近日，福州大學(xué)汪少蕓教授團(tuán)隊(duì)在Engineering雜志上發(fā)表最新成果，標(biāo)題為“Innovative Food Processing Technologies Promoting Efficient Utilization of Nutrients in Staple Food Crops”。福州大學(xué)Yuan Yi為第一作者，福州大學(xué)汪少蕓教授、蔡茜茜副研究員為共同通信作者。
摘 要
隨著全球人口的快速增長(zhǎng)和對(duì)健康飲食的需求不斷增加，提高主食作物的營(yíng)養(yǎng)利用效率已成為一項(xiàng)關(guān)鍵的科學(xué)和工業(yè)挑戰(zhàn)，這促使了食品加工技術(shù)的創(chuàng)新。本綜述首先介紹了主食作物加工過(guò)程中常見(jiàn)的營(yíng)養(yǎng)挑戰(zhàn)，然后全面審查了旨在通過(guò)微波、脈沖電場(chǎng)、超聲波、現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)和酶技術(shù)等創(chuàng)新加工技術(shù)提高主食作物食品營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量的研究。此外，以大豆加工為例，強(qiáng)調(diào)了整合創(chuàng)新加工技術(shù)以?xún)?yōu)化主食作物營(yíng)養(yǎng)利用的重要性。這項(xiàng)工作旨在提高食品從業(yè)者對(duì)加工技術(shù)如何優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)利用的理解，從而促進(jìn)食品加工研究的創(chuàng)新和協(xié)同的多技術(shù)戰(zhàn)略，最終為應(yīng)對(duì)全球糧食安全挑戰(zhàn)提供有價(jià)值的參考。
01
前言
谷物、豆類(lèi)和塊莖是構(gòu)成人類(lèi)飲食核心的基本主食作物，提供碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)等重要宏量營(yíng)養(yǎng)素，從而直接促進(jìn)人類(lèi)健康和福祉。而傳統(tǒng)的食品加工方法往往導(dǎo)致大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失、利用率低以及最終主食作物基產(chǎn)品感官特性不佳，這對(duì)創(chuàng)新食品加工技術(shù)的需求增加。
創(chuàng)新加工技術(shù)可以大致分為三類(lèi)：物理、化學(xué)和生物加工。物理方法，如高壓、超聲波和脈沖電場(chǎng)（pulsed electric field，PEF）處理，使用非熱能提取生物活性化合物，提高營(yíng)養(yǎng)生物利用率。化學(xué)加工使用食品級(jí)試劑、抗氧化劑和抗菌劑來(lái)增強(qiáng)主食作物產(chǎn)品的功能、消化性和安全性，滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)營(yíng)養(yǎng)和安全選擇的需求。生物加工利用微生物和酶來(lái)增強(qiáng)風(fēng)味、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)特性，符合消費(fèi)者對(duì)可持續(xù)食品日益增長(zhǎng)的偏好。整合和實(shí)施多樣化的加工技術(shù)，使主食作物產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)具有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和更大的消費(fèi)者吸引力，最終有助于改善健康結(jié)果和環(huán)境的可持續(xù)性。
從食品加工的角度來(lái)看，提高營(yíng)養(yǎng)利用率、減少損失和增加功能性益處是解決全球糧食危機(jī)和滿(mǎn)足人類(lèi)健康需求的有效策略。然而，這些戰(zhàn)略的成功實(shí)施取決于食品加工技術(shù)的創(chuàng)新。因此，系統(tǒng)分析傳統(tǒng)加工技術(shù)在主食作物營(yíng)養(yǎng)利用方面的局限性，并進(jìn)一步理解創(chuàng)新加工技術(shù)的原理，以促進(jìn)其有效利用和改進(jìn)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是至關(guān)重要的。如圖1所示，本工作將首先分析谷物、豆類(lèi)和塊莖等主食作物加工中常見(jiàn)的營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題。隨后，將回顧可能有效解決這些問(wèn)題的創(chuàng)新食品加工技術(shù)，如非熱加工、天然深共軛溶劑（natural deep eutectic solvents，NADES）、發(fā)酵和酶處理，概述其發(fā)展現(xiàn)狀和當(dāng)前局限性。最后，將討論基于最新科學(xué)和技術(shù)進(jìn)步以及食品行業(yè)當(dāng)前需求的食品加工技術(shù)未來(lái)方向。
圖1 創(chuàng)新食品加工技術(shù)促進(jìn)主食作物營(yíng)養(yǎng)素的充分利用，并提高以主食作物為基礎(chǔ)的食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值
02
主食作物加工中的主要營(yíng)養(yǎng)挑戰(zhàn)
消費(fèi)者食用谷物、豆類(lèi)和塊莖帶來(lái)的營(yíng)養(yǎng)挑戰(zhàn)源于營(yíng)養(yǎng)失衡和反營(yíng)養(yǎng)因素。例如，谷殼中含有維生素等有益的營(yíng)養(yǎng)素，同時(shí)也含有植酸等4 種抗?fàn)I養(yǎng)因子。機(jī)械加工通常會(huì)去除谷殼，導(dǎo)致精煉谷物提供能量但缺乏全面的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，這可能導(dǎo)致飲食失衡和慢性疾病。相比之下，全谷物消費(fèi)與健康益處始終相關(guān)。雖然使用全谷物可以減少營(yíng)養(yǎng)流失，但抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在仍然令人擔(dān)憂(yōu)。豆類(lèi)、扁豆和豌豆等豆類(lèi)，含有凝集素和蛋白酶抑制劑，會(huì)阻礙消化和營(yíng)養(yǎng)吸收。因此，研究的重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)可持續(xù)技術(shù)，以減少反營(yíng)養(yǎng)因素的存在，同時(shí)保持食物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
最近在主食作物加工方面的進(jìn)展集中在2 個(gè)主要領(lǐng)域：全谷物和提取的主食作物成分。對(duì)于全谷物，目標(biāo)是提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，改善其感官品質(zhì)，并解決與將其納入食品產(chǎn)品相關(guān)的挑戰(zhàn)。最近的進(jìn)展還探索了從主食作物或其副產(chǎn)品中提取和利用成分，包括淀粉、蛋白質(zhì)、膳食纖維、油和生物活性化合物。這些成分可以制成增值產(chǎn)品，改善其營(yíng)養(yǎng)狀況，并通過(guò)減少?gòu)U物的產(chǎn)生量來(lái)增強(qiáng)食品的可持續(xù)性?？傊?，解決谷物、豆類(lèi)和塊莖的營(yíng)養(yǎng)挑戰(zhàn)對(duì)于改善飲食健康和預(yù)防慢性疾病至關(guān)重要。下面的章節(jié)將詳細(xì)介紹這些技術(shù)如何有效地應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。
03
創(chuàng)新食品加工技術(shù)有效利用營(yíng)養(yǎng)成分
3.1 創(chuàng)新物理加工技術(shù)
3.1.1 主食作物加工中的介電加熱技術(shù)
介電加熱線(xiàn)使電絕緣材料暴露在高頻電磁場(chǎng)中，從而提高其溫度。與依賴(lài)溫度梯度的傳統(tǒng)導(dǎo)熱方法不同，介電加熱在內(nèi)部產(chǎn)生熱量，最大限度地減少外部和內(nèi)部層之間的溫度變化—這是傳統(tǒng)熱處理中常見(jiàn)的問(wèn)題。該技術(shù)利用電磁波譜的2 個(gè)區(qū)域：射頻（radio frequency，RF），范圍從10 ～300 MHz，微波（microwave，MW），范圍從300 MHz～300 GHz。這些高頻場(chǎng)使絕緣材料能夠快速加熱。研究表明，MW處理優(yōu)于傳統(tǒng)方法，可以提高食品質(zhì)量，如結(jié)構(gòu)、質(zhì)地和顏色，同時(shí)保留更多的營(yíng)養(yǎng)成分，包括維生素和生物活性化合物。此外，MW技術(shù)通過(guò)減少處理時(shí)間和能源消耗來(lái)提高生產(chǎn)效率。相比之下，RF能量可以更深地穿透樣品，使其適合處理大尺寸和塊狀材料。隨著技術(shù)的進(jìn)步，RF加熱正在成為一種潛在的谷物害蟲(chóng)控制非化學(xué)方法，可能取代化學(xué)熏蒸。這種方法可以減少貯藏和運(yùn)輸過(guò)程中的谷物損失，確保有更多的谷物可供消費(fèi)，從而提高谷物的整體利用率。
3.1.2 主食作物加工中的電場(chǎng)技術(shù)
電場(chǎng)技術(shù)，包括PEF和冷等離子體，是新的非熱加工技術(shù)，因其相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注。電場(chǎng)能量用于在分子水平上誘導(dǎo)谷物的物理或化學(xué)變化，而不需要高溫，從而保持食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和質(zhì)量。PEF在保持產(chǎn)品質(zhì)量和提高食品加工的能效方面特別有前景，其特點(diǎn)是包括高壓脈沖電源、處理室和控制系統(tǒng)的系統(tǒng)。對(duì)于持續(xù)的強(qiáng)度和細(xì)胞膜的透過(guò)性，方波和雙極脈沖分別是優(yōu)選的。冷等離子體技術(shù)通過(guò)最大限度地減少對(duì)化學(xué)添加劑的需求，提供了一種可持續(xù)的替代方案。它用電場(chǎng)電離氣體，產(chǎn)生與食物成分相互作用的化學(xué)活性物質(zhì)，從而改變珍珠粟、瓜爾豆、馬鈴薯、山藥和大米等谷物的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量。
3.1.3 主要糧食作物加工中的機(jī)械技術(shù)
高壓加工（high pressure processing，HPP）和超聲波等機(jī)械技術(shù)通過(guò)提供高效、非熱處理的選項(xiàng)徹底改變了食品加工。HPP利用水或其他流體作為介質(zhì)，在食品基質(zhì)中均勻分布?jí)毫?，而超聲波通過(guò)聲波引起的空化作用增強(qiáng)質(zhì)量傳遞。HPP是一種商業(yè)化的非熱技術(shù)，在密封容器中，將食品置于100～600 MPa的壓力下，在室溫下進(jìn)行，從而可以處理各種尺寸和包裝形式的食品。這種方法與熱加工方法相比，對(duì)谷物的營(yíng)養(yǎng)和感官品質(zhì)造成的損害最小，有效地保留了顏色、香氣、口感和營(yíng)養(yǎng)成分。超聲波技術(shù)是一種非熱處理技術(shù)，利用機(jī)械波改變谷物的物理化學(xué)特性。低強(qiáng)度、高頻超聲波用于無(wú)損分析，而高強(qiáng)度、低頻超聲波用于食品加工。超聲波的空化作用會(huì)破壞植物細(xì)胞壁，改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象以暴露水解位點(diǎn)，并調(diào)節(jié)酶活性，促進(jìn)蛋白質(zhì)水解成更易消化的多肽。
如圖2所示，新型物理加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要在于最大限度地保留營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、減少抗?fàn)I養(yǎng)因子、強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及調(diào)節(jié)谷物加工過(guò)程中的消化結(jié)果。這對(duì)于應(yīng)對(duì)氣候變化、土地稀缺、人口增長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)需求上升等全球挑戰(zhàn)尤為重要。這些技術(shù)以高效率、清潔生產(chǎn)以及環(huán)境可持續(xù)性為特點(diǎn)，符合食品行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。通過(guò)利用這些先進(jìn)的物理加工技術(shù)，食品加工可以精細(xì)化，以最小化資源浪費(fèi)并確保食品產(chǎn)品中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保留，從而滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)可持續(xù)健康營(yíng)養(yǎng)食品日益增長(zhǎng)的需求。
圖2 與主食作物相關(guān)的物理技術(shù)與營(yíng)養(yǎng)特性之間的關(guān)系示意圖
3.2 創(chuàng)新化學(xué)處理技術(shù)
3.2.1 用NADES處理副產(chǎn)品以提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率
食品加工面臨提高主食作物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率的挑戰(zhàn)。為了克服水基方法和干法分餾的弊端并最大限度地發(fā)揮以主食作物為基礎(chǔ)的食品的潛力，食品行業(yè)已經(jīng)探索了化學(xué)加工技術(shù)，特別是使用NADES。NADES獨(dú)特的溶劑化特性使得能夠選擇性地提取目標(biāo)化合物，有可能同時(shí)回收植物化學(xué)物質(zhì)以及富含蛋白質(zhì)和纖維的殘留物。
3.2.2 引入天然防腐劑作為成分以實(shí)現(xiàn)化學(xué)防腐
食品在儲(chǔ)存期間的變質(zhì)是一個(gè)主要問(wèn)題，天然防腐劑如精油，多酚，溶菌酶，乳鐵蛋白，殼聚糖和抗菌劑引起了業(yè)界的關(guān)注。烘焙食品，特別是面包，在儲(chǔ)存期間容易受到微生物的破壞。精油通過(guò)以下幾種方法成為有前景的天然防腐劑：（1）加入包裝中；（2）膠囊化以控制釋放；（3）直接加入?？咕倪€能有效抵抗細(xì)菌、真菌和霉菌。通過(guò)酶水解和發(fā)酵衍生，它們可以抑制微生物生長(zhǎng)并延長(zhǎng)保質(zhì)期。
3.2.3 引入天然抗氧化劑作為抑制食品氧化的成分
通過(guò)添加天然抗氧化劑可以有效延緩食品在儲(chǔ)存期間的氧化，從而取代合成添加劑以增強(qiáng)功能性。蔬菜粉與磨碎的大米混合并熱塑性擠出，賦予天然顏色并增強(qiáng)早餐谷物中的礦物質(zhì)，蛋白質(zhì)，脂質(zhì)，纖維，酚類(lèi)和抗氧化劑含量。在米糠早餐谷物生產(chǎn)中使用0.5%的阿薩姆茶提取物顯著增加了總酚含量和抗氧化能力，同時(shí)改善了感官特性和消費(fèi)者的接受度。
傳統(tǒng)的食品加工方法，如糖漬、鹽漬、煙熏和使用添加劑，可能帶來(lái)健康風(fēng)險(xiǎn)。最近，創(chuàng)新的化學(xué)加工技術(shù)，包括NADES和天然防腐劑和抗氧化劑的使用，引起了廣泛關(guān)注。如圖3所示，NADES可用于從主食作物中提取和分離副產(chǎn)品，以獲得替代蛋白質(zhì)植物來(lái)源的精油和蛋白質(zhì)來(lái)源的肽在保存烘焙食品、減少原始主食作物營(yíng)養(yǎng)成分的損失和最大化其利用方面顯示出功效。此外，利用富含天然抗氧化劑（如多酚和黃酮類(lèi)化合物）的植物原料或副產(chǎn)品的粉末或提取物作為商業(yè)主食作物食品中的成分，可以增強(qiáng)食品抗氧化能力和功能，同時(shí)提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
圖3 化學(xué)技術(shù)在主食作物加工中的應(yīng)用。通過(guò)提高副產(chǎn)品利用率、減少營(yíng)養(yǎng)損失、增加活性物質(zhì)含量，提高主食作物類(lèi)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值
3.3 創(chuàng)新生物加工技術(shù)
3.3.1 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)
發(fā)酵長(zhǎng)期以來(lái)一直是食品加工的關(guān)鍵方法。隨著生物技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了許多復(fù)雜的發(fā)酵方法。本文重點(diǎn)介紹三個(gè)重要進(jìn)展：選擇特定的細(xì)菌菌株進(jìn)行發(fā)酵、應(yīng)用合成生物學(xué)和優(yōu)化反應(yīng)環(huán)境。Shi等人使用植物乳酸桿菌進(jìn)行乳酸發(fā)酵，以消除豌豆蛋白分離物中的草味，從而增強(qiáng)香氣并提高客戶(hù)接受度。合成生物學(xué)的進(jìn)步促進(jìn)了更多具有增強(qiáng)特性和多功能性、適用于發(fā)酵系統(tǒng)的強(qiáng)效微生物的開(kāi)發(fā)。使用創(chuàng)新的基因編輯技術(shù)，如成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列-CRISPR相關(guān)蛋白9，對(duì)乳酸菌進(jìn)行基因改造，已經(jīng)顯示出發(fā)酵過(guò)程中植酸酶表達(dá)的增強(qiáng)。誘變育種也應(yīng)用于發(fā)酵。Takahashi等人開(kāi)發(fā)了一種變異清酒酵母菌株K901C8，這種菌株產(chǎn)生的月桂酸己酯水平較高，賦予了清酒獨(dú)特的菠蘿和杏子風(fēng)味。Ye等人利用氣相色譜-嗅覺(jué)計(jì)和氣味活性值分析確定發(fā)酵過(guò)程中小米黃酒的主要香氣成分。已經(jīng)使用了多個(gè)高級(jí)傳感器進(jìn)行發(fā)酵過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)。Wang等人采用基于CRISPR/Cas12的核酸檢測(cè)方法，在大曲發(fā)酵過(guò)程中在菌種水平上監(jiān)測(cè)解淀粉芽孢桿菌。這種方法有助于更好地控制影響風(fēng)味的微生物，最終提高發(fā)酵食品的質(zhì)量。
3.3.2 現(xiàn)代酶技術(shù)
發(fā)酵利用自然微生物過(guò)程，并強(qiáng)調(diào)酶在分解復(fù)雜分子中的關(guān)鍵作用，從而推動(dòng)酶技術(shù)的發(fā)展。人工酶的設(shè)計(jì)已通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助方法取得了進(jìn)展，允許進(jìn)行精確的修改以增強(qiáng)酶的活性、穩(wěn)定性、特異性和選擇性。定向進(jìn)化模擬自然進(jìn)化過(guò)程，在擴(kuò)大酶多樣性和功能方面顯示出巨大潛力。在工業(yè)應(yīng)用中，酶面臨與回收和再循環(huán)相關(guān)的挑戰(zhàn)。這導(dǎo)致了成本的增加。為了優(yōu)化酶的重復(fù)使用和適應(yīng)各種操作環(huán)境，酶固定化得到了廣泛的研究。與游離酶相比，固定化通?？梢蕴岣遬H和熱穩(wěn)定性，以及活性。
近年來(lái)，發(fā)酵和酶技術(shù)方面的創(chuàng)新顯著提高了主食作物的營(yíng)養(yǎng)利用率、加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。圖4展示了這些技術(shù)在主食作物加工中的創(chuàng)新應(yīng)用。這些進(jìn)步在提高主食作物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和生產(chǎn)效率方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，使加工更加可持續(xù)和環(huán)境友好，同時(shí)也改善了食品的健康效益。
圖4 生物技術(shù)在主食作物加工中的應(yīng)用
3.4 多技術(shù)協(xié)作
即使在優(yōu)化處理?xiàng)l件下，使用單一技術(shù)也往往無(wú)法取得最佳結(jié)果。為了解決這個(gè)問(wèn)題，越來(lái)越多的研究集中在協(xié)同使用多種處理技術(shù)上。這種綜合方法旨在獲得理想的加工效果，如理想的質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)素的充分生物利用度。
3.4.1 基于MW的共處理技術(shù)
MW技術(shù)因其能效高、滲透性強(qiáng)以及能夠有效加熱食品材料，在食品加工中得到了廣泛應(yīng)用。然而，盡管與直接加熱相比，其均勻性更好，但單獨(dú)的MW加熱可能導(dǎo)致加熱不均勻。為了克服這一限制，MW加工通常與其他技術(shù)相結(jié)合，如超聲波加工、熱風(fēng)干燥和高壓烹飪。超聲波和MW干燥技術(shù)的結(jié)合已被證明可以加速干燥時(shí)間（約20%），提高能源效率，并保留甚至增強(qiáng)主食作物類(lèi)食品的營(yíng)養(yǎng)成分，如游離氨基酸含量和風(fēng)味特征。
3.4.2 基于超聲波的協(xié)同處理技術(shù)
超聲波方法與其他技術(shù)的結(jié)合已被廣泛用于提高主食作物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。例如，添加GABA和超聲波處理顯著提高了發(fā)芽綠豆的自由黃酮水平，增幅達(dá)28.1%至31.5%，自由多酚水平增幅達(dá)71.1%至73.2%，從而提高了發(fā)芽綠豆的抗氧化能力。使用多頻超聲波預(yù)處理結(jié)合紅外干燥在紅薯加工中有效，可以減少干燥時(shí)間，增加植物化學(xué)成分含量，并提高最終產(chǎn)品的抗氧化活性。
3.4.3 基于發(fā)酵的共處理技術(shù)
發(fā)酵是主食作物加工中的重要技術(shù)，當(dāng)與谷物或豆類(lèi)發(fā)芽等其他方法結(jié)合使用時(shí)，可以增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。發(fā)芽玉米種子與微生物的發(fā)酵顯著提高了蛋白質(zhì)、維生素E、總酚類(lèi)、維生素B1和γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）的水平，同時(shí)抗氧化活性增加了一倍，并產(chǎn)生揮發(fā)性化合物，賦予甜味、玉米味和奶油味。酶技術(shù)，類(lèi)似于發(fā)芽過(guò)程中多糖和蛋白質(zhì)的水解，正越來(lái)越多地與發(fā)酵相結(jié)合，用于主食作物加工、活性成分提取和副產(chǎn)品的利用。使用多種酶的協(xié)同發(fā)酵已被證明可以顯著增加黑小麥種子中可提取的酚類(lèi)和抗氧化特性，特別是反式阿魏酸的含量，增加了8263%。
3.4.4 基于酶的共處理技術(shù)
酶技術(shù)也可以與主食作物為基礎(chǔ)的食品生產(chǎn)中的其他處理方法相結(jié)合。燕麥粉的酶促擠壓（2‰ α-淀粉酶）將水溶性從5.99%提高到43.63%，導(dǎo)致還原糖含量增加11 倍。酶技術(shù)廣泛用于處理難以消化的原料或產(chǎn)生功能性水解物，通常與其他技術(shù)結(jié)合以提高效率和適用性。Kong等通過(guò)涉及擠壓和酶水解的協(xié)同改性方法，黑麥麩皮中的水溶性膳食纖維含量顯著增加。通過(guò)高壓、溫度和酶水解的聯(lián)合方法，從燕麥和小麥副產(chǎn)物中創(chuàng)造富含纖維的原料。在高壓處理前后進(jìn)行酶水解，增加了β-葡聚糖的釋放，減少了植酸，并提高了總酚含量。
04
整合創(chuàng)新食品加工技術(shù)
在現(xiàn)代食品加工領(lǐng)域，確保原材料來(lái)源的安全和質(zhì)量至關(guān)重要。為了進(jìn)一步提高食品原料的安全性，引入了“不間斷加工”的概念。這種新方法旨在實(shí)現(xiàn)食品原材料收獲、儲(chǔ)存和處理過(guò)程中的無(wú)縫生產(chǎn)線(xiàn)，最大限度地減少潛在的污染和損失，從而為加強(qiáng)糧食安全提供重要支持。通過(guò)應(yīng)用創(chuàng)新的加工技術(shù)，可以從原料來(lái)源中衍生出多種新穎且富有營(yíng)養(yǎng)的食品產(chǎn)品。例如，如圖5所示，大豆是植物油和蛋白質(zhì)的重要來(lái)源，通常被轉(zhuǎn)化為各種各樣的產(chǎn)品，包括豆腐、豆?jié){、納豆、豆油、醬油和味噌，這些產(chǎn)品廣泛地融入了我們的日常飲食中。然而，大豆中存在的抗?fàn)I養(yǎng)因子和不良風(fēng)味可能會(huì)影響蛋白質(zhì)的吸收并引發(fā)過(guò)敏反應(yīng)。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，采用了戰(zhàn)略性加工干預(yù)措施，例如高溫蒸煮以滅活豆?jié){生產(chǎn)中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，從而提高蛋白質(zhì)的生物利用率并減少過(guò)敏反應(yīng)的可能性。此外，在味噌的生產(chǎn)中，采用了新的酶混合技術(shù)，賦予了更獨(dú)特和吸引人的風(fēng)味特征，增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
圖5 “不間斷加工”和多技術(shù)集成的概念升級(jí)了大豆產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，確保了從大豆到大豆產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)
在現(xiàn)代食品工業(yè)中，廣泛采用先進(jìn)的技術(shù)方法，以增強(qiáng)原材料的營(yíng)養(yǎng)特性，優(yōu)化資源利用效率。例如，通過(guò)精確加工和全面監(jiān)控，可以對(duì)食品加工工作流程的每個(gè)階段進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，以滿(mǎn)足嚴(yán)格的安全和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量，還能有效和全面地利用原材料中的每個(gè)組件，從而減少浪費(fèi)。
05
結(jié)論
主食作物是人類(lèi)賴(lài)以生存的最基本食物來(lái)源，優(yōu)化主食作物加工是應(yīng)對(duì)全球糧食危機(jī)的關(guān)鍵策略。目前，使用傳統(tǒng)食品加工技術(shù)加工的主食作物面臨營(yíng)養(yǎng)利用不完全和產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有限等挑戰(zhàn)。因此，研究越來(lái)越集中于主要糧食作物的營(yíng)養(yǎng)綜合利用和主要糧食作物副產(chǎn)品的加工利用，以主要糧食作物為基礎(chǔ)的食品的營(yíng)養(yǎng)增強(qiáng)。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，加上不斷發(fā)展的人類(lèi)需求，共同推動(dòng)了食品加工領(lǐng)域的新一波變革。創(chuàng)新的物理加工技術(shù)，包括電加熱、電場(chǎng)和機(jī)械方法，以及以NADES和天然添加劑為代表的化學(xué)加工技術(shù)，以及現(xiàn)代發(fā)酵和酶技術(shù)等生物加工技術(shù)，在提高主食作物的營(yíng)養(yǎng)利用、增強(qiáng)主食作物食品的綜合營(yíng)養(yǎng)狀況和克服傳統(tǒng)食品加工的局限性方面顯示出顯著的潛力。然而，這些新興技術(shù)也帶來(lái)了固有的挑戰(zhàn)，包括高能耗、設(shè)備成本和有限的商業(yè)可行性，這將需要進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。幸運(yùn)的是，人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的進(jìn)步將塑造食品加工的未來(lái)軌跡。食品加工技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新對(duì)于進(jìn)一步提高營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量和增強(qiáng)產(chǎn)品功能至關(guān)重要，這將是應(yīng)對(duì)全球糧食危機(jī)的關(guān)鍵一步。
專(zhuān)家介紹
汪少蕓 二級(jí)教授/博士生導(dǎo)師
福州大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院 院長(zhǎng)
福州大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)研究院 院長(zhǎng)
美國(guó)威斯康星大學(xué)和美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校博士后，現(xiàn)擔(dān)任二級(jí)教授、博士生導(dǎo)師，福州大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)，福州大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)研究院院長(zhǎng)。入選全國(guó)“三八”紅旗手、國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、國(guó)務(wù)院特殊津貼專(zhuān)家、科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、省A類(lèi)高層次人才、省高層次創(chuàng)新人才、省科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。擔(dān)任國(guó)家“一流專(zhuān)業(yè)”負(fù)責(zé)人、“生物與醫(yī)藥”博士點(diǎn)負(fù)責(zé)人、省協(xié)同創(chuàng)新中心主任、省工程研究中心主任。兼任 《Food Biomacromolecules》主編，《Food Frontiers》副主編，《Food Science of Animal Products》科學(xué)主編，《Food Science and Human Wellness》《Journal of Future Foods》《食品科學(xué)》《食品工業(yè)科技》和《福州大學(xué)學(xué)報(bào)》 （自然科學(xué)版）編委，《中外食品技術(shù)》首批翻譯專(zhuān)家。主持承擔(dān)省部級(jí)以上及橫向重大重點(diǎn)項(xiàng)目40余項(xiàng)，編寫(xiě)著作8 部，獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利79 件，發(fā)表SCI/EI收錄學(xué)術(shù)論文230 篇，多篇論文獲中國(guó)食品學(xué)會(huì)創(chuàng)新科技論文一等獎(jiǎng)和福建省自然科學(xué)優(yōu)秀論文一等獎(jiǎng)，入選Elsevier全球前2%頂尖科學(xué)家榜單。主持成果獲國(guó)際食品功能因子（ICOFF）學(xué)術(shù)大會(huì)獎(jiǎng)、中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)石油和化工聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)、中國(guó)食品工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)食品產(chǎn)學(xué)研優(yōu)秀科研成果一等獎(jiǎng)、福建省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、福建省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、福建省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（排名均第1）；獲紫金科技創(chuàng)新獎(jiǎng)、廈航獎(jiǎng)教金獎(jiǎng)；獲評(píng)寶鋼優(yōu)秀教師、盧嘉錫優(yōu)秀導(dǎo)師、中國(guó)食品科技學(xué)會(huì)科技創(chuàng)新-杰出青年、省優(yōu)秀教師、省最美科技特派員、省優(yōu)秀科技工作者。
蔡茜茜 副研究員/博士生導(dǎo)師
福州大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院
主要研 究方向?yàn)樯锘钚缘鞍踪|(zhì)/多肽及功能食品、功能材料。主持承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、福建省海洋經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略聯(lián)盟重點(diǎn)項(xiàng)目等項(xiàng)目10余項(xiàng)。 相關(guān)研究成果以第一/通信作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文50 篇，以副主編和骨干成員出版專(zhuān)著4 部，其中以副主編出版《功能肽的加工技術(shù)與活性評(píng)價(jià)》《肉糜制品品質(zhì)調(diào)控新技術(shù)》；擔(dān)任《Food Biomacromolecules》期刊編委，《Journal of Future Foods》《食品工業(yè)科技》《食品研究與開(kāi)發(fā)》期刊青年編委；入選中國(guó)科協(xié)青年人才 托舉工程，獲福建省青年科技獎(jiǎng)、運(yùn)盛青年科技獎(jiǎng)、福州大學(xué)青年五四獎(jiǎng)?wù)拢鞒肢@福建省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（排名1），作為主要骨干獲福建省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等省部級(jí)和國(guó)家行業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)5 項(xiàng)（排名3）。
為深入探討未來(lái)食品在大食物觀框架下的創(chuàng)新發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用各界的交流合作，由北京食品科學(xué)研究院、中國(guó)肉類(lèi)食品綜合研究中心、國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局技術(shù)創(chuàng)新中心（動(dòng)物替代蛋白）及中國(guó)食品雜志社《食品科學(xué)》雜志、《Food Science and Human Wellness》雜志、《Journal of Future Foods》雜志主辦，西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院、四川旅游學(xué)院烹飪與食品科學(xué)工程學(xué)院、四川輕化工大學(xué)食品與釀酒工程學(xué)院、成都大學(xué)食品與生物工程學(xué)院、成都醫(yī)學(xué)院檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)院、四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所、四川大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品加工研究院、西昌學(xué)院農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院、宿州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院、大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北京聯(lián)合大學(xué)保健食品功能檢測(cè)中心共同主辦的“第二屆大食物觀·未來(lái)食品科技創(chuàng)新國(guó)際研討會(huì)”即將于2025年5月24-25日在中國(guó) 四川 成都召開(kāi)。
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聯(lián)系人：楊紅；電話(huà)：010-83152138；手機(jī)：13522179918（微信同號(hào)）
為進(jìn)一步深入探討食品產(chǎn)業(yè)在當(dāng)前復(fù)雜多變環(huán)境下的高質(zhì)量發(fā)展路徑，并著重關(guān)注食品科學(xué)、營(yíng)養(yǎng)安全保障的基礎(chǔ)研究與關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，貫徹落實(shí)“大食物觀”和“健康中國(guó)2030”國(guó)家戰(zhàn)略，北京食品科學(xué)研究院和中國(guó)食品雜志社《食品科學(xué)》雜志、《Food Science and Human Wellness》雜志、《Journal of Future Foods》雜志，將與國(guó)際谷物科技協(xié)會(huì)（ICC）、湖南省食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)、湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中南林業(yè)科技大學(xué)、長(zhǎng)沙理工大學(xué)、湘潭大學(xué)、湖南中醫(yī)藥大學(xué)、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)長(zhǎng)沙現(xiàn)代食品創(chuàng)新研究院共同舉辦“第十二屆食品科學(xué)國(guó)際年會(huì)”。本屆年會(huì)將于2025年8月9-10日在中國(guó) 湖南 長(zhǎng)沙召開(kāi)。
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