现代激光技术在食品和农产品加工中的应用

分类：论文范文 发表时间：2020-04-16 08:14

　　摘要：本文综述了激光技术在食品和农产品加工中的应用。分别介绍了激光在酿造食品中的应用；激光用于酵母菌诱变；激光用于食品加工和农产品加工的检测和监控；激光切削技术用于食品和农产品加工；激光技术在食品包装中的应用。

　　关键词：激光技术；食品加工；农产品加工；应用

　　激光技术在近二十年中，在食品和农产品加工中得到迅速的发展，激光技术在食品和农产品加工中的应用比较多。本文仅综述常见的五个方面的应用，即激光在酿造食品中的应用；激光用于酵母菌诱变；激光用于食品加工和农产品加工的检测和监控；激光切削技术用于食品和农产品加工；激光技术在食品包装中的应用。

　　1激光在酿造食品中的应用

　　1．I激光用于新酒和新醋的人工老熟刚生产出来的新酒和新醋，通常具有刺激性大、不够醇和、不够绵柔等特点。因此，生产工艺中都规定一定时间的陈酿贮存期，就是人们俗称的对酒和醋的老熟。一般来讲，酒和醋的自然老熟时间较长。为了缩短贮存周期，国内外竞相采用多种人工老熟的方法，而激光催陈酒或醋是其中的一种方法。它的主要特点是：(1)是催熟速度特别快，几秒钟就见效。(2)是在激光辐照中，能够保持酒体或醋体的本身温度不变，这有利于保证酒或醋的风味。(3)是操作简便，同时一次投入可长期使用的优点。

　　1．1．1激光用于催陈新酒在国内，激光对酒的人工催陈始于1982年。从查到的文献资料来看，激光用于催陈的酒主要有白酒和黄酒两种。

　　1．1．2激光用于催陈新醋笔者于1993年开始，在国内首次进行激光催陈食醋的应用研究睁"。所用的样品是烟台高粱新醋。将He—Ne激光器产生的激光对样品进行激光辐照处理。从实验结果发现，经激光处理后，食醋的香气成分发生变化，尤其是对食醋具有刺激性味和异昧的乙醛、乙醇和异丁醇趋于降低；而对食醋具有柔和香气的乙缩醛含量增加。实验还对食醋的十八种氨基酸、总酸、总酯和色度进行分析，分析结果表明，十八种氨基酸均有不同程度的减少，而总酸、总酯和色度均有不同程度的增加，其含量的变化符合自然老熟的规律。此外，笔者还采用高压静电场与激光联合作用的办法对食醋进行人工催陈【8】，结果表明，“联合催陈”方法优于静电，或激光的单一方法。

　　1．2激光用于对啤酒的杀菌

　　利用高频激光近红外线对啤酒进行杀菌，由于不会影响分子的离子化，因此对啤酒质量不会产生不利影响。研究显示啤酒短期受激光红外线照射，可有效抑制酵母繁殖，并杀死细菌。经红外线照射过的啤酒，其酵母细胞的平均含量要比实际少3倍，细菌量要比实际少17倍。而且红外线光波穿透力强，可用于处理瓶装啤酒【91。2激光用于酵母菌诱变酵母菌与食品工业、酿造工业、生物制品工业等都关系密切，其品质的优良与否直接关系到多种工业产品或人f1']的日常生活的质量，所以培育优质、高产的酵母菌菌株十分必要。

　　2．1激光用于面包酵母的诱变

　　面包酵母是制作面包的一种食品添加剂，选育优良的面包酵母菌种有着重要的经济和社会效益。李红民等Oo]采用功率为15mW、波长为623．8rim的He．Ne激光对面包酵母菌进行诱变处理。将菌体悬液用该激光器进行照射。结果筛选到3株低糖面团起发活力大幅度提高的菌株XDl98、XDl93和XDl74，其低糖面团起发活力比出发菌株分别提高31．3％、32．7％、35．3％海藻糖含量分别较出发菌株提高1．37％、10．83％、51．0％。而且筛选到的高活力菌株遗传性能稳定。证明激光诱变效果明显，是进行面包酵母菌种选育的理想方法之一。

　　2．2激光用于酿酒酵母菌的诱变

　　利用COz激光和He．Ne激光通过辐照酿酒酵母菌的办法，对酿酒酵母菌进行处理…-12]。把酵母菌糖密酒精进行发酵，再利用气相色谱仪对产生的乙醇含量进行分析。结果表明，激光对酿酒酵母菌具有明显的生物刺激作用。对酿酒酵母菌细胞的生长速率有影响。不同的激光剂量、不同的作用时间其细胞生长的速率也有所不同。并找到乙醇含量具有较大变化的激光作用变异菌株；将激光作用变异菌株的乙醇脱氢酶同工酶的比较，证实激光对酿酒酵母菌具有诱变作用。此外，笔者还利用静电辅以激光联合作用的办法【13】，对酿酒酵母所产生的诱变效应进行了研究，并分别用单纯静电处理，单纯激光处理和静电场辅以激光处理三种方法进行对比，结果显示，利用静电辅以激光处理酿酒酵母菌比单纯静电处理，或单纯激光处理的作用明显。因此，利用静电和激光联合作用的办法，可对酿酒酵母的诱变育种提供新的方法。

　　3激光用于食品／jn-r和农产品加工的检测和监控

　　3．1激光喇曼光谱技术

　　激光喇曼光谱技术在食品的检测和加工的监控中的应用，包括果蔬农药残留的检测、肉类产品质量检测、伪劣食品鉴定、食物蛋白的研究以及食品加工监控等方面。

　　3．1．1用于食品质量检测作为一种无需样品前处理、灵敏度相对较高、分析测试快速便捷的绿色光谱技术，激光喇曼光谱技术能够测量分子的振动及其化学结构，可以有效地反映单一或混合体系的结构特征，在物质的分析和鉴别中一直起着十分重要的作用。因此，随着这方面研究的深入，激光喇曼光谱技术在食品质量检测中的优势便日益突显出来。

　　3．1．2用于果蔬农药残留的检测目前，激光喇曼光谱技术已经成功地用于测试和鉴别多种类型的农药样品【14。引。利用激光喇曼光谱技术来鉴定农药残留时分析测试快速便捷，对样品无损坏，不受湿润环境的限制。它是市场农药检测新技术开发中很有应用前景的光谱技术。周小芳等【16】采用激发波长为1064nm的近红外傅立叶变换喇曼光谱仪(FT2Raman)对一些水果表面的农药进行测试，结果表明，同一种水果表面分别滴上不同种类的农药后，所得到的喇曼谱也有很明显的差异，各种农药的特征峰都能显示出来。此外，利用表面增强喇曼光谱可对水果中几种常见农药的残留进行鉴定[171。该方法充分地利用了喇曼光谱对农药测试较高的灵敏度，不仅可以检测出单种农药残留，而且还能显示出两种农药混合的残留状况。对于果肉果汁内部的农药残留检测，灵敏度也很高。Tamguchi[181尸,研发了一个基于拉曼光谱的实时无损自动检测分类虚拟仪器分级系统样机。用苹果进行实验，结果表明拉曼光谱分析能用于苹果擦伤无损检测和类别确定；高晓阳等[191虚拟仪器分级系统能对苹果进行准确分级处理。

　　3．2激光诱导荧光光度法技术

　　3．2．1食品加工与检测目前，利用激光诱导荧光光度法技术测定食品中和农产品的微量成分已得到应用。测定食品中锌的含量就是其中一种。栾崇林等[261利用自行组装的激光诱导荧光．CCD阵列检测器．计算机联用装置，建立了一种测定食品中锌的灵敏方法。

　　3．2．2农产品加工与检测目前，应用激光荧光法技术应用于农产品加工大致有以下几个方面【271：(1)可以研究种子成熟度。由于种子的成熟与否可以用叶绿素来反应，则通过激光荧光法测量叶绿素含量和光谱就能知道种子成熟度。(2)研究了香蕉等水果的褐变和损伤、苹果、箩卜等在储存过程中的胡箩卜素、叶绿素和多酚类物质含量的变化。并以此反映苹果、箩卜等在储存过程中的质量变化。(3)应用激光荧光图像研究苹果等农产品表面污染物的检测。(4)检测水果的内部品质。(5)检测鲜牛奶的品质。刘杰等[281研究鲜牛奶和酸牛奶的变质过程，得到出了变质过程的荧光光谱，并对测试结果进行了分析。伴随鲜牛奶和酸牛奶的变质过程，其荧光光谱存在较有规律的变化，这为有关的农产品检验提供一条新的技术途径。

　　4激光切削技术用于食品和农产品加工

　　利用激光光束的高功率和高定向特点，采用适当的光学聚焦装置，使其形成极细的光束，用来切削金属和有机物，这便是激光切削。目前，该技术可用于切割面条、面包、肉、骨、蔬菜、水果、鱼、猪肉、牛肉、鸡肉及海鲜等，其断面将更加光滑，而且形状规整。也可以切出特殊的形状，作为新的产品造型。

　　5激光技术在食品包装中的应用

　　食品包装在包装行业里的要求是最高的，也是受到人们特别关注的一个重要方面。

　　5．1激光划线技术

　　目前，采用先进的激光技术可以解决这些问题，它能够做到选择软食品包装中某个单独薄膜层进行划线。这样做就实现了软包装的完美易撕开效果，并且能够保持薄膜的完整性，使得外层薄膜完好无损，从而能够有效避免包装内商品的见光和受潮等问题的出现。其次，利用激光技术能够随意的按自由组合方式划线，例如很多零食包装上印刷图案的轮廓来划线的设计风格，这样的划线方式正是激光划线系统的优势所在。

　　5．2激光防伪技术

　　激光全息防伪技术己广泛应用于食品及其他产品包装中。

　　5．2．1模压彩虹全息图目前国内市面上常见的防伪标识，主要是模压彩虹全息图。此项技术涉及光学、机械、电气、化学、电子计算机应用等多学科。其主要系统及设备有：计算机图形处理系统及照相制版系统、全息照相系统、精细化学镀及电铸系统、模压机、涂布复合机、模切机等。属于难度大、综合性强的高技术、因而成为当前最为流行的食品防伪手段[29】。

　　5．2．2激光点阵全息图它是用激光全息技术与计算机控制技术结合制作而成全息图。点阵全息图具有很高的衍射效率，并且色彩丰富，有360度可视和动态视觉效果的特点。采用该技术制作成的全息标识(如盐标的外圈、全息包装材料等)具有背景渐变、旋转闪变及扩缩闪变等动感视觉效果。目前这一技术已应用于食品的全息防伪包装中。

　　6结语

　　激光技术在食品和农产品加工中的应用还很多，本文仅介绍主要的几个方面，随着新技术的不断出现，将激光技术与其他新技术的结合，相信激光技术会在食品和农产品加工中的应用得到更大的发展。

　　参考文献：

　　【1]1潘忠汉．人工加速酒老熟的探讨【J】中国酿造，1986(4)：6-8．

　　【2】李增胜．用激光老熟清香型名白酒的试验【J】酿酒，1984(3)：11-13．

　　【3】李敏谦，孙孟嘉，于宝堂，等．磁场与激光对白酒的联合作用【J】．山西大学学报．1988(1)：51—55．

　　【4】应成仁．激光陈化黄酒技术【J]．杭州大学学报，1988，15(3)：283—287．

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