业的最前沿。
教学的最终是为了学以致用,在课堂中定期邀请食品行业的不同岗位的从业人员,比如生产技工、质检员、管理者等到学校把实际工作中遇到的问题、最新需要、相关经验传授给学生,这样不经可以和课堂内容互补,还能使学生尽早的适应食品行业,并提高学生发现问题、解决问题的能力。
五、结语
在食品化学课程教学过程中,我们应该以学生为中心,调动课堂气氛,使学生对食品化学充满兴趣。
在最后期末考试的时候,我们不能仅仅居于卷面成绩对学生整学期的学习给予评价,我们应完善考核制度,采用多方面、多方式相结合的考核制度。
从课程的重要性来说随着食品行业的快速发展越来越凸显出食品化学的重要性,所以我们更应该关注食品化学教学的建设。
参考文献:
[1]卢蓉蓉,杨瑞金,张文斌.食品化学精品课程建设的探索与实践[J].江南大学学报(教育科学版),2007,(04):88-90.
[2]教育部高等学校食品科学与工程专业教学指导分委员会.食品科学与工程专业规范(征求意见稿)[Z].
[3]毕金峰,刘长江.食品化学课程教学内容的优化[J].高等农业教育,2002,(01):55-56.
[4]张文斌,杨瑞金,卢蓉蓉,华霄,赵伟,夏文水.中美高校《食品化学》课程比较[J].安徽农业科学,2011,(08):4982-4984.
[5]王志兵,邱芳萍,彭悦.对食品化学课程教学改革的思考[J].长春工业大学学报(高教研究版),2010,(02):84-86.
[6]汪姣,张科贵.师范院校食品化学教学研究[J].安徽农业科学,2015,(15):373-374.
食品化学课程教学改革论文【2】
摘要 作为高校食品专业的一门专业基础课,食品化学课程在食品理论教学中发挥着重要作用。
通过食品化学课程教学改革与实践,不仅提高了学生的主动参与性,也培养了学生的科学研究与创新能力,取得了良好的教学效果。
关键词 食品化学;教学改革;实践
食品化学是高校食品科学与工程专业和食品质量与安全专业的重要专业基础课和主干课程[1],国内高校多数食品院系均将其作为校级和省级以上的精品课程来进行重点建设。
为了适应当前高校教学改革的新形势和满足培养高素质食品专业人才的需要,近年来不断改革和优化食品化学的课程建设,在借鉴省内外同行教学经验[2]的基础上,结合自身多年的教学实践和笔者所在学院学生实际情况,以培养学生的创新精神和实践能力为重点,对食品化学课程进行探索性改革和实践,并取得了一定的成效。
1 优化教学内容,突出教学重点
食品化学既是食品专业的基础课程,同时又是建立在无机化学、有机化学等公共课程的基础之上,因而需要处理好教学内容之间的相互交叉问题,确保教学重点和方向,使课程更加符合学科发展要求。
如同属专业课的《食品营养学》《食品酶学导论》《食品添加剂》《食品生物化学》等课程均同时安排在同一学年授课,为协调冲突的教学内容,规避内容重复,学院自2009年开始多次组织学科方向类似的授课教师进行了专题讨论和研究,确定了交叉内容在各自课程建设中的重点和方向,达到内容互相补充、互相支撑,使学生更加系统全面地理解和掌握专业课程,运行下来效果显著。
对于公共必修课无机化学、有机化学等与食品化学交叉内容的调整问题,食品化学课程则把教学重点放在食品加工、保藏过程中发生并影响食品品质变化的内容等方面,从而做到有的放矢,使教学结构变得更加合理。
2 改革教学方法,激发学生学习兴趣
基于食品化学课程较抽象、偏重理论的特点,低年级学生通常会感觉学习内容较为凌乱、缺乏系统性,不好把握重点,为了避免初学者产生畏难心理和情绪,继而影响学习热情,因此有必要采用多样化的教学方法,将其穿插教学全过程,达到调动并维持学生对课程学习的浓厚兴趣。
2.1 联系生产生活实际,丰富课程内容针对性
为了增强所授理论知识的趣味性和实效性,一般常结合生产实践中的一些成功事例和生活中的相关现象,结合教学理论中某个知识点,通过联系分析生产生活案例、点面结合、融会贯通的方式传授给学生。
如通过提问为什么苹果、土豆削完皮后会变色等问题;还结合学院教师的`研究成果如笔者所在学院教师承担的魔芋多糖成果单独作为糖类专题讲座等。
将这些与日常生产生活密切相关的内容融入食品化学的教学之中,可以提高学生的学习兴趣,也激发了学生参加课外科研的积极性。
通过课堂教学与生产实践应用的有机结合,促使学生更好地掌握食品化学的基本原理和方法,为学生将来在食品行业和相关行业的快速入门或者进入研究生阶段课题研究以及新产品开发打下基础。
2.2 创造主动参与空间,变被动学习为主动参与
优化教学最好的办法就是通过营造主动参与氛围,引导学生主动参与教学过程。
适当采用启发式、讨论式教学方式,将讲授法、讨论法、自学指导法、实例教学法等优化组合,充分借助各类教学资源,达到调动学生积极性、启迪学生思维和培养学生思维能力的目的[3]。
如曾以分组的方式对学生进行讨论合作式教学,把某一教学热点交给学生自己查找资料,要求每个学生以幻灯片形式交由教师审查合格后,在课堂进行互动交流,教师则进行课堂讨论的引导和纠正。
此方法对调动学生参与教学、深入学习知识起到了积极的作用并取得了良好效果,不仅锻炼了学生如何进行文献检索、论文写作、自我学习和与人探讨等能力,也激发了广大学生参与的积极性,有力地促进了教学内容的传授与掌握。
2.3 将课程论文纳入教学体系,激发学生学习兴趣和学习主动性
在食品化学教学中要充分发挥课程论文写作的引导作用,使其能在考查学生对食品化学综合知识的理解、掌握情况,有效激发学生的学习兴趣和欲望等方面起到必要的推动,让学生主动去探寻论题领域的研究概况,使自学内容超越课堂和教材,达到延伸食品化学的理论教学效果。
课程论文的内容设置重点考核对相关领域研究结果的高度概括性,一般结合教学内容的某一章节开展,形式上则根据低年级专业知识掌握特点和班级人数以总结归纳相关领域研究现状和进展的综述论文为主,或由授课教师根据当前食品领域的研究热点,提供参考论题。
教学实践证明,将课程论文写作纳入食品化学的教学过程,有助于营造浓厚的学习氛围,不仅能增加学生自学时间和拓宽学生的知识空间,在调动自学积极性的同时也能培养学生的创新意识和能力,对创新人才培养具有重要意义。
3 课堂教学与课外指导紧密结合,培养学生创新实践能力
3.1 借助科技创新活动,培养学生创新能力
根据以培养学生创新能力为导向,以理论紧贴实践为切入点的教学实践要求[4],充分结合毕业论文课题的设计和学校学院开展的“挑战杯”创业计划大赛、创新创业计划项目等各类大赛,通过一系列创新活动的开展,培养了学生科学的思维能力,培养学生建立合理的知识体系,锻炼学生的人际交往能力和团队协作能力。
3.2 参与教师科研项目,培养学生科研能力
学生适当参与教师科研项目有助于培养学生的科研能力及综合素质。
科研课题研究中有很多实验设计是带有探索性的、尝试性的,部分内容紧贴食品化学的基础理论,具有很强的指导性。
近年来,部分学生以毕业课题的形式积极参与到教师的科研工作之中,使其科研能力有了很大提高。
3.3 开放实验室,调整实验内容,提高动手实践能力
近年来,将实验室进行弹性管理,建设了面向本科学生开放的实验室,给予其开展食品化学实验充足的实验时间。
学生以实验小组为单位申请进入实验室既可以开展如美拉德反应、蛋白质的功能性质等相关大型综合性设计实验[5-6]工作,也可以对集中开展的基础教学实验进行重复验证。
学院近几年通过实验室的开放建设工作,学生结合学校挑战杯和学院创新基金开展涉及食品化学方面的小项目、小研究的积极性和主动性日益提高,所体现的实验技能和研究水平也逐年提高,也促进了学生的自我学习能力和创新能力的培养。
教师及实验人员也能因材施教,更好地起到指导作用,对提高业务水平起到了良好的推动作用。
此外在第3学期单独开设了综合性设计实验课程,从实验场所、实验经费和时间上给予保障,达到加强基础、淡化专业、拓宽知识面和重视应用[7-8]的效果。
对于学生而言,借助食品化学综合性设计实验,主动性、积极性能得到充分调动并变得富有挑战性和创新性,从查阅资料、制订实验实施方案、后期数据处理分析、总结和撰写研究报告等方面得到锻炼,极大地激发了学生的学习热情,为创新人才培养打下了坚实的基础[9]。
4 参考文献
[1] 阚建全.食品化学[M].北京:中国农业大学出版社,2008.
[2] 杨华,戚向阳.地方本科高校食品化学课程合作讨论式教学探讨[J].浙江万里学院学报,2008,21(5):115-116.
[3] 张汆,贾小丽,孙艳辉.高校食品化学实验课程内容设置的分析与探讨[J].中国高教探讨杂志,2010,22(4):49-50.
[4] 赵国华.食品化学实验原理与技术[M].北京:化学工业出版社,2009.
[5] 王志兵,邱芳萍,彭悦.对食品化学课程教学改革的思考[J].长春工业大学学报:高教研究版,2010,31(2):84-85.
[6] 付莉,杨爱丽,顾英.《食品化学》与创新型实践教学[J].辽宁医学院学报:社会科学版,2010,8(2):78-79.
[7] 侯方丽,徐金瑞,胡勇.关于食品化学实验教学改革的思考[J].大众科技,2010(9):182-183.
[8] 陈海华,甄天元.食品化学实验教学的改革[J].安徽农学通报,2009,15(7):206-207.
美拉德反应及其对食品加工过程的影响论文
美拉德反应及其对食品加工过程的影响论文
无论在学习或是工作中,大家都跟论文打过交道吧,借助论文可以有效提高我们的写作水平。你写论文时总是无从下笔?以下是我整理的美拉德反应及其对食品加工过程的影响论文,欢迎大家分享。
美拉德反应是由法国化学家在1912年发现的,JohnHodge等在1953年时将其命名为美拉德反应。美拉德反应也被叫做羰胺反应,其定义为:还原糖或者是羰基化合物在常温或者加热时与含游离氨基的化合物发生缩合、聚合等化学反应,反应物和中间产物经过一系列复杂的化学变化,最终生成棕褐色的大分子物质——拟黑素(类黑素)。美拉德反应除了生成拟黑素之外,其还有醛、酮、杂环化合物生成,这些化合物为食品增加了色泽和风味。
一、美拉德反应
对于美拉德反应的相关研究已经达到了一个相对成熟的阶段,美拉德反应也成为了现代食品加工过程中应用最为频繁的技术之一。Hodge在1953年首次提出了美拉德反应的流程图,其对美拉德反应的过程进行系统性地阐述。依据现代化学观点,美拉德反应主要可以分为三个阶段,其分别为起始阶段、中间过程、最终阶段。
1、起始阶段。美拉德反应的起始阶段涉及到化学分子或基团的缩合、环化、取代重排等历程。首先,氨基化合物和醛糖缩合成为席夫碱,席夫碱不稳定,其环化生成N-取代醛糖基胺,该化合物又经过重排(Amadori方式)生成Amadori化合物。
2、中间过程。美拉德反应的中间阶段为起始阶段产物Amadori化合物以三种不同形式的分解过程,其分别为:碱性条件下的2,3-烯醇化反应,产物包括了脱氢还原酮类和还原酮类化合物;酸性条件下的1,2-位烯醇化反应,产物包括了含呋喃环的醛类化合物和羟甲基呋喃醛;碱性产物和酸性产物继续发生裂解,生成羰基(单羰基或双羰基)化合物,除此之外,碱性产物和酸性产物也可以发生Strecker分解,与氨基共同作用生成Strecker醛类化合物。
3、最终阶段。最终阶段是美拉德反应生成拟黑素的过程,其主要为低温下胺类和醛类的聚合反应,该反应过程较为复杂,目前尚未完全明确该过程的反应机理。胺类和醛类除了聚合生成高分子以外,其还产生美拉德反应的中间体杂环化合物(具有挥发性)、醛类化合物、还原酮等。
二、美拉德反应对于食品加工过程的影响
美拉德反应的发现与应用对现代食品加工及贮藏过程有着深刻的影响,至今其仍作为一项食品加工技术被广泛应用于食品加工过程中。美拉德反应的反应产物是影响食品口味、色泽、安全、营养等功能性质的主要因素,对于传统烤制食品(北京烤鸭、烤乳猪)、油炸食品(油炸肉卷、炸带鱼)影响尤甚。从营养学的角度分析,美拉德反应对于食品加工过程并非是有利无害的,美拉德反应的反应底物为蛋白质和糖类,蛋白质和糖类是人体所必须摄取的营养成分,食品加工过程中的美拉德反应无疑在一定程度导致了这些影响成分的流失;对于那些食品中含有的人体所不能合成的氨基酸,美拉德反应有可能导致其遭到破坏,进而导致食品的营养价值下降。因此,需要辩证地看待美拉德反应对于食品加工过程的影响。在实际的食品加工过程中,应当合理控制美拉德反应,通过美拉德反应增加食品的色泽、风味和安全性,同时最大程度地保留住食品中的营养成分。
1、对食品风味的影响。美拉德反应对于食品的风味有着重要的影响,例如,享誉全国的名菜“全聚德北京烤鸭”在其放入烤炉进行烤制之前,其会在烤鸭外层涂上一层秘制调料,调料中含有糖和香料物质。在烤制的过程中,调料中的各种化学物质发生相互作用(主要为热降解、美拉德反应、产物的二次和三次反应等),这是“全聚德北京烤鸭”具有独特风味的重要原因。美拉德反应能够产生一些影响食品风味的物质,其主要有含硫杂环,如噻吩类、噻唑类;含氮杂环,如吡嗪类;含氧杂环,如呋喃类,此外,还存在着一些硫化氢和氨类物质。并非所有的物质都能够使食品增加风味(吡嗪类、硫化氢、氨类),这些是在食品加工过程中需要避免的。例如,在烤制面包时,美拉德反应生成的麦芽酚能够使面包具有特殊的香味,而生成的吡嗪类物质或醛类物质则会使得面包有糊味。
2、对食品色泽的影响。美拉德反应经过的一些列复杂的化学变化,其所产生的一系列化合物能够赋予食品不同的色泽。美拉德反应中的温度、反应途径等因素发生变化,能够使得食品依次呈现出浅黄色、金黄色、褐色、棕色直至棕黑色的色泽变化。例如,金黄色面包、红褐色红烧肉、红茶等,这些食品所呈现出的颜色很大程度上与美拉德反应有关。对于食品加工过程而言,其需要控制好美拉德反应的影响因素(原料用量、温度、加工途径),例如,酱油加工过程中,应当控制好温度,防止因为温度过高而导致酱油颜色加深;面包烤制过程中,需要氨基酸和还原糖的用量以及烤制温度,防止其过度反应而导致面包呈焦黑色。
3、对食品营养的影响。上文已经提到,美拉德反应的底物多是糖和氨基酸,这些营养物质会随着反应的进行被转化为其他物质,进而造成食品中营养流失的问题。科学研究表明,糖类在和许多氨基酸作用时,容易使氨基酸失去其原有功能,例如,苏氨酸、赖氨酸、亮氨酸、色氨酸,在与糖类进行美拉德反应时,赖氨酸最易损失。赖氨酸对于人体具有重要的生理意义:其是人体合成各种蛋白质的重要前提。乳制品加工过程中最易受到美拉德反应的影响而导致食品营养降低,而低乳糖食品由于其乳糖含量较低,能够减少美拉德反应的发生,从而最大程度地保留了食品中的`营养成分。值得注意的是,美拉德反应也能够降低食品中矿物质的生物活性,原因是美拉德反应的产物(MRPs)与食品中的矿物质发生螯合反应形成了难溶化合物。
4、对食品安全性的影响。美拉德反应会生成一系列的中间产物,这些中间产物对食品安全性有着不可忽视的影响。这美拉德反应的部分中间产物对食品的色泽和香味等功能特性做出了一定的贡献,但是另一些中间产物,如醛类化合物、杂环胺类化合物等则带来了食品安全隐患。美拉德反应所生成的中间产物具有不稳定性,目前对于糖类和氨基酸反应的中间产物是否存在安全问题尚不清楚;但美拉德反应所产生的丙烯酰胺是公认的致癌物质(有神经毒性)。土豆富含还原糖和天冬氨酸,其在加热(120℃以上)的条件下容易产生丙烯酰胺,但世界卫生组织目前还没有给出明确的丙烯酰胺致癌浓度。
三、结语
美拉德反应是一系列复杂的化学变化过程,美拉德反应的产物对于食品加工过程有着重要影响。在实际的食品加工过程中,应当合理控制美拉德反应,趋利避害,提高食品的功能特性。
参考文献:
[1]周永生,周文娟.美拉德反应及其对食品加工过程的影响[J].安徽农业科学,2010,38(27):15092-15095.
[2]于彭伟.美拉德反应对食品加工的影响及应用[J].肉类研究,2010(10):15-19.
[3]龚巧玲,张建友,刘书来,等.食品中的美拉德反应及其影响[J].食品工业科技,2009(2):330-334.
[4]美拉德反应在肉味香精中的研究进展[J].蔡培钿,白卫东,钱敏.中国酿造.2009(05).
[5]美拉德反应产物的抗氧化活性研究[J].鲁伟,黄筱茜,柯李晶,周建武,饶平凡.食品与机械.2008(04).
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