食品科学与工程导论

食品科学与工程导论综述食品科学与工程最新研究进展与新技术应用通过对食品科学与工程导论课程的学习，了解到与与食品工程方面的有关知识，在学习到的现有的知识的基础上，还加强了课外的学习，知道了食品科学与工程的最新研究进展和新技术的应用，本篇综述分为食品研究最新进展、食品工程研究最新进展，食品科学与工程的新技术的应用三个方面：一、食品科学研究最新进展：为了进一步提升食品科技学院科学研究水平，加强学术交流，展示食品科学研究成果，食品科技学院食品科学研究进展系列学术报告会[1]。

首场报告会暨食品科学与工程研究生学术论坛第5场由食品科技学院副院长、国家大宗淡水鱼类产业技术体系贮藏与加工岗位科学家熊善柏教授开讲。

在报告中，熊善柏教授首先谈到我国淡水水产品加工发展现状以及需要解决的重大科技问题，提出了综合的解决方案，并展望我国淡水水产品加工未来发展趋势。

他指出，我国淡水水产品产业近年来由于膨胀的需求量而呈现出迅猛的发展势头，但加工业基础依旧薄弱，科技含量低、生产装备落后、加工比例低、副产品利用程度低、完整冷链物流体系缺乏等因素，始终制约着淡水水产品整个行业前进的步伐。

然后，熊善柏教授凭借几十载的经验，从加工技术、产品创新与产业化3个层面提出了发展的思路，认为应该从分类加工、保鲜保活与综合利用3个方面的技术创新、服务体系创新、产业基地建设等方面进行综合思考。

其思路与熊善柏教授所领导的水产品加工团队在该领域中取得的丰硕研究成果和获得的经验分不开。

同时，在报告中熊教授介绍了领衔的团队在淡水鱼肌原纤维蛋白特性研究、新型鱼糜制品加工保鲜技术开发、生鲜产品及调配、传统风味鱼制品生产工艺革新与现代化、加工副产品的高效利用技术、水产食品安全控制与监管体系等方面取得的突破性进展，这些工作有效支撑了我国淡水水产品加工的科技进步。

1、组学技术及其在食品科学中应用的研究进展后基因组时代的主要研究任务即是组学（转录组学、蛋白质组学及代谢组学）研究,其发展迅速,有望成为解决生命科学领域诸如食品品质与安全等科学问题的有力工具[2]。

组学研究为食品科学相关研究提供了新的思路和技术,在食品加工、贮藏、营养素检测、食品安全以及食品鉴伪等领域中已有广泛的应用。

综述转录组学、蛋白质组学及代谢组学研究的核心技术,以及组学技术在食品科学研究中的研究进展,并对其应用前景进行展望。

后基因组时代的主要研究任务之一即是蛋白组学研究,蛋白组学技术发展迅速,目前已有望成为用来解决生命科学领域中诸多问题包括食品品质与安全等食品科学问题的有力工具[3]。

蛋白组学为食品科学相关研究提供了新的思路和技术,在食品科学研究中已有广泛的应用。

介绍了蛋白质组学研究的核心技术,即蛋白质组分分离、蛋白质组分鉴定、利用蛋白质组信息学进行结构和功能预测,综述了蛋白组学技术在食品科学研究中的进展,并展望了其应用前景。

2、定量构效关系在食品科学中的研究进展定量构效关系是研究生物活性、物理化学性能与结构关系的重要方法,原用于药物设计,近年来开始应用于食品科学的相关研究中。

文章[4]概述了定量构效关系方法,重点介绍其在食品化学和食品安全中最新的研究进展,并展望其在感官特性、食品物性学、食品安全、功能性食品中的应用前景。

定量构效关系是目前国际上一个比较活跃的研究领域.本文简要介绍了定量构效关系的发展历史及定量构效关系研究中常用方法等,其中较为详细地介绍了三维定量构效关系中广泛应用的CoMFA方法.综述了定量构效关系在环境污染物分析以及在农药、医药设计中的应用,并对定量构效关系研究的发展趋势进行了展望.3、反胶束萃取技术在食品科学中的研究进展反胶束萃取技术在食品科学中的研究进展[5]综述了反胶束萃取技术在食品科学中的进展，包括酶活性研究、酶的提取、分离纯化,油脂的水解和合成,蛋白质提取、分离纯化,肽和氨基酸的合成,从油料作物同时分离油脂和植物蛋白,有毒物质的降解。

4、宏基因组学在食品科学领域的应用研究进展宏基因组学是一种免培养,能够直接从环境中提取全部微生物基因组DNA,通过构建宏基因组文库并适当筛选,得到目的基因及生物活化物质的新型研究方法,它可以最大限度地挖掘微生物资源,现在愈渐成为微生物研究和开发最重要的课题之一。

文章[6]综述了宏基因组学的研究方法及其近几年来在食品科学领域的应用,着重介绍其在酶制剂开发、食品安全卫生、食品发酵群落、生态演化,食品营养和发现新型物质等领域的应用。

同时，在现有技术条件下自然界存在的微生物95%以上未能培养,采用传统的分离培养筛选的途径寻找新的微生物生物活性物质受到局限;宏基因组是特定小生境中全部微小生物遗传物质的总和,直接抽提环境样品中的总DNA,利用适宜的载体克隆到替代宿主细胞中构建宏基因组文库,通过外源基因赋予宿主细胞的新性状或基于某些已知DNA序列筛选,寻找新的生物活性物质或基因,极大地扩展了微生物资源的利用空间,增加了获得新的生物活性物质的机会[7]。

宏基因组学在食品科学领域未来的应用前景十分广阔。

5、纳米技术在食品科学上的应用与研究进展纳米技术是纳米尺度理解、控制和操纵物质世界的一项科学技术,已被广泛应用在原料化工、医药、通讯和能源等领域。

文章[8]综述了纳米技术及其在食品加工、食品包装、食品机械和食品检测等方面的新应用,简要地提出了其今后的发展趋势,并认为有必要对纳米食品的生产和使用制定相应的规范和标准。

纳米微粒在常态下能表现出普通物质不具有的特性,以及纳米技术与纳米材料在食品保鲜中的应用,重点介绍了常见纳米包装材料、纳米复合涂抹技术在果蔬贮藏保鲜中的应用,并讨论了其安全性与应用前景。

[9]目前,较为先进的贮藏保鲜技术主要有冷藏保鲜、临界低温保鲜、防腐保鲜剂保鲜、臭氧气调保鲜、气调保鲜等。

其中气调保鲜因为使用高纯度的惰性气体,成本非常高。

低温贮藏成本高、能耗大、质量不稳定,而且像茄子等原产热带、亚热带果蔬不能在低温条件下贮藏,只能在亚低温下贮藏。

二、食品工程研究最新进展食品工业的发展直接关系到人类生活的质量和安全[10]。

伴随着人类基因组计划的实施,作为世界学科发展前沿的基因组学正在高速发展,其在食品工业中的应用也受到广泛关注。

简要介绍了基因组学在食品工业中的应用,主要是提高食品的营养价值,即开发高营养的食品原料和改善食品工业生产相关微生物的功能特性。

分析我国食品安全监管体系及存在的问题,建立农业投入品、食品初级农产品、食品添加剂、食品相关产品、食品加工、食品流通监管体系;食品安全法律法规与标准、食品安全信息收集分析、食品安全风险监测分析、评估、预警以及食品安全追溯体系等基础性与应用性研究体系;食品添加剂备案制度和食品配料备案制度。

从而完善和建立新的食品安全监管模式,切实有效地保障食品安全。

基因工程手段是食品发酵工业菌株改造的有效方法, 食品乳酸菌的许多特性如风味、噬菌体抗性、水解性能、菌株自溶性都可以通过相关基因的表达调控得到改进[11]。

Susanna在乳球菌中异源表达瑞士乳杆菌高效蛋白质水解基因构建干酪加工新菌种。

Sander将乳球菌自溶素AcmA置于温和噬菌体的2个调节启动子下, 构建工程乳酸自溶菌。

Sander和deRuyter 将温和噬菌体的雌三醇和细胞溶素基因置于PinsA和氯诱导的启动子下构建工程菌, 经诱导可向介质中释放肽。

Shirley构建新表达体系使乳酸乳杆菌异源表达嗜热乳酸链球菌的半乳糖苷酶基因。

虽然乳酸菌被认为是安全的, 既可作为生物防腐剂和食品增稠剂使用, 也可作为医药级外源蛋白运输器和潜在的活疫苗( 尤其用于将疫苗、抗生素等胞内物向细胞外分泌) ; 但乳酸菌易受发酵环境中噬菌体侵染, 乳酸菌产生的细菌素作为食品级生物防腐剂还存在自身抑制和表达量低的问题, 乳酸菌表达胞外多糖的研究需进一步进行。

从商业价值和科学价值来看都需要开发具有所希望的发酵特性和对噬菌体有抗性的乳酸工程菌株。

另外，肉类食品科学是一门应用性很强的学科,了解和借鉴国际前沿研究动态,可以促进我国肉类行业更好更快地发展。

相关资料[12]从肉类生产、质量与营养、加工和包装、食品安全四个方面,简单概括了最近几年国际肉类食品科学领域的应用性研究热点,并介绍了该领域的国际交流与合作(国际肉类科技大会)的情况,以及即将于8月份召开的第56届国际肉类科技大会。

三、食品科学与工程的新技术应用我国是个农业大国,农副产业加工业还比较薄弱,应该积极开发应用以下十个方面的高新技术[13]。

一、固定化细胞技术固定化细胞技术是一项生物工程新技术。

固定化技术即是将酶或菌体,增殖细胞、原生质体等,经一定手段固定在特殊载体上。

近年来在食品加工、食品发酵等方面显出独特的优越性。

固定化酶或细胞在食品及发酵工业的应用正在逐步扩大,目前正在生产高果糖浆、酒精、解乳清中的乳糖、啤酒生产、氨基酸合成等中应用。

用于酱油、醋改良传统工艺可缩短周期,增加风味物质,提高产品质量。

相关资料显示现代高新技术生物技术、芯片技术、膜分离技术、超临界萃取技术、超高压技术、超声和微波技术、微胶囊技术、超细粉碎技术、纳米技术、绿色包装技术、计算机技术等的原理及在粮油食品工业中应用情况,提出如何利用高新技术加快我国粮油食品工业技术进步的主要措施[14]。

2０世纪５０年代以来，特别是８０年代以来，随着我国经济的蓬勃发展和科学技术的飞速进步，中西饮食文化交流的日益深入、国外先进技术和设备的不断引进，我国在应用高新技术改造和发展传统食品方面取得了长足的进步。

目前，生物技术、膜分离、超滤、反渗透、纳米过滤、超临界ＣＯ２萃取、分子蒸馏、微胶囊包埋、挤压膨化、快速冻结、微波加工、真空技术、冷冻干燥、超高压加工、超高温瞬时杀菌、辐射杀菌、无菌包装等高新技术的应用越来越普遍[15]。

这些高新技术的应用，不仅改变了中国传统食品工业的面貌，而且促进了新产品的研制和开发，推动了中国传统食品的工业化和现代化。

本文拟对近年来应用高新技术推动我国传统食品酒类、调味品、茶类、发酵制品、焙烤食品、方便食品、保健食品和休闲食品实现工业化和现代化的进程和所取得的成果作一简要的概述。

随着人们对食品安全问题的日益关注及科学技术的发展,食品杀菌技术不断得到研究与应用。

运用杀菌技术可以延长食品的货架期,保持食品安全,减少微生物。

并介绍了目前国内外的一些杀菌新技术,及新技术的原理在食品加工中的应用。

相关资料[16]主要介绍了食品工业生产中的多项现代高新技术的应用情况,如生物技术、膜分离技术、超临界萃取技术、挤压膨化技术、微胶囊造粒技术、超微粉碎技术、电磁技术等,对其原理和国内外的实际应用情况作了分类表述,探讨了各项技术在实际生产中的可行性并进行优缺点评述。

同时提出如何利用这些高新技术,加快我国食品工业技术进步的重要措施,促进我国食品工业结构发生质的飞跃,以适应国际新形势要求。