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1、1,食品科學與工程導論,授課教師： 曾藝瓊,食品科學與工程教研室,Conspectus of Food Sciences,2,食品科學概論的教學目的,(1) 了解食品科學的發(fā)展概況； (2) 掌握食品科學的基本概念、基本原理和基本研發(fā)方法； (3) 了解基本的保健養(yǎng)生方法。,3,教學參考書,(1) 食品科學導論, 帕克(R.Parker)(美)著, 影印本, 中國輕工業(yè)出版社，2005 (2) 食品科學(第五版), N.N.Potter 和J.H.Hotchkiss(美), 王璋等譯, 中國輕工業(yè)出版社，2001 (3) 食品科學概論, 張有林著, 科學出版社, 2006 (4) 食品化
2、學, O.R.菲尼馬(美)編著, 王璋等譯, 中國輕工業(yè)出版社，1991 (5) 食品生物技術導論, 羅云波等主編, 化學工業(yè)出版社，2006 (6) 食品工程導論, 葛可山等主編, 化學工業(yè)出版社，2006 (7) 發(fā)酵食品微生物學, Brian J.B.Wood(英)主編, 徐巖譯, 中國輕工業(yè)出版社，2001 (8) 肉制品與水產(chǎn)品的風味, F.Shahidi(加)著,李潔等譯, 中國輕工業(yè)出版社，2001,4,第一章 緒論 第一節(jié) 食品的概念,通常人們把加工了的食物稱之為食品。,一、食品的定義,食物是人體生長發(fā)育、更新細胞、修補組織、調(diào)節(jié)機能必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)，也是產(chǎn)生熱量、保持體溫、
3、進行各種活動的能量來源。,5,食品是指各種供人體食用或飲用的成品和原料，以及按照傳統(tǒng)即是食品又藥品的物品，但不包括以治療為目的的物品。,6,二、食品應具備的條件,1、安全衛(wèi)生 2、應含有一定的營養(yǎng)成分 3、感官性狀好 4、其他：包裝合理、耐藏。,7,三、食品與藥品的區(qū)別,1、原料不同： 食品：經(jīng)過人么長期食用檢驗并證明對人體無毒無害的大宗原料。 藥品：往往對人體有一定的毒副作用。 2、功能不同： 食品：充饑飽腹、滿足食欲、營養(yǎng)保健、聯(lián)絡感情、享受審美、社會安定。 藥品：防病治病,8,四、食品的分類,保健食品：又稱功能性食品，是指具有特定的保健功能的食品，即適宜于特定的人群食用，可調(diào)節(jié)機體的功能
4、，但不以治療為目的。 綠色食品：遵循可持續(xù)發(fā)展，按照特定生產(chǎn)方式生產(chǎn)，經(jīng)專門機構認證，許可使用綠色食品標志的無污染的安全、優(yōu)質(zhì)、營養(yǎng)類食品。A級和AA級。 有機食品：真正無污染、純天然、高品質(zhì)、高質(zhì)量的健康食品。 轉基因食品：利用基因工程技術改變基因組構成，將某些生物的基因轉移到其他物種中去，改造其生物的遺傳物性，并使其性狀、市場價值、物種品質(zhì)向人們所需要的目標改變。,9,第二節(jié) 食品的質(zhì)量標準,一、食品質(zhì)量的概念 食品產(chǎn)品適合一定用途，能滿足社會需要極其滿足程度的屬性，包括功能性、衛(wèi)生性、營養(yǎng)性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。,10,二、食品質(zhì)量的評定方法,感官指標：外觀、色澤、風味、質(zhì)地。 理化指
5、標：正常營養(yǎng)成分、有害成分、有效成分、食品添加劑成分、其他。 衛(wèi)生指標：,11,三、食品質(zhì)量的控制,目前我國開展的認證體系主要有ISO9000系列認證和QS認證。 ISO9000：國際標準化組織制定、頒發(fā)的質(zhì)量管理體系標準。 QS：我國食品質(zhì)量安全市場準入制度。,12,第三節(jié) 食品科學的研究領域 食品科學可以定義為將基礎學科和工程學的理論用于研究食品基本的物理、化學和生物化學性質(zhì)以及食品加工原理的一門學問。 食品工藝學則是運用食品科學原理來從事食品的選擇、保藏、加工、包裝及銷售，它影響消費安全、營養(yǎng)和食品衛(wèi)生。,由此可見，食品科學是一門涉及范圍很廣的學科，包括食品生物學、食品工程和食品化學。由
6、于食品與人直接相關，有的食品科學家也對食品選擇的心理學發(fā)生興趣，他們研究食品的感官性質(zhì)。,,13,食品科學家是圍繞食品這一主題開展活動的，其主要研究內(nèi)容有食品原料、食品營養(yǎng)、食品衛(wèi)生、食品安全、食品機械、食品加工、食品保藏、食品感官、食品運輸、食品銷售、食品消費、食品文化、食品心理、生產(chǎn)監(jiān)控和質(zhì)量標準等，涉及食品技術和科學領域內(nèi)的各個方面。,,14,內(nèi)涵更廣泛的食品學科包括： 食品化學 涵蓋食品基本的成分、結構和性質(zhì)以及在加工和使用過程中發(fā)生的化學變化。 食品分析 涉及對食品產(chǎn)品及成分作定量的物理、化學分析的原理、方法與技術。分析應該按照為食品加工設定的標準和法規(guī)來進行。 食品微生物學 研究食
7、品的微生物生態(tài)學，如環(huán)境對食品腐敗和食品生產(chǎn)的影響，食品中微生物的物理、化學變化和生物降解，食品原料及產(chǎn)品的微生物學檢驗以及公共健康和衛(wèi)生微生物學。 食品加工 研究食品原料的一般特性，有關食品保藏，影響品質(zhì)的加工因素，包裝、水和廢物處理，良好的生產(chǎn)實踐和衛(wèi)生程序等基本原理。,,15,食品工程 食品工程的內(nèi)容包括流體流動、傳熱與傳質(zhì)、混合與乳化、結晶、制冷 、吸附與離子交換、冷凍濃縮、冷凍干燥、分子蒸餾、超臨界萃取、食品擠壓、膜分離、微濾和超濾和超微粉碎等新技術。食品過程工程的內(nèi)容包括物料輸送、冷加工與冷藏、新型食品殺菌與滅菌、超高壓殺菌、輻射殺菌、磁力殺菌、酶技術、發(fā)酵工程、化學變性、焙烤、腌
8、漬和熏制、蒸煮擠壓、成型、食品包裝、食品原料特性與儲運、原料預處理、食品原料綜合利用以及在線檢查與自動控制等。,,16,食品工業(yè)工程的內(nèi)容包括：食品工廠設計、食品工廠管理、食品營銷、食品研究與開發(fā)；以及法規(guī)及通用標準、食品產(chǎn)品標識、食品安全與衛(wèi)生、良好生產(chǎn)操作規(guī)程(GMP)、危害分析關鍵控制點(HACCP)，以及ISO9000質(zhì)量認證體系。,,17,食品生物學 涉及對酶的特性、催化機理、酶催化動力學、酶反應輔助因素等；氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)的結構、性質(zhì)、生物合成與降解、加工與營養(yǎng)功能；糖類生物化學特性、生物合成與降解、加工營養(yǎng)功能、褐變與食品色香味；脂類生物化學特性、生物合成與降解、生理活性脂類
9、、食用油脂的生產(chǎn)與加工；核酸的結構與功能、核苷酸及其衍生物類的制備和生理活性、核酸代謝分子生物學、遺傳工程等；細胞及細胞器、生物膜的結構與功能；以及食物毒素如食用植物、蕈類、貝類、魚類和微生物毒素的種類、結構和毒理學以及脫毒方法等。,,18,食品法規(guī)和條例，感官分析、毒理學、生物工程，食品物理化學，質(zhì)量控制、廢物處理、航天育種技術等都是食品科學的重要組成部分。,,19,第二章 食品工業(yè)導論,食品科學的主要任務在于提高人們的健康水平，為開發(fā)新食品奠定理論基礎，保證食品的安全與衛(wèi)生，推動食品法規(guī)與標準化的建設。 據(jù)估計，現(xiàn)在世界上大約還有20億人仍然食不果腹，每天約有4萬人因得不到足夠的食物而喪失
10、生命。兒童營養(yǎng)不良導致惡性營養(yǎng)障礙癥，蛋白質(zhì)-熱能缺乏導致消瘦癥，在發(fā)展中國家司空見慣。從20世紀80年代開始，中國居民的食物與營養(yǎng)結構發(fā)生了很大的變化，居民的膳食結構已經(jīng)從溫飽型向小康型轉變(見表1-1表1-8及圖1-1)。據(jù)統(tǒng)計，2006年我國食品工業(yè)總產(chǎn)值為24430億元，比上年增長23%。,,20,表1-1 我國主要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量 單位：萬t）,注：2003年水果總產(chǎn)量含瓜果類產(chǎn)量。,21,表1-2 我國按人口平均的主要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量（單位：kg/人）,注：按年平均人口計算。,22,表1-3 我國居民食物與營養(yǎng)結構的變化（單位：kg/人）,23,表1-4 我國城鄉(xiāng)居民家庭人均食品消費量比較（單
11、位：kg/人）,注：城鎮(zhèn)居民家庭人均食品消費量指全年購買的主要商品數(shù)量。,24,表1-5 我國農(nóng)業(yè)主要產(chǎn)品產(chǎn)量居世界位次,資料來源：聯(lián)合國糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)庫。,25,表1-6 2003年我國主要食物資源占世界的份額,26,表1-7 我國食品工業(yè)總產(chǎn)值平均每年增長速度（單位：%）,資料來源：根據(jù)歷年食品工業(yè)年鑒統(tǒng)計。,27,表1-8 食品生產(chǎn)消費的基本模式表,28,,圖1-1 我國食品工業(yè)總產(chǎn)值,萬億元,29,第二節(jié) 食品科學的研究任務,食品科學家最大的一項活動是對現(xiàn)有產(chǎn)品的改善和對新產(chǎn)品的開發(fā)，工業(yè)界的食品科學家應該有創(chuàng)新的思路來滿足消費者對新穎、不同類型產(chǎn)品的需求。成功的產(chǎn)品開發(fā)需要科學與創(chuàng)新的
12、結合。,,30,食品科學家經(jīng)常需要去改變食品中營養(yǎng)素的含量，尤其是降低食品的熱量或是添加維生素或礦物質(zhì)。降低熱量可從幾個方面來進行，如用低營養(yǎng)或非營養(yǎng)性的成分替代熱值高的食品成分。用阿斯巴甜(天氡氨酰苯丙氨酸甲酯，又名甜味素)取代營養(yǎng)性甜味劑(如蔗糖)可降低軟飲料的熱值。,31,阿斯巴甜的商品名為Nutrasweet，具有與蔗糖相同的熱值，但其甜度是蔗糖的200倍。因此達到相同的甜度，阿斯巴甜的用量要比蔗糖的用量少得多，從而降低了食品的熱值。在其它方面，食品科學家利用與脂肪具有類似性質(zhì)但代謝方式不同的物質(zhì)來替代食品中的脂肪，以達到降低熱值的目的。如低脂冰淇淋可以通過去除牛奶中的脂肪和添加一種變
13、性淀粉或者經(jīng)過特別處理的蛋白質(zhì)來制得，這些蛋白質(zhì)被處理成非常微細的顆粒，它給冰淇淋帶來一種與脂肪相似的滑膩的口感。每克蛋白質(zhì)的熱值僅為16.7kJ，而脂肪的熱值則為37.6kJ，這樣，冰淇淋的熱值就降低了。,32,表1-9 糖的相對甜度(W/W，%),*以蔗糖的甜度為100作為比較標準。,33,表1-10 糖醇的相對甜度（25，自來水中）（%）,*以蔗糖甜度為100,34,食品科學家也千方百計地把食品中的維生素和礦物質(zhì)提高到人體生理上所需水平，早餐所食用的麥片就是這些食品中最好的例子。大多數(shù)麥片都含有一些添加的營養(yǎng)素，有的麥片還含有人體一整天所需的營養(yǎng)量。這些維生素和礦物質(zhì)必須均勻地分散于產(chǎn)品
14、中，而且性能必須穩(wěn)定，它們不得影響食品的風味或外觀，這一點必須引起高度的重視。,35,表1-11 不同國家推薦的成年人對幾種營養(yǎng)素攝入量比較,(a)：膳食中10-25%的能量來自動物食品或大豆； (b)：食品中總葉酸是由L-Carei測定的； (c)：以游離葉酸鹽表示。,36,食品加工工藝學也左右著海洋捕魚船只的設計和操作。船只上的食品加工設施包括大小魚自動分離機，機械化魚油冷卻器，自動油脂提取器，制冰設備，完善的罐頭車間，制造魚片、魚糜和魚餅的設備，魚的脫水及魚制品干燥設備等。這樣的工廠式制作法可以防止腐敗，降低蛋白質(zhì)和脂肪的損失，從而可以延長船只在海上的作業(yè)時間?，F(xiàn)在此類船只可以在遠洋捕魚
15、作業(yè)超過兩個月時間。日本和俄羅斯在這方面的開發(fā)極為活躍。,37,食品科學與工程的一個重要應用方面是對水果和蔬菜的氣調(diào)儲存(CA)。水果(如蘋果)采摘后仍從空氣中獲得氧氣進行呼吸，并繼續(xù)成熟，最后軟化腐敗。如果降低氧氣而增加二氧化碳的濃度，呼吸作用就會減緩。對于某些水果，其最佳的氣調(diào)儲存條件為氧占3%，二氧化碳占2%5%，其余的則為氮氣。,38,已有報道通過降低和控制冷庫中水果釋放出乙烯氣體含量進行獼猴桃商業(yè)保鮮的消息。商業(yè)上通過連續(xù)地檢驗氣體組成并作出相應的調(diào)整等自動控制方法來創(chuàng)造此類氣調(diào)儲存的條件。在冷庫中使用氣調(diào)儲存可以保證四季均有蘋果銷售，而這在以前由于貯存條件差而不可能。低氧氣調(diào)儲存目
16、前也用來保證冷凍貨車運輸途中萵苣的質(zhì)量及在空運時減少草莓的腐爛。在后一種運輸中，貯存室中的二氧化碳來自于干冰的升華。,39,食品科學包括利用液氮、液態(tài)或固態(tài)的二氧化碳，或其它的低溫液體對精制食品進行速凍。當水果、蔬菜被凍結時，在構成果肉質(zhì)的細胞內(nèi)部和細胞之間形成冰晶。如果是緩慢的冰結，形成的冰晶較大而刺破胞壁。這樣在解凍時，果肉組織變成松散、糜爛的糊狀物，汁液從組織中流出，這方面番茄所受的影響最為明顯。,40,表1-12 部分食品的含水量,,41,如果是快速的凍結，如采用液氮致冷可達196，水只凍結成微晶，并且微晶在細胞組織被刺破之前即已形成，當解凍時產(chǎn)品保持原狀，其質(zhì)構也比緩慢冷凍時好得多。
17、然而，即便是速凍，也只有經(jīng)過挑選的番茄品種才能耐受這樣的處理，并得到滿意的解凍效果（見表1-12）?，F(xiàn)在有越來越多的高質(zhì)量的冷凍動植物食品面世，其良好的商業(yè)價值應歸功于低溫冷凍技術及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的品種選育技術 。,42,食品科學家最重要的任務之一是保證食品盡可能安全。謹慎地進行食品加工、儲存和保鮮可以防止食物中毒的爆發(fā)。 食物中毒是指由于消費食品而感染疾病。引發(fā)食源性疾病的要么是致病菌、病毒、寄生蟲及食物中含有有毒物質(zhì)，要么是化學污染物。 近年來接踵而來曝光的不安全食品危害事件以及由致病性微生物等引發(fā)的食源性疾病，觸目驚心。,,43,在美國，這類食物中毒的發(fā)病率之高出乎人們的預料。根據(jù)傳染病防
18、治中心的報告。在19831987年之間，共有91678例食物中毒事件，這個數(shù)據(jù)可能只是實際情況的一小部分，因為認定食物中毒的標準極為嚴格，并且僅一兩個人受感染的病例也不上報。雖然大約有92%的食物中毒是由致病菌引起的，然而由加工過的食品造成的食物中毒只占所有食物中毒的一小部分。,河豚魚,44,不適當?shù)氖称芳庸?、處理和儲存，?jīng)常出現(xiàn)在家庭、學?；虿蛷d，這是導致食品中毒爆發(fā)的最主要原因。如1993年，在一家快餐店出售的漢堡包中含有被細菌污染而未燒透的牛肉而致數(shù)人死亡，致病菌是一種與牛肉及其肉制品有關的稱為157:H7的大腸肝菌(Escherichia coli)。,45,由沙門氏菌引起病例的數(shù)量也
19、在上升，造成這種上升的主要原因是食用了被腸炎沙門氏菌(Salmonella enteritidis)污染的雞蛋和家禽。沙門氏菌曾導致有記錄以來的最大一次食源性疾病的爆發(fā)，大約有16000人因食用被沙門氏菌污染的牛奶而致病。這次食物中毒使得報道的病例大為增加(見圖1-2)。,,由于服用被污染的消毒牛奶而引發(fā)的病例,,沙門氏菌（不包括傷寒）美國，19551993年,圖1-2 美國向疾病控制中心提供的年度沙門氏菌病例數(shù) (摘自：Morbidity and Mortality Weekly Report,42:50,1994),46,肉毒桿菌也使食物中毒的病例大幅度增加(見圖1-3)。,肉毒桿菌（食源
20、性）美國，19751993年,由Jalapeno胡椒引起的爆發(fā)，緬因州,由土豆色拉引起的爆發(fā)，新墨西哥州,由酸洋蔥引起的爆發(fā)，伊利諾伊洲,由發(fā)酵魚/海產(chǎn)品引起的爆發(fā)，亞特蘭大,圖1-3 美國向疾病控制中心(CDC)報告的肉毒桿菌病例 (摘自：Morbidity and Mortality Weekly Report,42:24,1994),,,,47,正如前面指出的那樣，大多數(shù)食物中毒都是由于對食物的處置不當而非加工方法的不當造成的。食品加工業(yè)具有防止食物中毒的良好記錄，這可從每年消費數(shù)以千億計的罐裝、袋裝等食品上得到證實。但有時這樣良好的記錄被為數(shù)不多的有毒食物造成的死亡事件所打破。當罐頭食
21、品未受到足夠的加熱以殺死厭氧微生物肉毒（梭狀芽孢）桿菌的孢子或易受污染的食品儲存不當時，即會產(chǎn)生這樣的后果。 如美國在1989年，有三例肉毒桿菌中毒是由于食用“油浸大蒜”造成的。 同樣，1989年在英國，由于食用含有榛子餡的酸干酪，招致27人肉毒桿菌中毒，其中1人死亡。在榛子餡加入酸干酪之前，肉毒桿菌毒素即已形成。,48,也曾發(fā)現(xiàn)魚與一系列肉毒桿菌中毒的事例有關，其中絕大多數(shù)是由于操作工對海洋食品的危險性缺乏了解所致。Kapchunka肉毒桿菌中毒爆發(fā)是由于無知引發(fā)致命的一個佐證。Kapchunka是一種白魚，用鹽水浸泡后，不經(jīng)過除內(nèi)臟而直接風干，然后將魚包裝后置室溫下保存，因此魚體內(nèi)的肉毒梭
22、狀芽孢桿菌得以生長而分泌毒素。若干人攝入這種肉毒桿菌后，其中一人致死。食品科學家認真研究和總結每一次食物中毒的原因，希望能防止類似事件的發(fā)生。,Clostridium Botulinum (Botulism),49,當通過加熱以破壞食品中的病原體和腐敗微生物時，食品成分因加熱發(fā)生的變化將影響食品的色澤、質(zhì)構、風味及其營養(yǎng)價值。因此，食品科學家必須對熱處理過程進行優(yōu)化，以達到有效的殺菌或者滅菌而又不會使食品過度受熱的目的。 有時病原體通過容器的破損處進入食物中，這也是鮭魚罐頭受肉毒梭狀芽孢桿菌感染的主要原因。,,50,濫用農(nóng)獸藥、激素和化學添加劑造成的農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)殘留超標、重金屬和致癌物污染也是頻頻引發(fā)食品安全問題的主要原因。,
《食品科學概論》課件-緒論
