食品高新技術(shù)的范疇分類：1、根據(jù)加工的原料分：糧食加工工藝、油脂加工工藝、發(fā)酵工藝、軟飲料加工工藝等。2、根據(jù)加工單元操作分：粉碎技術(shù)、加熱技術(shù)、低溫技術(shù)、分散技術(shù)、成型技術(shù)、生物技術(shù)、材料工藝等。3、根據(jù)包裝技術(shù)特點(diǎn)分：真空包裝技術(shù)、充氣包裝技術(shù)、防潮包裝技術(shù)、緩沖包裝技術(shù)、防氧化包裝技術(shù)、無(wú)菌包裝技術(shù)及其他特種包裝技術(shù)等。本書中，重要從超微粉碎技術(shù)、食品冷凍技術(shù)、食品分離技術(shù)、殺菌技術(shù)、包裝技術(shù)、食品質(zhì)構(gòu)調(diào)整技術(shù)、食品生物技術(shù)等幾個(gè)領(lǐng)域來(lái)闡述這些高新技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用第一章食品生物技術(shù)第一節(jié)生物技術(shù)概述一、生物技術(shù)的定義（一）Biotechnology術(shù)語(yǔ)的誕生192023一位匈牙利農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家KarlEreky首創(chuàng)了“Biotechnology”一詞。目的：表達(dá)一切用生物轉(zhuǎn)化手段進(jìn)行生產(chǎn)的概念，并表白生物學(xué)與技術(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。（二）國(guó)際應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)的定義（1982）生物技術(shù)是將生物化學(xué)、生物學(xué)、微生物學(xué)和化學(xué)工程應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及環(huán)境保護(hù)的技術(shù)。三）國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作及發(fā)展組織的定義（1982）生物技術(shù)是應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物催化劑(酶或活細(xì)胞)的作用對(duì)物料進(jìn)行加工，以提供產(chǎn)品為社會(huì)服務(wù)的技術(shù)。生物技術(shù)定義：運(yùn)用生物體或其組成部分發(fā)展新產(chǎn)品或新工藝的一種體系，操縱生物的細(xì)胞、組織或酶，進(jìn)行生物合成、生物轉(zhuǎn)化或生物降解，在最適宜的條件下生產(chǎn)有價(jià)值的產(chǎn)物或進(jìn)行有益過(guò)程的技術(shù)。二、生物技術(shù)的發(fā)展傳統(tǒng)生物技術(shù)：釀造技術(shù)和發(fā)酵技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)：①重組DNA技術(shù)及其他轉(zhuǎn)基因技術(shù)；②細(xì)胞和原生質(zhì)融合技術(shù)；③酶和細(xì)胞固定化技術(shù)；④植物脫毒和快速繁殖技術(shù)；⑤動(dòng)物和植物細(xì)胞大量培養(yǎng)技術(shù)；⑥動(dòng)物胚胎工程技術(shù)；⑦現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)⑧現(xiàn)代生物反映工程和分離工程；⑨蛋白質(zhì)工程；⑩分子進(jìn)化工程三、生物技術(shù)的構(gòu)成基因工程細(xì)胞工程酶工程蛋白質(zhì)工程發(fā)酵工程（一）基因工程重要原理：以分子遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用人工方法把生物的遺傳物質(zhì)分離出來(lái)，在體外進(jìn)行切割、拼接和重組。然后將重組的DNA導(dǎo)入某種宿主細(xì)胞中，從而改變它們的遺傳性質(zhì)。這種發(fā)明新生物并賦予新生物以特殊功能的過(guò)程稱為基因工程。1982年，美國(guó)食品與藥物管理局批準(zhǔn)了首例基因工程產(chǎn)品——人胰島素投放市場(chǎng)——它標(biāo)志了基因工程產(chǎn)品正式進(jìn)入到商業(yè)化階段轉(zhuǎn)基因牛魚（二）細(xì)胞工程以細(xì)胞為基本單位，在體外條件下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖或人為地使細(xì)胞的某些生物學(xué)特性按人們的意志發(fā)生改變，從而達(dá)成改良生物品種和發(fā)明新品種，加速動(dòng)物或植物個(gè)體的繁殖或獲得某些有用的物質(zhì)的過(guò)程。它涉及了動(dòng)物和植物細(xì)胞的體外大量培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)(也稱細(xì)胞雜交技術(shù))、細(xì)胞拆分、染色體工程和繁殖生物學(xué)技術(shù)等。應(yīng)用于糧食與蔬菜生產(chǎn)河南省農(nóng)科院哺育的小麥新品種，具有抗倒伏、抗銹病、抗白粉病等優(yōu)良性狀在蔬菜引種與繁育、品種的種性提純與復(fù)壯、育種過(guò)程的某些中間環(huán)節(jié)，植物細(xì)胞工程技術(shù)大有作為（三）酶工程是指運(yùn)用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能，或?qū)γ附Y(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾改造，并借助于生物反映器和工藝優(yōu)化過(guò)程，有效地發(fā)揮酶的催化特性來(lái)生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的技術(shù)。它涉及酶固定化技術(shù)、細(xì)胞固定化技術(shù)、酶化學(xué)修飾技術(shù)和酶反映器設(shè)計(jì)等技術(shù)（四）蛋白質(zhì)工程將干擾素分子上的一個(gè)半胱氨酸改變成絲氨酸可在-70℃蛋白質(zhì)工程是指應(yīng)用基因工程的原理，結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)、計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)和蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科的知識(shí)，通過(guò)蛋白質(zhì)基因中的某個(gè)堿基進(jìn)行定向改變，從而改變蛋白質(zhì)的氨基酸序列，使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能發(fā)生變化，產(chǎn)生符合人們所需的蛋白質(zhì)或酶。蛋白質(zhì)改造類型1、大改：制造自然界不存在的全新蛋白質(zhì)。2、中改：在蛋白質(zhì)分子中替代一個(gè)肽段。3、小改：改造蛋白質(zhì)分子的幾個(gè)氨基酸（五）發(fā)酵工程運(yùn)用微生物生長(zhǎng)速度快、生長(zhǎng)條件簡(jiǎn)樸以及代謝過(guò)程特殊等特點(diǎn)，在合適條件下，通過(guò)現(xiàn)代化工程技術(shù)手段，最大限度地發(fā)揮微生物的某種特定功能，以生產(chǎn)出人類所需的產(chǎn)品稱為發(fā)酵工程，也稱微生物工程。它涉及了微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，發(fā)酵條件的優(yōu)化和控制，生化反映器的設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品的分離、提取和精制等技術(shù)。四、生物技術(shù)各構(gòu)成成分之間的關(guān)系在現(xiàn)代生物技術(shù)中基因工程是核心技術(shù)細(xì)胞工程中的動(dòng)物和植物細(xì)胞大量培養(yǎng)技術(shù)原理類似于發(fā)酵工程。酶工程是從發(fā)酵工程中分離出來(lái)的一部分蛋白質(zhì)工程是酶工程中酶的分子修飾同基因工程相結(jié)合的產(chǎn)物五、現(xiàn)代生物技術(shù)的前景（一）現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)人類生活的影響疾病診斷、防止；提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量；開發(fā)藥物；食品添加劑；發(fā)明優(yōu)良家畜；凈化環(huán)境；增長(zhǎng)食物營(yíng)養(yǎng)；解決能源危機(jī)等。（二）現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及環(huán)境的影響1、生物技術(shù)與糧食——提高產(chǎn)量、品質(zhì)哪種大米更有益身體健康？普通大米事實(shí)上不是“健康食品”以大米為主食的人，易患鐵缺少癥而導(dǎo)致貧血轉(zhuǎn)基因水稻“金大米”：轉(zhuǎn)入胡蘿卜素合成相關(guān)基因提高大米中維生素A前體的含量，以減少亞洲人普遍存在的維生素A缺少癥解決鐵吸取的問(wèn)題，往“金大米”中再轉(zhuǎn)入三種基因：一種是來(lái)自真菌的酶基因，這種酶可以把肌醇六磷酸降解掉；一種是來(lái)自菜豆的鐵蛋白基因，鐵蛋白可以儲(chǔ)存鐵；尚有一種是來(lái)自印度香米的基因，它生產(chǎn)的蛋白質(zhì)有助于人的腸道吸取鐵。2、抗性基因工程育種轉(zhuǎn)基因抗蟲農(nóng)作物：煙草、番茄、馬鈴薯、棉花、玉米等。美國(guó)斯坦福大學(xué)把仙人掌基因?qū)胄←?、大豆等作物，育成抗旱、抗逆的新品種。我國(guó)已克隆了耐鹽堿相關(guān)基因，通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化已獲得了耐鹽煙草、水稻、西紅柿、草莓等。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉：1990年，美國(guó)運(yùn)用生物技術(shù)，合成蘇云金芽孢桿菌（Bt）殺蟲基因，導(dǎo)入棉花獲得抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花3生物技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用重要應(yīng)用在食品生物資源的改造、提高食品品質(zhì)和改善食品風(fēng)味、油脂生產(chǎn)以及食品衛(wèi)生檢測(cè)等。不是僅僅解決糧食問(wèn)題,更重要的是，滿足人們對(duì)食物感官舒適、營(yíng)養(yǎng)豐富、功能全面的完美規(guī)定。第二節(jié)食品生物技術(shù)概述一、食品生物技術(shù)的定義通過(guò)生物技術(shù)手段，運(yùn)用生物程序生產(chǎn)細(xì)胞或其代謝物質(zhì)來(lái)制造食品，改善傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程，以提高人類生活質(zhì)量的科學(xué)二、食品生物技術(shù)的基本特性它涉及了食品發(fā)酵和釀造等最古老的生物技術(shù)加工過(guò)程，也涉及了應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)來(lái)改良食品原料的工品質(zhì)的基因、生產(chǎn)高質(zhì)量的農(nóng)產(chǎn)品、制造食品添加劑、植物和動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)以及與食品加工和制造相關(guān)的其他生物技術(shù)，如酶工程、蛋白質(zhì)工程等。三、食品生物技術(shù)的研究?jī)?nèi)容和應(yīng)用范圍通過(guò)基因工程和細(xì)胞工程改善食品原料的品質(zhì)和提高產(chǎn)量運(yùn)用基因工程、發(fā)酵工程生產(chǎn)用于農(nóng)產(chǎn)品保鮮的“綠色”抗氧化劑、防腐劑等。通過(guò)基因工程、發(fā)酵工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程使食品加工工藝高效化，提高食品附加值，提高農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)用率，以及提高食品的保健功能。通過(guò)酶工程解決廢棄物，提高資源的運(yùn)用率并減少環(huán)境污染。運(yùn)用基因工程、酶工程和發(fā)酵工程減少食品的損失、提高食品質(zhì)量管理的效率和保證食品質(zhì)量和安全性四、現(xiàn)代食品生物技術(shù)的作用重要表現(xiàn)在兩方面：（一）現(xiàn)代食品生物技術(shù)對(duì)人類健康和營(yíng)養(yǎng)的影響。（二）現(xiàn)代食品生物技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境的影響1.營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)生物技術(shù)提高食品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)方面取得了很大成就，生產(chǎn)出了被人們譽(yù)為“人造肉”的單細(xì)胞蛋白；同樣，生物技術(shù)的提高食品的色、香、味、形等品質(zhì)以及食品衛(wèi)生方面也取得了重大進(jìn)展。L—蘋果酸是國(guó)際儀器界公認(rèn)的安全性食品添加劑新型鮮味劑：烏苷酸和肌苷酸2.生物技術(shù)在食品檢測(cè)方面的作用運(yùn)用生物技術(shù)則可以快速、準(zhǔn)確地檢查微生物及毒素的污染。其中常用的方法有酶免疫分析法、放射免疫分析法、單克隆抗體法、DNA探針法。3.生物技術(shù)在食品脫毒方面的作用用微生物解決法可以脫去菜籽、芥籽、蘿卜籽中的糖苷，并能增長(zhǎng)這些油料的香味、提高氨基酸的含量；在豆制品中添加一種酶可以脫去食后能引起胃漲氣、嘔吐、腹瀉的寡糖這一毒物。4.酶技術(shù)在食品加工中發(fā)揮著巨大作用酶技術(shù)可以使肉類嫩化；奶粉添加卵清溶菌可以防止嬰兒腸道感染，起到填補(bǔ)牛奶中成分欠佳之局限性；乳品加工時(shí)添加適量的脂肪酶可增長(zhǎng)黃油的香味；將牛奶用乳糖酶解決，可將乳糖分解為可吸取的有用物質(zhì)；制作面包時(shí)添加酶可以使面包的氣孔細(xì)小且均勻分布、體積大、彈性好、色澤佳；在釀制啤酒時(shí)，加入中性蛋白酶可分解原料中的蛋白質(zhì)，達(dá)成增長(zhǎng)麥芽汁中氨基酸含量的目的；在白酒生產(chǎn)中采用糖化酶代替曲可提高出酒率，節(jié)約糧食，簡(jiǎn)化設(shè)備，節(jié)省占地。第三節(jié)發(fā)酵工程技術(shù)一、發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展概況19世紀(jì)中葉，巴斯德宣告發(fā)酵是微生物作用的結(jié)果。其后，科赫建立了微生物單種分離和純培養(yǎng)的技術(shù)——食品發(fā)酵的技術(shù)的第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)20世紀(jì)40年代，建立了通風(fēng)攪拌培養(yǎng)技術(shù)，好氧性發(fā)酵工程技術(shù)成為發(fā)酵技術(shù)發(fā)展的第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。20世紀(jì)50年代末期，人工誘變育種和代謝控制發(fā)酵工程技術(shù)是發(fā)酵技術(shù)發(fā)展的第三個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。20世紀(jì)60年代，將化學(xué)合成與微生物發(fā)酵有機(jī)地結(jié)合起來(lái)的工程技術(shù)建立形成了發(fā)酵技術(shù)發(fā)展的第四個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的DNA重組技術(shù)，又大大推動(dòng)了發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展。一、什么是發(fā)酵、釀造1、發(fā)酵及發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵的英文Fermentation是從拉丁語(yǔ)ferver即“翻騰”、“沸涌”、“發(fā)泡”而來(lái)。廣義——通過(guò)微生物的培養(yǎng)使某種特定代謝產(chǎn)物或菌體自身大量積累的過(guò)程。狹義——厭氧微生物或兼性厭氧微生物在無(wú)氧條件下進(jìn)行能量代謝并獲得能量的一種方式。發(fā)酵工業(yè)：經(jīng)純種培養(yǎng)和提煉精制獲得的成分單純、無(wú)風(fēng)味規(guī)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程叫發(fā)酵工業(yè)。如酒精、抗生素、檸檬酸、氨基酸、酶、維生素、某些色素等。2、釀造(brewing)和釀造工業(yè)釀造(brewing)：我國(guó)人們對(duì)對(duì)一些特定產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)的特殊稱法，是未知的混合微生物區(qū)系參與的一種自然發(fā)酵釀造工業(yè)：經(jīng)自然培養(yǎng)、不需提煉精制、產(chǎn)品由復(fù)雜成分構(gòu)成并對(duì)風(fēng)味有特殊規(guī)定的食品或調(diào)味品的生產(chǎn)過(guò)程。如黃酒、白酒、清酒、葡萄酒、醬油、醋、腐乳、豆豉、面醬等。不同民族文化背景下產(chǎn)生不同發(fā)酵食品英國(guó)的Whisky荷蘭的Cheese俄國(guó)的黑面包（大臉面包）德國(guó)的啤酒中國(guó)的白酒日本的清酒法國(guó)的香檳二、食品發(fā)酵中微生物的運(yùn)用(一)發(fā)酵食品中細(xì)菌的運(yùn)用1、乳酸菌發(fā)酵種類：有球狀、桿狀等等，代謝類型：異養(yǎng)厭氧型。一般生長(zhǎng)發(fā)育的最適溫度為26～30℃。發(fā)酵類型：按對(duì)糖發(fā)酵特性的不同，可分為同型發(fā)酵和異型發(fā)酵蔬菜的乳酸發(fā)酵過(guò)程酸奶由優(yōu)質(zhì)鮮乳經(jīng)脫脂、消毒后，加入乳酸發(fā)酵菌劑，通過(guò)發(fā)酵而制成的。菌種有：保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、乳鏈球菌、嗜熱鏈球菌等。一般采用兩種以上的混合菌種，在一定的溫度下通過(guò)12～48h的發(fā)酵過(guò)程后，乳液即形成均勻糊狀液體，酸度可達(dá)1%左右，并具有特殊的風(fēng)味。醋酸菌發(fā)酵醋酸發(fā)酵是運(yùn)用醋酸桿菌進(jìn)行的有氧發(fā)酵。醋酸發(fā)酵條件：發(fā)酵液一般保持在30℃發(fā)酵原液通過(guò)過(guò)濾、蒸煮殺菌后，再稀釋至2%～3%的醋酸濃度，調(diào)味后，即為食用醋。(二)發(fā)酵食品中酵母菌的運(yùn)用1、酵母菌生產(chǎn)飲料酒2、酵母菌生產(chǎn)面包（三）霉菌的運(yùn)用1、毛霉、根霉、紅曲霉生產(chǎn)腐乳。2、米曲霉生產(chǎn)醬油三、發(fā)酵保藏的原理運(yùn)用能形成酒精和酸的微生物生長(zhǎng)并進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)，克制脂解菌和朊解菌的活動(dòng)。將封閉在不易消化物質(zhì)構(gòu)成的植物結(jié)構(gòu)和細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物素釋放出來(lái)，增長(zhǎng)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在食品發(fā)酵后，其本來(lái)的色澤、形狀、風(fēng)味可按著人們的意愿去改變。四、食品發(fā)酵的一般工藝過(guò)程（一）發(fā)酵原料的選擇及預(yù)解決（二）微生物菌種的選育及擴(kuò)大培養(yǎng)（三）發(fā)酵設(shè)備選擇及工藝條件控制（四）發(fā)酵產(chǎn)物的分離提?。ㄎ澹┌l(fā)酵廢物的回收和運(yùn)用菌種（凍干、斜面）發(fā)酵原料↓↓活化（斜面）預(yù)處理（粗選、除雜、粉碎、分析或水解、加工等）↓↓擴(kuò)大培養(yǎng)（搖瓶或發(fā)酵培養(yǎng)基配制（水、無(wú)機(jī)鹽、↓茄子瓶)↓其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、調(diào)C/N比、pH等）滅菌進(jìn)一步擴(kuò)大培養(yǎng)→→大型發(fā)酵（測(cè)量和控制發(fā)酵溫度、pH、溶解氧等）↓代謝產(chǎn)物和細(xì)胞分離（過(guò)濾、離心、沉淀等）