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    天然功能因子制备技术

     

         众所周知,我国老百姓的吃有一个重要特点,即“食药同源”。换而言之,就是人们把吃与健康联系在一起。因此。以健康为重心的功能食品在我国有着广阔的市场前景。
    研究和发展功能食品是目前我国食品、医药和农业等领域研究工作的重要内容之一。其中,对功能食品中与其生物学功能有密切相关的物质——功能因子的研究是功能食品研究和发展的重点。 
    ■对天然功能因子的研究
    为功能食品的拓展重点
    目前我国功能食品产业的研发具有一些明显的趋势及特点,譬如受国际市场消费潮流、消费者的健康状况、资源产业、商品营销战略、产品的市场周期短等因素的影响比较强。这些趋势和特点对我国的功能食品产业的发展既具有正面的也有负面的影响。加强对功能食品的研究,尤其是对功能食品中天然功能因子的研究,对我国的功能食品产业的长远和健康发展可以起到至关重要的作用。
    ■天然功能因子研究方向
    从三个基本内容开始
    对功能食品中天然功能因子的研究主要包括三项基本内容:
    1.功能因子化学结构和组成。这一领域中最活跃的研究工作主要集中在天然功能因子的制备技术上,包括天然功能因子的分离和纯化技术。同时,这一领域还包括功能因子物质的化学组成与结构的分析与鉴定工作。
    2.功能因子的生物学功能。这一领域主要由三个层面组成:(1)以人体为实验对象的医学研究,这主要包括功能因子生物学功能的临床鉴定和流行病学方面的调查和统计;(2)动物模型中生物学功能的鉴定;(3)细胞模型中生物学功能的鉴定。
    3.功能因子物质的化学组成和结构与其生物学功能的关系。主要集中在功能因子物质的化学组成和结构的改变对其生物学功能和生物学效价的影响上。
    ■天然功能因子备受关注的制备技术
    超临界流体萃取分子蒸馏膜分离三足鼎立
    目前,在我国备受关注的是天然功能因子物质的分离和纯化技术(包括超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜分离技术),下面列举一些功能因子物质的化学组成和结构的改变对其生物学功能产生影响的例子。
    功能食品中大多数功能因子物质是天然产物。近年来,世界各国所采用的天然产物分离和纯化技术发展很快,新技术及设备的研究和应用非常迅速。可以认为,天然产物和纯化技术正经历着一系列的技术革命。其中超临界流体萃取(SupercriticalFluidExtraction)、分子蒸馏(MolecularDistillation)和膜分离技术(MembraneTechnique)是天然产物制备过程中三种备受关注的技术。
    这三种分离技术的最大特点就是其产品的纯天然性,因为它们均具有加工温度不高、无毒、低污染、分离效率高等特点,尤其适用于热敏性天然产物的分离、纯化和精制。
    1.超临界流体萃取技术
    超临界流体是指物质处在其临界温度和临界压力之上的一种状态。超临界流体的一些特性为:
    √其密度、粘度和扩散系数等居于气体和液体之间。
    √其密度随压力增加而增加。
    √其密度随温度增加而降低。
    √具有较强溶解力(与其密度呈正相关),可作为溶剂使用。
    超临界流体萃取技术在食品、制药等相关领域中的应用主要包括下面几个方面:
    √风味物质的萃取,如香辛料、果皮、鲜花中的精油、呈味物质的提取。
    √动植物油的萃取分离,如花生油、菜籽油、棕榈油等的提取。
    √某些特定功能成分(如沙棘中的沙棘油、月见草中的γ-亚麻酸、牛奶中的胆固醇)的萃取。
    √咖啡豆中咖啡碱的提取。
    √农产品的脱臭脱苦,如羊肉膻味物质的提取、柑橘汁的脱苦等。
    √类胡萝卜素的提取,如β-胡萝卜素和胡萝卜素和辣椒红色素的提取。
    2.分子蒸馏技术
    简单地讲,蒸馏是根据不同组分之间沸点的差距分离固体与液体或液体与液体的混合物的一种最基本的分离方法。由于物质的沸点是随而变化的,因而蒸馏的温度是可以由压力控制的。
    分子蒸馏的分离作用是利用液体分子受热会从液面逸出,而不同种类分子逸出后其分子平均自由程不同这一性质来实现的。液体混合物为达到分离的目的,可以首先进行加热,使能量足够的分子逸出蒸发面。轻分子的平均自由程大,重分子的平均自由程较小,若在离蒸发面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面,轻分子达到冷凝面后被冷凝,从而使其不断逸出。同时,重分子达不到冷凝面,很快趋于动态平衡,这样就可将混合物分离。
    分子蒸馏的主要技术特点为:
    √蒸发温度可远低于物料的沸点,适用于热敏感的物料。
    √负压。
    √物料受热时间短。
    √分离程度高,特别适合于不同组分分子平均自由程相差较大的混合物的分离。
    √可进行多级分子蒸馏,适用于较为复杂的混合物的分离提纯,产率较高,可得到纯净安全的产物。
    分子蒸馏技术的在食品与医药工业中的应用主要有:
    √天然维生素E的浓缩精制。
    √高碳脂肪醇的精制。
    √风味物质的获取。
    √DHA和EPA的富集。
    √食用植物油的提取。
    √类胡萝卜素的回收。
    √ω-3不饱和脂肪酸的浓缩。
    √牛奶内酯的获取。
    √二聚脂肪酸的制取。
    √高级脂肪醇的分离和纯化。
    3.膜分离技术
    狭义地讲,膜分离技术是指在外力或化学位差的作用下,利用界面体系,对液—液、气—气、液—固、气—固体系中不同组分,根据其物理和化学性质进行分离、纯化与富集的一种技术。
    由于材料科学迅速发展,新兴的分离膜不断的出现,为膜分离技术的发展提供了巨大的空间。膜分离技术因此也成为当今发展最快、应用最为活跃的分离和纯化技术之一。
    膜分离技术的一些技术特点主要有:
    √膜分离技术是一种高效分离技术。
    √膜分离过程不发生相变化,因此能耗低。
    √膜分离过程是在常温下进行,因而特点适用于对热敏感的物质的分离、浓缩与富集。
    √膜分离过程可用于冷除菌,可保持产品的色、香、味及营养成分。
    √膜分离技术的适用范围相当广泛,包括有机物、无机物,病毒、细菌直到微粒的分离。
    √分离装置简便,操作容易、易自控、维修。
    √处理规模可大可小。
    √在闭合回路中运转、减少了空气中氧的影响。
    √膜分离过程易保持食品某些功效特性,如蛋白的泡沫稳定性等。
    膜分离技术在食品、制药等相关领域中的一些应用有:
    √饮料加工,包括果蔬汁加工和纯净水的加工等。
    √奶制品加工,包括浓缩鲜乳和从乳清中回收蛋白质等。
    √酒类、糖类加工。
    √酶加工和发酵。
    √豆制品加工,包括去除低聚糖等。
    √肉食加工废弃物的利用。 

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