现代高新技术在挤压膨化、烘焙食品及调味料中的应用

中国农业大学食品学院
21世纪是高新技术时代，谁拥有先进技术，谁就可以获得快速的发展，在激烈的市场竞争中，占有较大的份额，取得可观的经济效益。

我国是一个农业资源大国，但是在采用现代高新技术进行精深加工方面，又是一个小国和弱国，与发达国家相比尚存在着较大的差距。

特别是进入WTO后，将更加显示出来。

当前，一个外国食品跨国集团大公司的年营业额超过或者接近我国食品工业的年营业额的总和已是事实，究其原因，其中最根本原因之一，就是技术创新不够，基础性理论研究科技开发与应用的力度不大，要想使我国食品工业取得快速发展，使之名列世界食品工业强国之林，就必须采用现代高新技术。

本文将对目前国内外食品挤压膨化、烘焙食品、功能性保健食品及调味料的理论研究及高新技术应用情况进行简述。

一、挤压膨化食品：
当前国内外食品挤压膨化行业采用较多的新技术，生产出许多新、奇、特、异、香气浓郁、酥脆可口、造型新颖的挤压膨化食品，深受消费者的欢迎，例如三维立体膨化食品、多层夹馅膨化食品、半沾巧克力膨化棒、精细大豆膨化食品、挤压膨化米饼、挤压膨化素肉松、素鱼松及素小食品、挤压膨化早餐冲调食物、挤压膨化朝鲜冷面、挤压膨化玉米和大米快餐面条、挤压膨化大豆组织蛋白（人造肉、添加到饺子、包子和春卷的馅料中）以及大豆腐皮等等。

上述挤压膨化食品的生产均有赖于现代高新技术的理论研究和开发应用。

（一）理论研究方面：
1、模拟生物反应器技术：将物料在挤压螺筒里的工作过程作为一个生物反应器，研究在外力和湿热的作用下物料的流变性和粘弹性，各段（固相、固一液相和液相）的能量传递及质构化，水、淀粉、蛋白质、脂肪、微量元素等营养成份在生
物反应器中的生化反应规律及特性等，取得了较大成果。

2、膨化规律及特性研究：物料如何及怎样发生膨化的？物料在螺筒内的运动速度、加速度，力的传递，温度湿度，物料在螺筒与螺杆之间产生正流、反流的流动规律及滞留时间，可视窗直观技术，最佳结构参数选择及综合数学模型的建立等，已取得重大成果。

3、自动显示测控技术：①通过螺筒声开设的若干个可视窗，可以直接观察螺筒内的物流动态变化的技术。

②热成像技术：采用热成像仪测试和显示螺筒内各点处的物料温度变化。

③物料动力粘性及流质特性直接测试技术：螺筒出口处及模孔内的挤压应变及膨化物料的动力粘度自显示技术等，上述高新技术经过多年的基础理论研究以取得了重大成果。

（二）高新技术应用：
1、立体异形膨化食品组合化成形技术。

2、多台单螺杆挤压膨化机优化配置技术，例如采用膨化→挤压→成型生产工
艺或者采用挤压→膨化→成型生产工艺，以适应生产不同挤压膨化食品的需求。

3、先进的双螺杆食品挤压膨化设备及生产技术，它具有只有一个模头，但可以任意更换镶钳在模孔里的和耐磨损的模具，即可生产多品种和形状各异的膨化食品及夹馅食品。

此外有良好的自洁能力及容易安装拆卸，使用安全可靠，变频调速，能耗较低，操作参数自动显示及过载保护等功能。

4、高品质调味坯料生产技术。

5、以红薯、豆类、小米、大米、燕麦等杂粮为原料的挤压膨化食品的生产技术。

6、挤压膨化食品调味料、油脂、食品添加剂等的最佳配方设计及加工工艺。

7、挤压膨化食品的品控及测试技术。

8、其他。

二、烘烤食品
烘烤食品又叫烘焙食品，它与挤压膨化食品一样，属于方便食品。

烘焙食品
主要包括下列四大类，即面包、饼干、糕点及花小食品，其中面包是全球性的一种方便主食，消费量高居首位，其次是方便面条和方便米饭。

烘焙食品的种类甚多，各种五彩缤纷、琳琅满目、香气扑鼻的烘烤食品深受国内外消费者的欢迎，特别是最近推向市场的新产品，例如全粉面包、未发酵三明治面包、民族面包、冷冻半烘焙面包、冷冻特色面包、新鲜切片包装面包、花色及风味面包等新颖面包类食品。

休闲饼干，风味苏打饼干，薄脆饼干，多层夹馅饼干，大米及杂粮饼干，营养保健饼干，营养强化饼干，高档礼盒精细点心饼干，军用、抗灾救生及野外作业全营养压缩饼干等新颖饼干类食品。

布丁糕点、派类糕点、特色风味糕点、花色夹馅糕点、营养保健糕点等新颖糕点类食品。

花色焙烤小食品的种类更多，通常以农产原料来区分，例如粮食类（大米、小米、燕麦、养麦等），豆类和油料（大豆、绿豆、红豆、豌豆、芝麻、花生等），薯类（马铃薯、红薯等），果蔬类，肉类，水产品类以及蛋品等经过精深加工制成的风味独特，美味可口，具有地方乡土风味的焙烤花色小食品，以成为休闲、旅游、饭后茶余、聚会欢庆、满足嘴馋、享受口福，馈赠礼品的一种时尚消费品，市场潜力极大。

（一）理论研究方面。

1、专用面粉开发研究：从小麦育种到深加工，开发研究成各种专用面包粉、饼干粉（如发酵饼干粉和酥性饼干粉）饺子粉，面条粉等。

马铃薯淀粉的种类和品质对膨化食品加工质量的影响。

2、面团特性对焙烤食品风味和品质的研究。

3、天然面质改良剂的研究开发，以替代化学合成类面质改良剂，如增筋剂、增调剂、乳化剂、增香剂、着色剂和防腐剂等，以符合“天然、营养、安全”的世界潮流。

例如目前以严禁使用亚硫酸钠为品质改良剂，代之以木瓜蛋白酶或中性蛋白酶。

儿童营养饼干中采用不饱和脂肪较多的油脂，加入优质蛋白和钙、铁、矿物质和维生素等。

目前我国正在建议国际上早已禁止使用有致癌作用的溴酸钾作为制作面包和其他面制品（如馒头、面条等）的氧化剂，以增加面团筋力和弹性，代之以天然的和无毒副作用的谷朊粉、大豆分离蛋白、沙蒿胶等纯天然增筋剂。

4、其他
（二）高新技术应用：
1、面团冷冻处理技术。

2、低成本、高品质、最佳配方优化设技术。

3、大米及杂粮焙烤食品的技术。

4、低热量、低胆固醇、低油脂焙烤制品制作技术。

5、高级起酥油、调味油及新颖油脂抗氧化剂的选用及添加。

6、非动植物油脂，但具有油脂特性的新颖保健油脂的开发利用。

7、全营养、高能量、耐贮存保鲜、容易开启食用的压缩饼干制作技术。

8、烘焙食品的安全、长效、保鲜技术。

三、功能性保健食品
功能性保健食品，简称功能性食品或者保健食品，它应具有可以确定的保健功能因子和科学详细的测试数据为依据。

有着特定保健功能因子的天然产品以及采用人工法加入功能因子的食品称谓功能性保健食品。

近年来国内外受到极大关注的几种功能性保健因子列举如下：
1、低聚糖：主要包括异构化乳糖、大豆低聚糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖及山梨糖等。

低聚糖的主要功能是可被肠道内的双岐杆菌利用，促进双岐杆菌增殖，形成有益菌群优势，日本低聚糖年产量达4.5万吨，而且品种多，用途广。

2、糖醇类：主要有木糖醇、甘露糖醇、乳糖醇、麦芽酮糖醇等。

这些物质的特点是热量低，不刺激胰岛素分泌，能缓解糖尿病，可防治肥胖、预防龋齿，尤以山梨糖醇在国际上的使用量最大，每年达80万吨。

3、磷脂：它是构成细胞膜的主要成份，起到保护细胞，传递代谢物质作用。

主要有大豆磷脂和卵磷脂，这些食用磷脂产品可以修复体内受自由基损伤的生物膜，从而延缓肌体衰老，故有抗衰老功能。

4、抗自由基物质：人体的自由基是生命活动中各种生化反应的中间产物。

如果自由基过多，会对细胞组织中的物质，例如核酸造成损伤。

最新研究认为维生素类如V C、V E、β胡萝卜素和多酚类物质（如茶多酚、芝麻酚、迷迭香及鼠尾草油等）能够在体内捕集自由基。

5、黄酮类：包括黄酮、类黄酮和异黄酮等，具有改善心脑血管功能，提高人体免疫力，降低胆固醇，提高钙吸收率及减轻妇女更年期症状等功效，例如银杏黄酮、大豆异黄酮和葛根异黄酮等。

6、皂甙类（如人参皂甙、绞股兰皂甙等），多糖类（如凝胶型多糖，有海藻胶、木瓜豆胶、卡拉胶及沙蒿胶等；提高免疫力功能的多糖，有香菇多糖、玉米须多糖等），不饱和脂肪酸，EPA，DHA，牛璜酸，核酸及免疫球蛋白等。

7、药膳兼用保健食品，如红枣、枸杞、沙棘、薏米、山楂、灵芝孢子粉及人参等等。

8、其他。

（一）理论研究方面：
1、动植物体中功能因子的特性、含量及稳定性测试技术。

2、各种功能因子的萃取，分离、提纯、测试、毒性及疗效实验。

3、新颖纯天然功能因子的探索和确定。

（二）高新技术应用
1、超细粉碎、超低温粉碎及纳米超高压均质等粉碎技术。

2、天然动植物中萃取，分离和提纯的技术主要有：①物理法：如超临界CO2萃取，分子蒸馏
法萃取，有机溶剂萃取，膜分离等。

②生物技术法：如微生物法、发酵法、转基因法等等。

3、喷雾干燥、多效蒸发干燥、流化床干燥、真空冷冻干燥等干燥技术。

4、微胶囊包埋，超细喷雾条纹化包裹及搓揉式制丸粒等成形技术。

5、其他。

四、调味料
（一）概述：调味料是食品的特征和灵魂，凡是加工食品几乎都离不开调味品。

食品之所以具有五滋六味及色香味俱全，很大程度上得益于调味料的科学应用。

特别对于挤压膨化食品和烘焙食品等方面食品，调味料的正确、合理使用，显得格外重要。

调味料的发展基本上可分为三个阶段：第一阶段简单调味料，例如酱油、醋、酱、味精及天然香辛料等。

第二阶段：高浓度及新颖调味料。

例如高鲜度味精，I+G，即核苷酸，（IMP，叫5’—基苷酸，简称I：GMP叫5’—乌苷酸，简称G，通常两者各以50%混合成I+G使用，可以大大提高食品的鲜度），酵母抽出物（又叫酵母精简称YE），植物水解蛋白（HVP），动物水解蛋白（HAP）及各种食用香精香料等等。

第三阶段：复合调味料，有佐餐用、蒸任用及强化风味用等，它可以直接添加入食物中，方便、快捷、省时省事，并且可以科学地添加许多强化营养素及风味物质，以提高和改善人们的生活质量、生活乐趣、健康水平，食欲语言享受感。

例如各种番茄制品（粉、酱、油），蛋黄制品（粉、酱、片），鸡精、牛肉精、猪肉精、虾精、调味油、调味酱，专用香精香料等等。

复合调味料以成为当前食品工业，尤其在膨化食品和烘烤食品中的使用量最多，质量要求最好，口感风味要求最佳的必需产品。

调味料的添加工艺因被加工食品不同而异，对于挤压膨化食品可以在面团中直接添加后再制成坯料，然后进行膨化处理；也可以在完成膨化后的制品表面喷涂上调味料。

烘烤食品通常将调味料掺入面粉中制成面团，经发酵和非发酵处理后制成最终产品。

调味料的呈味机理，风味物质的分析，辨别和测定，各种香味物质的形成及调配等基地基础理论研究涉及农业和生物工程、风味化学、精细化工、酶工程、发酵工程及精密测试仪品等行业，比较复杂，不作深入论述。

（二）最新技术动态和成果
1、调味料新标准的制定：调味料是一种特殊商品，我国进入WTO后，调味料的技术法规必须和国际惯例接规，废除和修改旧的调味料和食品添加剂标准，制定新标准的采用国际标准及国外先进标准。

我国食品添加剂和调味料的新标准将根据
和参照下列主要国际法规和标准进行制定和修改：①TBT（贸易技术壁垒协定），②CAC（国际）食品法典委员会标准），③美国FCC标准（美国上化学品法典），④JSFA标准（日本食品添加物公定书），⑤其他有关欧美调味品的法规、法典和标准。

目前中国食品工业协会、中国食品添加剂工业协会和中国调味品工业协会正在积极进行有关新标准的制定工作。

2、我国食品生产的质量控制正在与国际接轨，执行下列两个重要法规：①GMP（Good Manufacturing Process，良好的生产操作规范），②HACCP（Hazard Analysis and Critical Control Point，危险分析与关键控制点）。

3、目前，我国推行发酵法生产酱油、醋、酱和HVP等调味料，严禁化学酸法生产。

产品中的致癌物质3—氯丙醇（3—CPD）控制在0—0.05mg/kg。

4、美拉德反应生产肉类香精技术，热风法和真空冷冻干燥法生产脱水蔬菜，调味料的微胶囊化技术，天然香辛料加工技术等以取得明显成效，并以广泛推广应用。

5、超临界CO2萃取天然风味物质、天然色素和活性成分取得成功。

6、呋喃酮是生产香料、甜味香精和增香剂的重要和不可缺少的原料，食用安全，广泛用于膨化食品、烘烤食品、保健食品和饮料等，过去我国完全靠进口，270万元/吨，目前我国以完成工业化生产，售价降到130万元/吨，国内呋喃酮的年需求量为30-50吨，现已出口到美国、英国、日本及俄罗斯等。

7、钴60辐照和电子束加速器r-射线辐照技术，可以彻底地对天然香辛料杀虫、杀菌和保鲜，该技术成熟，安全，并可大批量灭菌、保鲜。

8、其他。