食科导论综述:食品科学与工程的研究综述

食品科学与工程的研究综述

周秀丽 Xiuli Zhou

【摘要】食品工业关系国计民生，在中国这样一个发展中的人口大国，食品产业及食品科技在取得突破进展及作出重要贡献的同时，也正呈现许多自身特点和新的趋势。本文介绍了食品科学与工程的研究进展，重点对国内外新技术在食品保鲜及食品分析中的研究应用进展进行了综述。

【关键词】食品科学与工程、研究进展、应用进展、展望

0 前言

新世纪新时期我国食品产业快速发展，已成为国民经济的重要支柱产业。2009年我国食品工业总产值达到 4.97 万亿

［1］

的应用的最新研究进展。

1 中国食品科技发展状况

“国以民为本，民以食为天”。充分合理地利用和开发以农、牧、渔产品为主的食品资源，是国民经济发展的重要举措，是解决我国未来人口饮食和营养问题的重要途径。食品工业是永恒不衰的生命工业，发展食品工业对我国国民经济的持续发展具有重要的战略意义。近 10 年来，中国食品工业取得了长足进步，已发展成为中国工业经济中颇具竞争实力和发展优势的重要产业，连续 13 年位居制造业之首[5]。目前，中国食品工业持续快速、健康发展， 部分食品企业的加工技术和装备接近或达到国际领先水平，产品结构趋于优化，有效满足了消费者日益增长的多层次需求[6]。

1.1 食品学科基本结构

中国食品工业发展在很大程度上归功于我国近年来在食品科学技术领域人才培养和研究水平的迅猛发展。我国食品科学技术学科作为工学门类下属的一级学科，目前已经具备了一定的规模，并形成了中专、大专、本科、硕士、博士、博士后等多层次的人才培养体系。1998 年 7 月，教育部颁布了新的本科专业目录，将原来的食品工程、食品科学、等 13 个专业方向都统一在食品科学与工程这个专业名称下，2001 年又新增了“食品质量与安全”专业。

，10年间增加了 6.5 ，已是我国农业总产

倍; 2010 年达到 6.3 万亿

［2］

值的 1.5 倍。“十一五”期间，通过“食品加工”、“食品安全”、“功能食品”、“现代食品生物工程技术”、“农业生物制造与食品精细加工技术与产品”、“食品绿色供应链关键技术与产品”等 17 项重大、重点项目的实施，投入国拨经费近 10 亿，带动地方政府和企业配套资金近 30 亿，实现了食品加工领域重大共性关键技术与装备技术的突破和一批高新技术成果的应用与产业化开发示范，以及食品质量安全控制技术与仪器设备的研制开发、工业化食品加工节能减排与节水降耗技术的集成创新

［3］

。2009 年基金委在生命科学部设

立食品科学学科，2010 年食品科学学科申请项目1386 项，总资助经费达 8000 万元

［4］

。

21 世纪以来，我国食品工业发展迅速。目前，食品产业逐渐由农业主导型向食品工业主导型转变；食品工业也正在由传统食品加工业向现代食品制造业转变。与此相对应，消费者对食品健康和安全程度的关注及要求也在不断提高，这就需要我国食品工业不断提高自身的科学技术水平和生产水平。本文简要介绍了我国食品科技发展现状，并着重探讨了食品保鲜及食品分析中新技术

研究生学科目录中食品科学与工程为一级学科，下设食品科学、粮食油脂及植物蛋白工程、农产品加工与贮藏工程和水产品加工与贮藏工程 4 个二级学科。

1.2 食品学科能力建设

我国食品学科国家重点实验室建设、国家工程实验室建设、国家工程中心建设以及产业技术创新战略联盟等能力建设已初具规模，有力地支撑了近年来食品学科和行业的快速发展。

目前，食品领域已有 5 个国家重点实验室获批建设，国家重点实验室的建设突出体现了我国食品领域基础及应用基础研究的迫切需求和不断发展。食品领域获得批准建设的国家工程实验室主要有 7 个，国家工程实验室的建设粮食领域显示了国家对于粮食安全、粮食加工以及贮运的高度重视。食品领域已获得批准建设的国家工程中心已有10 余家,食品领域的国家级工程研究中心的建设对快速提升我国食品产业科技的自主创新能力和研发能力起到了显著的推动作用。食品领域已形成 20 余个产学研紧密结合的产业技术创新战略联盟，产业技术创新战略联盟建设有效引导了科技创新要素向企业集聚，促进了食品产业整体技术的集成创新与快速发展。

1.3 食品学科专业分布与人才队伍 我国从事食品产业科技研究的科研单位和高等院校已经超过 350 家，拥有 5 万多人从事食品研究的队伍，已初步形成了国家、部门、地方三级较为完善的学科研发体系。已有 230 余所高校设有食品类专业，近 140 家高等院校和科研单位能够培养研究生，已经形成了以本科和研究生教育为主体、全方位的食品科学与工程人才培养体系。全国食品学科专业高校分布从学科层次来讲，主要包括 24 所博士点院校、100 多所硕士点院校以及 235 所本科院校［7］;食品学科高端人才建设正在起步，目前，食品科学与工程领域已形成了一支由院士领衔，国家千人计划、长江学者和国家杰青补充的高层次人才队伍。其中，

在水产和海洋生物领域、食品添加剂领域拥有2 位国家工程院院士，在乳品科学、增值加工和食品工程、食品营养领域拥有 3 位国家千人计划人选，在食品科学、制糖工程以及食品发酵工程领域拥有 8位长江学者

2 国外食品科技发展状况

国外高校食品学科的发展以食品学科组建有 100 多年历史的著名高校宾夕尼州立大学( 153 年) 、威斯康星大学( 115 年) 等 30 所国外典型食品学科高校为代表，根据自己的办学特点和发展规划形成了不同的优势发展方向和特色专业标志。美国约有 59 所食品专业的高校，也是世界各国中高校食品研究发表文章最多的国家

［8］

。

师资队伍国际化已成为世界高水平大学的共同特征。世界高水平大学要求教师有不同国家的文化背景和学习经历，从而吸收世界各国先进的教学、研究方法和教育理念; 高水平大学强调师资队伍结构的“远缘交杂”，强调不同专业和学校师资的交叉融合。如美国康奈尔大学农业和生命科学学院食品系师资队伍中获得国外博士学位教师比例为 27%; 具有非本校博士学位教师比例为 67%; 外籍教师比例约33% 。

3 食品保鲜及食品分析中新技术的应用

3.1 高压切换冻结在食品保鲜中的应用 高压切换冻结（HPSF-High Pressure Shift Freezing）技术不仅很好地解决了高水分食品易冻裂的难题，还能够改善冻品的其他品质[9]，在食品保鲜技术中具有优越性[10]。

3.1.1 高压切换冻结在肉类食品中的应用 利用高压切换冻结可以使肉类冷冻食品中形成较小而均匀分布的冰晶体，减少对组织的破坏，从而减少解冻后的水分流失，并且在恒定的低温贮藏过程中冰晶体稳定性好，但当贮藏温度发生波动时，晶体发生重结晶，使得冰晶体数量变小、体积变大[11]。同时，压力与温度的共同作用可以提高灭菌率[12]。而过高的压力会导致肉中的蛋白质变性，使得其硬度值增加，肉色改变，但是熟

制后的肉色与新鲜的肉熟制后无差别[13-14]。

3.1.2 高压切换冻结在果蔬食品中的应用 高压切换冻结不受果蔬体积的限制，可以在冻品表面与中心形成细小均一的冰晶体[15]。酶的灭活并不能在整个冻结过程中实现，PPO活性会随压力增大呈先增后减的趋势，果蔬的褐变程度与其变化一致[16]。果蔬冻品解冻后硬度的下降可以通过与其他工艺联合应用，如冻结前的热烫、浸钙等来解决，但是在冷藏过程中冰晶体的重结晶会使得硬度值再次降低，这与冻品本身的质地相关[17]。

3.1.3 高压切换冻结在其他食品中的应用 高压切换冻结法可以明显的减小冰淇淋中冰晶体的大小，果糖与海藻酸钠的加入可以减小晶体尺寸，使其外观更加平滑，从而改善冰淇淋口感，并且快速释压有利于较小冰晶体的形成[18]。由此看出乳化液中的成分、冻结时的压力与温度参数、释压时间都是影响高压切换冻结效果的因素。对凝胶类食品的研究也得出相似的结论，并指出当压力为200~500MPa时，凝胶有较好的质地[19-20]。

3.2 冰温结合MAP保鲜技术

通过冰温保鲜和蔬菜充气包装（Modified atmosphere packaging，MAP）保鲜技术两种方法的结合，将会产生协同作用，而使保鲜效果更好。赵猛等［

21］

在试验中研究了冰温条件下不同气体成

分对红富士苹果果实生理及贮藏品质的影响。结果表明适宜的冰温结合充气包装保鲜条件可明显地抑制红富士苹果呼吸速率及乙烯释放速率，减缓果实组织相对电导率的上升速率和果肉硬度及可溶性固形物含量的下降速率，贮藏 8 个月仍能保持良好的品质。赵晓梅等

［22］

在试验中发现，利

用冰温保鲜技术可以明显抑制西瓜的呼吸作用，减少各种营养成分的损失。但西瓜属冷敏性植物，低温条件下易发生冷害。在此基础上，结合 MAP 保鲜，改善了包装内的气体组成，提高了果实周围相对湿度，从而更有效地抑制了西瓜在贮藏过

程中的糖、酸、VC 等营养成分的损耗，并减少了冷害和褐变的发生，可最大限度地延长西瓜的货架期。

3.3 毛细管电泳联用技术在食用分析中的应用

近年来，频频出现的食品安全问题给人类生命健康带来极为严重的威胁，它日益成为人们关注的焦点。食品安全分析主要集中于食品添加剂、农药残留、生物毒素及抗生素等的研究。

3.3.1 食品添加剂的分析

食品添加剂可以改善食品的品质，延长食品保质期和增强食品营养成分。它在食品的工艺加工、包装运输及感官评定等方面起着不可替代的重要作用。但是，食品添加剂的滥用会给人体健康造成巨大隐患。因而，食品添加剂的定性与定量分析就尤为关键。文献报道用毛细管电泳法测定食品添加剂日益增多，如 Huang等[23]用毛细管电泳法测定了牛奶饮料中的 8 种着色剂。杨桂君等[24]用毛细管电泳法测定了食品中的亮蓝、香兰素、山梨酸、苯甲酸、日落黄、新红、苋菜红、柠檬黄 8 种添加剂，其平均回收率在 85.2% ~ 100.3%之间。Panti 等[25]用 MECC 测定了果汁、果酱、干酪片、酒类中的山梨酸和苯甲酸，其检出限均为 0.1 g/L。

此外，近年来出现的食品安全问题中，非法使用添加剂的现象也比较多，这些添加剂包括苏丹红、瘦肉精、三聚氰胺等，毛细管电泳同样可以应用于这些物质的分析与研究。如邓光辉等[26]用毛细管电泳安培检测法检出了辣椒粉样品中的苏丹红 I 号。张辰凌等[27]以 20 mmol/L 乳酸溶液为背景电解质，用毛细管电泳-电容耦合非接触电导法检测了牛奶中的三聚氰胺的含量。管月清等[28]采用毛细管电泳-电化学检测法同时测定了肉制品中盐酸克伦特罗与沙丁胺醇的含量。

3.3.2 农药残留的分析

农药残留是指施用农药以后在食品内部或表面残存的农药，包括农药本身、农药的代谢物和

降解物以及有毒杂质等[29]。长时间食用含有残留农药的食品可能会造成中毒现象。目前，毛细管电泳技术在农药残留分析中的应用已非常广泛。费新平等[30]利用毛细管电泳-安培检测法研究了农药甲基对硫磷、对硫磷、西维因和速灭威水解产物酚类。Sliva 等[31]研究了一种在线预富集技术，利用胶束电动毛细管色谱分析了水果和蔬菜中 9 种混合杀虫剂，检出限达到 2 ~ 46 μg/L。

3.3.3 抗生素的分析

残留有抗生素的食品主要包括水产品、蜂蜜制品等。食用残留过量抗生素的食品会对人体健康带来不利影响。文献中有报道用毛细管电泳法检测食品中的抗生素残留物，陈天豹等[32]用毛细管电泳法检测了蜂蜜中的残留的四环素、土霉素、多西环素金霉素和氯霉素 5 种抗生素，其中氯霉素的检测极限为 10 μg/L，四环素、土霉素、多西环素为 20 μg/L，金霉素为 40 μg/L (信噪比> 5)。邢晓平[33]用毛细管电泳-电化学检测法测定了鸡蛋中残留的四环素类抗生素。余长柱等[34]利用毛细管电泳柱后衍生激光诱导荧光测定动物组织中 3 种卡那霉素类抗生素，检出限为 3.6× 10-5~ 5.2 × 10-5g/L。

3.4热分析技术在食品分析研究中的应用 热分析是建立在物质热行为上研究样品性质与温度间关系的一类技术，是对各类物质在宽温度范围内进行定性、定量表征的有效手段[35-36]。热分析技术以其试样用量少、快速准确、不破坏试样、无试剂、无污染等优点，在食品的成分分析、研究以及应用等领域发挥着越来越重要的作用[37]。由于高灵敏度热分析仪器的出现，热分析在食品体系中的应用得到迅速发展，所研究的对象既有水、蛋白质、淀粉和脂类等生物大分子，也包括复合体系、食品组织等混合系统[38-39]。

3.4.1 热分析技术在水分分析中的研究应用 食品的许多性质都强烈地取决于食品与水的相互作用。食品中的水可用 3 种方法表示：水分含量、水分活度和水的动态流动性。最新研究表

明用水的动态流动性来表示水与食品的相互作用更加合理[40]。在食品工业中，测定脱水食品特别是粉末类食品常采用经典的烘箱法。采用烘箱法的最大缺点是干燥后的残余水分含量与实验室的相对湿度和温度关系密切[41]。G.Vuataz 采用 TG-DTA 对 4 种不同干燥方法所得的脱水食品（脱脂奶粉、速溶咖啡、谷物粉末、宠物食品）进行水分含量的测定。探讨了升温速率对含水量为 2.99 %的全脂奶粉失重曲线上拐点温度的影响，结果显示最佳升温速率为 2 ℃/min~5 ℃/min。在升温速率为 2 ℃/min 时，可用拐点温度Ti 来估算最佳等温干燥温度 Td，由于物质的热敏感性和水分子透过无定形基质扩散动力学的不同，Td 与 Ti 的差值也不一样，一般比 Ti 低15 ℃~30 ℃[42]。Dimitrios Fessas 采用经典热重分析法和克努森热重分析法对小麦面粉团中水的特性进行了研究，结果表明：从动力学定律来看水经过位移与老化面包屑成分紧密联系起来，且受额外非淀粉多糖存在的影响[43]。Jordi Saldo 采用热重分析法对高压处理的奶酪中水分的变化进行研究。根据失重率可将奶酪中的水分为自由水和结合水。高压处理的奶酪能够缩短成熟时间且保存有更多的水分。结合水不受压力的影响，而自由水在处理过的奶酪成熟过程中含量较高，其含量与水分活度有着紧密联系[44]。近来还有研究者采用 TG 研究面团中水分的分布、存在形式及其与其它组分的相互作用，根据 TG 曲线可以了解干燥温度和时间对面条品质的影响[45]。

3.4.2 热分析技术在蛋白质分析中的研究应用

在食品加工中蛋白质会变性，这对于食品体系的某些性质起着非常重要的作用。蛋白质变性的过程都会伴随着能量的变化，差示扫描量热法可以提供的基本参数有蛋白质变性温度、蛋白质焓变、玻璃态转化温度等，故 DSC 在蛋白质方面的应用较多。P.Guerrero 在压缩条件下对酸和油处理的大豆蛋白膜进行表征[46]。M.Joshi 对不

同 pH 条件下压缩处理的大豆蛋白膜的热学性质和机械性质进行了研究。实验采用 FTIR、DSC 和 TGA 技术来探讨 pH 对理化性质的影响同时也研究了机械性质与 pH 和储存时间的关系[47]。汪立君利用 DSC 法对豆浆中的 7S 球蛋白和 11S球蛋白的变性温度进行了试验研究。结果表明：豆浆中 7S 球蛋白的变性温度为（70±2）℃，11S 球蛋白的变性温度为（90±2）℃；豆浆中固形物的质量分数（5.76 %～10.37 %） 与 7S 球蛋白和 11S 球蛋白的变性温度呈显著的正相关关系。当加热到 70 ℃时，7S 球蛋白变性；当加热到 95 ℃时，7S 球蛋白和 11S 球蛋白都发生了完全变性[48]。黄晓毅介绍了 DSC 在肌肉蛋白质热稳定性、压力稳定性、凝胶特性和持水性研究中的应用进展并对 DSC 在肉类研究中的应用进行了展望[49]。黄友如采用 DSC 技术对 9 种醇洗豆粕为原料制备的大豆分离蛋白的变性温度、变性热焓进行比较，结果表明乙醇处理的豆粕所加工的大豆分离蛋白变性温度及热焓都显著增加，乙醇浓度是影响大豆分离蛋白热稳定性与变性程度的主要因素。随着乙醇浓度升高，大豆分离蛋白变性热焓增加，当用 85 %乙醇处理时变性温度最高

[50]

。

3.4.3 热分析技术在淀粉分析中的研究应用 目前，人们对淀粉的研究比较广泛和深入。

它的许多性质如糊化、老化、玻璃化相变等都与热有关 ，并伴随着热焓或比热容的变化。通常用定量 DSC 技术可以方便准确的测定出淀粉的糊化温度，还可以来研究淀粉老化过程中支链淀粉重结晶的速率和程度，根据DSC 曲线中融化吸热峰的大小，计算出老化淀粉结晶的含量，从而判断淀粉的老化程度。刘京生采用差示扫描量热技术对生物大分子蛋白质和淀粉进行研究，结果表明未脱脂淀粉的糊化温度较脱脂米粉低，且油脂的存在会造成基线的波动[51]。周国燕运用 DSC 技术从热力学角度研究了不同含水量对大米淀粉和马铃薯淀粉糊化和老化特性的影响。结果表明，

随着含水量的增加，淀粉糊化所需的起始温度、峰值温度都有所提高，糊化热焓变化明显。不同淀粉完全糊化所需的水分含量是有所差异的，大米淀粉完全糊化所需的水分含量较马铃薯淀粉要高；且相同含水量的不同淀粉糊化所需温度也是不一样的。含水量不同，淀粉发生老化的程度不同，含水量对不同淀粉老化的延缓作用也存在差异，含水量对大米淀粉老化的影响较马铃薯明显

[52]

。田耀奇采用 DTA 技术对大米淀粉的老化进

行研究，结果发现老化淀粉的起始温度、峰温、结束温度都稍偏低，但是温差却随着陈化时间的延长而显著增加。通过对温差的测定可以对大米淀粉的老化程度进行评价，再与 DSC 法所测结果进行对照。两种方法所测结果无明显差异，前者比后者所测结果稍偏高。由此说明 DTA 同样适用于对淀粉老化程度的评定[53]。Akinori Mizuno 采用 DSC 法测定了不同贮存时间糊化淀粉的玻璃化转变温度，X 射线衍射测定相应的淀粉结晶情况，结果发现淀粉的玻璃化转变温度和淀粉结晶之间存在一定的关系。根据淀粉的结晶情况可以估计 Tg 值[54]。M.Stolt 采用流变学、显微镜法和 DSC 法探究了高压对大麦淀粉物理性质的影响。结果表明，高压处理的淀粉颗粒形态完整且没有发现直链淀粉的浸出。运用 DSC 手段发现压力诱导凝胶与热诱导凝胶的的老化测定结果相似[55]。

3.4.4 热分析技术在脂类分析中的研究应用 油脂加工过程中会发生相转变，此转变与温度有一定关系。热分析技术在油脂方面的应用主要包括：结晶动力学、成分组成、及热力学性质的变化等。孙凡对耐寒与不耐寒玉米进行差热分析，结果表明不耐寒品种相变温度较高，耐寒玉米品种较低。耐寒品种膜脂脂肪酸不饱和指数高，不耐寒品种则较低。25 ℃培养的玉米幼苗膜脂脂肪酸含量的变化无明显规律性，品种间亦无明显差异，但经低温处理后，两类品种脂肪酸不饱和度都有所增加，与品种的耐寒性也有一定的联系

[56]

。刘弈研究了脱脂米粉和未脱脂米粉的 DSC热曲线，通过图谱对比发现两者在起始温度、峰值温度、终结温度上没有明显差异，差异主要表现在糊化过程中热焓值的大小，脱脂米粉的糊化热焓值较未脱脂的明显降低，这可能是由于脂肪的脱去而引起的[57]。不同植物油的熔点或结晶温度不同，因此可以通过热分析图谱对比来研究油的成分组成和热力学性质，再联用其他分析方法对结果进行确定。

3.4.5 热分析技术在香料香精分析中的研究应用

聂光华采用 DSC 和 TG 技术对干姜粉末、孜然粉末的热性质进行了研究，结果表明：干姜粉末、孜然粉末分别在温度超过 40、42 ℃时有明显损失，这是由于挥发成分和湿存水的存在引起的。热分解温度依次为250、160 ℃[58-59]。聂光华还对味精的热分解过程进行了研究，结果表明：味精失去结晶水分为两个阶段，热分解的起始温度为 200 ℃，当温度达到 226 ℃时热解最剧烈，此时谷氨酸钠已遭到破坏[60]。刘红霞等以二溴甲烷为原料合成了香菇精，并用差示扫描量热法和热重法对其热分解过程进行研究并结合红外光谱进行验证，结果表明香菇精热分解温度为 225 ℃

[61]

。

3.4.6 热分析技术在鉴别和纯度的研究应用 不同物质由于组成不同，物理和化学性质存

在一定的差异，当受到热处理时所得到的热分析曲线不相同，据此可对物质进行鉴别。胡长华利用热分析技术分别对薏米、玉米、木薯及淮山多糖 进行了热重和差热分析，对它们的外貌形态进行了扫描电子显微镜研究，结果表明这 4 种多糖物质的热谱及外貌均有显著差异[62]。用 DSC 进行纯度测定已经是一种很成熟的方法，但由于这种方法对测定样品的纯度的要求很高，故多应用于医药和化工行业，而食品领域少有应用迄今为止相关文献少见报道。李伟采用 DSC 技术对纯化出的番茄红素晶体进行了纯度测定。并将测定

结果与HPLC 法和分光光度法做了比较，结果表明 DSC 法具有较高的准确度[63]。

3.5中红外光谱在乳制品分析中的应用 3.5.1中红外光谱技术应用于乳制品定性分析 红外光谱的定性分析是指利用物质的红外光谱信息，通过与已知物的比较来确定未知物的归属[64]。定性分析在乳制品上的应用研究主要包括判别乳制品的品种及产地来源[65]。 由于原产地域产品在经济和传统文化方面的巨大价值，对原产地域产品的保护和完善已经受到了广泛的重视。 从1992 年起，欧盟陆续颁布了一系列旨在保护此类高质量产品的准则，如保护性原产地域标识 （protected denomination of origin，PDO）和保护性地理标志（protected geographical indi-cation，PGI）[66]， 因此应用红外分析技术对于乳制品进行溯源是一项非常有意义的工作。乳制品的营养成分、口感受到母牛羊品种、饲养条件和哺乳时期等因素影响存在差异。 Maa mouri等[67]采用中红外衰减全反射技术对于不同饲养方式得到的羊奶进行鉴别。 用传统的物理化学方法对添加了苏格兰豆的饲料饲养的奶羊所获得的羊奶成分进行检测发现，羊奶中脂肪含量显著下降而乳糖含量显著提高。 Hammami 等[68]将中红外光谱和荧光光谱技术应用于不同饲料饲养、 不同哺乳时期的羊奶的鉴别，利用FDA分析使模型的正确判断率达98%。奶酪是欧美等国家日常食品的主要组成部分，每个产地的奶酪生产工艺、原料奶的成分及奶酪成熟过程中发生的生物化学反应不同，致使各地产品存在着差异[69]。Kulmyrzaev等[70]将中红外光谱技术应用于两种不同成熟度奶酪的鉴别，通过对3000~2800，1700~1500和1500~900 cm-1三个区域进行 PCA 分析， 第一主成分对区分两种奶酪的贡献率分别达到92 %，73 % 和95 %，说明MIR 法具有区分不同成熟度奶酪的潜能。Karoui 等[71]研究了中红外光谱结合化学计量学方法鉴别源于5 个欧洲国家的共91 个Emmental 奶酪， 通过对数据进行PCA和FDA

分析发现在3000~2800 cm-1区域获得的模型效果最佳，校正集和验证样品的正确判别率分别为84.1% 和85.7%，奥地利和芬兰两产地样品鉴别率达到了100%。 Karoui 等[72]采用了中红外衰减全反射技术（ATR）结合PCA和FDA 分析用于鉴定25个产于瑞士不同海拔奶酪样品，结果表明3000~2800 cm-1和1500~900 cm-1两个区域的鉴别率分别为90.5%、90.9%。 说明中红外光谱区结合化学计量学的方法是分析不同产地奶酪的有效工具。

3.5.2中红外光谱技术应用于乳制品定量分析 红外光谱的定量分析是指利用物质的红外光谱信息，建立与已知物浓度（或其它物化指标）的定量关联，从而用于未知物的定量分析。 定量分析在乳制品上的应用研究主要为理化指标的分析、掺假物质及抗生素残留的检测等[64]。乳制品中脂肪、蛋白质和乳糖等主要成分的含量是判断其品质的重要指标，生鲜乳中这些成分含量也可以作为监测奶牛健康状况的参考值，因此对成分进行测定具有重要意义[72]。 Aernouts 等[73]利用中红外光谱技术结合PLS 法对原料奶中脂肪、蛋白质含量进行定量分析，比较了透射法（HTT）和衰减全反射法（A-TR）两种采样技术对模型效果的影响。 发现ATR 法优于HTT 法，最优的蛋白质和乳糖模型R2> 0.98，脂肪模型R2> 0.92。 说明MIR 结合PLS 是一种有效的检测原料奶中蛋白质、脂肪含量的有效手段。 Wu 等[74]利用中红外光谱结合化学计量学建立了奶粉中蛋白质的定量模型。 比较了NIR 和MIR 两个波段及PLS 和最小支持向量机（LS-SVM）两种建模方法对模型的影响。 发现采用MIR 结合LS-SVM 建立模型效果最佳，所建模型的相关参数为R2P= 0.990，RMSEP = 0.294，模型用于预测结果为R2P= 0.981，RMSEP = 0.389。 说明MIR 结合LS-SVM 一种有效的检测奶粉中蛋白质含量的手段。随着人们对健康的重视，乳制品的研究已经从总蛋白质、 总脂肪含量的分析进一步深入到脂肪酸组

成、酪蛋白含量等工作中。 Ferrand 等[75]将MIR 应用于牛奶中脂肪酸含量分析，利用PLS 法建立各种脂肪酸含量的定量模型，通过遗传算法（GA）选取特征向量来提高模型效果。 结果表明GA 法选取特征波长能够提高模型的效果，PLS 法建立饱和脂肪酸、 不饱和脂肪酸、 单不饱和脂肪酸模型的相关系数R2分别为0.98、0.91、0.92。 Marchi 等[76]利用MIR 结合PLS 对牛奶中各种蛋白质成分进行定量分析。 通过反向高效液相法测定各项指标的参考值，PLS 法建立定量模型。总蛋白、 酪蛋白、αS1-酪蛋白，β-乳球蛋白和乳清蛋白模型效果较佳，相关系数R2> 0.50，交互验证均方根误差RMSECV 分别为3.11、2.76、1.07、0.51、0.43。 说明中红外光谱技术具有分析各种蛋白质含量的可行性，但还需要通过进一步的研究来提高模型的效果。乳制品中除含有丰富的蛋白质、 脂肪等主要成分，同时含有丰富的矿物质，是补钙佳品，因此更加受到人们的重视。 Soyeurt 等[77]利用中红外光谱技术对牛奶中Ca、K、Mg、Na 和P 含量进行分析。 通过原子发射光谱测定参考值， 在剔除5 个异常样本后利用PLS法建立各成分的定量模型，并利用30个样品对模型效果进行验证。 结果表明Ca 和P 两个模型效果最优，校正模型的R2cv分别为0.80、0.79， 模型用于预测的相关系数R2分别为0.97、0.88。 将预测集的30 样品放回到校正集中重新建模，Ca 和P 两个模型的R2分别为0.87、0.85，说明模型较好的稳定性。此外抗生素在防治病中的广泛应用为奶牛养殖业做出巨大贡献，但同时不可避免造成牛奶中残留有抗生素而危害到饮用者的健康。Sivakesava 等[78]研究了用傅里叶变换红外技术检测牛奶中ppb 级四环素含量方法的可行性。 试验分别用MIR 和NIR 对含有不同含量四环素的牛奶样品进行扫描， 选择出适当的光谱波长范围，利用PLS 法建立回归模型。 结果表明利用MIR 建模的效果较优，利用预测集样品对模型验证，相关系数R2为0.89。 说明中红外光谱

技术适合用于牛奶中的三聚氰胺、抗生素等痕量成分的快速检测。

时，政府应加强质量管理，大力推广科学检测、分析技术，鼓励运用交叉学科知识，开发新技术，以保证消费者健康等权益。

4 总结

作为食品生产与食用大国，我国应该大力发展食品产业化经营， 进一步提高市场竞争力，同参考文献：

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