食品工程高新技术考试资料.doc

第一章1、纳米技术概念：纳米技术是指在纳米尺度（0.1-100nm）上研究通过操纵原子、分子结构的特性及其相互作用原理，是他们重新组合，从而具有特定的功能，或对其进行研究，掌握其原子和分子的运动规律和特性的崭新的高新技术学科。纳米食品概念：从广义来说，在生产、加工和包装中利用了纳米技术的食品都可以称为纳米食品;从狭义来说，是指利用纳米技术对人类可食的天然物、合成物、生物生成物等原料进行加工和处理，使食品或其有效成分具有纳米粒子的特性，并根据人体寿命与健康所需进行不同配制的食品。典例：纳米淀粉、纳米纤维、纳米矿物质、纳米维生素、纳米胶囊。纳米包装材料应用：纳米抗菌性、纳米保鲜、纳米高阻隔性、纳米防静电、纳米防伪、智能型纳米包装材料。纳米技术在食品安全检测中的应用：在病原微生物检测上的应用，磁性纳米颗粒的超顺磁性检测、胶体金免疫检测、量子点荧光标记检测 ；在转基因食品检测上的应用，纳米DNA传感器：在食品污染物检测上的应用，纳米颗粒、纳米纤维、多孔结构等提高分离效果及检测灵敏度 微胶囊技术概念：微胶囊技术是指利用天然或合成高分子等成膜材料包埋固体、液体或气体，形成具有半透性或密封的微小粒子的技术，来保护囊心物质免受不利环境因素如光线、氧气等影响，以此来提高产品的稳定性和货架期，扩展囊心的应用范围，并控制释放的一种技术。微胶囊内部装载的物料称为心材，外部包囊的壁膜称为壁材。微胶囊的功能 ：1.改变物料的存在状态、质量与体积2.隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料3.掩盖不良风味、降低挥发性4.控制释放5.降低食品添加剂的毒副作用微胶囊的释放原理：扩散释放：在心材在浓度梯度推动下扩散到微胶囊颗粒表面；压力活化释放：压力活化释放是依赖压力使囊壁破损以释放心材；pH敏感释放：胶囊系统能对pH值变化作出反应，当pH值变化时胶囊破裂释放出心材材料；熔融活化释放：是指胶囊外壁熔融从而释放出活性材料。囊心物质释放的三个过程：A.外界的分散介质透过微胶囊壁材进入到胶囊内部；B.囊心物质分散到进入的介质中形成乳状液；C.分散囊心乳状液由微胶囊内部高浓度区扩散到微胶囊外界。囊壁结构对囊心释放的影响：1壁材厚度的影响 微胶囊的壁膜的厚度对囊心的释放具有影响作用，囊壁厚的则扩散慢。2）囊壁上孔洞的影响 微胶囊的壁膜上分布的孔隙率对位心材的释放有一定的影响，孔隙率高的扩散速率高。3）壁材变形的影响 微胶囊在贮藏时因壁膜吸水膨胀，改变了壁材的孔隙率，甚至吸水膨胀成一种胶状层，阻止了囊心向外扩散。4）壁材结晶度的影响 囊心一般不能通过紧密排列的结晶区向外扩散，只能通过无定形区向外扩散，因此高聚物壁材的结晶度不同会影响其囊心扩散的阻力，结晶度高的壁材阻力大5）壁材性质的影响明胶可与负电荷的聚电解质（如果胶，褐藻酸钠，阿拉伯胶）凝聚形成微胶囊壁膜；有些微胶囊的制备中使用了交联使胶囊壁硬化，交联度越大对囊心扩散的阻力也越大微胶囊技术在食品工业中的应用 酶或细胞的固定化； 传统液体产品的固体粉末化； 食品、原料、食品添加剂的胶囊化超微粉碎概念：利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎，把直径为3毫米以上的物料颗粒粉碎至10-25微米的过程。手段：冲击碰撞研磨剪切分散超微粉碎的技术特点 速度快、可低温粉碎；粒径细, 分布均匀 ；节省原料，提高利用率 ；污染轻；提高发酵、酶解过程反应速度 ；利于机体对食品营养成分的吸收 超微粉碎技术在食品工业中的应用：（1）提高食物资源的利用率 （2）开发新型功能食品或添加剂（3）改变传统工艺 （4）软饮料加工 （5）生产调味料 （6）巧克力生产 （7）果蔬加工（8）粮油加工 （9）水产品加工食品辐照技术概念：利用原子能射线的辐射能量照射食品或原材料，进行杀菌、杀虫、消毒、防霉等加工处理，抑制根类食物的发芽和延迟新鲜食物生理过程的成熟发展，以达到延长食品保藏期的方法和技术。n 辐照食品概念：用钴-60、铯-137产生的射线或电子加速器产生的低于10eV电子束辐照加工处理的食品，包括辐照处理的食品原料、半成品。特点：优越性非热作用n 2、穿透力强n 3、无残留物n 4、节能n 5、适应范围广n 6、加工效率高、整个工序可连续化、自动化食品辐射保藏概念：是利用原子能射线的辐射能量照射食品或原材料，进行杀菌、杀虫、消毒、防霉等加工处理，抑制根类食物的发芽和延迟新鲜食物生理过程的成熟发展，以达到延长食品保藏期的方法和技术。应用：消灭食品中的微生物，寄生虫;抑制发芽，延缓成熟，保持食品鲜度;改善食品品质;降低农药残留超高压技术概念：简称高压技术或静水压技术，指产生与维持超高压的一系列技术。食品超高压技术概念：是将食品及食品原料包装后密封于超高压容器中，以水或其他流体介质作为传递压力的媒介物，在静高压下和一定的温度下加工适当的时间，引起食品成分非共价键的破坏或形成，使食品中的酶、蛋白质、淀粉等生物高分子物质失活、变性、糊化，并杀死食品中的细菌等微生物，从而达到杀菌、物料改性、产生新的组织结构，改变食品的品质和改变食品的某些物理化学反应速度的一种加工方法。膜分离过程：以选择性透过膜为分离介质。当膜两侧存在某种推动力（如压力差、浓度差、电位差等）时，料液组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯目的。膜分离：指用天然或人工合成的高分子膜，以外加压力或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶液进行分离、分级、提纯和富集的方法；膜分离法可用于液相和气相的分离。膜的用途：浓缩（目的产物以低浓度形式存在，需除去溶剂）；纯化（除杂质）；分离（将混合物分成两种或多种目的产物）；反应促进（把化学反应或生化反应的产物连续取出，能提高反应速率或提高产品质量）。膜的变化：浓差极化、膜的压实、膜的降解、膜的结垢。浓差极化：膜分离时在溶液与膜的界面上，溶质逐渐积累 ，当其浓度超过主体液浓度时，产生了界面与主体液之间的浓度梯度，引起溶质从界面向主体液扩散，平衡状态时膜表面形成一溶质浓度分布边界层，对溶剂等小分子物质的运动起阻碍作用，使膜透过通量减少 的现象。 果胶、蛋白质一类高分子物质在膜表面造成浓度增高的现象称为凝胶极化。超临界流体：指物质处于其临界温度Tc和临界压力Pc以上形成的一种特殊状态的流体。超临界流体萃取：超临界流体萃取，是利用超临界流体作萃取剂，从液体或固体中萃取出某些成分并进行分离的技术。食品包装的概念：指采用适当的包装材料、容器和包装技术，把食品包裹起来，以使食品在运输和储藏过程中保持其价值和原有状态。绿色包装的概念：指包装设计既能保证商品的性能完好，又符合环境保护和资源再生的要求；对生态环境和人体健康无害，能循环复用和再生利用，可促进可持续发展的包装；原则：低消耗、开发新绿色材料、再利用、再循环和可降解。实现途径：采用绿色包装材料；便于回收利用；便于反复使用；尽量简化包装；转基因食品概念：利用生物技术，将某些生物（动物、植物或微生物）的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其在性状、营养品质、消费品质等方面向人类所需要的目标转变。以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是转基因食品。生物芯片的概念：生物芯片，将大量生物识别分子按预先设置的排列固定于一种载体（如硅片、玻片及高聚物载体等）表面，利用生物分子（细胞、蛋白质、基因及其他生物组分）的特意性亲和反应，如核酸杂交反应，抗原抗体反应等来分析各种生物分子存在的量的一种技术。主要特点是高通量、微型化和自动化。 基因芯片概念：由大量DNA或寡核苷酸探针固定排列于支持物上形成的探针阵列，根据碱基互补配对原理，与标记样品分子进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布进而获取样品中靶分子的数量和序列信息。工作原理是通过杂交检测信息。在食安检测中的应用：对转基因食品的检测；对致病微生物的检测；对食品原料的检测；对食品营养成分等的检测。生物传感器的概念：是利用生物活性物质作为敏感元件固定在特定换能器上进行选择性地识别和测定并将其转换为电信号进行检测的传感器。组成：生物接受器、换能器和信号处理放大装置。特点：高选择性、响应快、可以反复多次使用、体积小、便于推广普及。2、纳米粒子特性：表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应。纳米材料特殊功能：特殊的力学、热学、光学、磁学电学性能。微胶囊的功能：改变物料的存在状态、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；降低食品添加剂的毒副作用。微胶囊的释放原理：扩散释放：心材在浓度梯度推动下扩散到微胶囊颗粒表面；压力活化释放：依赖压力使囊壁破损以释放心材；pH敏感释放：胶囊系统能对pH值变化作出反应，当pH值变化时胶囊破裂释放出心材材料；熔融活化释放：胶囊外壁熔融释放出活性材料。超微粉碎的手段：冲击、碰撞、剪切、研磨、分散。超微粉碎的特点：速度快、可低温粉碎；粒径细, 分布均匀；节省原料，提高利用率；污染轻；提高发酵、酶解过程反应速度；利于机体对食品营养成分的吸收。微波加热的基本原理：食品微波加热技术的原理主要是利用它的热效应。食品中的水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物等都属于电介质，微波对它们的加热称作介电感应加热。由于水分子的特殊结构，在微波作用下，是引起食品材料发热的主要成分。特点：加热速度快；加热均匀性好；加热易于瞬时控制；选择性吸收；加热效率高。理想的壁材必须具备如下特性：具有乳化性、成膜性、分散性、稳定性等；具有一定的强度和力学性能，能将心材密封在起结构内，与外界环境隔绝；能在适当条件下溶解并释放心材；不会与心材发生反应；具有良好的操作性；经济性。微胶囊释放的理想化模式：其囊壁是由高聚物组成的连续均匀成一体的结构，并且在囊心释放过程中其形状保持不变。囊心物质释放的分三个过程：外界分散介质透过微胶囊壁材进入到胶囊内部；囊心物质分散到进入的介质中形成乳状液；分散囊心乳状液由微胶囊内部高浓度区扩散到微胶囊外界。囊壁结构对囊心释放的影响：壁材厚度的影响、囊壁上孔洞的影响、壁材变形的影响、壁材结晶度的影响、壁材性质的影响。食品辐照的特点：非热作用；穿透力强；无残留物；节能；适应范围广；加工效率高、整个工序可连续化、自动化。缺点与局限性：投资大；需要提供安全防护措施；高剂量下感观性状变化；接受性差别较大。超高压食品的技术优点：具有冷杀菌作用；保持食品营养价值；形成食品特有色泽和风味；具有速冻及不冻冷藏效果；延长食品保质期；改善生物多聚体结构，调节食品质构, 得到新物性的食品；简化食品加工工艺，节约能源；加工原料利用率高，无“三废”污染。超临界流体的特点：超临界流体密度接近液体，粘度接近气体，比液体小得多；扩散系数介于气体和液体之间。很强的溶剂化能力，良好的传质性能，溶解性能随压力变化。超临界流体CO2的优点：临界压力适中；临界温度接近室温；便宜易得；无毒、化学稳定性好、惰性；处理后的产物易纯化、无溶剂残留；极易从萃取产物中分离出来。 超临界流体萃取的优点：流体有极强的选择性；实现高效快速的萃取；操作条件温和，适合热敏性物质的萃取；被萃取物中基本无萃取剂残留、无化学残留；萃取后处理简单；超临界流体循环使用，无需溶剂回收设备，不产生二次污染；集萃取、分离于一体，工艺简单，操作方便。超临界流体萃取的原理：在临界点附近，压力和温度的变化可引起超临界流体密度急剧变化, 相应地使溶质在超临界流体中的溶解度发生急剧变化，因而可利用压力与温度的改变来实现萃取和分离。食品包装的功能：保护商品、方便贮运、促进销售、提高货架期和商品价值。食品包装材料的基本要求：不能向食品中释放有害物质；不与食品中成分发生反应；适当的阻隔性；良好的抗拉伸强度、耐撕裂、耐冲击等机械性能；较高的耐温性。转基因食品的优点：减少农药使用，避免环境污染；增加食物营养，提高附加价值；增加食物种类，改善食品风味和品质。解决粮食短缺问题。转基因食品的潜在安全问题：转基因食品可能产生过敏反应；抗生素标记基因能使人和动物产生抗药性；转因食品可能具有毒性；转基因作物本身能演变为农田杂草；通过基因漂流影响其他物种；对生物多样性的威胁。转基因食品的生物学效应：期望效应（由于新基因的插入使转基因生物具有某些人们需要的新特性，能在该生物体内产生有利的期望效应）非期望效应（产生某些没有预料到的效应）。转基因食品的安全性评价原则：危险性分析原则（危险件评估、危险性管理、危险性信息交流）；实质等同原则（即转基因食品必须在天然有毒物质、营养成分及抗营养因子、过敏原、性状等方面与自然食品方面具有实质性相同才是安全的）；个案分析原则（与相应或相似的既往评价案例进行比较、制定有针对性的验证方案、对验证个案的总结）。PCR技术的原理：在体外合适条件下,以特定的单链DNA为模板, 利用人工合成的一对寡聚核苷酸为引物，以四种脱氧核苷酸为底物，在DNA聚合酶的作用下，通过DNA模板的变性，达到特异性扩增DNA的目的。PCR技术的基本步骤：变性（高温使双链DNA解离形成单链）、退火（低温下，引物与模板DNA互补区结合）、延伸（中温延伸。DNA聚合酶催化以引物为起始点的DNA链延伸反应）。3、纳米技术在食品工业的应用：纳米技术制造食品、纳米包装材料、食品安全检测。微胶囊技术在食品工业中的应用：酶或细胞的固定化；传统液体产品的固体粉末化；食品、原料、食品添加剂的胶囊化。超微粉碎技术在食品工业中的应用：提高食物资源的利用率；开发新型功能食品或添加剂（膳食纤维食品、补钙食品、新型食品添加剂）；改变传统工艺；软饮料加工；生产调味 料；巧克力生产；果蔬加工；粮油加工；水产品加工微波技术在食品工业中的应用：食品的解冻和软化；微波用于食品的烹调及预加工；微波用于食品物料的干燥(真空、冷冻干燥)；微波用于食品的杀菌消毒；微波用于焙烤与烘烤；微波用于食品物料的去壳去皮；微波用于动物油脂的熬制；微波用于酒类的陈化。远红外加热的原理及在食品工业中的应用：原理：微观结构质点运动加剧的宏观反映就是物体温度升高，既物质吸收红外线后，便产生自发的热效应。由于这种热效应直接产生于物体内部，所以能快速有效地对物质加热，这就是红外线加热的原理。（物质吸收远红外辐射的机制和条件、物质对远红外辐射的选择吸收、辐射与吸收的匹配）应用：食品远红外干燥；食品远红外焙烤；食品远红外成熟；食品远红外杀菌；食品远红外解冻。辐照在食品保藏中的应用：消灭食品中的微生物，寄生虫；抑制发芽，延缓成熟，保持食品鲜度；改善食品品质降低农药残留。 膜分离技术在食品工业中的应用：膜分离技术在纯净水中的应用；膜分离技术在乳品工业中的应用；膜分离技术在果蔬汁饮料工业中的应用（超滤处理苹果汁、超滤加工猕猴桃汁及回收蛋白酶）；膜分离技术在豆制品工业中的应用；膜分离技术在淀粉加工中的应用；在酿酒工业中的应用。超临界流体萃取技术在食品工业中的应用：农产品风味物质及色素的萃取；动植物油的萃取分离；农产品中某些特定成分的萃取；农产品脱色脱臭脱苦；农产品灭菌防腐。PCR技术在食品安全检测中的应用：用于转基因食品的检测；用于食品致病菌的检测；用于鉴定食品的动物源性。酶生物传感器在食品分析中的应用：食品新鲜度的检测；微生物及毒素的检测；食品中残留农药检测；食品添加剂的检测；食品中基本成分的分析。酶联免疫测定在食品分析中的应用：毒素检测（其中毒性最大、致癌能力最强的是黄曲霉毒素）、农药残留检测（除草剂、杀虫剂和杀菌剂）、细菌污染检测（通过制备单克隆抗体分析食品中细菌的酶联免疫测定技术研究最多）、肉类品质检测（加热终温判定分析和掺入异种肉的检测）、动物性食品中药物残留检测、重金属污染检测、食物中其它成分检测。4、纳米食品存在的安全性问题：纳米粒子引起的毒副作用增大；纳米粒子进入人体和组织器官的途径增加：纳米粒子可以透过生物膜和各种组织屏障，纳米粒子通过呼吸道进入人体；纳米粒子引起的其他生物效应。纳米食品安全性评价现状问题及对策：目前，国际上尚未形成统一的针对纳米食品的生物安全性评价标准，而且大多数采用的是短期评价法。这种短期模型很难对纳米食品的生物效应有彻底的认识，甚至会出现同样的样品分析得出不同生物效应的结论。要想解决这一问题，需要从基础部分做起，选取一些免疫细胞进行体外研究，同样进行体内急性毒性试验获得半数致死量和最大耐受剂量等基本数据，进而为进一步的机制研究提供证据。此外，建立不同种类，特别是不同形态和尺寸的纳米食品安全性评价技术指标也是很有必要的。超高压对食品成分和品质的影响：超高压对食品基本成分的影响：超高压对蛋白质的影响（形成凝胶、在其他方面取得良好特性修饰产生新的功能）；超高压对食品中酶的影响（既有促进又会产生抑制）；超高压对淀粉的影响（提高淀粉的消化率和其胶凝温度）；超高压对脂类的影响（固化与复原）；超高压对维生素的影响（高压处理对维生素C的影响很小）；高压对风味物质、色素等的影响（共价键结合，影响较小）。超高压对具体食品品质的影响：果蔬原料（高压处理后，果蔬风味、色泽与营养均保持较好）；动物性原料；淀粉质原料的品质改良（使陈米的品质改良）；控制食品中酶反应和灭酶。超高压对微生物的影响：改变细胞形态；影响细胞生物化学反应；影响细胞内酶活力；高压对细胞膜的影响；高压对细胞壁的影响。填空：大量样本分析时间短，适合于做成试剂盒现场筛选。目前用的最多的是对乳酸脱氢酶的免疫检测。对黄曲霉素B1的检测中，其检测的线性范围0.255.0g/mL，灵敏度为12.5 Pg，整个测定过程仅为4h。对沙门氏菌检测时与金黄色葡萄球菌、大肠杆菌无交叉反应。辐照目的与效果及相对应的剂量范围反渗透、超滤、微滤的区别：