2022 年食品加工的四种新兴技术

　　保持新技术的领先地位可能并不容易，尤其是那些尚未商业化的技术。我们正在研究四项新技术，它们有可能改善食品加工中的一些基本功能：冷冻、消毒、干燥和认证。

　　等容冷冻

　　传统冷冻方法存在两个问题：价格昂贵，而且产品本身也会发生改变。等容冷冻是解决这两者的潜在途径。

　　简而言之，该技术是将裸露或密封在柔性材料中的食物放入硬质容器中，将容器装满水再冷冻。容器内的压力使大部分水（约90%）仍保持液态。液体会保护浸入的食物不会被冷冻，这也就不会因为结晶造成细胞损伤，因此可以更好地保证其品质。

　　食品等容冷冻的方法是由美国农业部资助的一个团队开发的，该团队由加州大学伯克利分校的机械工程师Boris Rubinsky 和美国农业部食品研究技术专家Cristina Bilbao- Sainz 领导。这一技术最初是为移植的组织和器官进行冷冻保存而开发的。

　　Rubinsky 表示，这种冷冻技术最大优点之一是它可以用传统的冷冻系统来完成。

　　“除了提高保存食品的质量外，将食品保存在等容系统中可以节省大量能源，因为不必将食品完全冻结成固体—— 而冷冻本身就是巨大的能源消耗。”Rubinsky 说，“所有这一切都没有真正改变制冷系统，只是将食物存放在一个封闭的等容系统中而不是暴露在外。”

　　Rubinsky表示，现在冷冻的任何食物都适合等容冷冻。“这也为保存不能承受冷冻的食物打开了大门，因为传统冷冻会在食物中形成冰晶，而在等容保存中，冰晶要么根本不形成，要么会在食物之外形成。”

　　唯一的重大变化是使用硬质容器，而不是直接将食品放入冰箱。该团队正在与冰岛的渔业一起开发等容储存，并引起了其他行业的兴趣。

　　“商业化最大的挑战是等容保存需要改变人们对食物低温储存的思考。”Rubinsky 总结道。

　　高压空气低温等离子技术

　　安全保存食物的首要目标，是通过某种工艺杀死食物上或周围的有害微生物，与此同时尽可能少地改变食物本身。其中一种方法是通过空气等离子体进行消毒，早在1857 年，空气等离子体就已用于德国饮用水的工业消毒了。

　　高压空气低温等离子体技术（HVACP）通过两个并联电子二极管之间产生的大部分电离空气。电场和由此产生的气体（如臭氧、一氧化氮、过氧化物和原子氧）的化学特性具有生物杀灭特性，还可以分解霉菌毒素等有毒微生物产品，使其变得无害。Nano Guard 技术公司的监管主管Cherian George 介绍说，他也是该工艺的主要开发者。

　　Nano Guard 首席执行官Larry Clarke 表示，有许多产品都可以使用 HVACP 进行处理，包括肉类、土豆、营养保健品、种子、面粉、即食研磨产品、花生、榛子、 宠物食品等。 Nano Guard 目前专注于谷物产品，如动物饲料、小麦粉或玉米糁，以及坚果市场和种子市场，但公司也在进行试点研究，以引入更多产品。

　　HVACP目前还没有被广泛商业化。“这是很前沿的技术。商业化的考虑包括使其在重要的规模上发挥作用。将市场与问题联系起来，并以商业上可行的方式有效地解决问题。”Clarke 说：“当然也要获得FDA 的批准。”

　　电流体动力学干燥

　　电流体动力学干燥（EHD）使用电极之间的气流，称为“离子风”，以更快的速度和更少的电力干燥食物。

　　像HVACP一样，电流体动力学干燥（EHD）使用电离空气。它通过待干燥食物两侧的一对电极产生电流，从而产生一种被称为“离子风”的气流。离子风干燥食物的速度比传统的对流干燥快，部分原因是该过程产生的热量。

　　瑞士公立研究大学苏黎世理工学院博士生Kamran Iranshahi 说： “EHD 干燥是一种非热能且高能效的方法，适用于低能耗热敏感材料的干燥。”

　　研究表明，除了更节能外，与传统干燥相比，使用EHD 干燥的产品能够更好地保留颜色、风味和营养成分，具有更低的收缩率和更高的复水能力。Iranshahi 表示，到目前为止，该技术主要用于水果和蔬菜，但在其他产品甚至制药等其他行业也有应用潜力。

　　EHD 更适合中小型批量，因为它无法达到传统风机驱动系统的气流速度，Iranshahi 说:“在这种类型的干燥中，EHD 与生产线和当前生产速度的兼容性是这种清洁技术推广的最大障碍。”

　　一种有希望的潜在应用是农民使用EHD 进行田间干燥。能源消耗足够低，因此现场EHD 系统可以由光伏电池板供电——这是许多发展中国家政府愿意承担的。

　　氧同位素建模

　　食品行业存在的欺诈行为，尤其是虚假的原产地声明。如果一个国家或地区因某种食品或饮料而闻名，那么有一些产品就会被虚假宣传为来自该地区，从而获利。

　　确定食品中的地理特征涉及研究其氧同位素比。 这通常需要测量16O（最普遍的氧同位素）与18O（一种不太常见的同位素）的比例。意义在于植物材料中18O 的含量是植物生长的降雨量和其他气候因素的函数。这会产生该地区独有的同位素“特征”。

　　然而，对某一特定区域开发这种特征是氧同位素分析的主要障碍。传统上，要分析该地区的植物并建立数据库—— 这是一个耗时且昂贵的过程。

　　瑞士巴塞尔大学的研究人员开发出一种更快的方法来开发这些区域特征。他们的模型可以获取公开的气候信息，并推断出该地区植物的同位素特征。

　　“我们在给定位置进行计算所需的模型输入数据是气温、相对湿度、降水量和降水的氧稳定同位素组成。”开发该过程的研究员Florian Cueni 说。

　　“所有这些数据都可以通过不同的数据源公开获得，甚至可以作为空间地图，允许我们模型的空间应用。这让我们能够找出一个地理来源未知的样本所有可能的生长地点。”

　　目前开发的模型仅限于植物有机材料，如纤维素或散装干燥材料。它不能用于橄榄油（经常被冒充源产地的产品）等加工产品，但Cueni 表示：“很可能通过对模型进行某些修改后，也能够适用于橄榄油等产品，因为这些油的同位素特征也显示出非常明显的地理模式。”