果品加工技术研究与产品开发

果品加工技术研究与产品开发内容摘要：

且不影响果汁感官品质。 近年来 ， 众多学者的研究都致力于将高压与其它因子 ， 如温度、酸度、添加剂等结合起来协同杀菌 ， 这将为商业化的推广、应用提供了可能的途径。 ②脉冲电场 杀菌 脉冲电场杀菌是利用高压电脉冲 ， 形成脉冲电场作用于食品的一种杀菌技术。 这项技术在实验室果汁冷杀菌技术里已得到不错的应用 ， 它不仅可以使果蔬汁保持新鲜 ， 并且在色泽、风味以及营养成分保持等方面都有可喜的效果。 高压脉冲电场杀菌一般在常温下进行 ， 处理时间为几十毫秒。 它受电场强度、脉冲特性、处理时间、温度、果汁和微生物种类与特性等多方面因素影响。 这个方法有两个特点 ， 一是杀菌时间短 ， 能耗大大小于传统的加热法 ； 二是在常温、常压下进行 ， 处理后的食品与新鲜食品在物理性质、化学性质、营养成分上改变很小 ， 风味在感官上无明显差 异。 脉冲电场能有效地杀灭与食品腐败有关的几十种细菌 ， 特别是果汁饮料中的黑曲霉、酵母菌。 这种方法的优势在于可杀死生长的细胞 ， 并保持原有色泽、风味及营养物质、处理时间相对较短 ， 也未发现有副作用的证据。 但它对于一些高 pH 的果汁而言 ， 芽孢菌的残存也是一个未能解决的问题 ， 因此 ， 对于进一步研究这种方法的杀菌机理是很有必要的。 最主要的原因还是由于脉冲电场难以使果汁中的酶完全失活 ， 须结合其它技术才能提高对微生物的杀灭效果和对酶的抑制效果。 ③微波杀菌技术 是近年来新兴的一项辐射杀菌技术。 微波杀菌的机理，主要是热效应、非热 效应。 热效应是由于微波具有高频特性。 当它作用与食品时，介质内部的水、蛋白质、核酸等极性分子受到交变电场的作用后被极化并做高频振荡，产生“内热”，从而导致温度升高。 由于温度 33 的快速升高导致微生物体内的蛋白质、核酸等物质的结构发生改变，从而失去生物活性，导致微生物死亡或因受到严重干扰而无法繁殖。 非热效应，又称生物效应，微波的作用会使微生物在其生命化学过程中所产生的大量电子、离子和其他带电粒子的生物性排列组合状态和运动规律发生改变，也就是使微生物的生理活性物质发生变化。 同时，电场也会使细胞膜附近电荷分布改变，导致 膜功能障碍，使细胞的正常代谢功能受到干扰破坏，使微生物细胞的生长受到抑制，甚至停止生长或使之死亡。 微波还能使微生物细胞赖以生存的水分活度降低，破坏微生物的生存环境。 另外，微波还可以导致细胞 DNA 和 RNA 分子结构中的氢键松弛、断裂和重新组合，诱发基因突变，染色体畸变，从而中断细胞的正常繁殖能力。 与传统的加热方法相比，微波具有加热时间短、加热均匀、食品营养成分和风味物质破坏或损失少等特点。 与化学药剂杀菌技术相比，微波杀菌因无化学物质的残留而使其安全性大大提高。 较之超滤等除菌技术，微波杀菌适应性更广，且操作费用 相对较低。 因此，利用微波进行杀菌在食品工业中日益受到重视，有关研究工作亦取得一定的进展。 目前，可用于食品工业生产的微波杀菌工艺有连续微波杀菌技术、多次快速加热和冷却的微波杀菌技术、微波加热与常规加热杀菌相结合的杀菌技术等。 人们对微波应用于肉、肉制品、禽制品、水产品、水果和蔬菜罐头、奶、奶制品、农作物、布丁和面包等一系列产品的杀菌进行了广泛的研究，对于根据食品的介电常数、含水量确定其杀菌时间、功率密度等工艺参数的研究已十分深人，对于食品物料的介电机理及在微波场中升温杀菌的理论模型也有较多的研究。 （ 2） 膜分 离技术 膜分离技术是利用天然或人工合成的，具有选择透过性的薄膜，以外 界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、 提纯和浓缩的技术。 膜分离工艺制品具有较高的抗氧化活性，对于天然产物的分离，它将是 21 世纪最有发展前途的新技术之一。 膜是膜分离技术的核心。 膜材料的物理化学性质，膜的分离透性和膜的使用成本对膜分离技术起着决定性的影响。 目前使用的分离膜多为高分子膜；纤维膜材料主要用于反渗透(Ro)，钠滤 (NaF)，微滤 (MF)；芳香聚酰胺类和杂环类膜材料主要用于反渗透；聚砜是超滤 (UF)，微滤 膜材料，并用作复合膜的支撑材料；聚酰亚胺是耐高温，化学稳定性好的膜材料，用于超滤和反渗透膜；聚丙烯晴膜水通量大于聚砜，是 UF 和 MF 的材料；其它如硅橡胶，聚烯烃类和含氟高分子等多用作渗透蒸发膜材料。 我国 1958 年开始研究离子交换膜和电渗析， 1966 年开始研究 RO、 UF、 MF、液膜、气 34 体分离等膜分离过程应用与开发研究。 80 年代后期又陆续开展了渗透汽化、膜萃取、膜蒸馏和膜反应等新膜过程的研究，并着手进行膜技术的推广应用工作。 例如 :罗龙新 等人分别用EC(蒸发 )； UF(超滤 )+RO(反渗透 )； UF(超滤 )+EC(蒸 发 )； RO(反渗透 )四个工艺对绿茶、红茶、乌龙茶汁进行浓缩实验，得出 UF+RO 这两种工艺对保留化学成分和香味品质最佳； UF+RO，UF+EC 这两种工艺对从茶汁中取出蛋白质，果胶的效果及茶汁的澄清度最佳。 膜分离技 在食品工业中的应用主要有啤酒酿造、低度白酒及日本清酒的澄清、味精的分离、酿造酱油、大豆乳清回收、茶饮料、果汁生产，瓶装饮用水，酶制剂等 领域。 膜分离技术在美国发展的最快，其次是日本。 我国的超滤膜技术与国外的差距正日益减少，但其余膜分离部分还远远落后于发达国家，还需要食品科技工作者不断地探索。 （ 3）膨 化技术 目前，随着挤压膨化机的不断改进以及对挤压机理的深入研究，国外挤压膨化技术已广泛应用于营养早餐食品、饲料、酿酒、制药、饮料、油脂等领域，形成了全自动化食品挤压膨化生产线，食品挤压技术已发展成为食品高新生产技术之一。 在我国 食品膨化技术有着悠久的历史，但应用现代膨化技术生产膨化食品的时间并不长。 我国第一台挤压机于70 年代末期在上海研制成功，这标志着我国工业生产挤压膨化食品开始起步。 1980 年 3 月，北京食品研究所仿制出第一台自热式 PJ1 型谷物膨化挤压机。 近几十年来，挤压膨化技术发展主要表现在应用领域的日 益扩展和原料种类的不断增加。 但是，我国挤压膨化技术设备及工艺还比较落后，挤压膨化产品单一，市场占有率低，产业化程度与国外发达国家相比相距甚远，我国与美国人均膨化食品消费量相差 100 多倍。 真空低温膨化也叫低温高压膨化、压差膨化、气流膨化，主要用于膨化果蔬脆片的生产。 果蔬原料经处理后，干燥至水分含量 15%~25%， 然后将果蔬置于压力罐内，通过加热和加压，使果蔬内部压力与外部压力平衡，然后突然减压，使物料内部水分突然气化，使果蔬细胞膨胀，达到膨化的目的。 随着人们生活水平的提高，利用膨化技术生产膨化食品在我 国具有十分广阔的前景。 挤压膨化技术、微波膨化技术、真空低温膨化技术等是膨化技术发展的方向。 膨化工艺技术以及膨化设备也必然不断向前发展，生产更受人们欢迎的低油、天然产品。 微波膨化技术、真空低温膨化技术作为新型膨化技术已经引起人们的重视并逐步在生产中得到应用。 而超低温膨化技术、超声膨化技术、化学膨化技术都有可能在不久的将来得到实际的应用。 （ 4）超临界流体萃取技术 超临界流体萃取是近年来兴起的一种提取天然物质成分的新分离技术。 它是改变气体 35 (常用 CO2)的温度、压力，使其处于超临界状态，形成一种介于液体和气体之间 的流体。 它不仅有较高的溶解能力和选择性，传质速率快，穿透能力强， 而且通过调节温度、压力即可从萃取物中将 CO2 分离出去，具有萃取效率高以及操作温度低等特点，并且迅速地扩展到分析领域。 德国在 1978 年建立了世界上第一套用于脱除咖啡豆中咖啡因的工业化 SFE 装置， 其后各国也相继建立了 SFE 实用装置。 我国从事 SFE 技术的研究是近十几年的事， 也取得了一些可喜的成绩。 超临界流体 CO2 萃取在食品工业上已广泛应用于植物油、植物色素及动物油的萃取，从茶、咖啡中脱咖啡因、啤酒花的萃取，调味品的萃取，食品脱脂、脱色、脱臭等 领域。 目前， 超临界 CO2 萃取技术在我国已成功地应用于银杏黄酮、紫杉醇、茶多酚、茶色素、桉叶油、沙棘油、麦胚芽油等十几种产品。 （ 5）微胶囊技术 微胶囊技术是指利用成膜材料将固体、液体或气体囊于其中，形成直径几十微米至上千微米的微小容器的技术。 目前可制备 1~1000 的纳米微胶囊。 微胶囊内部装载的物料称为芯材，外部包囊的壁膜称为壁材。 微胶囊具有保护物质免受环境影响，降低毒性，掩蔽不良味道，控制芯材释放，延长存储期，改变物态便于携带和运输，改变物性使不相容的成分均匀混合，易于降解等功能，这些功能使微胶囊技术在 工业领域中得到了广泛应用。 美国 NRC 公司利用微胶囊技术，于 1954年研制成第一代无碳复写纸微胶囊，并投放市场，从此，微胶囊技术得到迅速发展。 微胶囊在食品工业中的应用主要包括食品微胶囊化、食品添加剂微胶囊化、营养素微胶囊化及酶的微胶囊化。 凡是食品中需要改变形状并保持其特定性能的都可作芯材，如含高度不饱和脂肪酸的油脂 (深海鱼油、月见草油等 )，因极易氧化而失去效能，微胶囊化可保持其原有特性。 食品中的甜味剂阿斯巴甜在酸性饮料中易水解，若制成微胶囊则稳定性提高很多，可用于汽水等饮料中，若添加到烘烤食品中，受热分解损 失也大为降低。 目前国内微胶囊技术的研究才刚刚起步，而国外特别是美国和日本微胶囊技术已取得了相当成就。 我国应在人力、物力和财力方面加快微胶囊技术研究，缩短与世界发达国家的差距。 （ 6）超声波清洗技术 超声波既是一种波动形式，又是一种能量形式，在传播过程中与媒介相互作用产生超声效应。 超声波与媒介相互作用可分为机械作用、空化作用和热作用。 二十世纪六十年代，自超声波技术问世以来，科学家们发现：一定频率范围内的超声波，作用于液体介质里，可以达到清洗的作用。 经过一段时间的研究和试验，不仅得到了满意的效果，而且发现其清洗 效 36 率极高，由此超声波清洗机被逐渐运用于各行各业中去。 二十世纪八十年代末，第三代超声波电源问世，既逆变电源，应用最新 IGBT 元件。 新的超声波电源具有体积小，可靠性高，寿命长等特点，清洗效率得以进一步提高，而价格也降到了大部分企业可以接受的程度。 超声波清洗被日益广泛应用于各行各业，例如 : 机械行业；表面处理行业；医疗行业；仪器仪表行业；机电电子行业。 光学行业；科教文化；钟表首饰；石油化工行业；纺织印染行业等。 超声波清洗具有以下优势： ① 清洗效果好。 其清洗效率达到了 98%以上， 清洗洁净度也达到了最高级别； ② 清洗成本低。 低于气相清洗和高压水射流清洗，清洗成本相当于不到 元 /件，远远低于其他各类清洗方法。 ③ 避免劳动损伤。 杜绝了手工清洗对工件产生的伤害，减轻了劳动强度，清洗时间缩短为原来的四分之一。 还可有效地降低污染，减少有毒溶剂对人类的损害。 （ 7）干燥技术 世界上温带干制水果的生产国主要分布在美国、土耳其、澳大利亚以及中亚、西亚等气候条件较好的国家。 在我国自然干制水果主要分布在新疆及甘肃、内蒙部分地区。 干制水果主要种类是葡萄干、杏干 (脯 )、无花果干、李 (酸梅 )干等。 干 制果品的方法主要是利用太阳能(晒、荫干 )干燥，人工能源干燥 (加热烘干 )和高新技术干燥（如微波干燥，远红外干燥等）。 以脱去果实内部水分，达到较长时间保存果实的目的，满足市场需求，保证周年供应。 其中以太阳能干燥成本低，投资少，操作简单，是美国、土耳其、中国、澳大利亚以及中亚、西亚等干制水果生产国的主要干燥方法。 而人工加热烘干和其它干燥方法所需的脱水干燥设备投资过大，成本高，耗能高，效率低，受制约因素多，不利于分散农户使用，因而难以大规模推广应用，尤其不适合新疆果农的使用。 因此，利用太阳能干燥仍是世界各国低成本果 品干燥的主要方法之一。 新疆是我国重要的名优特鲜果生产和主要的干制水果生产基地，在全国落叶果树生产中占有重要地位。 干制水果主要产品为绿色葡萄干、杏干、杏脯、酸梅干等。 这些干果因质量上乘，产量高而在国内外市场享有很高的声誉，具有极大的发展潜力和优势，是新疆果品加工产业今后发展的重点。 由于新疆的气候干燥、少雨、光照丰富、气温高，果实优良的内在品质十分有利于果品的制干生产，是我国唯一 ,也是世界上为数不多能够生产 绿色葡萄干和其它优质干果产品地区之一。 （ 8）超微粉碎技术 超微粉碎一般是指将直径为 3mm 以上的物料颗粒 粉碎至 10~25μm 的过程。 由于颗粒向 37 微细化发展，导致物料表面积和孔隙率大幅度的增加，因此超微粉体具有独特的物理和化学性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学活性等，其应用领域十分广泛。 随着现代食品（尤其是保健食品）工业的不断发展，以往普通的粉碎手段已越来越不适应生产的需要。 超微粉碎技术作为一种高新技术加工方法，已运用于许多食品的加工中。 研究表明，许多可食动植物、微生物等原料都可用超微粉碎设备加工成超微粉，甚至动植物的不可食部分也可以通过超微化后被人体吸收。 微细化的食品具有很强的表面吸附力和亲和力，因此 具有很好的固香性、分散性和溶解性，特别容易吸收消化。 日本、美国市场上销售的果味凉茶、冻干水果粉、超低温速冻龟鳖粉等都是应用超微粉碎技术加工而成的。 国内在 80 年代开始将此技术应用于花粉破壁。 随后，一些口感好、营养配比合理、易消化吸收的经超微粉碎功能食品便应运而生，如：将贝壳处理后，结合超微粉碎技术或者与有机酸反应制成活性钙是较为理想的补钙剂；经过超微粉碎的膳食纤维不再具有粗糙的颗粒感，能广泛地应用于各类食品中，特别是作为低热量食品的重要配料。 食品超微粉碎技术是食品加工业一种新的手段，对于传统工艺的改。