食品工艺学(第2版科学出版社十四五普通高等教育本科规划教材卓越工程师教育培养计划食品科学与工程类系列教材)

绪论 食品工艺学是建立在食品化学、食品微生物，以及食品工程原理等学科基础课的基础之上的，食品学科专业的一门重要的、实践性很强的专业基础课。本章以食品及食品工艺学的研究对象和内容为基础，紧密联系我国食品工业的发展、现状和对策，阐述我国食品工业未来发展的方向。目前，食品功能化和技术创新是社会发展进步的必然要求，也是现代食品工业未来的发展趋势，因此本章对食品及食品加工的目的、种类及特性进行了叙述。同时对未来食品、新型食品及其加工工艺进行了概述。 学习目标 掌握食品工艺学研究对象和内容。 掌握食品加工工艺的种类、目的及特性。 掌握我国食品工业的发展、现状及对策。 掌握我国食品工业技术创新的必要性。 一、基本概念 （一）食物与食品 可供人类食用并提供能量的物质统称为食物。食物是人类生存之本，是能经人体消化吸收后调节生理机能或供给能量的物质。食物通常由碳水化合物、脂肪、蛋白质、水等物质构成，能够为人类或者其他生物提供营养或愉悦。食物的来源可以是生物质及少量矿物性物质。生物质资源的食物包括动物与植物、陆产与水产、野生与种植（养殖）、固态与液态等，品种和种类多种多样；而矿物性食物包括钙、镁和锌等营养素，机体的需求量少但又不可或缺。人类可经由采集、耕种、畜牧、狩猎、渔猎等许多不同的方式获得食物。 食品是对食物资源进行人为处理后的产品，可分为初级（粗级）加工品与高级（深度）加工品。《中华人民共和国食品安全法》**百五十条修订“食品”的含义为：食品，指各种供人食用或者饮用的成品和原料以及按照传统既是食品又是中药材的物品，但是不包括以治疗为目的的物品。《食品工业基本术语》对“食品”的定义为：可供人类食用或饮用的物质，包括加工食品、半成品和未加工食品，不包括烟草或只作药品用的物质。从食品安全立法和管理的角度，广义的食品概念还涉及所生产食品的原料，食品原料种植或养殖过程中接触的物质和环境，食品中的添加物质，所有直接或间接接触食品的包装材料，设施及影响食品原有品质的环境等。 1．食品加工的目的　　食品加工的目的是满足人体营养需求，消除或减少食物中的抗营养成分和有害成分，提高食物消化吸收率。此外，依靠食品加工，可以实现防止或延缓食品的腐败变质，提高食品原料的可食性、安全性和货架期，避免资源浪费，改善营养和食用价值的目的。具体到特定产品，其加工的目的性可能有所不同。例如，食品的冷冻加工，其主要目的是提高保藏性或延长货架期，利于储运；糖果工业的主要目的是提供多样性；农副产品加工要提高其附加值。 食品加工的目的可以归纳为以下几个主要方面。 1）满足消费者要求　　在市场经济的大环境下，大多数产品的加工以市场需求为导向，食品加工也是如此，即要满足消费者对食品功能和营养的全面需求。随着社会经济的不断发展，消费者的食品需求不断更新，新的食品也要不断涌现。例如，随着生活节奏的加快，快餐、方便食品应运而生；随着对健康的重视，功能保健食品层出不穷。因消费者个性的千差万别，需要有更多样的食品产品种类供消费者选择。对食品原材料进行加工就是迎合消费者需求的一种有效手段。 2）延长食品的保藏期　　过去，在食物收成不易、获取不便的情况下，*初的食品加工，多数是为了保存食材，延长其可食用时间，因此现在对大多数食品的加工都存在着延长产品保藏期，即延长食品货架寿命的目的，以确保食品的市场供应。 3）增加食品的安全性　　食品加工是一门与日常生活密切相关的科学，食品加工中需要维持的共同要素之一是在食品从生产到*终到达消费者手中的过程中保证食品的安全性。有资料表明，大约有92%的食物中毒是由致病菌引起的，而经加工过的食品造成的食物中毒只占所有食物中毒的一小部分。 4）提高附加值　　对食品原料进行加工，可以增加其商品价值，带来相应的经济效益和社会效益，若进行深加工或精深加工，进一步提高食品的品质，将会使食品的附加值大大增加。所有食品加工的共性是可以赋予食品原材料更高的价值。如将原材料转变成应用广泛的配料，这样的产品在食品工业中十分常见。同样地，将原料或食品配料转变成*终消费的食品会使食品的原料价值增加。 2．食品的种类　　由于人们对食品关注的侧重点各异，不同地域也有不同的风俗和实际情况，食品的分类没有统一标准，分类方法多种多样。一般来说，按照食品加工工艺的原理不同，食品可分为：罐头食品、干藏食品、冷冻食品、腌渍食品、发酵食品、辐射食品、烟熏食品等；按照加工食品的原料种类不同，食品又可分为：谷物制品、果蔬制品、肉蛋制品、乳制品、水产品、其他制品等；按照食品的产品特点，通常分为：方便食品、功能保健食品、休闲食品、快餐食品、工程食品、疗效食品、特殊膳食用食品等。 食品还能从营养学角度进行分类，如富含碳水化合物的食品：谷物类、果蔬类等；富含蛋白质的食品：肉类、鱼类、蛋类、豆类等；富含油脂的食品：花生油、大豆油、橄榄油、猪油、乳油等；富含维生素、矿物质和纤维素的食品：蔬菜、水果等。 依据食品在体内代谢后残留的离子类型进行分类，可分为：酸性食品，如谷类、鱼类、肉类、蛋类等食品，其中含有较多阴离子的酸性元素，如硫（SO42－）、磷（PO43－）。碱性食品，如蔬菜、水果、乳类等食品，其中含有较多阳离子的碱性元素，如钾（K＋）、钠（Na＋）、钙（Ca2＋）、镁（Mg2＋）。与之相应的，依据食品本身酸碱值（pH）之高低，将食品区分为：低酸性食品（pH 5.3～7.0），如洋菇、芦笋、新鲜鱼肉等；中酸性食品（pH 4.6～5.3），如甜椒、马铃薯、胡萝卜等；酸性食品（pH 3.7～4.6），如菠萝、番茄、草莓等；强酸性食品（pH 3.7以下），如青檬果、青梅、柠檬等。对于pH 4.6以下的酸性食品，可以在100℃以下常压杀菌；pH 4.6以上的低酸性食品，须在100℃以上高温高压杀菌。 3．食品的功能　　食品对人类所发挥的作用即是食品的功能。食品的功能一般包括营养功能、感观功能（嗜好性）、保健功能（生理功能）和文化功能四类。可以说，营养功能是食品功能的基础；嗜好性是食品的表征；生理功能是食品功能的重要方面；文化功能则是食品的灵魂。 食品的**功能就是营养功能，也是*基本的功能。食物中的水、蛋白质、碳水化合物（糖）、脂肪、维生素、矿物质、膳食纤维等营养素中包含的化学能和化学基础可满足人体正常的生理需要。一种食品的营养价值不仅取决于营养素的全面和均衡，而且还体现在食品原料的获取、加工、贮藏和生产全过程中的稳定性和保持率方面，以及体现在营养成分是否以一种能在代谢中被利用的形式存在，即营养成分的生物利用率。 为了满足摄食者的视觉、触觉、嗅觉、味觉、听觉的需要，使食物被多吃、吃好，就是人类对食物物理、化学和心理反应的感观功能，即为食品的第二功能。食品带来的视觉感受包括食品的大小、形状、色泽、光泽、稠度等；食品带来的触觉感受包括食品的硬度、黏性、韧性、弹性、酥脆等物理特性；食品的风味可分为“风”和“味”两部分，“风”指的主要是食物中的挥发性物质，可引起食用者的嗅觉反应，“味”指食物进入食用者的口腔后引起的酸、甜、苦、辣、咸、鲜、麻等味觉反应；食品带来的听觉感受，则主要指在咀嚼或触碰时发出的声响。食品的感官功能不仅出于消费者对心理享受的需求，而且还有助于促进食品的消化吸收。 长期以来的医学研究证明，饮食与健康存在密切关系，健康产业对功能性食品的发展也提出了新的要求。食品的第三功能——保健功能是多方面的，对调节人体生理功能具有作用，起到增进健康、抑制疾病、延缓衰老、美容等效果。含有功能因子和具有调节机体功能作用的食品被称为保健食品或功能性食品。功能性食品越来越受到人们的重视，全世界在食品科学领域对食品功能作用和药理作用的研究已发展形成了功能性食品科学。 人类饮食作为文明和文化的标志，已渗透到政治、经济、军事、文化、宗教等各个方面。例如，大到外交场合上的国宴，小到民族节日、人生纪念日，都少不了食品，以及通过食品对文化的展示。生日蛋糕、春节饺子、感恩节火鸡，都反映着不同的文化内涵。国家的各种节日庆典，食品更是一种文化的象征，往往发挥了主角作用。这些正是更高层次的食品的第四功能——文化功能所赋予食品的内涵。 4．食品的特性　　除了上述功能外，食品要被大规模工业化生产并进入商业流通领域，还具有下列三个基本特性。 1）安全性　　食品的安全性是指食品中不含有可能损害人体健康的有毒、有害物质或因素，不会因食用食品而导致食源性疾病的发生或中毒和产生任何危害作用，不会对食用者及其后代的健康产生隐患。 影响食品安全性的因素有多种，大致可分为微生物引起的食源性疾病、农用化学品和饲料添加剂、环境污染、食品添加剂、食品加工与贮藏过程、食品的新兴技术等方面，因此为保证食品的安全性，需要建立GMP（Good Manufacturing Practice，良好操作规范）和HACCP（Hazard Analysis Critical Control Point，危害分析与关键控制点）等标准，从使用的原料到生产设备、工艺条件、环境及操作人员的卫生等进行严格的管控，以使食品在可以接受的危险程度下，不会对人类健康造成损害。 2）方便性　　随着当代社会生活节奏的加快和人们消费水平的提升，食品作为一种日常的快速消费品，其方便性受到越来越多的重视。近年来伴随着食品科技的发展，食品的食用方便性得到了快速发展，在包装容器及外包装上的发展则反映了方便性这一特性。 食品的方便性充分体现了食品加工工艺中人性化的一面，将直接影响食品消费者的可接受性，是食品加工工艺中不容忽视的一个重要方面。 3）保藏性　　食品营养丰富，因此也导致了其极易腐败变质。为了保证食品品质和安全性，食品必须具有一定的保藏性，在一定的时期内食品应该保持原有的品质或加工时的品质或质量。食品的品质降低到不能被消费者接受的程度所需要的时间为食品货架寿命或货架期。 食品货架寿命是生产商和销售商必须考虑的指标，也是消费者选择食品的重要依据之一，这是商业化食品所**和要求的。 （二）食品加工与食品工艺学 食品加工是以食品科学为基础，采用工程手段对食品进行加工的过程，即以农、林、牧、渔业产品等为主要原料，用物理、化学及生物学方法处理，改变其形态以提高保藏性，或制造新型食品的过程或方法。 食品工艺学是应用化学、物理学、生物学、微生物学、食品工程原理和营养学等各方面的基础知识，研究食品的加工、保藏、包装、运输等因素对食品质量、营养价值、货架寿命、安全性等方面的影响；开发新型食品；探索食品资源利用；实现食品工业生产合理化、科学化和现代化的一门应用科学。可见，食品工艺学是根据技术先进，经济合理，以及安全可靠的原则，研究食品的原材料、半成品和成品的加工过程和方法的一门应用科学。 食品加工工艺即食品的加工过程，每种食品都有相应的加工工艺。将一种原料加工成产品，其中涉及加工方法或构成食品加工过程的单个操作及其相互组合；从原料到成品可能的加工途径有很多种，具体到每一种过程则取决于食品加工的目的和要求，根据不同的食品要求选用相应的单元操作。将这些单元操作有机地、合理地组合起来形成的加工步骤就是一个完整的食品加工工艺流程。 食品工艺决定了加工食品的质量。食品质量的高低取决于工艺的合理性和每一道工序所采用的加工技术，其中的每一道工序都可以通过不同的加工技术实现。应用不同的技术所得到的产品质量也会不同，这被认为是食品技术的核心。 食品是一个复杂的多组分体系，在加工过程中会发生一系列变化，*终影响食品的品质和安全性。因此，明确食品组分在加工过程中的物理、化学和生物学变化，有效控制食品加工过程的分子转化及热量和质量的传输，将有助于发展新型食品加工技术，提升食品产业竞争力。目前，各种