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1、现代食品生物技术湖南农业大学研究生课程论文学 院： 食 品 科 技 年级专业：12级食品科学专业 姓 名： 王 雨 学 号：2012108045 课程论文题目： 现代生物技术与柑橘工业 课 程 名 称： 食品科学研究进展 评 阅 成 绩： 评 阅 意 见：成绩评定教师签名： 日期： 年 月 日现代生物技术与柑橘工业学生：王雨（湖南农业大学 食品科技学院 食品科学6班 学号： 2012108045）摘要：本文简要分析了现代食品生物技术在我国柑橘皮渣综合利用、柑橘罐头、柑橘果汁和柑橘果汁酿造的各方面的应用。关键字：生物技术;柑橘;工业应用Modern biological technology a

2、nd the citrus industryStudent： Wang Yu（Hunan Agriculture University College of Food Science and Technology）Abstract: This paper analyzes the application of modern food biotechnology in all aspects of the comprehensive utilization of Citrus in China, peel, citrus fruit juice and canned citrus citrus

3、juice brewing.Key words: Biotechnology ;Citrus industry; Industrial application柑橘类水果在世界范围内分布广泛,是全球第一大水果。柑橘类水果的营养价值、药用价值极高。在世界，140多个国家和地区都有种植柑橘,但巴西、美国、中国以及地中海沿岸的国家的产量居于世界前列。根据 FAO统计,近几2年全球柑橘产量约 1亿吨,种植面积约 670万 hm2，有2/3的柑橘产于北半球，1/3的柑橘产于南半球。2005年全球柑橘产量已达 1.08亿 t,柑橘及其制成品国际年贸易额为 232亿美元,是仅次于小麦、玉米的第三大国际贸易农产

4、品。近15年来,我国相橘产量快速增长,1995年产量为869.73万吨,2010年增长到2393.81万吨。自从2001年中国加入WTO,对中国柑橘的出口影响很大,以宽皮柑橘为例,2010年的出口量是2001年的5.37倍,出口额则是2001年的9.87倍。1-3近年来,国家对柑橘工业越来越重视,建立了较完善的柑橘加工技术研发和质量安全监督体系,如国家柑橘工程技术研究中心、农业部柑橘及苗木质量安全监督检验中心(重庆)、农业部柑橘质量安全监督检验中心 (长沙)、3个国家柑橘加工技术研发专业中心(湖南、重庆和浙江)等,有力地促进了柑橘产业的持续发展。在柑橘科研成果方面取得了系列科技奖项。其中,20

5、06年由湖南省农产品加工研究所等单位完成的 “柑橘加工技术研究与产业化开发”、华中农业大学等单位完成的“柑橘优异种质资源挖掘、创新与新品种选育和推广”项目同获国家科技进步二等奖。4尽管中国相橘产业取得了可喜的成绩,发展势头强劲,但仍存在很多问题:，如单产水平不高，多为鲜食，加工比例小等。近年来,现代生物技术不断被引入柑橘工业,改进了柑橘工业中的一些关键工艺和技术,大幅提升柑橘工业的整体技术水平。1、柑橘皮渣的应用柑橘皮渣除含有水分、纤维素、木质素外，还含有丰富的香精油、果胶、色素和类黄酮等生物活性物质，其综合利用价值极高。柑橘皮渣是柑橘工业的副产品,占柑橘总重量的 30%45%。目前,对皮渣的

6、处理已成为国内柑橘加工企业的头号难题。全国每年产生皮渣在500万吨以上,仅湖南省柑橘皮渣产量高达 65万吨。除极少量柑橘皮渣用于陈皮(凉果)等加工外,基本上没有得到很好的利用,造成了资源的极大浪费。5近年来,欧美和日本等发达国家为了提高原料综合利用率,降低成本,提高附加值,相继从柑橘果品中分离提取出许多功能性成分,开发成系列高附加值产品用于食品、化工、保健品和化妆品等领域。例如:果胶、香精油、膳食纤维、生育酚、类黄酮、柠檬苦素、酒精、饲料等产品。目前国内在柑橘类果皮的生理活性成分方面的研究还处于起步阶段。近两年,国内柑橘罐头和果汁加工企业均已着手进行皮渣的综合利用产业化开发,提高了产品的附加值

7、。61.1柑橘香精油柑橘香精油是重要的化工及医学原料。柑桔属精油的主要成分是萜烯类、信半菇烯类以及高级醇类、醛类、酮类、酯类等组成的含氧化合物，其中90以上是萜烯类和信半萜烯7。柑橘香精油应用范围十分广泛，不仅应用于食品和药品工业，如作为香精应用于碳酸饮料、冰淇淋、蛋糕、空气清新剂和香料中8-9，还可以应用于化妆品行业。研究表明，柑橘皮油具有祛痰、止咳、促进肠胃蠕动、促进消化液分泌、镇痛、溶解胆结石及消炎抗菌等作用。 1.2果胶果胶是一种良好的增稠剂与稳定剂，被广泛应用于食品工业中；在医药工业中果胶可用来制造轻泻剂、止血剂、血浆代用品等，更重要的是果胶还是重金属的解毒剂和预防剂等10。干桔皮中

8、含有高达20的果胶，提取果胶是柑橘果实加工后利用渣料的典型途径。从柑橘中提取果胶的方法主要有酸提取乙醇沉淀法、离子交换法、酸提取盐沉淀法、酶法、微生物法。111.3 膳食纤维膳食纤维（DF）被称为“第七营养素”，是平衡膳食的必需营养之一，其主要功能是促进肠胃蠕动功能，防止如顽固性便秘、结肠炎、动脉硬化、高血脂、肥胖症等，也能吸收肠内有害金属，预防直肠癌等疾病。膳食纤维按溶解特性分为不溶性膳食纤维（IDF）和水溶性膳食纤维（SDF）两大类。R.J.Braddock 12等对从柑橘皮中提取膳食纤维做研究，并且测定了其组成。其结果分析表明，在所提取的膳食纤维中主要由纤维素、半纤维素、果胶、木质素组成

9、，分别占干果皮总重的10.8、12、19.3和6.6。其提取工艺如下：橙皮削去黄皮层只保留白皮层绞碎至0.6cm用水浸提30min(料水比1:25)过滤，收集滤渣干燥粉碎甲醇洗涤乙醚洗涤真空干燥。 13-141.4 色素从桔皮中提取得到的色素，可代替人工合成色素用于食品着色，该色素中的主要成份胡萝卜素及类胡萝卜素具有良好保健功能，添加到食品中可提高食品的营养价值。同时含有，可防止癌细胞的生长，尤其能够治疗皮肤癌，延迟细胞衰老和增强人体免疫力15。陶俊等16应用技术分析了我国53个柑橘品种资源的6种类胡萝卜素成分的含量。结果表明，柑橘果皮和果肉中均以叶黄素、玉米黄素、隐黄质为主，胡萝卜素含量较低

10、，胡萝卜素极低；柑橘果皮中叶黄素、玉米黄素、隐黄质的单位鲜重含量分别为果肉的2.515倍，是柑橘果实中主要类胡萝卜素的存在部位。1.5生物活性成分柑橘果皮中还含有丰富的生物活性物质，主要包括酚酸和黄酮类化合物等自然抗氧化物质17。黄酮类化合物是一类具有C6一C3一C6结构的酚类化合物的总称,是色原酮或色原烷的衍生物。柑橘中所含有的黄酮类物质主要为黄烷酮、黄酮、黄酮醇及仅存在于血橙中的花色苷。目前已从柑橘中鉴定出来的黄酮类化合物有60余种，最常见的为橙皮苷、柚皮苷、新橙皮苷、柚皮素芸香苷等二氢黄酮类18。黄酮类物质在人和动物体具有抗肿瘤、抗病菌、抗炎、降低毛细血管脆性、抗过敏、抑制血小板凝集等多

11、方面的药理作用19-22。橙皮苷（甙）和柚皮苷（甙）是目前柑橘属黄酮中最主要的研究对象。2、柑橘加工罐头的应用柑橘罐头是中国柑橘加工的主导产品,占柑橘加工产品的80%,占国际贸易额的60%以上,是我国柑橘产业在国际市场上最有竞争力的产品23。目前,在柑橘罐头加工中,基本沿用传统的酸碱法脱囊衣工艺,即柑橘经去皮、分瓣后,分别经碱、酸处理脱囊衣。该工艺为劳动密集型生产工艺,生产效率低,产品质量亦不稳定。同时,因传统工艺中大量使用碱,产生了大量的工业碱液废水,既增加了产品的生产成本,又减少了产品的安全性,容易在国际贸易中遭遇技术壁垒。另外,工业酸碱液大量使用所产生的废水对环境造成了污染,增加了企业的

12、治污成本,容易在国际贸易中遭遇绿色壁垒,影响国内柑橘罐头加工企业在国际市场优势竞争力的继续保持。24科研人员针对现行工艺中的缺点和不足,不断引入新技术改造传统工艺,使上述问题得到了较大的改进。其中生物酶工程技术最引人注目,在橘瓣脱囊衣产业化进程中取得了突破性的进展,如Elliot等25研究结果表明:胶酶液在10e左右浸入囊衣层,升温至35e酶解,柑橘整果去囊衣效果良好; Bernard等26研究发现新鲜柑橘经破皮后真空或加压浸入酶液,在室温下降解囊衣,得全去囊衣柑橘,酶液可重复利用; Pagan等27制备一个含多聚半乳糠醛酸酶和半纤维素酶的酶解反应器,进行柑橘囊衣的脱除。同时,通过超滤技术实现

13、酶制剂的回收利用,有利于实现柑橘酶法脱囊衣的工业化生产。该技术利用果胶酶、纤维素酶等酶制剂进行桔瓣囊衣的酶解,分解橘瓣囊衣使囊衣从橘瓣上剥离下来,达到脱除橘瓣囊衣的目的,实现柑橘罐头的绿色清洁生产,突破了柑橘罐头在国际贸易中面临的技术壁垒和绿色壁垒。3、在柑橘果汁加工中的应用3.1柑橘果汁酶法脱苦柑橘果汁作为大宗饮品,受到消费者的广泛欢迎。但柑橘类果汁中含有柚皮苷、新橙皮苷等为代表的黄烷酮糖苷类化合物和以柠檬苦素、诺米林等为代表的三萜系化合物的苦味物质。由于这些苦味物质的存在,使得柑橘类果汁在饮用时令消费者难以接受。目前的脱苦方法有吸附剂脱苦法、生物脱苦法、添加苦味抑制剂脱苦法等。生物酶法脱苦

14、利用复合酶制剂分解苦味物质进行柑橘汁脱苦,由于酶具有专一性和高效性,具有其他方法所没有的高效、快速及高选择性,操作简单、脱苦条件温和、脱苦效率高和没有副作用的优点,有良好的研究与应用前景,将是今后柑橘类果汁脱苦的主要方法。29-30湖南省农产品加工研究所研究了柚苷酶等在柑橘果汁脱苦中的应用,取得了很好的效果,苦味达阈值以下31。同时,胡奎等对黑曲霉进行NTG诱变、筛选,得到产柚苷酶可达1 282 CFU/mL的优良菌株32。3.2生物酶法液化提高柑橘出汁率和品质柑橘汁是世界柑橘产业的主导贸易产品。国内柑橘果汁产业处于起步阶段,还普遍存在出汁率低等问题,橙汁几乎全部依赖进口。近年来,科研工作者不

15、断把生物酶技术引入柑橘果汁的加工中,通过酶制剂分解水果中的果胶等物质,提高果汁的出汁率和澄清度。同时,也有改善果汁风味的应用。4、在柑橘酿造工业中的应用4. 1 柑橘酒酿造低度多风味的饮料酒是未来酒业市场拓展空间的发展方向。由于受原料限制我国葡萄酒的发展受到了限制。但我国的果蔬资源丰富，特别是我省宜昌地区柑橘、甜柿、猕猴桃等果品资源丰富，酿制果酒具有优势。以水果作为原料酿造的酒,既具有水果的天然风味,又具有传统白酒的风格,属于天然滋补酒,市场前景十分看好。以柑橘为原料进行的柑橘果酒的生产也得到了许多科研工作者的关注。湖南省农产品加工研究所承担了国家“十五”重大科技攻关课题,对以柑橘为原料通过生物酿造开发系列柑橘发酵酒和柑橘白兰地进行了深入研究。采用微生物固定化技术和酶工程技术开发出柑橘干型、半干型、甜型柑橘酒和柑橘白兰地,完成产品中试,并取得国家发明专利。同时,以两系杂交糯高粱酒作基酒,研制出柑橘利口酒33。国外Selli等34对柑橘酒色泽的变化和风味进行了研究。国内也研究了固定化细胞发酵柑橘果酒的方法35,开展了柑橘干酒的发酵试验及减轻柑橘干酒苦味的方法措施研究36。4. 2 柑橘果醋及