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燕麦食品加工的创新研究进展论文

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燕麦食品加工的创新研究进展论文

第一是标题的拟定。

主要价值营养成分脂肪:在世界上4000多种燕麦中,90%以上燕麦脂肪含量在5-9%,相当于大米、白面的4-5倍,居所有谷物类之首。燕麦脂肪80%为不饱和脂肪酸,主要是单不饱和脂肪酸、亚油酸和亚麻酸,其中亚油酸占脂肪含量的38.1%-52.0%。亚油酸是人体最重要的必需脂肪酸,在人体内具有重要的生理功能,可降低胆固醇在心血管中的积累。[9]蛋白质与氨基酸:燕麦中蛋白质含量十分丰富(15.6%),是大米、小麦粉的1.6-2.3倍,在禾谷类粮食中居首位。燕麦蛋白营养价值很高,含有18种氨基酸,其中8种是人体必需氨基酸。8种必需氨基酸不仅含量丰富且配比合理,接近FAO/WHO推荐的营养模式,人体利用率高。其中燕麦中赖氨酸含量是小麦、稻米的2倍以上,色氨酸含量是小麦、稻米的1.7倍以上。因此,补充燕麦食品,能弥补中国膳食结构所导致的“赖氨酸缺乏症”。[9]维生素与矿物质:燕麦含有丰富的维生素包括维生素B1、维生素B2,较多的维生素E及尼克酸、叶酸等。其中维生素B1、B2较大米之含量高,维生素E的含量也高于面粉和大米。燕麦的矿物质含量也很丰富,包括钙、铁、磷、镁、锌、铜、硒等。特别是钙的含量明显高于小麦粉、稻米、小米、荞麦面等。燕麦中硒含量也很高,相当于小麦的3.72倍,玉米的7.9倍,大米的34.8倍。[9]膳食纤维:膳食纤维是一种天然有机高分子化合物,是由单糖脱水聚合而成的非淀粉类多糖,不能被人体内消化酶分解,但又是维持健康不可缺少的碳水化合物,它包括纤维素、半纤维素、果胶、木质素等。按其溶解特性可分为可溶性纤维和不溶性纤维两大类。燕麦兼具可溶性和不溶性两种膳食纤维,因而又被誉为天然膳食纤维家族中的“贵族”。燕麦总纤维素含量为17-21%,其中可溶性膳食纤维(主要成分是β-葡聚糖)约占总膳食纤维的1/3,明显高于其他谷物。[9]保健功效降低胆固醇,降血脂:临床试验结果表明,燕麦具有明显的降低血清总胆固醇、低密度胆固醇、甘油三酯及β-脂蛋白的作用,并具有一定的升高血清高密度胆固醇的作用,降血脂效果非常明显。主要原因是燕麦中含有多种能降低胆固醇的物质,如单一不饱和脂肪酸、可溶性膳食纤维等。燕麦可溶性膳食纤维中的β-葡聚糖在小肠中消化时可形成胶状,从而包围了富含胆固醇的胆酸,防止了胆固醇吸收而进入血液。同时,燕麦中含有较多的亚油酸,能与胆固醇结合成酯,进而降解为胆酸而排泄,尤其是大量的亚油酸可软化毛细血管,具有预防血管硬化的功能。[9]调节血糖:燕麦与其他主要谷物(如小麦、玉米、大米)相比,能够抑制饭后血糖浓度上升,调整胰岛素。因此,燕麦适宜作为糖尿病人的治疗食品。大米、面粉中的碳水化合物摄入体内后,会无控制地全部水解成葡萄糖进入血液,使血液中的葡萄糖浓度一下子升高,而燕麦中的碳水化合物是缓慢地水解为葡萄糖,不会导致血糖浓度的迅速上升。同时,燕麦中的膳食纤维能延缓糖类物质的吸收,改善神经末梢对胰岛素的感受性,使胰岛素分泌物下降,对糖尿病病人比较有利。[9]改善便秘:膳食纤维具有持水、持油、强吸水膨胀及强吸附能力,因此,可以改善消化功能,促进胃肠蠕动,润肠通便。燕麦纤维可缩短大便在大肠内的滞留时间,避免肠道吸收残余毒素,从而减少由于毒废物积累而造成肠道病及肠癌的机会,这种润肠通便的功能对高血压及心脏病患者尤其有好处,因为不少高血压及心脏病患者往往由于大便干燥,排便用力过度而造成脑出血及心脏病发作。[9]燕麦片控制体重:燕麦纤维能吸收相当自身重量几倍的水,在肠胃中吸水膨胀并形成高粘度的溶胶或凝胶,延缓胃肠的排空时间,易于产生饱腹感。同时,燕麦能提供持续长久的能量,使胃饱的感觉持续较长时间,从而减少用餐的次数及数量,使人不易发胖。通过食用燕麦来控制体重及保持身材,比药物减肥要好得多,因为没有任何的副作用。美国的《时代》杂志也认为,燕麦是减肥的天然理想食物。[9]其他作用:燕麦中所含的丰富的维生素、矿物质及氨基酸等,对于增进机体健康,促进发育,参与新陈代谢,抵御疾病等,都具有极其重要的作用。燕麦所含的维生素B1、维生素B2,维生素E及叶酸等,可以改善血液循环,帮助消除疲劳,减轻心理压力,又有利于胎儿的生长发育。燕麦所含钙、磷、铁、锌、锰等矿物质,则能预防骨质疏松症,促进伤口愈合,以及防止发生贫血病等。此外,燕麦还是难得的含有抗氧化物的谷物,具有优异的抗氧化、消除体内自由基的作用。[9]加工利用中国以外燕麦初级加工产品主要包括精选燕麦粒、切割燕麦、燕麦片系列、燕麦粉和燕麦鼓,燕麦精细产品主要包括燕麦淀粉、燕麦可溶性纤维素、燕麦抗氧化活性成分等。中国开发的产品主要有高纤维燕麦片、燕麦精粉、燕麦全粉、燕麦米、燕麦方便面、燕麦饮料、高纤维麸皮、燕麦葡聚糖、燕麦淀粉、燕麦蛋白质和燕麦油等。高温短时挤压膨化技术、红外线灭酶技术、微波提取技术、超微粉碎技术和二氧化碳超临界流体萃取技术等食品高新技术逐渐应用到燕麦产品的加工中。燕麦片:市场上出售的燕麦片种类很多,根据加工工艺和使用方法的不同,有预煮燕麦片和快熟燕麦片。预煮燕麦片在食用前需要在沸水中煮5-10分钟,快熟燕麦片在热水中浸泡3-5分钟即可食用。另根据原料与风味的不同,有原味燕麦片和复合营养燕麦片(以混合型为主)。原味燕麦片只由燕麦一种原料制成,不外加糖、盐、脂类物质,保留了燕麦中的大部分营养,有种淡淡的天然麦香的味道,适合老年人、糖尿病人、血脂及血糖偏高的人食用。复合营养燕麦片则是在燕麦片生产时添加奶粉、豆粉、大枣、核桃、杏仁、蔗糖、植脂粉等原辅料,可使燕麦片具有不同的口味,并能达到速溶的目的。加入这些原料有效地补充了纯燕麦片中的糖、蛋白质和脂肪,更适合儿童和青少年等对能量需求较大的人群。另以人群分类,有添加了天HA的婴儿配方燕麦片,添加枸杞、红枣、桂圆等原料的女性专用燕麦片。不同的原料和工艺生产的燕麦片产品,其口感、风味和速溶性等质量差别较大。燕麦米:燕麦米由燕麦籽粒脱壳后得到,是一种主要的燕麦食品。燕麦米几乎完整保存了燕麦中所有的营养成分,可以直接蒸煮食用。燕麦麸:燕麦麸是燕麦加工过程中的副产品,蛋白质含量高达30%,清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白以及谷蛋白分别占总蛋白含量的63.4%、15.18%、8.18%、13.24%。清蛋白在燕麦麸蛋白中含量最高,且必需氨基酸尤其是赖氨酸和色氨酸含量特别高。色氨酸具有改善睡眠,预防糙皮病、抑郁症和调节情绪等功能,被称之为“第二必需氨基酸”。而且有研究表明,燕麦麸各蛋白组分的分子量较小,易于消化吸收,蛋白质营养效价较高。燕麦饮料:燕麦饮料有发酵型饮料,如燕麦生物乳,非发酵型饮料,如燕麦纤维饮料和燕麦茶等。欧美等国生产的燕麦饮料市场售价较高,消费者认知程度高。中国虽有此类产品,但市场占有率相当低,仅处于起步阶段,所以开发燕麦保健饮料应当大有可为。功能食品:燕麦功能食品主要指含有燕麦麸、燕麦β-葡聚糖和燕麦油等燕麦功能原料或因子的产品。燕麦β-葡聚糖、燕麦油和燕麦蛋白均已实现工业化生产。燕麦油可直接制成胶丸,燕麦膳食纤维作为食品基料可添加到西式香肠和汉堡肉饼等肉制品中,增加肉制品的持水性。也有用燕麦膳食纤维作为基料制作咀嚼片。[5]其他用途燕麦还被广泛地应用在其他行业,如化妆品和药品行业。葡聚糖因具有很好的保湿作用,美国已经将燕麦葡聚糖替代化妆品中常用的透明质酸。燕麦淀粉具有不寻常的凝胶特性和细腻柔和的粉体特性,已被用于生产用于脸面扑粉、洗浴液、眼影粉。燕麦蛋白质可替代动物蛋白,是很好的疫苗培养基和农药缓释剂。

关于食品的毕业论文题目

你是不是需要了解关于食品的毕业论文题目,下面我为大家介绍关于食品的毕业论文题目,希望能帮到大家!

一、电子鼻在食品微生物污染快速检测中的应用

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四十七、“一带一路”战略下我国食品工业发展的机遇与挑战

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五十六、网络食品交易平台提供者的侵权责任研究

五十七、一种基于555集成电路的粮食水分检测技术的'分析

五十八、谷朊粉的添加量对青稞面条品质的影响

五十九、社会共治理念下食品安全监管体系研究--基于对胶水牛排事件的法律思考

六十、我国与国际组织航空食品法规标准的对比及分析

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六十三、无损快速检测技术在生鲜食品品质鉴定中的应用

六十四、食品快检实验室资质认定评审的探讨

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六十六、食品添加剂对食品安全的影响

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七十、绍兴地区粮谷类食品中铅镉和总汞含量的监测及暴露水平评估

七十一、食品安全标准的私法效力及其矫正

七十二、我国食品监管法律制度的历史演变和启示

食品新鲜度的研究进展论文

果蔬保鲜技术论文篇二 切分果蔬的贮藏保鲜技术研究进展 摘要:指出了近年来人们的消费模式不断发生着变化,促进了速食工业的快速发展,可以直接食用、营养、卫生的新鲜切分果蔬的需求迅速增加。鲜切果蔬除具有新鲜、使用方便等优点外,还具有重要的环境保护效应。鲜切果蔬更好地保持了果蔬的风味和营养,但耐贮性低于完整果蔬。主要阐述了切分果蔬经过加工处理而导致的贮存期缩短等保鲜技术的研究进展。 关键词:切分果蔬;保鲜技术;研究 1 引言 目前在欧洲、美国、日本等发达国家和地区鲜切果蔬已经实现系统化、规范化生产,产品大量进入食品商店和超市。据报道,美国等西方发达国家鲜切果蔬的消费已经占果品、蔬菜消费的1/3。在我国,鲜切果蔬生产刚刚起步,加工规模比较小。我国的鲜切果蔬生产量和品质还不能满足社会发展的需要,主要原因是鲜切果蔬加工工艺和保鲜技术存在问题,价格高,货架期(7d左右)得不到保证,而且对鲜切果蔬的质量没有检测标准。我国是一个水果、蔬菜生产大国,约占世界总产量的l/3,鲜切果蔬生产和技术的落后,不仅影响农民收入水平的提高,还影响我国农业及农村产业结构的战略性调整,因此研究鲜切果蔬的保鲜技术具有重大的经济意义和深远的社会意义。 2 切分果蔬的贮藏保鲜技术 2.1 低温保鲜 低温处理能有效地减缓酶和微生物的活动,抑制果蔬呼吸作用,降低各种生化反应的速率,延缓衰老和抑制褐变。由于酶活性化学反应的温度系数Q10为2~3,温度每下降10℃,生理生化反应就下降到1/3~1/2,因此,切分材料时在低温下操作,可以将乙烯和呼吸速率的上升及其他劣变的生理代谢减到最低,保存期可大大延长。孙伟、丁宝莲等[1]通过研究马铃薯、胡萝卜、甜椒、萝卜、莴苣、芹菜、甘蓝、大白菜、青花菜、蘑菇、花椰菜、香菇等切割后在10~30℃不同的温度下的呼吸速率发现,切割蔬菜加工场所适应温度应在15℃以下,多数研究认为切分水果在0~5℃条件下贮藏较适合。切割产品加工后在5℃条件下运输和销售,其表面微生物的数量至少可以在10d保持稳定,而在10℃条件下,只能使切割蔬菜表面微生物在3d保持基本稳定,之后就急剧上升。不同果蔬对低温的忍耐力不同,每种果蔬都有其最佳的加工和贮藏温度。 2.2 气调保鲜 气调保鲜作为无公害保鲜技术,在国际上倍受重视。水果经预加工后进行气调包装 (modified atmosphere package,MAP) 可以大大延长水果的货架期。MAP 结合冷藏可显著提高切分水果的贮藏质量,延长贮藏期。在贮藏过程中创造一个低O2和高CO2的环境,可降低呼吸,抑制乙烯的产生,延迟切分果蔬的衰老,延长贮藏时间。在降低O2浓度升高CO2浓度的同时,防止嫌气环境的形成,因为这种环境的形成,容易导致水果无氧呼吸产生异味。合适的气体环境可通过适当的包装由果蔬的呼吸作用而获得,也可以人为地改变贮藏环境的气体组成(control atmosphere)。切分果蔬包装内部通常要保持2%~5%O2和5%~10%CO2,以利于保持品质。BAI [2]在研究中发现用具有不同CO2和O2透过率的聚乙烯薄膜密封包装可使切分糙皮甜瓜的保鲜期从不包装时的6d延长到12d,而且品质也优于不包装处理。包装薄膜的厚度和组成成分对保鲜效果也有较大的影响。周涛等[3]发现使用高密度聚乙烯薄膜比使用低密度聚乙烯薄膜包装更能抑制切分茭白的木质化,保持嫩度。王清章等[4]采用010mm和008mm厚的低密度聚乙烯薄膜以及008mm和006mm厚的PA/PE复合薄膜真空包装切分莲藕,结果表明PA/PE能极显著地抑制莲藕的褐变,并能保持较多的营养成分。 2.3 涂膜保鲜 涂膜技术将可食性膜涂于切分果蔬表面形成涂层,可保持和改善产品品质。可食性膜可减少水分损失,防止芳香成分挥发;阻止氧气进入,降低水果表面的氧气浓度,提高CO2浓度,进而可抑制呼吸作用,延迟乙烯产生,延缓果蔬的后熟和衰老,有利于贮藏;抑制果蔬的褐变,在成膜剂中加入抗氧化剂、抗褐变剂可以降低切分果蔬的氧化变质与变色。Mei等[5]采用5%的葡萄糖酸钙和乳酸钙的混合物,其中含有0.2%的VE,来涂膜处理切分胡萝卜,较好地保持了切分产品的品质和营养成分。 涂膜剂可分为糖类、蛋白质类、复合类。糖类涂膜剂主要包括壳聚糖类、海藻酸钠类、淀粉类及魔芋可食性膜。蛋白质类可分为玉米醇溶蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白等。复合型膜是由糖、脂肪、蛋白质等多种物质经过一定的处理而形成的膜。由于它们之间的性质不同和功能上的互补性,所形成的膜有更为理想的性能。彭丽霞等[6]用2%的壳聚糖涂膜处理切分荸荠较好地抑制了褐变。 3 切分果蔬微生物的控制 鲜切果蔬,尤其是切分水果,切分后汁液外渗,其汁液中糖分和其他营养成分含量较高,有利于微生物的生长,很容易导致腐烂。目前,日本、法国等国家对鲜切果蔬产品都制定了严格的微生物控制标推,保证鲜切产品的卫生及质量。 鲜切果蔬防止微生物生长主要是控制水分活度(aw)和酸度(pH值),应用防腐剂及低温冷藏等栅栏因子。蔬菜上的微生物主要是细菌,霉菌、酵母菌数量较少;水果上除有一定细菌外,霉菌、酵母菌数量相对较多。不同种类的蔬菜和水果上的微生物群落差别很大。果蔬上常见的细菌有欧文氏菌属、假单孢菌属、黄单孢菌属(Xanthomonas)、棒杆菌属(Corynebacterium)、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属等,尤以欧文氏菌属、假单孢菌属常见。欧文氏菌属、某些假单孢菌 (如边缘单孢菌,Pseudomonas marginalis)、芽孢杆菌以及梭状芽孢杆菌可以引起果蔬发生细菌性软化腐烂。这些细菌可分泌果胶酶,分解果胶,使蔬菜组织软化;有时有水渗出,并产生臭气。 3.1 化学防腐剂 醋酸、苯甲酸、次氯酸钠、山梨酸及其盐类、H2O2等可有效抑制微生物生长繁殖,有效控制那些在低温下仍能生长的腐败菌和致病菌。在生产上,常在清洗液中加入防腐剂,进行清洗处理。陈胜民[7]使用次氯酸钠、双氧水及氯化钙分别处理切分莴苣,其中100mg/kgNaClO浸泡3min的贮藏效果最好。但是使用次氯酸钠一般来说只有一个星期的保鲜期,若想获得更长的保鲜期,则要配合使用其他防腐剂如山梨酸钾等。鲜切蔬菜组织的pH值一般为4.5~7.0,正适合于各种腐败菌的生长,加入适当的醋酸、柠檬酸和乳酸等,可降低果蔬组织的pH值,抑制微生物的生长繁殖。但是,过多的酸会破坏果蔬本身的风味。 3.2 生物防腐剂 生物防腐剂是指来自植物、动物、微生物中的一类抗菌物质。由于鲜切果蔬为即食产品,化学防腐剂的应用受到一定限制,因此来自生物的天然防腐剂的研究和应用,便日益受到重视。近年来,经过大量的研究发现,乳酸菌的代谢物细菌素或类细菌素,能有效地抑制鲜切果蔬中嗜水气单胞菌和单核李氏杆菌等有害微生物的生长。Vescovo等[8]成功地应用乳酸菌保存生菜色拉。由于生物防腐剂的防治成本高和防治效果较单一,目前的应用受到较大的限制。 3.3 物理方法 近年来采用辐照、臭氧、超声波、紫外照射、超高压、脉冲电场和脉冲磁场来控制切分果蔬中的微生物研究取得了较大的进展。这些物理方法与传统的热处理相比,温度变化小,既不使产品发生显著的化学变化,也不会产生异味,既可保持产品的营养成分,又可保持产品的新鲜感和良好风味,近年来在生产上得到较广泛的应用。高翔等[9]采用辐照鲜切西洋芹,结果表明辐照剂量为1kGy可有效控制微生物繁殖,使细菌数降低2个数量级;霉菌和酵母菌降低一个数量级;大肠菌群未检出;同时大大抑制酶活力,多酚氧化酶的活力较对照降低60个单位;各项营养指标良好,贮藏至第6d,Vc含量高于对照15%;感官品质优良。但采用辐照方法来保鲜切分果蔬时应注意:由于不同的果蔬具有不同的辐照耐受性,当辐照剂量超过一定值,会造成细胞膜的损伤。 紫外照射也能较好地控制切分果蔬微生物,对细菌、霉菌、酵母、病毒等各类微生物都有显著的杀灭作用。紫外线不仅可以杀灭果蔬表面的微生物,同时紫外线还可以诱导切分果蔬产生一些次生代谢物质,这些次生代谢物质有抑菌的作用,从而延长切分果蔬的保鲜期。超高压杀菌是将食品物料以某种方式包装以后,放入液体介质中,在100~1000MPa压力下作用一段时间后,使之达到灭菌的要求,其基本原理就是压力对微生物的致死作用。日本一家公司,在25℃条件下,使用606×108Pa,在20min内可将土豆色拉上的芽孢菌全部杀死。超声波杀菌近年来也得到了应用,超声波杀菌单独使用不能取得较好的杀菌效果,它可以和其他的杀菌 措施 结合使用可取得较好的效果。目前,一般用超声波来清洗切分果蔬。脉冲电场和脉冲磁场杀菌机理尚未完全清楚,但是用它杀菌所用的时间较短,可取得较好的杀菌效果。 4 切分果蔬的品质变化 4.1 切分产品褐变及软化 鲜切果蔬发生的褐变和白化在生产上主要采用酶的抑制剂和抗氧化剂来控制酚氧化酶的活性,或降低氧浓度,来抑制酶促褐变。传统上采用的化学物质有亚硫酸钠盐、柠檬酸等,近年又研究发现醋酸锌、氯化钙、异抗坏血酸及其钠盐、L-半胱氨酸、4-取代基间苯二酚等对于酶促反应的控制具有显著效果。国外对土豆切片、苹果切片、鲜切杨桃片的研究表明结合使用多种褐变抑制剂对褐变的控制效果更好。 4.2 硬度下降及组织透明化 潘勇贵等[10]对切分菠萝进行研究发现切分菠萝硬度快速下降,其机理可能是伤乙烯和伤呼吸加快果蔬组织的衰老进程,尤其是跃变型果实,伤乙烯和伤呼吸诱导一些与成熟相关酶类的活性,如果胶酶、纤维素酶、脂酶、过氧化物酶等活性,从而使组织细胞崩溃,果肉软化;切分导致的细胞破裂,使细胞降解酶被激活,或与底物接触机会增加,使细胞破坏所致;微生物的入侵分泌果胶酶、纤维素酶等破坏果蔬组织。组织透明化在切分哈密瓜上的表现尤为严重。哈密瓜切分后,如切分时的温度过高,或切分的工艺不正确,切分后哈密瓜片会在几小时之内出现透明化,透明率可达到整个切分瓜片的60%。 2013年3月 绿 色 科 技 第3期5 结语 在生产过程中对果蔬进行整理、清洗、切分等操作,果蔬不再以完整状态而存在,从而引起一系列的生理生化变化,这些变化将会影响切分果蔬的质量,进而影响切分产品的安全性和货架期,因而切分果蔬的生理生化变化研究受到广泛重视,有待于进一步地深入研究。 参考文献: [1] 孙 伟,丁宝莲,虞冠军,等.半加工切割蔬菜生产的生理和品质保持问题[J].上海农业学报,1999,15(4):80~83. [2] S.KO,M.E.JANES,N.S.HETTLARACHCHY,AND M.G.JOHNSON.Physical and chemical properties of Edible Films Containing Nisin and Their Action Against Listeria Monocytogenes[J].Journal of Food Science,2001,66(7):1006~1012. [3] 周 涛.MAP包装对微加工茭白品质的影响[J].食品工业科技,2002(5):64~66. [4] 王清章,李 洁.包装材料对莲藕贮藏保鲜的影响[J].保鲜与加工,2002,2(2):9~11. [5] M.Cardarelli,R.Botondi,K.Vozovitis,et al.Effect of Exogenous Propylene on Softening,Glycosidase,and Pectinmethylesterase Activity during postharvest Riping of Apricots[J].Agric.Food,Chem,2002,50(2):1441~1446. [6] 彭贵霞,郁志芳,夏志华,等.鲜切山药片生产工艺技术的研究[J].食品科学,2003,24(2):66~69. [7] 陈胜民.莴苣MP加工工艺及贮藏研究[J].食品科学,2002,23(2):142~143. [8] Vescovo M,Torriani S,Orsi C,et al.Application of antimicrobia-producing latic acid bacterial to control pathogens invegetables[J].Apple Bacteriol,1996,81(3):113. [9] 高 翔,陆兆新,张立奎,等.鲜切西洋芹辐照保鲜的研究[J].食品与发酵工业,2001,29(7):32~35. [10] 潘永贵,施瑞城.采后果蔬受机械伤害的生理生化反应[J].植物生理学通讯,2000,36(6):568~572. [11] 王 莉.浅谈切分果蔬保鲜技术的研究现状和发展趋势[J].现代园艺,2012(24). [12] 陈守江.果蔬采后超低氧保鲜技术研究进展[J].南京:晓庄学院学报,2012(6). [13] 尹淑娟.浅谈果蔬气调贮藏保鲜技术[J].科技文汇,2012(3). [14] 胡 欣,张长峰,郑先章.减压冷藏技术对鲜切果蔬保鲜效果的研究[J].保鲜与加工,2012(6).

下面这篇是中国科技论文网上的: 新型冷却肉保鲜方法的研究进展 张海峰1 金文刚1 白杰1,2*(1.宁夏大学 农学院,宁夏 银川 750021;2.宁夏食品检测中心,宁夏 银川 750021) 摘 要:冷却肉保鲜就是运用各种手段抑制或杀灭各种有害微生物,从而保持冷却肉的品质并使之达到一定的保藏期。本文对目前冷却肉的保鲜方法及其研究机理做了较为系统的论述,为今后冷却肉保鲜技术的研究与开发提供了理论依据。关键词:冷却肉;保鲜方法;机理 Study on New Preserving Method of Chilled meat Zhang Haifeng1,Jing Wengang1, Bai Jie1,2*(1. School of Agricultural,Ningxia University,Yinchuan 750021,China;2.Ningxia Testing and Analytical Center of food Yinchuan 750021,China) Abstract: Protection of chilled meat is to make use of various measures to repress or kill various harmful microorganism, thus keeping the quality of chilled meat and making it can be hide for a long period. This article introduced the current freshing measures and its mechanism of chilled meat, in order to provide theories for the research and developments in future.Keywords: Chilled meat,Preservation,Mechanism 前言 冷却肉(chilled meat)是指严格执行兽医卫生检疫制度,屠宰后的胴体迅速进行冷却处理,使胴体温度( 以后腿肉中心为测量点)在 24h内降为0~4℃,并在后续加工、流通、包装和销售过程中始终保持0~4 ℃范围内的生鲜肉。冷却肉作为一种全新的肉类产品与传统的热鲜肉和冷冻肉相比具有:安全卫生、质地柔软、富有弹性、口感细嫩、滋味鲜美、汁液流失少、营养价值高等优点[1]。随着人民生活水平不断提高和市场肉品供应的丰富,人们对消费的肉品要求新鲜、安全、卫生,因此,近年来冷却肉逐渐成为市场的新宠。冷却肉虽然在生产、销售中要求始终处于在0-4℃条件下,此时大多数微生物的生长繁殖被抑制,肉毒梭菌和金黄色葡萄球菌等致病菌已不分泌毒素,可以确保肉的安全卫生,但并不能完全抑制微生物的生长繁殖,特别在贮存和销售过程中由于外界各种环境因素的影响常会出现表面褪色现象,严重影响其外观及可接受性。冷却肉的货架期成为限制冷却肉快速发展的主要瓶颈,降低冷却肉初始菌数和抑制残留微生物的生长繁殖是延长冷却肉保质期的关键问题[2],为此国内外的食品专家进行了大量的科学研究。目前冷却肉保鲜除了传统的气调保鲜和保鲜剂保鲜外许多新的肉类保鲜技术诸如涂膜保鲜、辐射保鲜、超声波保鲜等研究成果不断出现。 一 涂膜保鲜 涂膜保鲜是将肉浸渍于涂膜液中,或将涂膜液喷涂于肉表面,在肉表面形成一层膜,从而改变了表面气体环境,有效地防止汁液流失,并能影响细胞内物质的通透性,损伤细胞,从而抑制微生物生长,以达到防腐保鲜目的。应用较多的成膜物质有壳聚糖、海藻酸钠、梭甲基纤维素、淀粉和蜂胶等。壳聚糖是由甲壳素经脱乙酞基化反应得到的一种多糖类有机聚合物,是自然界中存在的唯一的碱性多糖。它是性能稳定、无毒,具有很好的成膜性,对冷却肉有明显抑菌作用。酸溶性壳聚糖的保鲜效果好于水溶性壳聚糖。段静芸等人在壳聚糖在冷却鲜猪肉保鲜中的应用研究中得出,壳聚糖在鲜猪肉中有明显的保鲜作用,且脱乙酰度越高,壳聚糖的保鲜效果越好;2.5%的水溶性壳聚糖能使冷却肉保质期达到5d左右,而1.5%的壳聚糖醋酸溶液(醋酸浓度1.5%)能使保质期达到6d,但酸溶性壳聚糖会使肉样产生酸味,影响感官,而水溶性壳聚糖保鲜液无此缺陷。海藻酸钠本身也是一种食物纤维,具有减肥、降低血脂、清除体内有毒物质和抗肿瘤等生理保健功能。蜂胶具有抑制和杀死细菌、真菌、病毒,原生虫,增强免疫功能的作用,对某些细菌外毒素有中和作用,蜂胶还具有抗氧化作用并能在产品表面能形成涂膜,对人体无毒无害。国外有利用此膜保鲜冷却肉的报道[3-6]。 二 超声波保鲜 超声波对微生物有破坏作用是使微生物细胞内容物受到强烈的震荡而使细胞破坏。一般认为在水溶液内,由于超声波的作用,能产生过氧化氢,具有杀菌能力。朱秋劲等在超声波和气调贮藏对冷却牛肉保鲜效果的影响的实验中证明新鲜牛肉通过超声波处理,可以很好地促进了牛肉中蛋白质分解酶的游离和分泌,使游离氨基酸量得到增加,促进组织结构变化,从而达到改善肉质的嫩度[7]。 三 辐射保鲜 用于杀菌的辐射可以分为二类,一类是非电离辐射(如紫外线、红外线和微波);另一类是电离辐射(γ射线)。微波和红外线能使物质分子产生转动或振动而发热,从而起到杀菌作用;γ射线能量很高,能引起有机物分子的激发或电离,因而具有杀菌作用。辐射杀菌的基本原理可概括起来有三点:1干扰微生物代谢;2破坏细胞内膜,引起酶系统紊乱;3水分经辐射离子化,促进微生物死亡。微生物对辐射的敏感性受以下因素影响:1射线种类;2照射剂量;3分次照射与一次照射;4温度。辐射处理可明显抑制冷却肉上的腐败菌,延长产品保质期。此技术具有应用范围广、节能、高效、可连续操作、易实现自动化和辐射后不会留下任何残留物的优点。但冷却肉经辐射后随着辐射剂量的增加有轻微辐射味产生[8,9]。 四 高压保鲜 随着人们对低温处理与不加防腐剂新鲜食品的崇尚,高压处理鲜肉,特别是在冷鲜肉保鲜上具有十分重要的意义。高压能破坏氢键之类弱的结合键,使微生物基本物质变异,产生蛋白质压力凝固及酶失活,还能造成菌体内成分泄漏和细胞膜破裂,导致细胞死亡。高压作用也可使肌球蛋白结构松弛,降低肉的剪切力值,有利于肉的嫩化和加速肉的成熟;同时,高压还可以提高脂肪的熔点,从而防止脂质氧化及由此引起的货架期的缩短。一般压强越高效果越好,贮藏越长。由于高压对食品的加工和贮藏并没有也不会产生什么不良的影响,从长远看是一项很有发展前途和实际应用价值的贮藏技术。有研究表明,高温(35℃或50℃)或低温4℃能增强压力效果。20℃下对要加工的鲜肉施200-300 Mpa的压力20 min,然后贮存于3℃( MAP或VSP包装),微生物的生长可延缓6d;经100-600 MPa高压处理5-10 min可使一般细菌、酵母、霉菌数减少,直至被杀灭;高压处理的肉3个月后,其新鲜度仍能保持完好[10-14]。 五 减压冷藏保鲜 这是目前一种先进的冷藏保鲜技术。利用减压冷藏法对冷却肉进行批量冷藏,在我国还未见到这方面的具体报道,美国和西欧的一些国家利用减压冷藏技术对冷却肉进行冷藏和运输早已获得成功。在减压系统中,冷藏环境压力从760毫米汞柱降至10毫米汞柱时,氧的含量也会随着降到0.2%以下,这时的低氧环境也可有力的抑制细菌和霉菌对肉类的侵染。当控制温度在-1℃,相对湿度在95%以上,冷却后的肉类可贮藏50天左右,质量仍然很好。同时,在减压冷藏期间,由于酶的作用可使肉进一步成熟,能大大改善冷却肉的风味和嫩度[15-17]。 六 冰温冷藏保鲜 冰温冷藏保鲜是依靠物理和生化手段,使冷却肉在低于其冰点以下的一定温度范围内,不使冷却肉冻结,汁液不生成冰结晶的低温环境中冷藏,以延长冷却肉的保鲜期。其方法是在冷却肉肉体内注入冰点下降剂或在配制的冰点下降剂溶液中进行浸渍,使肉体及汁液冰点下降至-5至-8℃而不发生冻结。在这样的低温下微生物不利于生长繁殖,但有利于冷却肉的长期贮藏和品质的保持。冰点下降剂一般是在自然条件下利用天然物质制作的,不会对冷却肉的冷藏和肉的成熟产生不良影响,而且在食用中也没有任何副作用。有些冰点下降剂配方中的物质还能进一步增加肉类的某些营养成分和改善其风味[18-20]。 七 展望 肉类的防腐保鲜自古以来都是人类研究的重要课题,随着现代人生活方式和节奏的改变,传统的肉类保鲜技术已不能满足人们的需求,深入研究肉类的防腐保鲜技术势在必行。国内外学者对肉的保鲜进行了广泛的研究后认为,任何一种保鲜措施都有缺点,必须采用综合保鲜技术,发挥各种保藏方法的优势,达到优势互补、效果相乘的目的。冷却肉在我国起步较晚,但随着人民生活水平的提高以及冷却肉保鲜方法的不断进步和提高,冷却肉将是以后生鲜肉发展的必然趋势。 参考文献[1]孙旺斌.冷却肉——我国肉类消费的新趋势[J].榆林学院学报,2005(15):5-6[2]Fereidoon Shahidi, Janak Kamil Vidana Arachchi. Food applications of chitin and chitosans[J].Food Science&Technology,1999(10):37-51.[3]李慧扬.壳聚糖—一种极具保健作用的食品添加剂[J].中国食品工业,1999,(2):19-20.[4]林伟忠.甲壳素/壳聚糖及其在食品工业中的应用[J].食品科学,1996(2):11-15.[5]孙向军,宋立华,周杰.冷却肉涂膜保鲜贮藏过程中的微生物变化[J].上海交通大学学报,2002(20):3-4 [6]Sun Dw,Wang L J. Heat transfer characteristics of cooked meats using dif'f'erent cooling methods[J].International Journal of Refrigeration, 2000,23:508-516.[7]朱秋劲,罗爱平, 林国虎,等.超声波和气调贮藏对冷却牛肉保鲜效果的影响[J].食品科学,2006(27):240-245[8]姜培珍,徐志成, 陈敏, 等.辐照消毒技术在真空包装冷却肉中的应用研究[J].上海预防医学杂志,1999,11(8):353-356[9]邓明,哈益明,严奉伟,等.冷却肉低剂量辐照后的理化和感官特性变化[J].食品科学2005,26(8):121-126[10]王金枝,孔保华,刁新平.冷却肉保鲜的研究进展[J].黑龙江畜牧兽医,2004(5): 66-67[11]白建,孙好学,上官鹏军.冷却肉保鲜技术的新研究[J].肉类研究,2005,6:39-42[12]夏秀芳,孔保华.冷却肉保鲜技术及其研究进展[J].农产品加工,2006(2):25-27[13]马俪珍.冷却肉生物和物理综合保鲜技术及保鲜机理的研究[J].中国农业大学,2003[14]McDonald K. Sun D W.Vacuum cooling technology for the food processing industry: [J]. Journal of Food Engineering,2000,45:55-65.[15]张晓娟,张岗,吕欣.羊肉保鲜技术研究进展及发展趋势[J].食品工业科技,2006,27(2):197-200[16]罗爱平,朱秋劲,郑虹,等.综合保鲜技术对冷却牛肉的保质研究[J].食品科学,2004,25(2):174-179[17]Kim et al.Isolation of antimicrobial substances from natural products and their preservative effects [J].Food science Biotechnology,2001,10(1):69-71.[18]Valero.M.et.al .Antibacterial activity of 11 essential oils against Bacilluy cereus in tyndallized canoe broth [J].International journal of food microbiology,2003(85):73-81.[19]Rechard A et al. Zmprovement in shelf-life and safety of perishable foods by plant essential oils and smoke antimicrobials [J].Food microbiology,2005(22):273-292.[20]Lis-Balchin et al Antimicrobial activity of pelargonium essential oils added to aquiche filling as a model food system [J].Letter Application microbiology,1998(27):207-210.这篇我觉得也不错:浅析小包装冷却肉的加工

食品类研究进展的论文

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3.68.Li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6~9.Brown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]。

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酶在食品工业中的研究进展论文

药学毕业论文开题报告篇3 题 目 名 称: 番泻叶对小鼠尿量的影响 研究现状: 一、普鲁兰酶 普鲁兰酶(Pullulanase,EC.3. 2. 1. 41)是一种能够专一性切开支链淀粉分支点中的α-1.6糖苷键,从而剪下整个侧枝,形成直链淀粉的脱支酶。普鲁兰酶还可以分解普鲁兰多糖,普鲁兰酶来源于微生物,R-酶则来源于植物。普鲁兰酶最初是由Bender和Wallenfels于1961年通过产气气杆菌Aerobacter. aerogenes}(典型菌为肺炎克雷伯氏杆Klebsiella.pneumoniae)发酵获得,他们报道了该酶良好的酶学性能。之后,各国的科研人员经过广泛深入研究,从不同的地区、微生物中获得该酶,掀起了开发普鲁兰酶的高潮。 在淀粉加工工业中,α淀粉酶最为常用,它的功能是水解淀粉的α-1,4糖苷键,单独用它时,产物中含有大量分支结构的糊精,其中就含有大量的α-1,6糖苷键。假如不把淀粉的α-1,6糖苷键彻底分解的话,势必会造成很大的浪费。自然界中,存在有能分解淀粉的α-1,6糖苷键的酶,通称为解支酶。如寡α-1,6葡萄糖苷酶( E.C3.2.1.68, Oligo-l,6-glucosidase ),普鲁兰酶(E.C3.2.1.41Pullulanase ),异淀粉酶( E.C3.2.1.68, Isoamylose ),支链淀粉一6-葡聚糖酶( E.C3.2.1.69,Amylopectin-6-gluanohydrase ),其中普鲁兰酶要求的底物分子结构最小,故而可以将最小单位的支链分解,导致可以最大限度的利用淀粉,所以在淀粉加工工业中有着重要的用途和良好的市场前景。故而许多国家都争相开发,但是到现在为止,只有丹麦的NOVO公司具有普鲁兰酶的生产能力。我国只有向其进口,但是其价格昂贵,限制了普鲁兰酶在我国的应用。其实,我国早在七十年代就开发普鲁兰酶的产生菌,但是该菌的酶学性质不适合生产,至今我国在普鲁兰酶的国产化方面还没有报道。 在淀粉的加工行业上,对普鲁兰酶的酶学性质的要求是耐酸耐热,其原因是因为通常使用外加酶化法,由于所用酶类的限制,普鲁兰酶的添加可以在两步反应的任何一步,但必须满足上述的反应的条件。因此所开发的普鲁兰酶的酶学性质必须满足现有的酶法水解制糖的条件,也就是耐酸耐热。 二、普鲁兰酶的研究现状 1.产普鲁兰酶的微生物 普鲁兰酶最初是由Bender和Wallenfels于1961年通过产气杆菌(Aerobacter aerogenes)发酵获得。他们报道了该酶的良好性能之后,各国的科研人员经过广泛深入的研究,从不同的地区的微生物中获得该酶,掀起了开发普鲁兰酶的高潮。但是迄今为止,尽管发现许多微生物能够产普鲁兰酶,但是由于当今工业生产条件(酸性,温度),大多数微生物所产的普鲁兰酶并无商业价值。以下便介绍一下普鲁兰酶的生产菌种。 1.1蜡状芽抱杆菌覃状变种(Bacillus cereus Var.mycodes) 由日本的ToshiyukiTakasaki于1975年发现。该菌同时产生两种淀粉酶:β-淀粉酶和普鲁兰酶。最佳作用条件为pH6~6.5,温度50℃,最大转化率(淀粉水解产生麦芽糖)大约为95%.酶学研究中发现,此酶在pH5,温度60℃依然保持大部分活性,该菌的营养细胞呈棒杆状,聚集成长短不等紊乱链状,无运动性,格兰氏阳性,产芽抱时细胞无明显膨胀。该菌最适生长温度30℃~37℃ ,最高生长温度在41℃~45℃,可以利用葡萄糖,甘露糖,麦芽糖,海藻糖,淀粉和糖原。 1.2嗜酸性分解普鲁兰多糖芽抱杆菌(BaciIluS.Acidopullulyticus) 上世纪八十年代初,丹麦Novo公司获得此菌,此菌所生产的普鲁兰酶耐热 (60℃),耐酸(pH4.5)。该公司经过投入巨资开发研究,1983年Nov。公司在日本和欧洲市场同时商业化销售,商品名Prornozyme。如今,它是应用最广,产量最大的普鲁兰酶。Bacillus.Acidopullrrlyticus呈棒状,深层发酵几小时后,可观察到类原生质体的膨胀细胞,较稳定,饱子呈圆柱体或椭圆体。格兰氏反应阳性,37℃生长良好,45℃以上和pI-1高于6.5以上不长,在以普鲁兰糖为碳源的培养基((pH4.8 ~5.2)上生长良好。 1.3枯草芽饱杆菌(Bacillus subtilis) 1986年,日本的Yushiyuki Takasaki报道了一株能产生耐热耐酸普鲁兰酶的菌种,被命名为Bacillus subtilis TU。此菌种所产生的酶为普鲁兰酶和淀粉酶的混合物,可水解淀粉为麦芽三糖和麦芽搪.水解普鲁兰糖为麦芽三糖,其中普鲁兰酶最佳作用pH为7.0~7.5,但在pH5.0时亦有约50%的酶活,此普鲁兰酶最佳作用温度60℃。 1.4耐热产硫梭菌(Clostridum Themosulfurogenes) 1987年.德国的E.madi等报道了一株能同时产a淀粉酶、普鲁兰酶和葡萄糖淀粉酶的菌种:耐热产硫梭菌。该菌种所产普鲁兰酶有较广的温度适应范围(40℃~85℃),在pH4.5~6.0有较高的活性,在如此广的范围内都有较强活力无疑将扩大该普鲁兰酶的应用领域. 1.5 Bacillusnaganoensis,Bacillus deramificans,Bacillus.Acidopullulyticus 上世纪九十年代,Deweer发现了普鲁兰酶产生菌Bacillus naganoensis;Tomimura筛选出Bacillus deramifrcans。这两株菌所产的普鲁兰酶的酶学性质与Bacillus. Acidopullulyticus的酶学性质相似。这两株菌都是中度嗜酸菌,在pH6.5以上就不生长,温度超过45℃以上同样也不生长。这两株普鲁兰酶产生菌的发现,进一步拓宽了普鲁兰酶的应用。 1.6产普鲁兰酶的高温菌菌种 自上世纪八十年代以来,人们逐渐意识到在通常的自然条件下,很难筛选得到极端耐热的普鲁兰酶生产菌种,于是各国的科学家便把目光转移到温泉嗜高温细菌的筛选,而且现在已经取得较多的成果。Bacillus如vorcaldarius所产普鲁兰酶的最适温度和pH分别是75~85℃, pH6.3, Thermotoga maritime的最适温度和pH分别是90℃, pH6.0, Thermurs caldopHilus的最适温度和pH分别是75℃,pH5.5, Fenidobacterion pernnavoran最适温度和pH分别是80~85℃, pH6.0o 2.普鲁兰酶的分子结构 至今为止,许多普鲁兰酶的基因己经被克隆,但是还没有见到任何有关普鲁兰酶结构的报道,但是在根据序列相似性对糖普键水解酶的分类,普鲁兰酶属于第13家族,α淀粉酶家族,这个家族中包含了30多种酶,可以分为水解酶,转移酶。异构酶三大类。这些酶能够水解和合成α~1.4,α~1.6,α~1.2,α~1.3,α~1.5,α~1.1糖苷键。其中很多酶的结构已经被报道,它们都采取了(β/α)8的结构,通过生物信息学的研究,这个家族的蛋白都有一个共同的结构,酶的活性中心都是(β/α)8折叠筒的结构,命名为结构域A。第13家族的大多数酶还具有结构域B,它是位于(β/α)8折叠筒中,第三个β片层与第三个α螺旋之间的一段序列,其特点是结构和长度差异较大,推测其功能是与底物的结合有关。在紧接着(β/α)8折叠筒后,还有C结构域,紧接C结构域,部分家族成员还有结构域D。 3.普鲁兰酶的应用 普鲁兰酶,在食品工业中是一种用途广泛的酶制剂和加工助剂。它能专一性分解淀粉中的支链淀粉和糖原分子及其衍生的低聚糖分支中的α~l, 6糖苷键,使分支结构断裂,形成长短不一的直链淀粉。因此,将该酶与 其它 淀粉酶配合使用时,可使淀粉糖化完全。近年来,普鲁兰酶己作为淀粉酶类中的一个新酶种,应用于淀粉为原料的食品等工业部门,在食品工业中有如下几方面的作用: 3.1单独使用普鲁兰酶,使支链淀粉变为直链淀粉 直链淀粉具有凝结成块,易形成结构稳定的凝胶的特性,因此,可作为强韧的食品包装薄膜。这种薄膜对氧和油脂有良好的隔绝性,又因涂布开展性好,故适合于作为食品的保护层。它还适合于淀粉软糖制造,也可用作果酱增稠剂,用于装油脂含量高的食品,以防止油的渗出以及肉食品加工。近年来在食品工业中提倡使用可被生物降解的薄膜,直链淀粉在这些方面具有较大的发展前途。豆类直链淀粉含量较高,因此绿豆淀粉制成的粉丝韧性比其它淀粉好,如果用普鲁兰酶处理谷物淀粉,再制成直链淀粉后,可以制成高质量的粉丝。一般谷物淀粉中,直链淀粉含量仅占20%,支链淀粉含量约为80%。工业上每生产1吨直链淀粉就有4吨副产品的支链淀粉。美国虽然通过遗传育种的方法.得到含直链淀粉60%玉米新品种,但不大适于大量生产。国外已采用普鲁兰酶改变淀粉结构,可使支链淀粉变为直链淀粉。据报道,采用此法收率可达100%.制造直链淀粉的方法为,先采用普鲁兰酶分解经液化的分支部分,使其转变为直链淀粉,并以丁醇或缓慢冷却法沉淀淀粉。再回收含少量水分的晶型沉淀物,最后通过低温喷雾干燥法制成粉状的直链淀粉。 3.2普鲁兰酶与β~淀粉酶配合使用生产麦芽搪 饴糖是我国传统的淀粉糖产品,其中所含部分麦芽糖,广泛用于糖果、糕点等食品工业。目前生产方法是以α~淀粉酶进行液化,再用β~淀粉酶水解支链淀粉,这样只能水解侧链部分。接近交叉地位的α~1.6糖苷键时,水解反应停止。但如果使用普鲁兰酶共同水解,便能使分支断裂,提高淀粉酶水解程度,降低了β极限糊精的含量,大大提高了麦芽糖的产率,有利于生产麦芽搪浆。目前对加普鲁兰酶进行糖化己作了较大规模的试验。 试验条件为。每批投料量约为900公斤碎米,粉浆浓度为15~16Be°数皮用量1.5%(对碎米计),β~淀粉酶活性2,000单位/克以上,pH5.8;普鲁兰酶活性45,000~55,0 00单位/克,系由产气气杆菌生产,每批用量为1公斤。试验结果表明,加入普鲁兰酶糖化的试验糖与对照糖品相比,还原糖平均增加14.8,麦芽糖含量平均增加了45.6,糊精含量平均减少了26.7高浓度麦芽糖浆较之高浓度葡萄搪浆,具有不易结晶,吸湿性小的特点,所以高浓度麦芽糖浆在食品工业中有着广泛的用途。采用普鲁兰酶与p一淀粉酶配合使用,成本低廉,麦芽糖收率达到70%左右,其至更高。 3.3用于啤酒外加酶法糖化 啤酒生产中麦芽,既是酿造啤酒的主要原料,也为酿造过程提供了丰富的酶源。在啤酒酿造的糖化过程中,麦芽中分解淀粉的主要酶是α~淀粉酶、β~淀粉酶和分解淀粉α~1. 6糖瞥键的R一酶(植物普鲁兰酶或植物茁霉多糖酶)。β~淀粉酶与另两种淀粉酶协同作用,可使淀粉分解成麦芽糖(也包括少量的麦芽三糖和极少量的葡萄糖)和低分子糊精。使麦芽汁有比较理想的糖类组成。在工业生产中为了节约麦芽用量,采用所谓外加酶法糖化,即在减少麦芽用量的前提下,增加淀粉质辅助原料的比率,并加入适当种类的酶制剂进行搪化。要使大麦及其它辅助原料糖化完全,需要外加a一淀粉酶和分解α~1.6糖苷键的普鲁兰酶制剂等。单独使用a一淀粉酶时产生麦芽糖和麦芽三搪是很不完全的。假如分解淀粉α~1.6糖苷键的酶活性不足,淀粉分解就不完全,其结果是可发酵性糖含量低,制成的啤酒发酵度达不到要求。若采用能分解α~1.4和α~1.6糖苷键的糖化型淀粉酶,则其反应产物为葡萄糖,容易使酒味淡薄。采用普鲁兰酶与α~淀粉酶协同,效果良好,其分解产物主要是麦芽糖和少量的麦芽多糖。采用外加酶法糖化时,加入酶制剂的用量为:淀粉酶6~7单位/克大麦及大米:蛋白酶,60-80单位/克,并配合以菠萝蛋白酶10ppm,普鲁兰酶50单位/克大麦。以上三种酶制剂均添加于糖化或酒化开始。 总之,普鲁兰酶无论作为酶制剂和食品工业的加工助剂均有广阔的发展前途。 研究目的和意义: 酶制剂工业是上世纪七十年代就己经形成的一个重要的产业,目前世界酶制剂总产值达100亿美元,我国的产值约为100亿人民币,并且随着其应用领域的不断扩大以及新酶种的开发,这一市场正在迅猛发展。但是全球酶制剂产业几乎被几家外国公司所垄断,其中丹麦的NOVO公司几乎占全球总销售额的一半。本研究对普鲁兰酶的开发,对酶制剂产业的发展有重要的意义。 其次我国自从七十年代开始便对普鲁兰酶进行研究开发,但是所开发得到的普鲁兰酶,既不耐热也不耐酸,这就使其在工业化应用中受到了局限。为了改变我国对进口产品的依赖,填补我国这一领域的空白,寻找一条国产化的道路,本研究的目的是利用自然微生物资源,普鲁兰酶,提高我国淀粉原料的利用率,从而提高整个淀粉加工行业的生产率,这对我国淀粉加工产业的意义是不言而喻的。 研究内容(内容、结构框架以及重点、难点): 一.普鲁兰酶产生菌的筛选 (1)样品的采集; (2)菌种初筛; (3)菌种复筛; (4)菌种保藏方法; (5)酶活力测定方法的建立。 二.产普鲁兰酶菌株的产酶条件的研究 (1)碳源,氮源对发酵产酶的影响; (2)初始PH对发酵产酶的影响; (3)接种量对发酵产酶的影响; (4)发酵温度对产酶的影响; (5)金属离子对产酶的影响。 重点或关键技术: (1)纯菌株的分离; (2)菌株的鉴定方法的选择。 研究方法、手段: 一.普鲁兰酶产生菌的筛选 (1)样品的采集:选择适合产生的地点(面粉厂.菜地.果园等)采集土样 (2)菌种初筛:在采集的土样用无菌水稀释后,在含有淀粉类的培养基中做平板涂步, 37℃培养48h后,用碘液进行显色反应,将有淀粉酶产生的菌落接于斜面中保存。 (3)菌种复筛:将前期分离的能产生淀粉酶的菌株涂步于普鲁兰糖平板上,37℃培养48h后用95%乙醇进行透明圈实验。有透明圈产生说明菌株产生普鲁兰酶,将产生透明圈的菌落挑于斜面培养基培养。 (4)菌种保藏方法: 采用4℃低温保藏。 (5)酶活力测定方法的建立:采用发酵培养液经过离心后利用DNS显色法 520nm测定吸光值,测定标准葡萄糖标准曲线,利用标准曲线计算普鲁兰酶酶活大小。 二.产普鲁兰酶菌株的产酶条件的研究 (1)碳源,氮源对发酵产酶的影响:采用不同碳源,氮源培养基培养一段时间,测定酶活力。(其他条件相同:接种量,装瓶量,初始PH值,转速,培养时间。) (2)初始PH对发酵产酶的影响:采用相同发酵培养基,在不同初始PH下接种等量种子液。在相同条件下培养,测定发酵液的酶活。(其他条件相同:接种量,装瓶量,转速,最佳培养温度,最佳培养时间。) (3)接种量对发酵产酶的影响:在发酵培养基中分别接入2%,4%,6%,8%, 10%,14%,18%的种子培养液于最佳碳源,氮源,最佳初始PH的培养基中,在相同条件下培养,分别检测酶活。(采用以上确定的最佳碳源,氮源,最佳初始PH。) (4)发酵温度对产酶的影响:采用相同培养基,在不同温度下(25℃,30℃,35℃,40℃,45℃)培养一定时间,测定酶活力。 (5)金属离子对产酶的影响:在基础培养基中加入少量不同金属离子,发酵后测酶活。(金属离子有: 锰离子,钙离子,锌离子,镁离子,铁离子,铜离子。) 研究进度 :完成项目总体进度30%,样品土样的采集及前期的准备工作,菌株的初筛,包括(样品土样原液的涂步培养及摇床培养,产支链淀粉酶菌株的挑选及斜面培养)。 :完成项目总体进度50%,菌株的复筛,包括(产普鲁兰酶菌株的筛选及斜面培养),葡萄糖标准曲线的测定,酶活测定方法的建立,并以酶活大小对菌株进行再次筛选。 :完成项目总体进度80%,产酶条件的研究。包括:碳源,氮源,初始PH值,接种量,发酵温度,金属离子。并通过各中单因素试验确定发酵培养基的最佳碳源,氮源,初始PH值,接种量,发酵温度,金属离子。 2009、4—2009、5 :完成项目总体进度100%,课题总结,撰写论文。 文献综述(包括:国内外研究理论、研究方法、进展情况、存在问题、参考依据等) 自从1961年Bender H.等人在研究一株产气气杆菌Aerobacter aerogenes(典型菌为肺炎克雷伯氏杆菌Klebsiella.pneumoniae)时首次发现普鲁兰酶后,国际上对产生这种酶的微生物进行了广泛研究,发现许多微生物可以产生此酶,并筛选出一些适用于工业化生产的优良菌株。随着该酶的应用发展,对耐热性普鲁兰酶的研究也逐渐增多,已成功克隆并表达了该酶的基因。国内1976年开始对一株产气气杆菌(Aerobacteraerogenes 10016)的普鲁兰酶进行研究,对该菌株的产酶条件、酶的分离提取及酶学性质作了报道,并研究了该酶的食品级提取技术。此外,陈朝银、刘涛等人从云南温泉水样中筛选到一株产普鲁兰酶高温栖热菌菌株,通过诱导等实验将该酶的酶活从0.069u/mL提高到170u/mL,酶产量提高了近2500倍左右,酶的最适作用温度及pH分别是75℃和4.5,具有一定的耐热和耐酸特性。 陈金全等从温泉水样中筛选到一株产耐热耐酸普鲁兰酶的野生菌株,并根据形态、生理生化特征、细胞化学组分分析及16SrDNA序列比对、基因组DNA的G+C摩尔百分含量、同源性比对等实验,鉴定其为脂环酸芽抱杆菌属(Alicyclobacillus)的一个新种,所产酶最适作用温度为60℃,最适pH值4.0,具有较好的耐热耐酸特性。杨云娟等利用毕赤酵母成功构建了普鲁兰酶表达量较高的基因工程菌,摇瓶发酵酶活可达350.8U/mL,最佳发酵条件下产量可达504.5-510.1U/mL .酶的最适作用温度为600C,最适pH值4.5,具有较好的耐热耐酸性。目前我国仍没有具备独立生产普鲁兰酶能力的厂商,要实现低成本、国产化的生产,还有很长的路要走。 技术应用于耐热脱支酶的研究,使耐热异淀粉酶的研究有了很大发展。Coleman等人将嗜热厌氧菌T. brockii普鲁兰酶基因克隆到B.subtilis中得到的克隆子分泌的普鲁兰酶数量高于出发菌株,Okada等人将Bacillus Steanther, onhiu:中编码热稳定异淀粉酶的基因克隆到B.subtilu:中,得到的转化菌株其异淀粉酶能在60 ℃稳定15分钟。Burchadf将。ostridium thermosulf urogenes DSM38%的嗜热异淀粉酶基因克隆并在E.coli中表达,所得酶的最适pH和最适温度与出发菌相同,而且在高温下仍能保持活性.Antranikiam等人将Pyrococcus舟riousous的异淀粉酶基因克隆到E.coli中并分离得到了酶蛋白。尽管如此,目前尚未有已将转基因的耐热性异淀粉酶工程菌应用到工业生产中的报道。众所周知,利用物理和化学诱变剂单独或复合处理微生物细胞是选育高产变种菌株行之有效的经典方法,它在为培育多种抗生素、氨基酸、核苷酸激酶(尤其是蛋白酶和淀粉酶)的高产变种菌株方面曾经起过极为重要的作用,至今仍然是方便易行和行之有效的方法之一。 主要参考文献: [1][美]惠斯特勒等编王雏文等译.淀粉的化学与工艺学[M].北京:中国食品出版社,1988 [2]张树政.酶制剂工业[M]. 北京: 科学出版社,1998 [3]邬显章.酶的工业生产技术[M]. 吉林: 吉林科学技术出版社,1988 [4]Taniguchi H, Sakano Y, Ohnishi M, Okada G(1985) Pullulanase[J].TanpakushitsuKakusan Koso. 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酶是由活细胞生成的具有催化作用的蛋白质,也称生物催化剂。具有高度的特异性和极高的催化效率,广泛存在于生物体,将酶提取加工后的产品,即称为酶制剂。细菌、真菌等微生物是各种酶制剂的主要来源。酶制剂无毒、无残留、无副作用,属于绿色饲料添加剂。1 常用酶制剂的种类1.1 单体酶根据来源的不同,单体酶可以分为内源性消化酶和外源性消化酶两大类。1.1.1 内源性消化酶内源性消化酶是指在畜禽体内能够合成并分泌到消化道的酶。 1.1.2 外源性消化酶这类酶不能在畜禽体内合成,多来源于微生物,主要用于消化动物自身不能消化的物质或降解抗营养因子及有害物质等。 1.2 复合酶随着单酶制剂生产的工业化发展及价格的降低,复合酶制剂的使用越来越广泛。复合酶制剂是由一种或几种单一酶制剂为主体,加上其他单一酶制剂混合而成的,可同时降解饲料中多种抗营养因子及养分,最大限度地提高饲料的营养价值。 2 饲用酶制剂的作用2.1 促进动物对营养物质的消化动物对营养物质的消化是依靠自身的消化酶和肠道中微生物酶共同实现的。 2.2 抑菌、杀菌或产生对动物健康有益的低聚糖等物质2.3 降解抗营养因子,提高饲料的消化率和利用率在饲料中加入酶制剂,一方面可以破坏植物籽实的细胞壁,使纤维成分降解为可消化吸收的还原糖,同时使被包围的淀粉、蛋白质和矿物质得以释放。 2.4 开发新饲料资源一些富含纤维素的原料,本来不能为单胃动物所利用,但可通过添加纤维素酶提高其利用率,从而扩大了饲料资源。 3 饲用酶制剂在饲料工业中的应用3.1 猪饲料在猪的玉米-豆粕型日粮中添加植酸酶,粪便中排磷量减少34%~54%,在生长肥育猪饲料中添加植酸酶的试验结果表明,1000U/Kg植酸酶相当于添加1.5~2.0g/kg无机磷的效果。 3.2 禽饲料3.3 牛饲料

固定化细胞技术的食品工业应用论文

摘要 :固定化细胞技术是一种现代化高新技术,该种技术将细胞、酶、原生质等物质束缚于特殊相中,使之与整体流体分割开来,但是可以实现与效应物与低物的分子交换。目前,固定化细胞技术已经在环保、化工、制药、食品等领域中得到了应用。本文就固定化细胞技术在食品工业中的应用进行分析。

关键词 :固定化细胞技术;食品工业;应用

固定化技术最早产生于上世纪60~70年代,是指利用化学或物理方式将酶或细胞固定在载体上,可以有效的提升酶的稳定性。固定化细胞技术是食品中经常使用的一种技术,酶的效力在反复的反应中不会流失,可以连续生产,节约成本,因此得到广泛的应用。

一、固定化细胞的优缺点

固定化细胞较之固定化酶有下列优点:一是细胞中的酶直接发挥作用,不用直接从微生物细胞中提取出来,这样既能有效的保证酶的活性,也可以降低成本;二是细胞的繁殖速度快稳定性高;三是较之提取出来的酶,细胞中的酶的稳定性更好;四是细胞中的酶可以连续反应,操作简便;固定化细胞也有一些缺点,首先,菌体具有自溶的特点,要防止菌体自溶,保持菌体的完整性,从而提高产品的纯度;其次,细胞中的蛋白酶容易分解,要采用一定的技术防止这种情况的发生;再次,细胞中有多种菌,会影响细胞的固定性,为了防止副作用的发生,要有效抑制其它酶的活性。

二、细胞固定化的方法

细胞固定化有许多的方法,企业可以根据自己的情况合理的选用。(一)吸附法吸附法分为表面吸附法和细胞聚集法两种,其中表面吸附法是指利用微生物本身的吸附能力,将细胞固定在载体中。可以充当吸附细胞的载体有多种,例如高岭土、多孔硅、活性炭等多孔性的物质[1]。细胞聚集法是指利用细胞本身的聚集性,将细胞大面积的培养,从而提升细胞的浓度。(二)包埋法包埋法是最常用的一种方法,分为凝胶包埋法和微胶囊法两种,凝胶包埋法是将细胞用凝胶来包埋固定,生产啤酒、酒精、抗生素一般采用这种方法。微胶囊法是利用胶囊将细胞包埋起来,以利于长期保存。(三)共价结合法共价结合法对于条件的要求比较严格,没有很专业的技术不容易成功。它是利用氨基、羧基等反应基因,与已经活化的`载体相互融合形成共价键,从而让细胞固定在载体中[2]。(四)交联法交联法是利用戊二醛、甲苯二异氰酸酯等交联剂,直接与细胞上的氨基、酚基等反应集团进行反应,让各个细胞之间相连,形成网状的结构,从而形成固定化细胞。

三、固定化细胞技术在食品工业中的应用

固定化细胞技术在食品中有非常广泛的应用,并且取得很好的效果。现阶段固定化细胞技术不仅仅应用于食品加工上,在制药技术、化学分析、环境保护方面也有广泛的应用。

(一)果葡糖浆的生产

首次利用微生物菌体生产果葡糖浆是在1966年的日本,并且取得了很大的成功,随即投入了生产[3]。1969年将技术进行进一步提升,利用菌体热固法生产出固定化细胞,实现连续化的生产,有效的提升了果葡糖浆的质量。在生产的过程中,首先在微生物中水解出葡萄糖,然后再将葡萄糖转化为比较甜的果糖,再提炼浓缩就可以成为果葡糖浆。

(二)柑桔类果汁的脱苦

常用的柠檬苦素类脱苦酶其PH值为碱性,但是不适用柑桔的加工生产中使用,可以采用细胞固定化的技术,将细胞固定在载体中,用于柑桔果汁的脱苦。利用固定化细胞技术,对于PH值不再有特殊的影响,可以有效的进行具有酸性特征的柑桔的脱苦。固定化细胞技术的使用,有效的解决了柑桔果汁的脱苦问题,让柑桔果汁的口感更好,更能符合消费者的需求。

(三)酱油生产

酱油是每个家庭厨房中的必需品,采用固定化细胞技术可以更有效的促进酱油的生产。通过固定化细胞技术生产酱油,可以缩短生产周期,提升酱油的口感,让酱油的质量更加优越。在生产的过程中,将固定化细胞放置在搅拌罐的反应器中与过滤装置有效的结合,让它们做出反应,即可生产出风味良好的酱油产品。

(四)酿酒

酿酒是固定化细胞技术另一项重要的应用,较之传统的酿酒技术,利用固定化细胞酿出的啤酒香气更浓、澄清度更高,口感更好,并且酵母菌得到更好的发酵,让其中的麦芽糖得到广泛的应用。目前,固定化细胞技术已经广泛的应用于酿酒领域,并取得了很好的效果。另外固定化细胞技术也可以应用于米酒的酿造和酒精的生产中[4]。固定化细胞技术在食品工业生产中的应用还非常多,如固定a-淀粉酶、固定化氨基酰化酶的生产中,目前,很多固定化细胞与固定化酶还处在试验阶段,其中还有一些技术难题尚未克服,很多还处于研究和开发中,但它已经给我们指明了发展方向,随着固定化技术的发展,将会有更多的固定化酶、细胞、原生质体应用于生产。

四、结语

目前,各个国家都开始将固定化细胞技术应用在工业生产领域之中,其应用范围已经超过了食品加工、制药工业与轻化工业,扩展至环境保护、化学分析、能源开发等新型领域中,在下一阶段下,固定化细胞技术将表现出更好的发展前景。总之,固定化细胞技术利用了细胞密度高、繁殖速度快和耐毒害性好的特点,在食品工业的生产中表现出很高的优势。固定性细胞技术还有许多优良的性能没有发挥出来,我们要加大固定化细胞技术的研究,让其更好的为我们服务。

参考文献:

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[2]毛跟年,李丽维,齐凤.固定化酶应用研究进展[J].中国酿造,2009(08).

[3]乔德亮,胡冰,曾晓雄.酶固定化及其在食品工业中应用新进展[J].食品工业科技.2008(01).

[4]李晔.酶的固定化及其应用[J].分子催化,2008(01).

食品加工研究性论文

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).

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3.68.Li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6~9.Brown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]。

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