第一篇:無(wú)菌包裝及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展
無(wú)菌包裝及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展
摘要:通過(guò)無(wú)菌包裝的概述,闡述了無(wú)菌包裝的概念、過(guò)程、材料和容器及其特點(diǎn)。介紹了無(wú)菌包裝在食品工業(yè)中的應(yīng)用。闡述了無(wú)菌包裝在國(guó)內(nèi)與國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r。
關(guān)鍵詞:無(wú)菌包裝 食品工業(yè) 應(yīng)用 發(fā)展
隨著食品工業(yè)的迅速發(fā)展,無(wú)菌包裝技術(shù)已開(kāi)始在食品領(lǐng)域大顯身手。無(wú)菌包裝技術(shù)運(yùn)用超高溫瞬時(shí)滅菌,加熱(殺菌)時(shí)間短(幾秒或十幾秒),然后迅速降溫,包裝后的產(chǎn)品不需要再次殺菌,避免了營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味的損失,而且在常溫下可以保存。無(wú)菌包裝的最大優(yōu)點(diǎn)是在無(wú)菌條件下最大限度地保留食品原有的營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味。無(wú)菌包裝技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì),給食品工業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)不小的變革,其優(yōu)越性被注重食品消費(fèi)質(zhì)量的廣大消費(fèi)者所認(rèn)識(shí)接受,無(wú)菌包裝市場(chǎng)得以迅速發(fā)展和擴(kuò)大。
1.無(wú)菌包裝概述 1.1無(wú)菌包裝
無(wú)菌包裝是一種高技術(shù)的食品保存方法,是指被包裝的食品在包裝前經(jīng)過(guò)短時(shí)間的滅菌,然后在包裝物、被包裝物、包裝輔助器材均無(wú)菌的條件下,在無(wú)菌的環(huán)境中進(jìn)行充填和封合的一種包裝技術(shù)。上述有關(guān)的輸送、充填、密封的步驟都必須在無(wú)菌狀態(tài)下進(jìn)行。可見(jiàn),無(wú)菌充填包裝系統(tǒng)必須具備三個(gè)條件才能使產(chǎn)品達(dá)到安全衛(wèi)生的要求: 1)、制品必須經(jīng)過(guò)殺菌處理,通常有UHT或HTIT兩種方法。
2)、使用的包裝材料必須經(jīng)過(guò)殺菌處理。一般可用化學(xué)藥劑或物理方法進(jìn)行殺菌。化學(xué)藥劑法適用于塑料容器及預(yù)先成型的紙桶,常用的化學(xué)藥劑有過(guò)氧化氫、氯化物等。而物理殺菌則適用于金屬罐、玻璃罐、熱敏性塑料容器等。常用的物理殺菌方式有過(guò)熱蒸汽殺菌、干熱空氣殺菌、紫外線(xiàn)殺菌及輻射線(xiàn)Y照射等。
3)、已殺菌的食品及容器必須在不受二次污染的情況下充填密封。操作環(huán)境的無(wú)菌化,方法不外乎除菌與殺菌,除菌是防止細(xì)菌的侵入,同時(shí)具有對(duì)空氣除塵的作用,常用的除菌裝置有電器集塵裝置和過(guò)濾裝置。電器集塵裝置是利用放電裝置使微生物帶電荷,再用電氣集塵器予以收集。過(guò)濾裝置則是利用陶器海綿、碳粉、纖維狀物質(zhì)濾除0.3μm以上的粒子,以除菌除塵,常用的殺菌方法則有加熱殺菌和熏藥法。1.2無(wú)菌包裝的一般過(guò)程
目前,無(wú)菌包裝采用的一般過(guò)程(下圖)。
被包裝物滅菌 → 無(wú)菌包裝 → 無(wú)菌產(chǎn)品 ↑ 包裝材料 → 包裝容器成型 → 滅菌 1.3無(wú)菌包裝的材料與容器
紙盒 紙盒是無(wú)菌包裝中用得較多的一種形式。用于無(wú)菌包裝的符合紙板材料有五層和七層兩種,由聚乙烯、紙、鋁箔等復(fù)合而成。常用紙盒包裝有屋頂包和磚形包兩種
[1]形式,容量一般在200-1000mL左右,包裝物有奶制品、果汁、飲料等。目前市場(chǎng)還出現(xiàn)了枕形、三角形、方柱形、圓柱形等,除了可插管飲用外還可加上一個(gè)嘴和防盜蓋。
無(wú)菌杯、無(wú)菌包裝袋 無(wú)菌杯、無(wú)菌袋包裝使用的材料為多層共擠無(wú)菌包裝片材,其結(jié)構(gòu)為PP/PE/ADH/PVDC或EVOH/ADH/PS等。其中PP為可剝離的無(wú)菌包裝保護(hù)膜,PVDC、EVOH為高阻隔材料,PS為結(jié)構(gòu)材料。無(wú)菌包裝用的杯蓋材是AL/PE/PET的多層復(fù)合材料,其中PET為可剝離層。杯式無(wú)菌包裝的容量一般的50-500mL左右,袋包裝的容量一般在200-500mL左右。大包無(wú)菌袋 對(duì)于一些飲料的底料、各種水果、蔬菜的原汁及濃縮汁的保鮮和包裝,可采用無(wú)菌大包裝袋的形式。無(wú)菌大包裝袋采用的也是鋁塑復(fù)合材料,包裝容量可從5L-220L。無(wú)菌大包裝袋灌裝后一般放入外包裝箱或桶內(nèi),以防止機(jī)械損傷。目前這種包裝形式已基本取代了鐵桶或塑料桶的包裝。
瓶裝 無(wú)菌包裝用瓶包括玻璃瓶和塑料瓶?jī)煞N,目前塑料瓶發(fā)展較快。塑料瓶可以在成型時(shí)滅菌并立即灌裝,也可以在灌裝前滅菌。滅菌的瓶子在無(wú)菌室中灌裝和壓蓋[2]。1.4無(wú)菌包裝的特點(diǎn)
無(wú)菌包裝主要有以下特點(diǎn):能有效地防止食品變質(zhì),食品中富含微生物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)素,它們?cè)谑称分械纳L(zhǎng)繁殖,最終將導(dǎo)致食品的變質(zhì)、腐敗,因此,減少或殺滅這些有害的微生物將有效地保護(hù)食品;無(wú)菌包裝的食品滅菌熱效率高,而且可以在常溫下進(jìn)行保存和運(yùn)輸,無(wú)需利用特殊裝置,可降低流通費(fèi)用、節(jié)省能源,方便運(yùn)輸;有些產(chǎn)品經(jīng)過(guò)無(wú)菌處理能夠提高質(zhì)量,如生裝的肉類(lèi)、禽類(lèi)罐頭,通過(guò)加熱滅菌后變熟,組織軟化,風(fēng)味改善;魚(yú)類(lèi)的骨頭和魚(yú)刺也變得酥松可食;可采用高溫瞬時(shí)或者超高溫滅菌的先進(jìn)技術(shù),使食品的加熱時(shí)間大大縮短,從而能最大限度地保持食品原有的色、香、味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值;無(wú)菌包裝的食品其衛(wèi)生性已得到充分保證,因此,啟封后即可放心食用,如消毒牛奶、罐頭食品等,使用十分方便;能大大延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期和貨架壽命。經(jīng)無(wú)菌處理的食品,其中的有害微生物含量甚微,在有效保存期內(nèi)質(zhì)量保持完好,而且在常溫下就可儲(chǔ)藏,有利產(chǎn)銷(xiāo);對(duì)包裝材料的耐熱性要求可降低,可以使用塑料、紙等成本較低的包裝材料,包裝容器的形狀及大小可以變化,特別適宜加工大型的食品包裝容器,這是過(guò)去一般罐頭食品無(wú)法做到的。2.無(wú)菌包裝在食品工業(yè)中的應(yīng)用
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高,無(wú)菌包裝的應(yīng)用越來(lái)越廣泛, 由包裝液體到流體、半流體和膏體;由一般果汁到牛奶、茶類(lèi)、蔬菜汁、湯料、酒類(lèi)、水類(lèi)、藥液等。現(xiàn)在,無(wú)菌包裝在發(fā)達(dá)國(guó)家的食品制造業(yè)中極為盛行,英、法、德等國(guó)已有三分之一的飲品采用了無(wú)菌包裝,其應(yīng)用已經(jīng)不僅僅限于飲料和牛奶,還用來(lái)包裝礦泉水和葡萄酒等[3]。2.1乳業(yè)
對(duì)于我國(guó)的乳品行業(yè),無(wú)菌包裝在我國(guó)乳制品中僅占10%,而發(fā)達(dá)國(guó)家占65%。國(guó)家已將液態(tài)奶無(wú)菌包裝列為優(yōu)先開(kāi)發(fā)項(xiàng)目,因此,我國(guó)液態(tài)奶無(wú)菌包裝具有極大的發(fā)展空間。在我國(guó)農(nóng)業(yè)部制定的乳業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展標(biāo)中,“ 十五”計(jì)劃末,奶類(lèi)產(chǎn)品人均占有量達(dá)到10公斤,總產(chǎn)量達(dá)到1350萬(wàn)噸;到2030年,奶類(lèi)人均占有量將達(dá)到25公斤,總產(chǎn)量達(dá)到4250萬(wàn)噸。由于我國(guó)地域差異大,奶的產(chǎn)銷(xiāo)區(qū)分布極不合理,主產(chǎn)區(qū)銷(xiāo)量不多,主銷(xiāo)區(qū)又不產(chǎn)奶或少產(chǎn)奶。要改變這種不合理狀況還得靠合理的包裝—無(wú)菌保鮮包裝來(lái)解決遠(yuǎn)程運(yùn)銷(xiāo)問(wèn)題。根據(jù)今后的發(fā)展趨勢(shì),乳品應(yīng)由奶粉為主改為以液態(tài)奶為主,一可節(jié)省能源,二可提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和方便食用。乳品中按25%采用無(wú)菌保鮮包裝計(jì),“ 十五”計(jì)劃末,每年需用無(wú)菌保鮮包裝盒屋頂包、磚包、枕包等,按250mL裝計(jì)約67.5億個(gè),價(jià)值30多億元。到2030年,每年需要包裝盒200多億個(gè),價(jià)值100多億元[4]。2.2果汁飲料和其它飲料業(yè)
據(jù)中國(guó)飲料工業(yè)協(xié)會(huì)公布,我國(guó)人均飲料消費(fèi)量只及世界平均值的五分之一,產(chǎn)量發(fā)展的潛力很大,有很多產(chǎn)品還有待發(fā)展、開(kāi)發(fā)。飲料總產(chǎn)量2005年底達(dá)到2260萬(wàn)噸,2005-2015年將以年均5%的速度增長(zhǎng),2015年將達(dá)到3700萬(wàn)噸。據(jù)此,以其中的采用無(wú)菌復(fù)合紙包裝材料計(jì),2005年起每年需無(wú)菌包裝盒(以平均500mL裝計(jì))約45.2億個(gè),到2015年,每年需無(wú)菌包裝盒(平均按500mL裝計(jì))約達(dá)到148億個(gè)。2.3蔬菜汁加工業(yè) 目前我國(guó)蔬菜補(bǔ)加工業(yè)慢慢得到發(fā)展,特別是南方地區(qū),比如廣東福建等地,由于受氣候影響以及蔬菜汁本身是純粹的綠色食品飲料,蔬菜汁飲料很受人們的青睞和喜愛(ài)。隨著社會(huì)的進(jìn)步,科技的發(fā)展及人們對(duì)健康的追求和消費(fèi)觀念的更新,有關(guān)部門(mén)及有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè),未來(lái)5-10年,全國(guó)蔬菜汁作飲料或佐料將得到一定程度的發(fā)展。這類(lèi)產(chǎn)品的最佳包裝將是無(wú)菌包裝[5]。因?yàn)樗瓤梢杂行П3衷袪I(yíng)養(yǎng)成分,又可以使產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存不變色、不變味、不變質(zhì)和適宜遠(yuǎn)程運(yùn)銷(xiāo)。3.無(wú)菌包裝的發(fā)展
3.1無(wú)菌包裝在國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r
我國(guó)的無(wú)菌包裝起步于70 年代末。1979 年由廣東罐頭廠以補(bǔ)償貿(mào)易的方式,在全國(guó)率先引進(jìn)一套瑞典利樂(lè)包裝有限公司的復(fù)合紙磚形無(wú)菌包裝設(shè)備,用來(lái)包裝甘蔗汁、果汁、豆奶、菊花茶等液體飲料[6]。產(chǎn)品投放市場(chǎng)后,引起了廣大消費(fèi)者和食品行業(yè)、包裝行業(yè)、包裝學(xué)者的興趣和關(guān)注。
隨著改革開(kāi)放的深入、科技的發(fā)展和人們消費(fèi)水平的提高,無(wú)菌包裝市場(chǎng)日益旺盛,自1984 年起,全國(guó)沿海大中城市有實(shí)力的食品飲料企業(yè)或新公司陸續(xù)引進(jìn)瑞典利樂(lè)公司、美國(guó)國(guó)際紙業(yè)公司、德國(guó)PKL 公司、日本大日本印刷株式會(huì)社等生產(chǎn)的無(wú)菌包裝生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備。目前國(guó)產(chǎn)軟飲料灌裝設(shè)備技術(shù)水平與瑞士利樂(lè)無(wú)菌包裝機(jī)相比仍有很大差距,在大袋飲料包裝方面,與美國(guó)乏力(Fran-Rica)公司的設(shè)備相比,還存在空白。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的眼光來(lái)看,最終要走聯(lián)合攻關(guān)研制和創(chuàng)新的道路[7]。3.2無(wú)菌包裝在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r
無(wú)菌包裝在目前各國(guó)食品業(yè)中最為盛行。多年來(lái),世界上無(wú)菌包裝的應(yīng)用不僅限于果汁和果汁飲料,而且已經(jīng)用來(lái)包裝牛奶、礦泉上和葡萄酒等。英國(guó)已有三分之二的飲料使用無(wú)菌包裝,加拿大的蘋(píng)果汁已采用無(wú)菌處理工藝[8]。各國(guó)專(zhuān)家認(rèn)為,對(duì)發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō),由于受到冷藏設(shè)備、運(yùn)輸手段和儲(chǔ)藏設(shè)施限制,像果汁和牛奶之類(lèi)的食品,使用無(wú)菌包裝較為適宜。
據(jù)報(bào)道,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的液體食品包裝中,無(wú)菌包裝已占65%以上,每年的增速均超過(guò)5%。光是紙盒無(wú)菌包裝,全球每年就消耗1000 多億個(gè),僅按250mL 裝的計(jì)算折合耗用復(fù)合紙100 多萬(wàn)噸。
食品無(wú)菌包裝是近年來(lái)國(guó)際上發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的一種食品高新包裝技術(shù),它在食品保鮮等方面有著其他包裝不可比擬的優(yōu)越性。無(wú)菌包裝誕生于20世紀(jì)40年代,自從60年代隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展及在食品包裝領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,使食品無(wú)菌包裝如
[9]虎添翼,市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。隨著無(wú)菌包裝技術(shù)、設(shè)備、材料的不斷發(fā)展,使無(wú)菌包裝發(fā)展作為一種特殊的包裝技術(shù)在包裝市場(chǎng)中占據(jù)著重要的地位,也成為未來(lái)食品綠色包裝的發(fā)展方向。
第二篇:淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
高分子092 陳冰 200911024206 前言
淀粉是一種來(lái)源豐富的可再生資源。近年石油價(jià)格一路上揚(yáng),使得以石油為原料的高分子類(lèi)產(chǎn)品價(jià)格也隨之上漲。淀粉作為一種來(lái)源豐富的可再生資源,其改性產(chǎn)品在某些方而可以替代普通塑料,而有著優(yōu)良的生物降解性,可以有效地解決白色污染問(wèn)題。改性淀粉以人然淀粉為原料,在其原有性質(zhì)基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)特定的化學(xué)物理處理改良其原有性能被廣泛應(yīng)用于皮革、造紙、石汕、紡織、食品、醫(yī)藥等行業(yè),并且有望以改性淀粉制備纖維,從而大大地?cái)U(kuò)大了改性淀粉的應(yīng)用范圍。
【摘要】:本文通過(guò)介紹淀粉的改性方法及應(yīng)用,進(jìn)一步講述了當(dāng)今淀粉改性在食品工業(yè)及食品包裝上的應(yīng)用。
【Abstract】:This paper introduces the method for modification of starch and its application, further describes the modified starch in food industry and food packaging applications.【關(guān)鍵詞】:淀粉
改性
食品
環(huán)保
【Key words】: starch modified food environmental protection 天然淀粉資源十分豐富,如土豆、玉米、木薯、菱角、小麥等均有高含量的淀粉,據(jù)統(tǒng)計(jì),自然界中含淀粉的天然碳水化合物年產(chǎn)量達(dá)5000億,是人類(lèi)可以取用的最豐富的有機(jī)資源。淀粉及其衍生物是一種多功能的天然高分子化合物,具有無(wú)毒、可生活降解等優(yōu)點(diǎn)。它是一種六元環(huán)狀天然高分子,含有許多羥基,通過(guò)這些羥基的化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)改性淀粉,另外,淀
第1頁(yè),共11頁(yè)
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
粉還能與乙烯類(lèi)單體如丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等通過(guò)接枝共聚反應(yīng)生成共聚物。這些共聚物可用作絮凝劑、增稠劑、黏合劑、造紙助留劑等。
80年代初期,我國(guó)學(xué)者已開(kāi)始對(duì)淀粉改性研制新型絮凝劑,近年來(lái),又有人將木薯粉與烯類(lèi)單體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng),制得了一種CS-1型離子絮凝劑。將這種網(wǎng)狀長(zhǎng)鏈高分子絮凝劑用于污水處理廠二級(jí)污水的處理,可縮短泥水分離的絮凝沉降過(guò)程,提高出水水質(zhì)。專(zhuān)利產(chǎn)品——CRS高級(jí)陽(yáng)離子淀粉,是用工業(yè)鹽酸、三甲、環(huán)氧氯丙烷合成R型陽(yáng)離子,再以CN作復(fù)合催化劑、氯化銨作保護(hù)劑與玉米淀粉反應(yīng)而制得的。這種產(chǎn)品用于污水處理時(shí)凝絮性能好,且生產(chǎn)成本低。[1]近年來(lái)淀粉的接枝共聚制新型絮凝劑在國(guó)內(nèi)也取得長(zhǎng)足進(jìn)展,有人用淀粉與二甲基二烯丙基氯化銨接枝共聚值得陽(yáng)離子淀粉,實(shí)驗(yàn)對(duì)煉油廢水、生活廢水有較好的處理效果,COD去除率可達(dá)70%以上,色度殘留率低于20%,是一種較好的絮凝劑。淀粉-聚丙烯酰胺接枝共聚物作為有機(jī)高分子絮凝劑的研究早已受到人們的重視,并有不少成果問(wèn)世。我國(guó)易華等以淀粉 為基本原料,假如丙烯酰胺、三乙胺、甲醛和適量的鹽酸進(jìn)行接枝共聚反應(yīng),合成出一種陽(yáng)離子型高分子絮凝劑FNQE,改藥劑具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和較高的相對(duì)分子質(zhì)量分布。FNQE對(duì)高嶺土懸濁液有良好的絮凝除濁效果,對(duì)城市污水在投藥量為10mg/L時(shí)即能達(dá)到理想的凈化效果,濁度、色度的去除率均在90%以上。[2] 1.淀粉改性
淀粉的物理改性是指通過(guò)熱、機(jī)械力、物理場(chǎng)等物理手段對(duì)淀粉進(jìn)行改性。淀粉的物理改性主要有熱液處理、微波處理、電離放射線(xiàn)處理、超聲波處理、球磨處理、擠壓處理等。通過(guò)物理改性,大然淀粉的很多物化性質(zhì)都得到明顯的改善,產(chǎn)品應(yīng)用范圍得到擴(kuò)大。山于物理改性沒(méi)有添加任何有害物質(zhì),所以通過(guò)物理改性的淀粉作為食品添加劑越來(lái)越受到消費(fèi)者的關(guān)注。近年來(lái),各種現(xiàn)代高新技術(shù)的應(yīng)用,為淀粉的物理法改性開(kāi)拓了新的發(fā)展方向。[3] 化學(xué)改性:淀粉分子上帶有大量的輕基和糖苷鍵是化學(xué)反應(yīng)的活性中心。淀粉的化學(xué)改性主要有酸改性、氧化改性、糊精化、交聯(lián)改性和引入穩(wěn)定取代基法。[4] 酸改性淀粉是在低于糊化溫度時(shí),用無(wú)機(jī)酸處理淀粉漿液而得到。使用這種
第2頁(yè),共11頁(yè)
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
改性方法時(shí),A-葡聚糖的水解可以被很好地調(diào)控,可以得到比原淀粉:,.度史低的淀粉。因此也稱(chēng)之為/酸變稀淀粉,有著很好的流動(dòng)性,隨著處理程度的加深流動(dòng)性加大。常見(jiàn)的酸處理方法有濕法、半干法和非水溶劑法。山于酸處理淀粉有相對(duì)低的孰度和分子質(zhì)量等性質(zhì),因此可用于軟糖、淀粉果凍等食品工業(yè),造紙工業(yè)中的表而施膠、改善適應(yīng)性等。[5] 氧化改性是淀粉分子在氧化劑作用下,葡萄糖單位上的C。位上的伯輕基,C2, C。上的仲輕基被氧化成醛基或羚基。常用氧化劑有次氯酸鈉、過(guò)氧化物、高錳酸鉀等。羚基的引入,使得分子之間的距離加大,阻止了分子中的氫鍵形成,從而使之有易糊化、黏度低、凝沉性弱、成膜性好、膜的透明度及強(qiáng)度高等特點(diǎn)。[6] 氧化淀粉用途廣泛,可用作食品工業(yè)中的低孰度增稠劑、代替植物膠用于果膠、軟糖、醬類(lèi)制品生產(chǎn)加工中,在造紙工業(yè)中,可用作施膠劑和膠粘劑,改善印刷適應(yīng)性、提高紙張強(qiáng)度和紙張生產(chǎn)效率。
2.淀粉改性傳統(tǒng)包裝用高分子材料
淀粉是從玉米、糧食谷物、稻米和土豆獲得的多糖類(lèi),來(lái)源豐富。淀粉實(shí)質(zhì)上是直鏈淀粉,其幾乎是線(xiàn)性無(wú)水葡萄糖聚合物,以及支鏈淀粉,其幾乎是支鏈無(wú)水葡萄糖聚合物混和物。采用的淀粉種類(lèi)不同,兩者的比例也不同,其結(jié)構(gòu)如下圖。填充型淀粉塑料是在一定條件下將淀粉與塑料中的羥基進(jìn)行活化,或采用合適的增容技術(shù)形成高聚物共混體系。全淀粉熱塑性塑料屬于天然聚合物,其淀粉含量在90%以上,添加其他組分也是可降解的。其制備原理是使淀粉分子無(wú)序化,形成具有熱塑性能的熱塑性淀粉(TPS)。
降解淀粉基塑料有三種方式:光、生物、光-生物降解。光降解是使大分子鏈斷裂成小分子,然后微生物吞噬;生物降解是淀粉首先被微生物吞噬,塑料比表面積大大增加,同時(shí)微生物分泌出酶,酶進(jìn)入聚合物的活性位置并發(fā)生作用,導(dǎo)致聚合物強(qiáng)度下降,另一方面添加的自氧化劑與土壤中的金屬鹽反應(yīng)成過(guò)氧化物,其切斷聚合物的分子鏈,增大的比表面積增加了鏈段斷裂速度,低分子被微生物進(jìn)一步降解為二氧化碳和水;光-生物降解塑料是指淀粉等生物降解劑首先被生物降解,這一過(guò)程削弱了高聚物基質(zhì),使高聚物母體變得疏松,增大了表面/體積比。同時(shí),日光、熱、氧、引發(fā)光敏劑、促氧劑等物質(zhì)的光氧化和自氧化
第3頁(yè),共11頁(yè)
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
作用,導(dǎo)致高聚物的鏈被氧化斷裂,分子量下降并被微生物消化。能與淀粉共混的合成樹(shù)脂有:高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線(xiàn)性低密度聚乙(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚(Polyester)等。其中低密度聚乙烯、線(xiàn)性低密度聚乙烯、聚乙烯醇添加淀粉的降解塑料為主要的研究對(duì)象,常用的食品包裝材料有聚乙烯和聚丙烯。[7] 2.1淀粉改性聚乙烯(PE)
聚乙烯為非極性聚合物,而淀粉是一種富含羥基的強(qiáng)極性天然高分子化合物。且兩者鏈結(jié)構(gòu)差異也較大,混溶性極差機(jī)械共混物降會(huì)形成完全相分離的體系,過(guò)去十幾年尋找合適的增容技術(shù)提高聚乙烯和淀粉的相容性。一般采用接枝增容劑的添加增加增容性,當(dāng)聚乙烯-接枝-1-烯-1-醇和聚乙烯-接枝-1-十一烯-1-醇作為增容劑,1當(dāng)其含量到達(dá)3-5%時(shí)候,低密度聚乙烯(LDPE)和淀粉共混物拉伸強(qiáng)度和彈性模量得到了很大的提高,同時(shí)LDPE熔點(diǎn)也得到了提高。聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐增容低密度聚乙烯/西米淀粉熱塑性增強(qiáng)紅麻纖維復(fù)合材料,2結(jié)果表明提高了共混物的相容性,拉伸強(qiáng)度和楊氏模量得到了提高,水分吸收表明聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐的添加降低了體系的吸水性。也有對(duì)淀粉進(jìn)行處理增加增容性,玉米淀粉采用環(huán)氧氯乙烷和增塑劑甘油作為交聯(lián)劑改性,淀粉的酯化和醚化,偶聯(lián)劑處理淀粉都能很好的解決相容性的問(wèn)題。
早期,直接在LDPE中加入淀粉,通過(guò)熔融擠出制得部分可降解包裝材料,但需要淀粉的含量超過(guò)10%,最好達(dá)到30%以上,但是極大影響了力學(xué)性能、氣體阻隔性。4,5同時(shí)淀粉改性聚乙烯作為包裝材料一般儲(chǔ)存條件較苛刻,同時(shí)價(jià)格較貴,降解也不完全,因此目前不適合大規(guī)模降解高分子包裝材料。2.2淀粉改性聚丙烯(PP)[8] 改性過(guò)的淀粉聚丙烯官能團(tuán)具有很好的化學(xué)結(jié)合,6增強(qiáng)了共混物的物理力學(xué)性能,第4頁(yè),共11頁(yè)
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
改善了體系結(jié)構(gòu)和吸水性。取向和非取向混和物的強(qiáng)度是PP的1.5-2.0倍,改型淀粉的引入提供了生產(chǎn)高強(qiáng)度新的安全生態(tài)材料。在引發(fā)劑過(guò)氧化二異丙苯(DCP)作用下,以甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)為相容劑,通過(guò)雙螺桿擠出“一步法”實(shí)現(xiàn)了淀粉(ST)的熱塑及其與聚丙烯(PP)共混增容,制備了PP/ ST 共混材料,7其含量為1 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)力學(xué)性能最佳,對(duì)于相容劑,GMA/St 體系GMA 含量2 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)達(dá)到最佳,相比于未加相容劑體系拉伸強(qiáng)度分別提高了約40 %和50 %,缺口沖擊強(qiáng)度分別提高了51.4 %和79 %。
利用土壤包埋測(cè)試聚丙烯和淀粉生物降解材料的降解性,8利用熱重分析包埋前后PP基材和其混和物的熱穩(wěn)定性,不同環(huán)境中(含氮?dú)饣蛘吆鯕獠煌瑮l件)降解性也不一樣,利用UV光輻射生物可降解塑料發(fā)現(xiàn),9淀粉改性PP塑料在生物降解前先光氧化,熱分析PP結(jié)晶度降低,材料熱穩(wěn)定性也發(fā)生了改變,生物降解趨勢(shì)是增加淀粉單元的熱穩(wěn)定性但不影響PP,光氧化雖然可能是淀粉更加穩(wěn)定但趨勢(shì)是降低混和物的熱穩(wěn)定性。這些分析得出了相關(guān)的降解速度理論公式,為實(shí)際生產(chǎn)可控生物降解包裝材料提供了很好的依據(jù)。[9] 3.淀粉三大物理改性技術(shù)研究[10]
隨著人們對(duì)健康、環(huán)保和食品安全的日益重視,開(kāi)發(fā)綠色食品和綠色食品加工工藝已成為目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。淀粉是可再生和生物降解的綠色資源,對(duì)淀粉進(jìn)一步加工可以得到許多性質(zhì)優(yōu)良的改性淀粉產(chǎn)品,在食品中有著廣泛的應(yīng)用。淀粉的物理改性是指借助熱機(jī)、物理械力、場(chǎng)等物理手段對(duì)淀粉進(jìn)行改性,通過(guò)這些方法處理的淀粉,且加工工藝及其產(chǎn)品的理化性不含化學(xué)試劑的殘留,產(chǎn)品應(yīng)用范圍和附加值也大大提質(zhì)得到明顯改善,因此淀粉的物理改性備受人們的關(guān)注,研究也異常活躍。3.1濕熱處理技術(shù)
將一定水分(14%}27%)的淀粉在100%相對(duì)濕度的條件下,于100℃或史高溫度下加熱較長(zhǎng)時(shí)間(<5 h}18 h),可以使淀粉的物理性質(zhì)發(fā)生很大改變而不發(fā)生化學(xué)變化。濕熱處理淀粉的晶形發(fā)生變化而濘致凝膠性質(zhì)、糊化行為、膨脹行為、糊液透明度等性質(zhì)變化。
濕熱處理能保持淀粉顆粒的大小和形狀。在濕熱處理玉米、小麥、燕麥、小扁顯和馬鈴薯淀粉后,外部形態(tài)、顆粒大小沒(méi)有改變Hoover等人研究了馬鈴薯、第5頁(yè),共11頁(yè)
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
山藥和扁顯淀粉濕熱處理后糊化溫度的變化情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)糊化溫度分別提高了約16℃和24℃。Perera等人考察濕熱處理的淀粉發(fā)現(xiàn)95℃糊化的粘度一般比原淀粉低,但95℃保溫30 min后糊的粘度變化較原淀粉小,說(shuō)明其熱糊穩(wěn)定性高于原淀粉。
劇烈條件處理使淀粉凝膠的剛性變小,溶解性增大,可能是因?yàn)榕蛎浶詼p小及部分淀粉發(fā)生了降解,且處理的劇烈程度越大,冷藏時(shí)淀粉的老化越嚴(yán)重;而溫和的濕熱處理?xiàng)l件使馬鈴薯淀粉的剛性增強(qiáng)。
淀粉物理性質(zhì)的這些變化與淀粉顆粒內(nèi)分子旋轉(zhuǎn)使分子間的聯(lián)接增加有關(guān)。X-射線(xiàn)衍射分析表明:濕熱處理使馬鈴薯淀粉的結(jié)晶度增加,且晶形由原來(lái)的B形轉(zhuǎn)變成A+C形,與玉米原淀粉相似,Banks等認(rèn)為濕熱處理產(chǎn)生兩個(gè)效應(yīng):(1)脫水,使晶形山B形變成A形;(2)無(wú)定形的直鏈淀粉轉(zhuǎn)化成2擠壓技術(shù) 3.2擠壓技術(shù)的原理
擠壓技術(shù)是指物料經(jīng)預(yù)處理(粉碎、調(diào)濕、混合)后,經(jīng)機(jī)械作用強(qiáng)使其通過(guò)一個(gè)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的孔口(模具),以形成一定形狀和組織狀態(tài)的產(chǎn)品。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有:可以把幾個(gè)化學(xué)過(guò)程操作放在中一的設(shè)備中進(jìn)行,時(shí)空產(chǎn)量高;化學(xué)反應(yīng)在一個(gè)相對(duì)干的環(huán)境卜,短時(shí)間內(nèi)與淀粉的糊化同時(shí)發(fā)生;設(shè)備配套簡(jiǎn)單、占地小、操作方便、適應(yīng)性強(qiáng);可大量連續(xù)生產(chǎn);無(wú)污水產(chǎn)生。
擠壓技術(shù)的主要設(shè)備是螺桿擠壓機(jī),一般分中-螺桿和雙螺桿2種類(lèi)型。雙螺桿擠壓機(jī)具有史高的混合效率、過(guò)程控制好、產(chǎn)品均一等優(yōu)點(diǎn),因此在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用史為廣泛。以雙螺桿擠壓機(jī)為例,干物料和水從加料斗均勻地進(jìn)入機(jī)筒后,沿轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿上螺槽軸向運(yùn)動(dòng)的方向向前輸送,此后山于受到機(jī)頭阻力和螺桿壓縮比結(jié)構(gòu)的作用,物料被逐漸壓實(shí)二因吸收了來(lái)自機(jī)筒加熱器的熱量和螺桿與機(jī)筒間強(qiáng)烈的摩擦、攪拌和剪切等機(jī)械能所轉(zhuǎn)化的熱量
而升溫,直到全部熔融。隨著軸向運(yùn)動(dòng)的螺槽逐漸變淺,熔融的物料被繼續(xù)加壓加熱形成了蒸煮過(guò)程,其間將發(fā)生脂肪和蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化及化學(xué)變性、微生物被悉數(shù)殺滅、酶被抑制或失活等一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)。熔融的物料組織被進(jìn)一步均化,最終從機(jī)頭末端的模頭被定量、定壓地?cái)D出,山于溫度和壓力突然降至常溫、常壓狀態(tài),致使物料內(nèi)水分急劇汽化蒸發(fā),體積迅速膨脹,再經(jīng)冷卻成型。擠壓過(guò)程中淀粉的降解主要是山于擠壓過(guò)程中的高溫、高壓、高摩擦和高
第6頁(yè),共11頁(yè)
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
剪切所引起的。擠壓過(guò)程中的膨化現(xiàn)象產(chǎn)生主要是山于物料從高溫高壓的機(jī)筒中擠出模具后,驟然降到常溫常壓,水分閃蒸所引起的,溫度越高,壓力越大,膨化度也越大[o}螺旋形。
3.3濕熱處理技術(shù)在淀粉改性中的應(yīng)用
濕熱處理可以使淀粉的物理性能得到改善而開(kāi)發(fā)了多種用途,最主要的應(yīng)用是作為制備抗性淀粉的重要工藝。在抗性淀粉制備中,日本的食品化工公司利用高直鏈玉米淀粉為原料,經(jīng)過(guò)濕熱處理后,制成食物纖維高達(dá)60%的功能性食品材料,該產(chǎn)品添加在而包中,作為主食己經(jīng)在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。抗性淀粉作為主要填充料添加于食品中,可改善食品質(zhì)地,延長(zhǎng)食品保質(zhì)期,具有熱量少、防止結(jié)腸癌、降血脂、預(yù)防膽結(jié)石、促進(jìn)人體對(duì)礦物質(zhì)的吸收等保健作用。此外,日木二和淀粉工業(yè)株式會(huì)社經(jīng)過(guò)近十年的基礎(chǔ),利用減壓蒸汽處理,己成功地生產(chǎn)出不同性質(zhì)的濕熱處理淀粉商品。3.4擠壓技術(shù)在淀粉改性中的應(yīng)用
擠壓技術(shù)應(yīng)用于淀粉的物理和化學(xué)改性有著廣泛的應(yīng)用前景,是近些年來(lái)新興的一種淀粉改性技術(shù)。以擠壓生產(chǎn)預(yù)糊化淀粉為例,將淀粉調(diào)到一定的含水量在擠壓機(jī)套筒中,螺桿運(yùn)離子、電子、或不飽和基團(tuán);高聚物空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。基于這些變化,微粒中內(nèi)能的聚集和大量新表而的形成使其處于化學(xué)活躍狀態(tài),易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng);物料因高度的表而活性而極易分散,吸附和溶解。[11]
式中:V為沉降速度;de為微粒有效徑;d1為分散相的密度;dZ為分散介質(zhì)的密度;g為重力加速度;為分散介質(zhì)的粘度。由上式可看出,固體微粒直徑越小,其溶液的穩(wěn)定性越好。超微粉具有較小的顆粒半徑,故其速溶的穩(wěn)定性較好。
4.淀粉改性制備高吸水性樹(shù)脂的合成
淀粉與MA配比的影響
淀粉中含有大量的經(jīng)基可直接與順配進(jìn)行酷化反應(yīng)形成順丁烯二酸單酷(形成雙醋且需加催化劑)即通過(guò)醋化反映直接在淀粉上引人不飽和鍵使其很容易和
第7頁(yè),共11頁(yè)
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
丙烯酸和交聯(lián)劑進(jìn)行共聚。
從[12] [13]可知,淀粉與順醉的醋化率對(duì)吸水樹(shù)脂的性能有很大的影響.當(dāng)順醉與淀粉的質(zhì)量比太低時(shí),其醋化率很低,即大部分淀粉鏈上未引人不飽和鍵,丙烯酸難于與淀粉形成高的共聚物,使得大部分高分子未形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),樹(shù)脂可溶于水;反之,當(dāng)MA與淀粉的混合比太高時(shí),淀粉鏈上的經(jīng)基大部分被醋化,形成的共聚物的交聯(lián)度過(guò)大,反而使形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空間變小,致使產(chǎn)品的吸水能力變差.經(jīng)實(shí)驗(yàn)得知,當(dāng)MA與淀粉的質(zhì)量比為0.4時(shí),所得產(chǎn)品的吸水率最高.交聯(lián)劑的選擇及其濃度的影響。
從[14] [15] [16]可知,可用著高吸水性樹(shù)脂交聯(lián)劑的單體很多.例如,二乙二醇二甲基丙烯酸醋、N,N一二亞甲基一二甲基丙烯酸酞胺、甲基丙烯酸一2一經(jīng)基乙酷等.本實(shí)驗(yàn)采用N.N一二亞甲基一二甲基丙烯酸酞胺作交聯(lián)劑,其在單體中的濃度對(duì)樹(shù)脂吸水率的影響見(jiàn)下表。
由上表可知,隨著交聯(lián)劑用量的增加樹(shù)脂的吸鹽水能力會(huì)逐漸增加,最后趨于恒定.而吸收去離子水的能力呈先增加后略下降的趨勢(shì).這是由于隨著交聯(lián)劑的濃度的增加,共聚物的交聯(lián)度也增加,其中形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空間變小,故吸水率變小.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)交聯(lián)劑的濃度以單體總量的0.3%為宜。引發(fā)劑的選擇與濃度的影響。
由于該實(shí)驗(yàn)在溶劑中聚合,故應(yīng)運(yùn)用油溶性自由基作引發(fā)劑,常見(jiàn)的有過(guò)氧化苯甲酞(BPO),偶氮二異丁睛(AIBN)兩類(lèi).一般,引發(fā)劑的類(lèi)型對(duì)樹(shù)脂的性能影響不大,但它們的活性在不同的溫度下有很大的差別.在90℃時(shí),AIBN分解成自由基的速度非常快,僅幾分種的時(shí)間,使得單體很容易發(fā)生暴聚。
從[17] [18]可知,膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主要成分的勃土,它的化學(xué)式A1z0,?4Si0z?nHzO(n通常大于2),它是一種三層結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物,每個(gè)晶層
第8頁(yè),共11頁(yè)
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用 的兩端都是硅氧四面體,中同夾看一層鋁氧八面體,晶層之間的氧原子聯(lián)系力很小,水很容易進(jìn)人晶層中間,引起膨脹,因此膨潤(rùn)土有很強(qiáng)的吸水性;而且晶格中的Al'`和S14+常易被M獷、Fe'` } ZnZ`等離子置換,吸附離子后,使得晶層之間的距離增加,更易吸收水.因此,膨潤(rùn)土是一很好的無(wú)機(jī)吸水性材料,其耐鹽水性也很好.通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知,當(dāng)膨潤(rùn)土占體系總重量的12%時(shí),吸水率最好,保水性能也很好,能夠滿(mǎn)足我們的應(yīng)用要求。[19] 氫氧化鈉的加人量對(duì)樹(shù)脂的吸水性也有較大的影響.氫氧化鈉的量太少時(shí),樹(shù)脂中還含有較多的撥酸,在水中形成足夠多的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),吸水性差;但氫氧化鈉的加人量過(guò)多,樹(shù)脂中的梭基大部分被中和,使得樹(shù)脂的水溶性增加,吸水與保水能力變差.當(dāng)加人氫氧化鈉的物質(zhì)的量為體系中總梭基的物質(zhì)的量的一半時(shí),樹(shù)脂的吸水與保水性均較好。
5.環(huán)保塑料袋生產(chǎn)技術(shù)的成熟
目前,國(guó)際上可以用作環(huán)保型的塑料袋大致有光降解型、完全生物降解型、水降解型和淀粉改性型等4種。我國(guó)可降解塑料的技術(shù)發(fā)始于20世紀(jì)70年代,基木與世界同步。我國(guó)環(huán)保塑料袋技術(shù)較為成熟的是生物降解型和淀粉改性型兩種。用這兩種技術(shù)生產(chǎn)的可降解塑料袋產(chǎn)品己經(jīng)出口美國(guó)、日木及歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家。
據(jù)了解,可生物降解型的塑料袋是以聚乙烯塑料為主料,摻混淀粉等生物降解劑制成的。這種塑料袋丟棄在野外后,降解塑料袋中所含的淀粉,在短期內(nèi)被上壤或垃圾中的微生物分泌的酶迅速降解而生成空洞,濘致制品力學(xué)性能卜降。伴隨著空洞的生成,表而積擴(kuò)大,增大了它與上壤的接觸而,加快了塑料袋的降解速度。[20]
目前,在市而上使用的大多數(shù)可降解塑料袋的化學(xué)成分是錠粉改性聚烯烴聚乙烯”,淀粉含量在90%以上。這種塑料袋在結(jié)束其正常使用壽命后,再經(jīng)過(guò)半年到1年的時(shí)間就可以完成所有降解過(guò)程。全淀粉塑料的生產(chǎn)原理是使淀粉分子變構(gòu)而無(wú)序化,形成具有熱塑性能的淀粉樹(shù)脂,淀粉在各種環(huán)境中都具備完全的生物降解能力,塑料中的淀粉分子降解或灰化后,形成一氧化碳?xì)怏w,不對(duì)上壤或空氣產(chǎn)生毒害。同時(shí),淀粉又是可再生資源,取之不竭,對(duì)節(jié)約資源也有很大的幫助。
據(jù)了解,目前我國(guó)大大小小規(guī)模不等的塑料包裝企業(yè)共有6力一多家,其中
第9頁(yè),共11頁(yè)
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
一半以上的企業(yè)都處于虧損的困境。造成這種現(xiàn)象的原因是多方而的,如政策、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、市場(chǎng)等等。目前國(guó)家己經(jīng)計(jì)劃投資2億元人民幣,對(duì)可降解產(chǎn)業(yè)尤其是生物可降解產(chǎn)業(yè)給子資金上的扶持。這對(duì)經(jīng)營(yíng)困難、瀕臨破產(chǎn)的環(huán)保塑料企業(yè)來(lái)說(shuō),無(wú)疑是一個(gè)好消息。[21] 7.結(jié)論
我國(guó)幅員遼闊,淀粉作物品種多,產(chǎn)量大。山于淀粉改性技術(shù)落后,一方而國(guó)內(nèi)淀粉產(chǎn)品過(guò)剩,銷(xiāo)路不暢,另一方而又須從國(guó)外進(jìn)口高質(zhì)量的變性淀粉。這種矛盾只有通過(guò)提高淀粉改性技術(shù)才能解決。今后的發(fā)展趨勢(shì)將趨于品種多樣化、功能復(fù)合化,兩性淀粉和多元改性淀粉具有比中一改性產(chǎn)品史優(yōu)越的使用性能,將受到青睞。相信我國(guó)的淀粉改性技術(shù)將有巨大的發(fā)展新的變性淀粉產(chǎn)品將不斷涌現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]張麗娜.天然高分子改性材料及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006 [2]CN:1043135A [3]何照范,熊綠蕓,工紹美1植物淀粉及其利用「M] 1貴陽(yáng)貴州人民出版社,1990 [4]易春,衛(wèi)華,沙谷淀粉基可生物降解纖維的研究進(jìn)展,7月材料導(dǎo)報(bào),2001 [5]
Biliaderis C G1 Stnzchires and phase transitions of starch [M ]saccharide As Stmchzres inFoods(Walte)Marcel,Dekket-1998 57 [6]段善海,徐大慶,繆銘物理法淀粉改性中的研究進(jìn)展5月1,食品利學(xué),2 007 28(3): 361一365 [7]陳代杰,羅敏玉生物高分了,北京化學(xué)工業(yè)出版社,2004 [8]惠斯特勒R淀粉的化學(xué)與工藝學(xué)[M],北京:中國(guó)食品出版社,1987 [9] 陳華,馬建中,楊宗邃,等,改性淀粉DF-B的制備研究,中國(guó)科學(xué)報(bào),1993 [10]裘兆蓉,裴峻峰,離子高分子絮凝劑合成及表征6月1,江蘇工 業(yè)學(xué)報(bào),2003 [11]陳彥逍,劉紹關(guān),淀粉衍生物絮凝劑的研究進(jìn)展[J]1工業(yè)水處理,2007, [12]徐玫,白建,部分淀粉衍生物的制備及應(yīng)用[J],太化利技,1990 [13]張淑媛,李自法,羅偉含鉻廢水的處理[J] 1水處理技術(shù),1999 [14]張淑媛,李承法,不溶性淀粉黃原酸醋用于處理含鎳廢水水處理技術(shù),2001 [15]鄒新禧,兩性淀粉贅合劑吸附性能的研究,8月功能高分了學(xué)報(bào),1999 [16]工杰,肖錦,詹懷宇,兩性高分了絮凝劑的制備及其應(yīng)用研究,2001 [17]馬希晨,曹亞峰,部玉蕾以淀粉為基材的兩性大然高分了絮凝劑的合成[J]大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2001
第10頁(yè),共11頁(yè)
淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用
[18]伊華,彭輝,劉慧漩,等.淀粉改性陽(yáng)離子絮凝劑的制備及絮凝劑性能研究,環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2000,1(1).[19]黃進(jìn),周紫燕.木質(zhì)素改性高分子材料研究進(jìn)展[J].高分子通報(bào),2007(1):50-57.[120]李銘,葛英勇.甲殼素、殼聚糖的改性研究[[J].杭州化下,2004.34(2): 1-7.[21]鄒時(shí)英,王克,殷勤儉,等.瓜爾膠的改性研究,北學(xué)研究與應(yīng)用,2003(6): 317-320.第11頁(yè),共11頁(yè)
第三篇:基因工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用
基因工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用
摘要:生物技術(shù)發(fā)展日新月異,基因工程的應(yīng)用已經(jīng)滲透到工、農(nóng)、衣、國(guó)防和環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域,深刻影響著人類(lèi)的生活和社會(huì)的進(jìn)程;當(dāng)然,基因工程技術(shù)在食品中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。它具有從本質(zhì)上改變生物及食品性能的特性,因此越來(lái)越受到食品科技工作者的重視。本文闡述了基因工程的定義,詳細(xì)介紹了基因工程食品的由來(lái),并介紹了基因工程在食品原料改良中的應(yīng)用;基因工程在食品發(fā)酵中的應(yīng)用;基因工程在農(nóng)副產(chǎn)品加工中的應(yīng)用,同時(shí),展望了基因工程技術(shù)在食品工業(yè)領(lǐng)域中的美好發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞:基因工程
食品工業(yè)
食品原料改良
食品發(fā)酵
農(nóng)副產(chǎn)品
Application of genetic engineering in food industry Abstr act: Changing biotechnology and genetic engineering applications have penetrated into industry, agriculture, national defense, clothing, and the environmental protection and other fields, and deeply influenced the process of human life and society;Genetic engineering application in the food, of course, also more and more widely.It has essentially changed biological and food performance characteristics, so more and more brought to the attention of the food science and technology workers.This paper expounds the definition of genetic engineering, gene engineering was introduced in detail the origin of the food, and introduces the application of genetic engineering in food raw material improvement;The application of genetic engineering in food fermentation;Genetic engineering application in the agricultural and sideline products processing, at the same time, discussed in the field of genetic engineering in food industry good development prospects.Key word: Genetic engineering
food industry
food raw material improvement
food fermentation
agricultural and sideline products
一、基因工程的定義
狹義:指用體外重組DNA技術(shù)去獲得新的重組基因;
廣義:指按人們意愿設(shè)計(jì),通過(guò)改造基因或基因組而改變生物的遺傳特性。如用重組DNA技術(shù),將外源基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌中表達(dá),使大腸桿菌能夠生產(chǎn)人所需要的產(chǎn)品;將外源基因轉(zhuǎn)入動(dòng)物,構(gòu)建具有新遺傳特性的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物;用基因敲除手段,獲得有遺傳缺陷的動(dòng)物等。
基因工程食品: 基因工程食品是指利用生物技術(shù)改良的動(dòng)植物或微生物所制造或生產(chǎn)的食品、食品原料及食品添加劑等。它是針對(duì)某一或某些特性以突變、植入異源基因或改變基因表現(xiàn)等生物技術(shù)方式,進(jìn)行遺傳因子的修飾,使動(dòng)植物或微生物具備或增強(qiáng)此特性,進(jìn)而降低生產(chǎn)成本,增加食品或食品原料的價(jià)值,例如增強(qiáng)抗病性、改變營(yíng)養(yǎng)成分,加快生長(zhǎng)速度、增強(qiáng)對(duì)環(huán)境的抗性等
二、基因工程的發(fā)展史 基因工程是在分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)綜合發(fā)展基礎(chǔ)上于本世紀(jì)70年代誕生的一門(mén)嶄新的生物技術(shù)科學(xué)。一般來(lái)說(shuō),基因工程是指在基因水平上的遺傳工程,它是用人為方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質(zhì)--DNA大分子提取出來(lái),在離體條件下用適當(dāng)?shù)墓ぞ呙高M(jìn)行切割后,把它與作為載體的DNA分子連接起來(lái),然后與載體一起導(dǎo)入某一更易生長(zhǎng)、繁殖的受體細(xì)胞中,以讓外源遺傳物質(zhì)在其中“安家落戶(hù)”,進(jìn)行正常復(fù)制和表達(dá),從而獲得新物種的一種嶄新的育種技術(shù)。
三、基因工程在食品原料改良中的應(yīng)用
(一)水化合物的改良
食品碳水化合物類(lèi)食品方面利用基因工程來(lái)調(diào)節(jié)淀粉合成過(guò)程中特定酶的含量或幾種酶之間的比例,從而達(dá)到增加淀粉含量或獲得獨(dú)特性質(zhì)、品質(zhì)優(yōu)良的新型淀粉。例如:通過(guò)反義基因抑制淀粉分枝酶可獲得完全只含有直鏈淀粉的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯。這樣油炸后的產(chǎn)品更具有馬鈴薯的風(fēng)味,更好的構(gòu)質(zhì),較低的吸油量和較少的油味。
(二)油脂的改良
目前,控制脂肪酸鏈長(zhǎng)的幾個(gè)酶的基因和控制飽和度的一些酶的基因已被克隆成功,并用于研究改善脂肪的品質(zhì)。如通過(guò)導(dǎo)入硬脂酸-ACP 脫氫酶的反義基因,可使轉(zhuǎn)基因油菜 種子中硬脂酸的含量從 2%增加到 40%。而將硬脂酞 CoA 脫飽和酶基因?qū)胱魑锖螅墒罐D(zhuǎn)基因作物中的飽和脂肪酸(軟脂酸、硬脂酸)的含量有所下降,而不飽和脂 肪酸(油酸、亞油酸)的含量則明顯增加,其中油酸的含量可增加 7 倍。除了改變 油脂分子的不飽和度外,基因工程技術(shù)在改良脂肪酸的鏈長(zhǎng)上也取得了實(shí)效。事實(shí)上,高油酸含量的轉(zhuǎn)基因大豆及高月桂酸含量的轉(zhuǎn)基因油料作物芥花菜(Canola)在美國(guó)已經(jīng)成為商品化生產(chǎn)的基因工程油料作物品種。
(三)蛋白質(zhì)的改良
食品中動(dòng)植物蛋白由于其含量不高或比例不恰當(dāng),可能導(dǎo)致蛋白營(yíng)養(yǎng)不良。采用轉(zhuǎn)基因的方法,生產(chǎn)具有合理營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的食品,讓人們只需吃較少的食品,就可以滿(mǎn)足營(yíng)養(yǎng)需求。例如,豆類(lèi)植物中蛋氨酸的含量很低,但賴(lài)氨酸的含量很高;而谷類(lèi)作物中的對(duì)應(yīng)氨基酸含量正好相反,通過(guò)基因工程技術(shù),可將谷類(lèi)植物慕岡導(dǎo)入豆類(lèi)植物,開(kāi)發(fā)蛋氨酸含量高的轉(zhuǎn)基因人豆。
(四)碳水化合物的改良
對(duì)碳水化合物的改進(jìn),只有通過(guò)對(duì)其酶的改變來(lái)調(diào)節(jié)其含量。高等植物體中涉及淀粉合成的酶類(lèi)主要有: ADPP葡萄糖焦磷酸酶(ADP-GPP)、淀粉合成酶(SS)和分支酶(BE)。通過(guò)反義基因抑制淀粉分支酶,可獲得完全只含直鏈淀粉的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯。Monsanto公司開(kāi)發(fā)了淀粉含量平均提高了20%-30%的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯。油炸后的產(chǎn)品更具馬鈴薯風(fēng)味、且吸油量較低。
四、基因工程在食品發(fā)酵中的應(yīng)用
隨著食品工業(yè)的發(fā)展,對(duì)酶、蛋白質(zhì)、氨基酸、香精、甜味劑等原輔料的需求量大增,而這些原輔料傳統(tǒng)上靠動(dòng)植物供應(yīng),由于受氣候、季節(jié)、生長(zhǎng)期等因素的影響,供應(yīng)鼉往往不能滿(mǎn)足需要。現(xiàn)在基因工程技術(shù)已能將許多酶、蛋白質(zhì)、氨基酸和香精以及其他多種物質(zhì)的基岡克隆入合適的微生物宿主細(xì)胞中利用細(xì)菌的快速繁殖來(lái)大量生產(chǎn)。例如將牛胃蛋白酶的基因克隆入微生物體內(nèi),由細(xì)菌生產(chǎn)這種動(dòng)物來(lái)源的酶類(lèi),將解決奶酪工業(yè)受制于凝乳酶來(lái)源不足的問(wèn)題;從西非發(fā)現(xiàn)的由植物果實(shí)中提取的甜味蛋自質(zhì)(thaumatin)的DNA編碼序列已經(jīng)被克隆入細(xì)菌,以生產(chǎn)這種高效低熱量新型甜味劑等。下面重點(diǎn)介紹基因工程程在啤酒工業(yè)、乳品工業(yè)方面的應(yīng)用。
(一)啤酒工業(yè)
1、大麥的選育:
利用RF[,P(限制性片斷長(zhǎng)度多樣性)技術(shù)對(duì)人麥進(jìn)行抗病選育、Q一淀粉酶多基因族分析大麥醇溶蛋白的研究及品種鑒定。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源基因直接導(dǎo)入大麥,用于品種改良、抗蟲(chóng)和抗病選育,人們期待著基因重組技術(shù)能產(chǎn)生耐枯斑病等病害的大麥品種。
2、啤酒稻的選育:
大米是啤酒釀造中使用最廣的輔料,但普通大米的用帚提高到30%以上時(shí),麥汁中Q一氨基氮含量會(huì)不足而影響酵母的正常生長(zhǎng)和發(fā)酵。利用基因轉(zhuǎn)移技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)等選育高蛋白、低脂肪、低NSP(非淀粉多糖)的稻品種,專(zhuān)門(mén)用于啤酒釀造,進(jìn)一步提高輔料比例,降低生產(chǎn)成本。
3、啤酒酵母的改造:
利用糧食替代晶釀造啤酒的首選原料是纖維素因?yàn)槔w維素自然界存量最多的有機(jī)物,某些真菌如平菇、香菇、靈芝、紅曲霉等對(duì)纖維素有很強(qiáng)的分解能力,如果利用現(xiàn)代基因工程技術(shù)將這些真菌中控制纖維素酶,合成的基闐轉(zhuǎn)移到啤酒酵母中去,那么啤酒酵母就能利用纖維素釀造啤酒,改變傳統(tǒng)的啤酒生產(chǎn)中消耗大量的大麥和大米等糧食的局面。
(二)乳品工業(yè)
l、提高牛乳產(chǎn)量:
將采用基因工程技術(shù)生產(chǎn)的牛生長(zhǎng)激素(BST)注射到母牛上,可提高母牛產(chǎn)奶量。目前利用DNA的克隆繁殖技術(shù),把人垂體激素(ST)重組體互)陋UBST的mRNA中,利用外源BST來(lái)注射乳牛,可提高15%左右的產(chǎn)奶量,BST現(xiàn)已進(jìn)入商業(yè)化領(lǐng)域。現(xiàn)在英、美等國(guó)都已采用BST來(lái)提高乳牛的產(chǎn)奶量,具有極大的經(jīng)濟(jì)效益,且對(duì)人體無(wú)害。
2、改善牛乳的成分:
利用13一半乳糖苷酶水解乳中的乳糖,對(duì)眾多乳糖不耐癥者是一個(gè)難得的好產(chǎn)品。可將編碼通過(guò)基因工程技術(shù)將B一半乳糖苷酶基因轉(zhuǎn)入GRAS級(jí)的微生物細(xì)胞作為宿主,在宿主調(diào)節(jié)基因的調(diào)控下,在發(fā)酵罐規(guī)模上生產(chǎn)表達(dá)有優(yōu)良特性的13一半乳糖營(yíng)酶基因。此外,針對(duì)礦乳白蛋白的mRNA,用核酸編碼的轉(zhuǎn)基因,使與乳糖合成有關(guān)的a_乳白蛋白(是乳糖產(chǎn)生的催化物質(zhì))的基因被淘汰,以此達(dá)到降低乳中乳糖含量的目的。
五、基因工程在農(nóng)副產(chǎn)品加工中的應(yīng)用
改良果蔬采收后品質(zhì)增加其貯藏保鮮性能 隨著對(duì)番茄、香蕉、蘋(píng)果、菠菜等果蔬成熟及軟化機(jī)理的深入研究和基因工程技術(shù)的迅 速發(fā)展,使通過(guò)基因工程的方法直接生產(chǎn)耐儲(chǔ)藏果蔬成為可能。事實(shí)上,現(xiàn)在無(wú)論在國(guó)外還 是國(guó)內(nèi)都已經(jīng)有了商品化的轉(zhuǎn)基因番茄。促進(jìn)果實(shí)和器官衰老是乙烯最主要的生理功能。在 果實(shí)中乙烯生物合成的關(guān)鍵酶主要是乙烯的直接前體—l-氨基環(huán)丙烷一 1-梭酸合成酶(ACC 合成酶)和ACC 氧化酶。在果實(shí)成熟中這兩種酶的活力明顯增加,導(dǎo)致乙烯產(chǎn)生急劇上升,促進(jìn)果實(shí)成熟。在對(duì)這兩種酶基因克隆成功的基礎(chǔ)上,可以利用反義基因技術(shù)抑制這兩種基 因的表達(dá),從而達(dá)到延緩果實(shí)成熟,延長(zhǎng)保質(zhì)期的目的。因此,利用反義基因技術(shù)可以成 功的培育耐儲(chǔ)藏果蔬。目前,有關(guān)的研究正在繼續(xù)進(jìn)行,并已擴(kuò)大到了草莓、梨、香蕉、芒 果、甜瓜、桃、西瓜、河套蜜瓜等,所用的目的基因還包括與細(xì)胞壁代謝有關(guān)的多聚半乳糖 醛酸酶(PG)、纖維素酶和果膠甲脂酶基因。反義PG 轉(zhuǎn)基因番茄還具有更強(qiáng)的抗機(jī)械損傷和 真菌侵染能力,且有更高的果醬產(chǎn)率。
(六)、展望
目前,包括我國(guó)政府在內(nèi)的各國(guó)政府對(duì)基因工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)中的應(yīng)用都制定了相關(guān)的管理?xiàng)l例,因此只要合理地使用,基因工程技術(shù)將是發(fā)展綠色食品產(chǎn)業(yè)的有效手段。基因工程技術(shù)是一門(mén)誕生不久的新興技術(shù),正如其它一些新技術(shù)的產(chǎn)生過(guò)程一樣,由于人們一開(kāi)始對(duì)新技術(shù)的了解程度不夠,由此而產(chǎn)生的疑慮和爭(zhēng)論是可以理解的,更何況基因工程技術(shù)研究的產(chǎn)品與人類(lèi)健康息息相關(guān)。雖然現(xiàn)在對(duì)基因工程技術(shù)仍有許多爭(zhēng)論,但目前科學(xué)界已基本上達(dá)成共識(shí),即基因工程本身是一門(mén)中性技術(shù),只要能正確地使用該項(xiàng)技術(shù)就可以造福于人類(lèi)可以預(yù)言,在2l世紀(jì),以基因工程為核心的生物技術(shù)必將給食品工業(yè)帶來(lái)深刻的革命
參考文獻(xiàn)
[1]林影、石磊、杜紅麗.食品與基因工程.北京.化學(xué)工業(yè)出版社,2007.10 [2]周如金,郭華,彭志英.基因工程及其在食品中應(yīng)用[J].2002,4:33.
[3]楊淑芳.發(fā)酵工程在農(nóng)產(chǎn)品加工上的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2007,(12):1l-13. [4]江梅.生物技術(shù)的應(yīng)用[J].生物學(xué)通報(bào),1996,6:4-8.
[5]何水林.鄭金貴.農(nóng)業(yè)生物技術(shù)在作物品質(zhì)改良中的應(yīng)用[J].福建農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,(3):2O [6] 陳宗道,趙國(guó)華,李洪軍等.食品基因工程研究進(jìn)展[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng),2000,4:14-16. [7] 汪秋安.基因工程食品[J].廣西輕工業(yè),2003,6:5-6.
[8] 鄭鐵松,何國(guó)慶,應(yīng)鐵進(jìn).基因工程技術(shù)在食品品質(zhì)改良中的應(yīng)用[J].食品工業(yè)科技,2000,21(4):70-72.
[9] 伊國(guó)等 基因工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展,食品科技,2001年02期 [10] 吳乃虎.基因工程原理[M].北京:科學(xué)出版社,1999.
[11] 李淑俠,齊鳳蘭,李伯林.基因食品的研究進(jìn)展[J].食品科學(xué),2002,21(3):6-10. [12]彭志英主編.食品生物技術(shù)[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,1999.8:26-33. [13] 邵學(xué)良.劉志偉 基因工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用 [期刊論文]-生物技術(shù)通2009(7)[14]賈士榮.轉(zhuǎn)基因植物的環(huán)境及食品安全性[J].生物工程進(jìn)展.1997,6:38-42.
[15]張建全,張倩,馬建軍.基因工程技術(shù)在視食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,2:106-108.[16] El—Khateib T,Yousef A E.Ockerman H W.Inactivation and attachment of Listeria monocytogenes on beef muscle treated with lactic acid and selected bacteriocins[J].J.Food Protect,1993,56:29-33.
[17] Uzogara,Stella G The impact of genetic modification of human foods in the 2 1 st century:A review[J].Biotechnology Advances,2000,1 8(3):179-2O6.
[18] De Vefies AG,F(xiàn)aucitano L,Soenicki A.The use of gene technology for optimal development of pork meat quality[J].Food Chemistry,2000,69(4):397-405.
[19] Marc Van Montagu, Jeff Schell(1935-2003): Steering agrobacterium-mediated plant gene engineering[J].Trends in Plant Science , 200
[20] El-Khateib T,Yousef A E,Ockerman H W.Inactivation and attachment of Listeria monecytogenes on beef muscle treated with lactic acid and selected bacteriecins[J].J.Food Protect, 1993, 56: 29-33.
第四篇:GMP在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
摘 要GMP是良好操作規(guī)范(Good Manufacturing Practice)的簡(jiǎn)稱(chēng)。食品GMP的主要內(nèi)容是要求企業(yè)從原料、人員、設(shè)施設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程、包裝運(yùn)輸、質(zhì)量控制等方面進(jìn)行規(guī)范性衛(wèi)生要求,并嚴(yán)格執(zhí)行和操作的規(guī)范性文件,是HACCP建立實(shí)施的基礎(chǔ)。文中介紹了GMP的歷史背景、特點(diǎn),綜述了在國(guó)內(nèi)食品行業(yè)應(yīng)用的現(xiàn)狀,對(duì)GMP在食品工業(yè)中需要提高和改進(jìn)的方面提出建議。
關(guān) 鍵 詞GMP食品應(yīng)用
前 言隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,人民生活水平的逐漸提高,人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也與日俱增,現(xiàn)代人不再僅僅滿(mǎn)足于吃飽,更注重安全、健康和營(yíng)養(yǎng),因此對(duì)于食品工業(yè)來(lái)說(shuō)GMP是十分必要的。作為未來(lái)食品行業(yè)工作的成員之一,了解現(xiàn)階段我國(guó)GMP在食品工業(yè)中的應(yīng)用更是必不可少的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng),
第五篇:PCR技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用
PCR技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用
姓名
專(zhuān)業(yè)
翟揚(yáng)威 學(xué)號(hào) 11042106
食品科學(xué)與工程 班級(jí) 11-1
[摘要]: 如今食品營(yíng)養(yǎng)、安全問(wèn)題備受關(guān)注,是關(guān)系到人們健康和國(guó)家發(fā)展的重大課題,有關(guān)食品安全檢測(cè)的技術(shù)受到重視,其中 PCR技術(shù)以其靈敏度高、特異性強(qiáng)以及快速準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì)在食品檢測(cè)領(lǐng)域得到廣泛的認(rèn)可.現(xiàn)主要介紹一下PCR技術(shù)檢測(cè)食品微生物的優(yōu)點(diǎn),且分析了PCR技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用及一些新的PCR檢測(cè)技術(shù),并說(shuō)明了這些技術(shù)在食品微生物檢測(cè)中的發(fā)展。
[關(guān)鍵詞]: 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) PCR 食品檢測(cè) 微生物
近年來(lái),PCR技術(shù)在食品工業(yè)中倍受重視,例如:基因克隆、轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)、微生物檢測(cè)、食品成分及產(chǎn)地的檢測(cè)等,推進(jìn)了基因工程在食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
首先,我們得了解PCR技術(shù)是什么?作用原理是什么?
PCR即聚合酶鏈反應(yīng)(Polymerase Chain Reaction ,PCR),是80年代中期發(fā)展起來(lái)的體外核酸擴(kuò)增技術(shù)。它具有特異、敏感、產(chǎn)率高、快速、簡(jiǎn)便、重復(fù)性好、易自動(dòng)化等突出優(yōu)點(diǎn);能在一個(gè)試管內(nèi)將所要研究 的目的基因或某一DNA片段于數(shù)小時(shí)內(nèi)擴(kuò)增至十萬(wàn)乃至百萬(wàn)倍,使肉眼能直接觀察和判斷;可從一根毛發(fā)、一滴血、甚至一個(gè)細(xì)胞中擴(kuò)增出足量的DNA供分析研 究和檢測(cè)鑒定。過(guò)去幾天幾星期才能做到的事情,用PCR幾小時(shí)便可完成。PCR技術(shù)是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)革命性創(chuàng)舉和里程碑。
PCR技術(shù)的基本原理:該技術(shù)是在模板DNA、引物和四種脫氧核糖核苷酸存在下,依賴(lài)于DNA聚合酶的酶促合成反應(yīng)。DNA聚合酶以單鏈DNA為模板,借助一小段雙鏈DNA來(lái)啟動(dòng)合成,通過(guò)一個(gè)或兩個(gè)人工合成的寡核苷酸引物與單鏈DNA模板中的一段互補(bǔ)序列結(jié)合,形成部分雙鏈。在適宜的溫度和環(huán)境下,DNA聚合酶將脫氧單核苷酸加到引物3′-OH末端,并以此為起始點(diǎn),沿模板5′→3′方向延伸,合成一條新的DNA互補(bǔ)鏈。
參加pcr反應(yīng)的物質(zhì)主要有五種即引物、酶、D-NTP、模板和Mg2+ 引物:引物是PCR特異性反應(yīng)的關(guān)鍵,PCR 產(chǎn)物的特異性取決于引物與模板DNA互補(bǔ)的程度。理論上,只要知道任何一段模板DNA序列,就能按其設(shè)計(jì)互補(bǔ)的寡核苷酸鏈做引物,利用PCR就可將模板DNA在體外大量擴(kuò)增。設(shè)計(jì)引物應(yīng)遵循以下原則: ①引物長(zhǎng)度:15-30bp,常用為20bp左右。
②引物擴(kuò)增跨度:以200-500bp為宜,特定條件下可擴(kuò)增長(zhǎng)至10kb的片段。
③引物堿基:G+C含量以40-60%為宜,G+C太少擴(kuò)增效果不佳,G+C過(guò)多易出現(xiàn)非特異條帶。ATGC最好隨機(jī)分布,避免5個(gè)以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列。
④避免引物內(nèi)部出現(xiàn)二級(jí)結(jié)構(gòu),避免兩條引物間互補(bǔ),特別是3'端的互補(bǔ),否則會(huì)形成引物二聚體,產(chǎn)生非特異的擴(kuò)增條帶。⑤引物3'端的堿基,特別是最末及倒數(shù)第二個(gè)堿基,應(yīng)嚴(yán)格要求配對(duì),以避免因末端堿基不配對(duì)而導(dǎo)致PCR失敗。
⑥引物中有或能加上合適的酶切位點(diǎn),被擴(kuò)增的靶序列最好有適宜的酶切位點(diǎn),這對(duì)酶切分析或分子克隆很有好處。
⑦引物的特異性:引物應(yīng)與核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)的其它序列無(wú)明顯同源性。引物量:每條引物的濃度0.1~1umol或10~100pmol,以最低引物量產(chǎn)生所需要的結(jié)果為好,引物濃度偏高會(huì)引起錯(cuò)配和非特異性擴(kuò)增,且可增加引物之間形成二聚體的機(jī)會(huì)。
PCR 技術(shù)檢測(cè)微生物的基本原理是在被檢測(cè)微生物核酸序列, 在PCR 體系下經(jīng)高溫變性、低溫退火、適溫延伸三步循環(huán)將單個(gè)核酸分子序列以2的指數(shù)進(jìn)行大量復(fù)制擴(kuò)增的過(guò)程。即在檢測(cè)時(shí), 被檢測(cè)微生物雙鏈DNA 序列在94℃變性解鏈成雙鏈, 55℃特異性引物與單鏈DNA 結(jié)合, 72℃在引物的引導(dǎo)延伸復(fù)制檢測(cè)微生物DNA 序列。以上三步進(jìn)行循環(huán)擴(kuò)增得到大量的被檢測(cè)微生物DNA 序列, 最后一般在凝膠電泳下檢測(cè)目的DNA。理論上只要樣品中有一個(gè)分子的微生物就可以在短時(shí)間內(nèi)用PCR 技術(shù)檢測(cè)到。食品中污染微生物種類(lèi)很多, 即使是同一種食品中微生物種類(lèi)也有很多, 用傳統(tǒng)的方法檢測(cè)食品中微生物要分離出所有的微生物很困難。特別是在檢測(cè)食品中的弱勢(shì)菌時(shí), 可能很難用傳統(tǒng)的方法檢測(cè)出來(lái), 特別是有些微生物很難培養(yǎng), 而用PCR 技術(shù)檢測(cè)這些微生物可以避免這些問(wèn)題, 因此, 利用PCR 技術(shù)能夠比較準(zhǔn)確地檢測(cè)食品中微生物。
PCR技術(shù)在食品成分測(cè)定方面的應(yīng)用也倍受關(guān)注,如動(dòng)物源性成分的測(cè)定等。
近年來(lái),瘋牛病、羊癢病及禽流感等疾病通過(guò)食品的傳播,由于食品安全性與質(zhì)量監(jiān)督的需要及宗教信仰等問(wèn)題,有必要對(duì)食品中的動(dòng)物源成分進(jìn)行檢測(cè),僅靠傳統(tǒng)的外觀鑒別,無(wú)法準(zhǔn)確判定其實(shí)際成分。PCR 技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物肉類(lèi)的物種檢測(cè)與飼料中的動(dòng)物成分檢測(cè)。陳文炳[20]等,應(yīng)用了PCR技術(shù)檢測(cè)12種加工食品中豬、牛、羊、雞等動(dòng)物源性成分,并開(kāi)發(fā)了真核生物所共有的18S核糖體DNA(18S R-DNA)與食品中多種動(dòng)物物種特異性基因片段之間的二重PCR檢測(cè)方法,以提高檢測(cè)效率與準(zhǔn)確性,節(jié)約檢測(cè)成本。王麗媛[21]等,利用單重PCR和多重PCR對(duì)部分市售肉制品進(jìn)行檢測(cè),以確定食品中是否含有動(dòng)物源性成分及其含量。此方法操作簡(jiǎn)便,快速準(zhǔn)確,節(jié)省費(fèi)用。植物源性成分的測(cè)定
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)產(chǎn)品出口大國(guó),加入WTO后,隨著農(nóng)產(chǎn)品出口量的增加,國(guó)外對(duì)出口食品質(zhì)量的要求也隨之提高。為確保食品的品質(zhì)和安全,為我國(guó)食品的進(jìn)出口貿(mào)易嚴(yán)格把關(guān),保證我國(guó)人民日常生活的食品安全和生命健康。因此,開(kāi)發(fā)出準(zhǔn)確方便的鑒定食品有效成分的方法,具有重大意義。陳文炳[22]等本研究以豆粉與豆奶粉中的大豆成分(內(nèi)源Lectin基因)、食品中的玉米(IVR 基因)、馬鈴薯(PATA基因)、番茄(PG基因)等成分以及真核生物中普遍存在的核糖體DNA(18S R-DNA)片段為研究對(duì)象,進(jìn)行單一與二重PCR擴(kuò)增,以擴(kuò)增產(chǎn)物作為分子標(biāo)記,建立加工食品中植物源性有效成分的分子生物學(xué)鑒定技術(shù),為食品質(zhì)量與安全管理提供技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn)
[1]張玉霞,黃鳴.食品檢驗(yàn)中多重PCR技術(shù)的應(yīng)用.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志, 2008年5月第18卷第5期 P958-960 [2]陳師勇、莫照蘭、徐永立.水產(chǎn)養(yǎng)殖病原微生物檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展.海洋科學(xué),2002.26(9)P31-35 [3]楊衛(wèi)軍,張小軍,張坤朋,張光杰.PCR技術(shù)在食品微生物檢測(cè)中的應(yīng)用.安陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào),2004(4)p16-18 [4]張玉霞,黃鳴.食品檢驗(yàn)中多重PCR技術(shù)的應(yīng)用.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志, 2008年5月第18卷第5期 P958-960 [5]陳師勇、莫照蘭、徐永立.水產(chǎn)養(yǎng)殖病原微生物檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展.海洋科學(xué),2002.26(9)P31-35 [6]楊衛(wèi)軍,張小軍,張坤朋,張光杰.PCR技術(shù)在食品微生物檢測(cè)中的應(yīng)用.安陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào),2004(4)p16-18