功能食品的生產(chǎn)技術主要包括，生物工程技術（包括發(fā)酵工程，酶工程，基因工程，細胞工程等），分離純化技術，超微粉碎技術，冷凍干燥技術，微膠囊技術，冷殺菌技術。

 

　　目前對于功能食品的研究集中于：

 

　　1.活性多糖及其加工技術，活性多糖包括膳食纖維，真菌活性多糖，植物活性多糖。

 

　　2.活性多肽及其加工技術，酪蛋白磷酸肽（酶解-沉淀法，酶解-離子交換法），谷胱甘肽（萃取法，發(fā)酵法），降血壓肽功能性油脂及其加工技術

 

　　3.多不飽和脂肪酸，磷脂活性微量元素及其加工技術。

 

　　4.自由基清除劑及其加工技術（超氧化物歧化酶，沉淀法制備，離子交換層析法）

 

　　5.活性菌類及其加工技術

 

　　6.功能性甜味料及其加工技術。

 

　　01、一般分離技術

 

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　　初步分離純化

 

　　從固液分離出來后的提取液需初步分離純化， 進一步除去雜質(zhì)。常用的初步分離純化技術主要有萃取分離、沉淀分離、吸附澄清、分子蒸餾技術、膜過濾法、樹脂分離方法等。

 

　　萃取分離

 

　　萃取分離萃取分離法既是一個重要的提取方法， 又是一個從混合物中初步分離純化的一個重要的常用分離方法。這是因為溶劑萃取具有傳質(zhì)速度快、操作時間短、便于連續(xù)操作、容易實現(xiàn)自動化控制、分離純化效率高等優(yōu)點。萃取分離法： 一是水一有機溶劑萃取， 即用一種有機溶劑將目標產(chǎn)物自水溶液中提取出來， 達到濃縮和純化的目的； 二是兩水相萃取， 這是近期出現(xiàn)的、引人注目的、極有前途的新型分離純化技術。當兩種性質(zhì)不同、互不相溶的水溶性高聚物混合， 并達到一定的濃度時， 就會產(chǎn)生兩相， 兩種高聚物分別溶于互不相溶的兩相中。常用的兩水相萃取體系為聚乙二醇（ P E G ） 一葡聚糖（ eD x t ar n ） 系統(tǒng)。

 

　　沉淀分離純化

 

　　沉淀分離純化利用加人試劑或改變條件使功能活性成分（ 或雜質(zhì)） 生成不溶性顆粒而沉降的沉淀法是最常用和最簡單的分離純化方法， 由于其濃縮作用常大于純化作用， 因此通常作為初步分離的一種方法。沉淀分離純化方法主要有鹽析法、等電點法、有機溶劑沉淀法、

 

　　非離子型聚合物沉淀法、聚電解質(zhì)沉淀法、高價金屬離子沉淀法和其他沉淀方法等。

 

　　吸附澄清技術

 

　　吸附澄清是通過吸附澄清劑的吸附、架橋、絮凝作用以及無機鹽電解質(zhì)微粒和表面電荷產(chǎn)生絮凝作用等， 使許多不穩(wěn)定的微粒聯(lián)結成絮團， 并不斷增長變大， 以增加微粒半徑， 加快其沉降速度， 提高濾過率。

 

　　分子蒸餾技術

 

　　分子蒸餾是利用液體混合物各分子受熱后會從液面逸出， 并在離液面小于輕分子平均自由程而大于重分子平均自由程處設置一個冷凝面， 使輕分子不斷逸出， 而重分子達不到冷凝面， 從而打破動態(tài)平衡而將混合物中的輕重分子分離。

 

　　膜過濾法

 

　　膜過濾法是以壓力為推動力， 依靠膜的選擇透過性進行物質(zhì)的分離純化的方法， 包括微濾、納濾、超濾、反滲透和電滲析等類型。膜過濾法具有比普通分離方法更突出的優(yōu)點， 由于在分離時， 料液既不受熱升溫， 又不發(fā)生相變化， 功能活性成分不會散失或破壞， 容易保持活性成分的原有功能。

 

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　　高度分離純化

 

　　經(jīng)過初步分離純化后的功能活性成分， 純度可能還達不到要求， 還含有一些雜質(zhì)， 需要進一步的高度分離純化， 才能滿足對功能活性成分的性質(zhì)、結構和活性的研究。高度分離純化的方法大體有結晶分離純化和色譜法分離純化等。

 

　　結晶分離純化

 

　　結晶是溶質(zhì)呈晶態(tài)從溶液中析出的過程。由于初析出的結晶多少總會帶一些雜質(zhì)， 因此需要反復結晶才能得到較純的產(chǎn)品。從比較不純的結晶再通過結晶作用精制得到較純的結晶， 這一過程叫重結晶。晶體內(nèi)部有規(guī)律的結構， 規(guī)定了晶體的形成必須是相同的離子或分子， 才可能按一定距離周期性地定向排列而成，所以能形成晶體的物質(zhì)是比較純的。

 

　　色譜法

 

　　分離純化紙色譜是以紙和吸附的水作為固定相的液相色譜法， 主要應用于親水化合物的分離。通常的紙色譜是正相色譜， 但有時也將濾紙用極性較小的液體處理作為固定液， 而以極性大的含水溶劑為流動相，此即為反相紙色譜法。紙色譜點樣量少， 分離后的純品量少， 難以大量收集供功能活性成分的進一步研究之用。薄層色譜是將吸附劑涂布在薄板上作為固定相的液相色譜法。薄層色譜的點樣量比紙色譜大， 分離純化效果也比紙色譜好， 可用于純度鑒定； 也可將分離后的斑點刮下， 溶解后收集純品， 但收集量還是太小， 除特殊的情況外， 一般也不用做純品的收集方法。

 

 

　　02、現(xiàn)代提取方法

 

　　分離是食品加工中的一個主要操作，它是依據(jù)某些理化原理將一種中間產(chǎn)品中的不同組分分離。生產(chǎn)功能食品時， 常利用一些功效成分含量較高的功能性動植物基料， 如銀杏葉、荷葉、茶葉、茶樹花、山藥等， 以提取黃酮、酚類、生物堿、多糖等功能活性成分川。經(jīng)典提取方法主要是有機溶劑提取法， 這種提取方法往往不需要特殊的儀器， 因此應用比較普遍。現(xiàn)代提取方法是以先進的儀器為基礎發(fā)展起來的新的提取方法， 主要有水蒸氣蒸餾技術、超聲波提取技術、微波提取技術、生物酶解提取技術、固相萃取技術。

 

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　　水蒸氣蒸餾技術

 

　　水蒸氣蒸餾是利用被蒸餾物質(zhì)與水不相混溶， 使被分離的物質(zhì)能在比原沸點低的溫度下沸騰， 生成的蒸氣和水蒸氣一同逸出， 經(jīng)冷凝、冷卻， 收集到油水分離器中， 利用提取物不溶于水的性質(zhì)以及與水的相對密度差將其分離出來， 達到分離的目的。

 

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　　超聲波提取技術

 

　　天然植物有效成分大多存在于細胞壁內(nèi)， 細胞壁的結構和組成決定了其是植物細胞有效成分提取的主要障礙， 現(xiàn)有的機械方法或化學方法有時難以取得理想的破碎效果。超聲波提取技術是利用超聲波具有的機械效應、空化效應及熱效應， 加強了胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴散和溶解， 加速了有效成分的浸出，大大提高了提取效率。

 

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　　微波提取技術

 

　　微波提取技術是利用微波能來提高提取率的一種新技術。微波提取過程中， 微波輻射導致植物細胞內(nèi)的極性物質(zhì)， 尤其是水分子吸收微波能， 產(chǎn)生大量熱量， 使細胞內(nèi)溫度迅速上升， 液態(tài)水汽化產(chǎn)生的壓力將細胞膜和細胞壁沖破， 形成微小的孔洞； 進一步加熱， 導致細胞內(nèi)部和細胞壁水分減少， 細胞收縮， 表面出現(xiàn)裂紋�？锥春土鸭y的存在使胞外溶劑容易進入細胞內(nèi)， 溶解并釋放出胞內(nèi)產(chǎn)物。

 

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　　生物酶解提取技術

 

　　生物酶解提取技術是利用酶反應具有高度專一性等特性， 根據(jù)植物細胞壁的構成， 選擇相應的酶，將細胞壁的組成成分水解或降解， 破壞細胞壁結構， 使有效成分充分暴露出來， 溶解、混懸或膠溶于溶劑中， 從而達到提取細胞內(nèi)有效成分的一種新型提取方法。由于植物提取過程中的屏障—細胞壁被破壞， 因而酶法提取有利于提高有效成分的提取效率。此外， 由于許多植物中含有蛋白質(zhì)， 因而采用常規(guī)提取法， 在煎煮過程中，蛋白質(zhì)遇熱凝固， 影響有效成分的溶出。

 

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　　固相萃取技術

 

　　固相萃�。� S P E ） 是根據(jù)液相色譜法原理， 利用組分在溶劑與吸附劑間選擇性吸附與選擇性洗脫的過程， 達到提取分離、富集的目的， 即樣品通過裝有吸附劑的小柱后， 目標產(chǎn)物保留在吸附劑上， 先用適當?shù)娜軇┫慈ルs質(zhì)， 然后在一定的條件下選用不同的溶劑， 將目標產(chǎn)物洗脫下來。

 

　　03、膜分離技術

 

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　　膜分離技術概述

 

　　膜分離技術自1950 年開始應用于海水的脫鹽，至今已經(jīng)成為最具發(fā)展前景的高新技術之一，被廣泛應用于化工、制藥、生物以及食品工業(yè)等領域。膜分離技術以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，借助外界推動力，對兩種組分或多種組分進行分級、分離和富集。與其它分離技術相比，膜分離為物理過程，無需引入外源物質(zhì)，節(jié)約能源的同時，減少了對環(huán)境的污染； 其次，膜分離在常溫下進行，過程中沒有相變，適宜對食品工業(yè)中生物活性物質(zhì)進行分離及濃縮。將膜分離技術應用于食品工業(yè)的濃縮、澄清以及分離，可以較好地保持產(chǎn)品原有的色、香、味和多種營養(yǎng)成分。另外，膜分離設備具有結構簡單、易操作、易維修的特點，使其在化工、制藥、生物以及食品工業(yè)等領域的應用更加廣泛。

 

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　　膜分離技術在功能食品中的應用

 

　　功能食品的發(fā)展為消費者提供一條選擇健康食品的最佳途徑。功能食品當中發(fā)揮功能作用的物質(zhì)稱為生物活性物質(zhì)，具有延緩衰老、提高機體免疫力、抗腫瘤、抗輻射等功能，大多生物活性物質(zhì)具有熱敏性，在生物活性物質(zhì)的提取分離中保留其生物活性和穩(wěn)定性至關重要。膜分離技術是在常溫下進行操作，對生物活性物質(zhì)的分離是一種較為理想的分離技術。

 

　　Loginov 等用超濾膜對亞麻籽皮提取物中的蛋白質(zhì)和多酚進行分離，通過調(diào)節(jié)pH 值為4.4，使蛋白質(zhì)凝集，離心后使用截留分子量為30 KDa 聚醚砜超濾膜對上清液過濾。通過蛋白質(zhì)凝集，多酚純度由33.5%增至56. 0%，超濾后多酚純度進一步增至76. 6%。許浮萍等將膜分離與醇沉法相結合，對大豆異黃酮純化。試驗采用20 nm 和50 nm兩種孔徑的膜對脫脂豆粕的乙醇萃取液進行超濾。

 

　　04、超微粉碎技術

 

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　　超微粉碎技術概述

 

　　微粉碎技術是近年來隨著現(xiàn)代化工、電子、生物、材料及礦產(chǎn)開發(fā)等高新技術的不斷發(fā)展而興起的，是國內(nèi)外食品加工的高科技尖端技術。在國外，美國、日本市售的果味涼茶、凍干水果粉、超低溫速凍龜鱉粉、海帶粉、花粉和胎盤粉等，多是采用超微粉碎技術加工而成； 而我國也于20 世紀90 年代將此技術應用于花粉破壁，隨后一些口感好、營養(yǎng)配比合理、易消化吸收的功能性食品（ 如山楂粉、魔芋粉、香菇粉等） 應運而生。超微粉碎技術是利用機械或流體動力的方法，將物料顆粒粉碎至微米級甚至納米級微粉的過程。微粉是超微粉碎的最終產(chǎn)品，具有一般顆粒所不具備的一些特殊理化性質(zhì)，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化學反應活性等。其粒徑限度至今尚無統(tǒng)一的標準，普遍認為將微粉粒徑界定為小于75μm較為合理。

 

　　超微粉碎的原理與普通粉碎相同，只是細度要求更高，它利用外加機械力，使機械力轉變成自由能，部分地破壞物質(zhì)分子間的內(nèi)聚力，來達到粉碎的目的。超微粉碎技術是利用各種特殊的粉碎設備，通過一定的加工工藝流程，對物料進行碾磨、沖擊、剪切等，將粒徑在3 mm 以上的物料粉碎至粒徑為10 μm 以下的微細顆粒，從而使產(chǎn)品具有界面活性，呈現(xiàn)出特殊功能的過程。與傳統(tǒng)的粉碎、破碎、碾碎等加工技術相比，超微粉碎產(chǎn)品的粒度更加微小。超微粉碎是基于微米技術原理的。隨著物質(zhì)的超微化，其表面分子排列、電子分布結構及晶體結構均發(fā)生變化，產(chǎn)生塊（ 粒） 材料所不具備的表面效應、小尺寸效應、量子效應和宏觀量子隧道效應，從而使得超微產(chǎn)品與宏觀顆粒相比具有一系列優(yōu)異的物理、化學及表界面性質(zhì)。

 

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　　超微粉碎技術在功能食品中的應用

 

　　Zhu等制備了苦瓜超微粉， 并用于糖尿病患者的治療， 發(fā)現(xiàn)食用1周后， 患者血糖從21.40 mmol/L降至12.54 mmol/L, 表明苦瓜超微粉具有較好的抑制糖尿病的性能， 可作為降血糖性功能食品開發(fā)利用。Sun等制備了杏鮑菇超微粉， 并研究其在小鼠體內(nèi)的免疫調(diào)節(jié)和抗氧化作用， 結果發(fā)現(xiàn)， 杏鮑菇超微粉具有良好的抗氧化、抗病毒和抗腫瘤功能。Kurek等將燕麥纖維超微粉以一定質(zhì)量比加入小麥粉面團中， 隨著超微粉比例的增加， 面團體積變小， 含水量及彈性增加， 為開發(fā)高膳食纖維含量的面包提供了參考。

 

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　　超微粉碎技術應用前景展望

 

　　有關超微粉碎技術在功能保健食品中應用的研究，國內(nèi)外都在進行之中，但研究尚屬初步。隨著人類生存環(huán)境的惡化，水資源和空氣污染現(xiàn)象的加劇。各種惡性疾病發(fā)病率的上升，這些因素都刺激著人們更加關注自身的健康。因此，人們對功能保健食品都寄托了很大的希望。包括超微粉碎技術在內(nèi)的各種食品加工新技術，將在功能保健食品中得到更深入廣泛的應用�？傊�，隨著現(xiàn)代食品工業(yè)的不斷發(fā)展，必將出現(xiàn)更多、更為先進的高新技術，超微粉碎技術在食品加工中的應用還只是在一個起步的階段，超微細粉技術，因為有著其他一般粉碎方式所沒有的優(yōu)勢與特點，以后在湯料、藥材的生產(chǎn)中肯定會起到更加突出的作用，相信在不久的將來，這種節(jié)能，高效產(chǎn)品品質(zhì)高的新技術會更加趨于完善。

 

　　05、微膠囊技術

 

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　　微膠囊技術概述

 

　　納米微膠囊（nanocapsule），即具有納米尺寸的微膠囊，其顆粒微小，易于分散和懸浮在水中，形成均一穩(wěn)定的膠體溶液，并且具有良好的靶向性和緩釋作用。在功能食品領域中，運用納米微膠囊技術對功能食品中的功能因子進行包埋，既可以減少功能因子在加工或貯藏過程中的損失，又能有效地將功能因子輸送到人體的胃腸道位置。納米膠囊特定的靶向性可以使功能因子改變分布狀態(tài)而濃集于特定的靶組織，以達到降低毒性、提高療效的目的，并通過控制釋放功能因子提高其生物利用率，同時保持食品的質(zhì)地、結構以及其感官吸引力。因此，納米微膠囊技術對于功能食品的研究與開發(fā)提供了新的理論和應用平臺，十分有利于功能食品的發(fā)展。

 

　　微膠囊技術（microencapsulation）是指利用天然的或者是合成的高分子包囊材料，將固體的、液體的甚至是氣體的囊核物質(zhì)包覆形成的一種直徑在1～5000μm范圍內(nèi)，具有半透性或密封囊膜的微型膠囊的技術。納米微膠囊技術是指利用納米復合、納米乳化和納米構造等技術在納米尺度范圍內(nèi)（1～1000nm）對囊核物質(zhì)進行包覆形成微型膠囊的新型技術。其中，被包覆的物質(zhì)稱為微膠囊的芯材，用來包覆的物質(zhì)稱為微膠囊的壁材。

 

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　　微膠囊技術在功能食品中的應用

 

　　功能性油脂的納米微膠囊化

 

　　Zambrano-Zaragoza等采用乳液分散法，制備了以食品級的油脂（紅花油、葵花油、大豆油、β-胡蘿卜素、α-生育酚）為芯材的納米微膠囊，并對納米微膠囊的性質(zhì)進行了研究，確定了制備納米微膠囊的最佳條件，制得的食品級油脂的平均粒徑大約在300nm左右，該研究對于油脂類食品的保存和貯藏具有一定的意義。Zimet等采用β-乳球蛋白和低甲氧基果膠為載體，制備了ω-3系列多不飽和脂肪酸中的二十二碳六烯酸（DHA）的納米微膠囊，該納米粒子的平均粒徑為100nm，納米微膠囊顯示出了良好的膠體穩(wěn)定性，能夠有效地抑制DHA的氧化分解，在40℃的環(huán)境中將DHA產(chǎn)品放置100h，經(jīng)過納米微膠囊化的DHA只有5%～10%被氧化分解掉，而未經(jīng)過處理的DHA卻損失了80%。這項研究對于將長鏈多不飽和脂肪酸進行納米微膠囊化后，再應用于澄清酸飲料中有一定的指導意義。G?kmen等采用噴霧干燥法，用高直鏈玉米淀粉對ω-3系列不飽和脂肪酸亞麻籽油進行納米微膠囊化包埋，并按不同的量添加到生面團中，研究其對面包品質(zhì)的影響。

 

　　抗氧化劑類的納米微膠囊化

 

　　應用于功能食品中的抗氧化劑主要包括酚類物質(zhì)、黃酮類化合物（主要有黃酮醇類、黃酮類、黃烷酮類、黃烷酮醇類等）、生物堿類等，同時還包括食用色素中的β-胡蘿卜素、番茄紅素、葉黃素、姜黃素等，都是天然的抗氧化劑。采用納米微膠囊對抗氧化劑進行包埋，可以提高其在食品應用中的穩(wěn)定性和人體的生物利用率，增強其對人體的保健功效。

 

　　表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）是從茶葉中分離得到的兒茶素類單體，也是最有效的水溶性的多酚類抗氧化劑，具有抗氧化、抗癌、抗突變等生物活性。2010年，Shpigelman等用經(jīng)過熱變性處理的β-乳球蛋白對EGCG進行納米微膠囊包埋，得到的納米粒子尺寸小于50nm，并且該產(chǎn)品對EGCG有很好的保護作用，能夠有效地防止EGCG的氧化分解，對開發(fā)澄清飲料這類強化食品有很好的指導意義。2012年，Shpigelman等通過改變β-乳球蛋白和EGCG的比例，并采用冷凍干燥法對該納米粒子進行再改造，研究了納米粒子構成的膠體溶液的穩(wěn)定性、尺寸變化、包埋率、感官性質(zhì)以及模擬胃腸道消化的實驗。

 

　　維生素類和礦物質(zhì)類的納米微膠囊化

 

　　維生素是維持人體正常生理功能、促進各種新陳代謝過程中不可缺少的營養(yǎng)成分，維生素幾乎不能由人體合成，必須從食物中獲取，主要包括水溶性維生素（VC、VB系列、葉酸、泛酸等）和脂溶性維生素（VA、VD、VE等）。將維生素制成微膠囊，可以大大提高其穩(wěn)定性。在功能食品中作為功效成分的礦物質(zhì)主要有鈣、鐵、鋅、硒等，對礦物質(zhì)進行微膠囊主要解決礦物質(zhì)自身的不穩(wěn)定性、易對食品產(chǎn)生不良風味以及降低毒副作用等問題。

 

　　Semo等以rCM為壁材，對脂溶性的VD2進行包埋，成功制備了平均粒徑在150nm左右的VD2的納米微膠囊。該研究表明，微膠囊中的VD2濃度是血清中的5.5倍，并且rCM微膠囊的形態(tài)和平均粒徑與天然形成的酪蛋白相似，rCM微膠囊可以部分地保護VD2，防止紫外光照射引起的VD2的降解。CM可以作為包埋、保護和傳遞敏感疏水性營養(yǎng)物質(zhì)的納米載體，對于開發(fā)和生產(chǎn)富集脫脂或低脂的食品有重要的意義。Haham等在上述研究基礎上，制備了以rCM為壁材，平均粒徑為（91±8）nm的VD3納米微膠囊（VD3-rCM），并研究了超高壓均質(zhì)對微膠囊性質(zhì)的影響，評價了rCM/CM對VD3的熱降解和光降解的保護作用，并通過臨床實驗評價了VD3的生物利用率。

 

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　　微膠囊技術應用前景展望

 

　　納米微膠囊技術，它是涉及物理和膠體化學、高分子物理和化學、分散及干燥技術、納米技術中的納米材料和納米加工學等多交叉性學科。納米微膠囊技術作為微膠囊技術的發(fā)展和延伸，在功能食品加工生產(chǎn)過程中的應用受到越來越多的關注，尤其是人們對功能食品中的功效成分的保持與生物利用率的重視，針對功能食品中的功效成分在應用過程中的溶解度低、功能靶向性差、生物活性低以及生物利用率差等問題，采用納米微膠囊技術對各種功效成分進行包埋，增強其在生物體內(nèi)的功能靶向釋放性能，提高生物利用率，延長貯藏穩(wěn)定期。納米微膠囊作為一種復合相功能材料，其發(fā)展趨勢將朝著膠囊的粒徑小、分布窄、分散性好、選擇性高、應用范圍廣等方面進行。

 

　　納米微膠囊技術在功能食品領域中的應用與發(fā)展取得了一些進展，但對于納米微膠囊技術本身而言，在理論和應用方面都還剛剛起步，需要進行更深入的研究。

 

　　06、超臨界CO2萃取

 

　　超臨界流體萃取技術（ S F E ） 是近20 年來發(fā)展起來的提取技術， 它既是提取技術， 又是較理想的分離技術。超臨界流體萃取是根據(jù)超臨界流體對溶質(zhì)有很強的溶解能力， 且在溫度和壓力變化時， 流體的密度、赫度和擴散系數(shù)隨之變化， 溶質(zhì)的親和力也隨之變化， 從而使不同性質(zhì)的溶質(zhì)被分段萃取出來， 達到萃取、分離的目的。這種流體可以是單一的， 也可以是復合的， 添加適當?shù)膴A帶劑可以大大增加其溶解性和選擇性。用于超臨界流體的物質(zhì)很多， 但最常用的是二氧化碳， 利用超臨界二氧化碳萃取技術提取功能食品的功效成分， 對于提高功效成分的純度和活性具有重要的作用。

 

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