利用多学科交叉提高食品学科学生创新能力的研究与实践

发挥多学科交叉优势进行学生创新能力的培养得到国内外高等教育的高度重视。针对目前中国高等教育人才培养中存在的重视知识传授、忽视学生创新能力培养的不足,根据食品学科人才培养及食品科学技术研究面临的挑战,通过与工程学和物理学的交叉,阐述跨学科人才培养模式研究的必要性和重要性,介绍食品学科在利用多学科交叉提高学生创新能力的一些研究与实践。     

滚筒式催化红外联合保温处理对返潮干香菇杀菌效果及品质的影响

目的：提高返潮干香菇食用安全性。方法：采用滚筒式催化红外设备对黑曲霉含量超标的返潮干香菇进行红外联合保温热处理杀菌试验,考察工艺参数对杀菌效果、干燥效果及品质的影响,并对杀菌过程进行动力学分析。结果：60～80 ℃下红外处理8.7～21.2 min,后续保温20～80 min,初始水分含量为16.0%～21.4%的返潮干香菇均可达到霉菌总数小于2 lg（CFU/g）的食品卫生标准。Log-Linear+Tail模型能很好地拟合保温热处理对黑曲霉的杀菌动力学特征（R²＞0.98）。杀菌同时可除去2.2%～6.0%的水分,实现同步干燥。综合杀菌时间和香菇品质,最适杀菌条件为滚筒催化红外70 ℃处理10.8～15.2 min（进料速度38～50 kg/h）,后续70 ℃保温30～60 min。结论：采用滚筒催化红外联合保温热处理对返潮干香菇杀菌具有一定的可行性。     

滚筒催化红外—热风联合干燥核桃的贮藏特性

以酸价和过氧化值为评价指标,研究不同贮藏温度和时间下核桃氧化酸败反应动力学过程,建立评价不同贮藏温度下核桃货架期的预测模型。结果表明,干燥处理后核桃贮藏期间酸价和过氧化值均随贮藏时间的延长而不断升高。变温滚筒催化红外—热风联合干燥处理的核桃酸价和过氧化值增幅最小,贮藏90 d后酸价为1.27 mg/g,过氧化值为0.019 9 g/100 g,其次是恒温滚筒催化红外—热风联合干燥核桃,最高的为单一热风干燥核桃,但均未超过国家规定标准,且品质良好。核桃的氧化酸败反应符合一级化学反应动力学模型。此外,分别以酸价和过氧化值建立了变温滚筒红外—热风联合干燥核桃的货架期预测模型,其R²＞0.99,相对误差＜9%,表明该预测模型在5~35 ℃内可较好地预测核桃的货架期。     

基于少数参数表征的西红柿形态三维几何建模

目的：实现西红柿形状的三维可视化模拟。方法：推导了一个新的西红柿形状方程,该形状方程以半径为函数,包含尺寸参数和形状描述系数。通过测量西红柿的尺寸参数计算几何模型的形状描述系数（a、b、c₁、c₂）,建立西红柿的三维几何模型,并建立其与西红柿质量和高度的关联。此外通过质量和表面积的实测值与预测值比较来验证该模型的拟合程度。结果：根据尺寸参数和形状描述系数建立的西红柿三维几何模型可以精确直观地描述西红柿的茎端局部缩进特征,计算获得形状描述系数a、b、c₁、c₂的范围分别为21.78～28.58,30.50～34.54,0.19～0.53,0.04～0.31 mm,提高了模型的适用性。研究发现系数a和b与西红柿的高度和质量之间具有较高的线性相关性（R²＞0.85）,表明该方程可以用少量的参数迅速描述出西红柿的重要形状特征;质量和表面积的实测值与模型预测值之间的相对百分误差（E_RPE）为5.46%和10.24%,R²为0.85和0.81,表明所建立的模型可准确量化西红柿的质量和表面积等几何属性。结论：提出的西红柿三维几何建模方法能够直观、迅速且精确地表征西红柿的几何形状,适用性强,在西红柿相关的计算机辅助设计和仿真中具有良好的应用潜力。     

基于催化式红外的西红柿干法去皮技术

目的：探寻一种高效且绿色环保的西红柿去皮方法。方法：利用催化式红外设备进行西红柿干法去皮，考察工艺参数对西红柿去皮性能和果肉品质的影响，并与传统的热水和碱液去皮方式进行对比。结果：双板距离、红外加热温度和红外加热时间均对西红柿去皮率和果肉品质有显著影响（P<0.05），西红柿催化式红外干法去皮的最优工艺参数为催化红外温度450 ℃，双板距离25 cm，红外处理时间5 min，此时西红柿去皮率高达98%，且果肉硬度（7.60 g/mm²）和番茄红素含量（30.39 mg/kg）最优，颜色鲜红。与传统热水和碱液去皮方式相比，红外去皮属于干法去皮，是一种环境友好型的去皮方法；红外去皮处理后西红柿果肉具有最高的硬度、番茄红素含量，颜色更红润，果肉完整性良好；红外去皮处理对果皮和果肉微观结构的影响最小，对果皮果肉连接层的微观结构有明显影响，促进了果皮与果肉的分离，表明红外去皮机制与其他几种去皮方式不同。结论：催化式红外去皮方式更适合西红柿的去皮加工，可以实现高效去皮、绿色环保且能保障产品品质。     

基于可编程逻辑控制器的超声阵列辅助酶解控制系统设计与试验

针对目前多数超生辅助酶解研究过程中采用的超声设备频率和模式单一,酶解过程中的化学指标多数不能实时测量的问题,设计了基于可编程逻辑控制器（Programmable logic controller,PLC）的S型超声阵列辅助酶解控制系统。实现了5种频率的单频、双频和三频模式切换,并采用近红外光谱技术结合PLC控制,建立了以血管紧张素转换酶（Angiotensin I-converting enzyme,ACE）抑制率为指标的数学模型,通过实时在线原位监测ACE抑制率化学值判断酶解终点。试验发现ACE抑制率预测值和实测值的相关度高（R2＞0.84）,可以实现酶解终点的自动控制。     

基于可编程逻辑控制器的超声阵列辅助酶解控制系统设计与试验

针对目前多数超生辅助酶解研究过程中采用的超声设备频率和模式单一,酶解过程中的化学指标多数不能实时测量的问题,设计了基于可编程逻辑控制器(Programmable logic controller,PLC)的S型超声阵列辅助酶解控制系统。实现了5种频率的单频、双频和三频模式切换,并采用近红外光谱技术结合PLC控制,建立了以血管紧张素转换酶(Angiotensin I-converting enzyme,ACE)抑制率为指标的数学模型,通过实时在线原位监测ACE抑制率化学值判断酶解终点。试验发现ACE抑制率预测值和实测值的相关度高(R 2>0.84),可以实现酶解终点的自动控制。     

核桃滚筒催化红外—热风干燥试验及能耗分析

为了提高硬壳坚果类产品干燥效率，在研制的滚筒式催化式红外干燥设备基础上进行核桃红外干燥试验，考察工艺参数对脱水率、颜色和开壳率的影响。将滚筒催化红外—热风联合干燥和单一热风干燥作比较，对二者的干燥时间、干燥曲线、干燥速率曲线和能耗进行对比分析。研究结果表明，催化红外温度、距离和滚筒转速均对干燥效果和产品品质有显著影响，先在最佳的距离30 cm、温度450 ℃、滚筒转速1.5 r/min条件下滚筒催化红外预干燥9.5 min，然后在温度43 ℃、风速3 m/s条件下热风干燥16 h，与单一热风干燥（20 h）相比，显著提高了干燥速率，缩短了19.2%的干燥时间，节约了11.6%的能耗，且干制核桃的品质良好。     

超声波辅助提取樟芝菌丝体活性物质的工艺研究

探索超声波辅助樟芝菌丝体活性物质的最佳提取工艺,为樟芝活性成分进一步深入研究提供依据。通过设置固液比、超声波功率、提取温度及提取时间4个因素,优化樟芝菌丝主要活性物质多糖和三萜化合物的提取工艺,获得超声波辅助提取的最佳条件。结果表明:樟芝菌丝多糖最佳提取条件为:固液比130(mV)、超声功率120 W、提取时间35min、提取温度55℃,该条件下菌丝多糖提取量为26.319mg/g;樟芝菌丝三萜化合物最佳提取条件为:固液比130(mV)、超声功率210 W、提取温度50℃、提取时间25min,该条件下菌丝总三萜提取量为38.624mg/g。