一、概述
将食物原材料转化为可食的、安全的、卫生的和有营养的食品是食物加工的传统目标。
这些加工食品应具有理想的感观性状和理化性质、 货架期长、可口和食用方便等特点。然而,
保健食品因其特定的食用目的而不同于传统食品的加工。 研发保健食品的一个目的是要求创
建或优化其功能成分。这就需要考虑采用新的食品原材料,以及新的生产技术。
保健食品在加工工艺方面目前面临的挑战主要来自: ①从传统的和新的原材料中提取功
能性食品成分; ②合成已知的功能性食品成分;③优化食品原材料和功能性食品成分(例如:
延长保质期或更多地保留其成分、改良其功能以及增加其生物利用率);④监测原材料和食
品中功能性食品成分的含量和有效性。表7-5-1是对工艺技术挑战的例子。
表7-5-1对功能性食品工艺技术的挑战、可利用的解决方案和优化成分举例
对工艺技术的挑战 可能的技术解决方案 应用举例
从原料创制和从头合成功能成分 固相酶系统 生物活性肽
膜加工 抗氧化剂
矿物质
增加原材料中食品成分进行优化 发酵、酶技术 微生物
非加热的加工(如高压) 抗氧化剂
通过改变功能性食品成分进行优化 定向酶解 低聚糖
通过功效成分的生物利用率进行优化 发酵技术 微生物
膜可通透性加工 矿物质
最大程度保留原材料中功能性食品成分 包囊化加工 微生物
球行包装 生物活性肽
抗氧化剂
矿物质
监测功能性食品和功能成分的产生 传感器/标志物 微生物
矿物质
碳水化合物
二、功能成分的分离提取与制备
从基料中提取、 分离和纯化功能活性成分的程序大致为:基料→提取功能活性成分→固
液分离→初步分离纯化→高度分离纯化→十纯化后产品的制备→纯度检查。 在食品加工过程
中除了考虑工艺合理性以外,还必须注意其安全性。例如,使用的溶剂、树脂以及器具等,
都应该是无毒无害的。
(一)功能活性成分的提取技术
常用的提取技术包括溶剂浸提法、水蒸气蒸馏法、压榨法和超临界二氧化碳萃取法等。
1.溶剂浸提法是目前最常用的方法。浸提是利用适当的溶剂从原料中将可溶性有效成分
浸出的过程。常用浸出方法包括:水或溶剂浸渍法、煎熬法和渗漉法。
2.水蒸气蒸馏法该法的基本原理是将原料和水共热,使原料中的某些易挥发成分与水共
沸,同水蒸气一起蒸发,经冷凝、冷却,收集到油水分离器中,利用提取物不溶于水的性质
以及与水的相对密度差将其分离出来,就得到所需的提取物。该法适用于具有挥发性、不溶
于水或难溶于水,又不会与水发生反应的物质的提取,如某些芳香油、某些小分子酸性化合
物、大蒜素等。
3.压榨法压榨是利用机械力将植物、果实、蔬菜或含油多的种子细胞破坏,从而得到含
有功能活性成分的汁液或油液的方法。 一般适用于功能活性成分能溶解于汁液的植物、 果实、
蔬菜或油料作物的提取。
4.超临界流体萃取法超临界流体萃取技术是以超临界状态下的流体作为溶剂, 利用该状
态下流体所具有的高渗透能力和高溶解能力萃取分离混合物的过程。 所谓超临界流体是指媒
质所处温度和压力在超临界温度和超临界压力之上时的一种特殊状态, 它既不是气体也不是
液体。 人们利用超临界流体对混合物某些组分进行萃取, 发现超临界流体具有良好的溶解性,
能够萃取一些重要的化合物。 常用的超临界萃取剂是二氧化碳。 超临界流体特别是超临界二
氧化碳萃取技术具有提取率高、产品纯度好、能耗低、后处理简单、无毒等传统分离技术不
可比拟的优势,近年来在食品工业得到广泛应用。
(二)液液分离及固液分离
经浸提后的混合物如果是两种相对密度不同的不相混溶的液体, 待其沉降后采用分液漏
斗之类的器皿即可。但常见的混合物往往是一种混悬液,即固体的食物残渣、沉降杂质和含
有可溶性成分的浸出液的混合物,需加以分离。常用的固液分离技术有沉降固液分离、过滤
技术、离心分离技术和压滤分离技术等。
(三)分离纯化技术
1.初步分离纯化从固液分离出来后的提取液需通过初步分离纯化进一步除去杂质。 常用
的初步分离纯化技术主要有萃取分离、树脂分离、沉淀分离等。
(1)萃取分离:溶剂萃取具有速度快、操作时间短、便于连续操作、容易实现自动化控
制、分离纯化效率高等优点。常用方法有水.有机溶剂萃取、双水相萃取、反胶束萃取、凝
胶萃取和超临界流体萃取等。
(2)树脂分离纯化:有两种操作方法,一是功能活性成分与树脂结合,将杂质除去后,
再洗脱功能成分;另一种是杂质与树脂结合,功能活性成分被分离纯化。应用大孔吸附树脂
分离纯化食品原料应严格遵守国家食品药品监督管理局的规定(见国食药监注[2005]202号
文件)。
(3)沉淀分离纯化:通过加入试剂或改变条件使功能活性成分或杂质生成不溶性颗粒而
沉降。常用方法有等电点法、盐析法、有机溶剂沉淀法等。其优点是设备简单、成本低、易
于操作;缺点是过滤困难,纯化度低。
(4)膜分离法:是以外界能量或化学位差为推动力,用天然或人工合成的高分子薄膜对
大小不同、形状不同的双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。膜
分离过程的实质是物质依据滤膜孔径的大小透过和截留于膜的过程。 根据被分离成分粒子的
大小和性质,可将膜分离分为透析、微滤、纳米过滤、超滤、反渗透和电渗析等类型。该技
术高效、节能、无污染,因而适合功能食品的加工。
2.高度分离纯化经初步分离纯化后的功能活性成分, 如果纯度还达不到要求,还需进一
步高度分离纯化。高度分离纯化的方法有色谱法和沉淀与结晶法等。
(1)色谱分离纯化:该法具有分离效率高、产品纯度高、设备简单、操作方便、条件温
和、能有效保持被分离活性成分的活性等优点。 根据固定相和流动相以及固定相形状的不同,
将色谱法分为气相色谱、液相色谱、纸色谱和薄层色谱。
(2)沉淀与结晶分离纯化:固体的形状有晶形和无定形两种状态。为提高产品的纯度,
可重复多次沉淀或结晶。为了提高产品的得率,可采用加入乙醇、丙酮等易挥发除去的有机
溶剂以降低沉淀或结晶物的浓度。
(四)功能活性成分的产品制备
功能活性成分经纯化后的溶液,易变质,不耐贮存。必须浓缩、干燥,制成产品,以便
进一步深入研究和贮存。常采用常压蒸发浓缩干燥、真空蒸发浓缩干燥、喷雾干燥、升华浓
缩干燥和辐射浓缩干燥等方法。
三、常用剂型及加工
(一)真溶液型制剂
真溶液型制剂是食物成分以分子或离子状态分散在溶剂中的液体制剂。 溶液的分散相小
于1nm,均匀、澄明,不沉淀,并能通过半透膜。属于真溶液型制剂有:溶液剂、芳香水剂、
糖浆剂等。
1.溶液剂常用制备方法有溶解法、稀释法和化学反应法。食品厂生产的溶液剂主要用溶
解法制备。溶解法制备溶液剂一般包括食物的称重、溶解、滤过、包装、质量检查等几个步
骤。
2.糖浆剂系指含有食物成分或芳香物质的蔗糖近饱和水溶液。根据食物成分性质不同,
糖浆剂一般采用溶解法或混合法制备。
(二)胶体溶液
包括亲水胶体溶液和疏水胶体溶液两种。.
(三)混悬型液体制剂
混悬型液体制剂是指不溶性食物成分颗粒分散在液体中所形成的不均匀的、 多相分散的
液体制剂,简称混悬液。混悬液在口服、外用、喷雾以及控释等剂型中都有应用。凡不溶性
食物成分或食物成分的溶解度达不到功能要求的浓度而不能制成溶液剂, 或制成水溶液不稳
定或为了长效的目的等均可考虑制成混悬液。
(四)片剂
通常片剂的制备工艺有制粒后压片与直接压片两类, 制粒后压片的生产工艺又可分为湿
法制粒压片与干法制粒压片两种,直接压片亦有粉末与结晶压片两种。
(五)胶囊剂
胶囊剂分硬胶囊剂和软胶囊剂, 供口服应用。硬胶囊剂指将一定量的食物成分加辅料或
不加辅料充填于空心胶囊中制成。 空心胶囊是由明胶或其他适宜的药用材料加辅料制成具有
弹性的两节圆筒,并能互相紧密套合。软胶囊剂指将一定量的食物成分或营养液,密封于球
形或椭圆形的软质囊材中,可用滴制法或压制法制备。软质囊是由明胶、甘油或其他适宜的
可食用材料制成。
(六)冲剂
冲剂系指将食物成分细粉或食物提取物加适宜的赋形剂制成的可溶性或混悬性的内服
制剂,分为颗粒与块状两种。颗粒状冲剂又称颗粒剂,可分为可溶性颗粒剂、混悬性颗粒剂
和泡腾颗粒剂三大类。 可溶性颗粒剂加沸冲化后能全部溶解,用食物成分提取制备的颗粒剂
多属此类。混悬性颗粒剂加沸水冲化后,溶液中有细粉混悬,其制法基本上与片剂颗粒的制
法相同。两者的主要区别在于颗粒剂中颗粒的硬度较大,以免破碎。泡腾颗粒的赋形剂系枸
橼酸、酒石酸与碳酸氢钠或其他适宜物质的混合物。