第一篇：食品业固定化酶作用论文

1.固定化酶的定义与特点

固定化酶技术是将酶用人工方法固定在特定载体上,进行催化、生产,因而固定化酶一般可以被认为是不溶性酶。与水溶性酶相比,其优点如下:易于将固定化酶与底物、产物分高,便于后续的分离和纯化;可以在较长时间内连续生产;酶的稳定性和最适温度提高;酶反应条件容易控制;可以增加产物的收率,提高产物质量;酶的使用效率高,使用成本低;适于产业化、连续化、自动化生产。与此同时,由于酶的分离、固定化处理等原因,固定化酶也具有一些难以避免的缺点:在固定化过程中,酶活力会损失;生产成本提高,工厂初期投资大;只能用于水溶性底物,适合于小分子;不适宜于多酶反应,还需要需要辅助因子的协助才可以有效反应。

2.固定化酶在食品工业上的应用

2.1固定化酶在柑橘汁加工中的应用

柑桔加工产品出现过度苦味是柑桔加工业中较重要的问题,苦味物质主要由2类物质组成:一类为柠檬苦素的二萜烯二内酯化合物(A和D环);另一类为果实中多种黄酮苷,其中柚皮苷为葡萄柚和苦橙等柑桔类果汁中的主要黄酮苷,柚皮苷的苦味与鼠李糖和葡萄糖连接键的分子构象有关。主要是利用不同的酶分别作用于柠檬苦素和柚皮苷生成不含苦味的物质。Manjon等使用空心玻璃床作为载体,分别使DEAE-Sephadex和单宁-氨基乙基纤维(tanninaminoethy1cellulose)作为载体;Puri等使用海藻糖;Soures等使用醋酸纤维和三醋酸纤维制成膜固定酶,其试验结果都表明用固定化酶处理后的果汁苦味明显降低。

2.2固定化酶在啤酒澄清中的应用

啤酒以其清晰度高、泡沫适中、营养丰富和口感好成为人们的最佳选择。但是,由于啤酒中含有一定量的蛋白质,它与游离于啤酒中的多酚、单宁等结合产生不溶性胶体或沉淀,造成啤酒混浊,从而严重影响了啤酒的质量。

2.3固定化酶在乳制品中的应用

乳糖酶亦称为β-半乳糖苷酶,是工业中应用相当广泛的一种酶,较多地应用于乳制品加工中。很多人小肠黏膜内的乳糖酶活性严重降低,导致乳糖不耐受症。用乳糖酶处理部分乳糖,分解为葡萄糖和半乳糖,可以减少这种症状。

2.4固定化酶在制糖中的应用

在制备低聚果糖中,Hayashi等用多孔硅石吸附Aureo-basidiumsp.的果糖基转移酶,并用戊二醛交联后装柱可保留较高的酶活力。Hayashi等用DEAE-纤维素固定果糖基转移酶,酶活力可保留95%。Yun等将果糖基转移酶固定在苯乙烯衍生的多孔离子交换剂上填入玻璃柱内,初始固定化酶的活性仅丧失8%。Chiang等将Aspergillusniger和Aspergillusjapoicus的果糖基转移酶纯化后共价结合在甲基丙烯酰胺高分子颗粒上,可保留酶活力达100%。固定化葡萄糖异构酶可以用来催化玉米糖浆和淀粉生产高甜度的高果糖糖浆。用淀粉生产高果糖浆包含3步:一是用淀粉酶液化淀粉;二是用糖化酶将其转化为葡萄糖,即糖化;三是用葡萄糖异构酶将葡萄糖异构为果糖。由此可得到含高果糖浆与蔗糖同等甜度时,其价格低10%~20%,具有经济推动力。该固定化酶常用的制备技术是热处理法,将含葡萄糖异构酶的放线菌、芽孢杆菌或链霉菌等细胞用60~65℃热处理15min,该酶就固定在菌体上制成固定化酶。

2.5固定化酶在茶叶加工中的应用

在茶叶中含有种类繁多的酶,如多酚氧化酶、过氧化酶、单宁酶、果胶酶等,其对茶叶的加工或深加工有重要的意义。对重要酶类的固定化研究,可有效地改善茶叶的品质、拓展茶叶深加工的领域和应用范围。

2.6固定化酶在烟叶中的应用

在烤烟初烤和复烤后尚残留淀粉,淀粉在燃吸时影响燃烧速度和燃烧完全性,并产生糊焦气味,影响吸食品质。在一定条件下淀粉能水解为水溶性糖,使烟质改善。但这些反应并不充分,处理后的烟叶中淀粉含量仍很高,特别是低次烟叶中较高的淀粉含量影响了该类烟叶的可用性。加酶处理能加速淀粉水解,能将直链淀粉迅速降解为糊精和麦芽糖等,糖化酶能将直链淀粉和支链淀粉降解为葡萄糖。

2.7固定化酶在食品检测以及传感器中的应用

生物传感器被认为是一种由受体、抗体或酶构成的生物感应层于换能器紧密连接而能提供环境组成信息的感应器。如:测量电流以及电位的酶电极,酶热敏电阻装置,以场效应管为基础的生物传感器,以及生物发光及化学发光为基础的纤维—光学传感器等,不同的传感器都应用不同类型的固定化酶。食品中的农药残留分析越来越受到人们的关注,蔬菜中有机磷农药残留的快速检测已成为目前人们研究的热点。应用有机磷农药对胆碱酯酶特异性抑制的酶化学比色分析法已被广泛应用于有机磷农药的定性、定量检测。

3.固定化技术在食品工业中应用的前景和发展

固定化技术在食品工业中的应用还很多,如固定化氨基酰化酶生产L-谷氨酸;固定淀粉酶和葡萄糖淀粉酶以淀粉为原料生产葡萄糖;固定化酶法酿造调味品等,但用于食品工业的酶远远大于固定化酶。还有很多固定化酶和固定化细胞处于中试阶段,固定化原生质克服了固定化细胞的一些缺陷,但固定原生质体还处于研究之中,未用于生产。人们清楚地看到了固定化技术的一些优点,虽然很多还处于研究和开发中,但已经给人们指明发展方向。随着固定化技术的发展,将会有更多的固定化酶、细胞、原生质体应用于生产中,充分显示出固定化技术的优越性,开启固定化技术的新局面。

第二篇：固定化酶在现代工业中的应用

固定化酶在现代工业中的应用

姓名：胡艳芬 学号：2008132106 指导教师：张孟

摘要

酶是一类有催化功能的蛋白质,具有反应条件温和, 底物专一性强, 可在水溶液和中性pH 下操作等优点。与游离酶相比，固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时，又克服了游离酶的不足之处。本文简要介绍了固定化酶的概念、制备方法及其在生物、医药、环境保护等方面的广泛应用。重点介绍一些固定化酶在现代工业中的应用，并对其应用前景进行了展望。

关键词

固定化酶 制备 工业 应用 前景

酶是一类由活细胞产生的具有生物催化功能的分子量适中的蛋白质,具有极高的催化效率、高度的特异性及控制的灵敏性。大多数酶是水溶性的。由于酶催化反应具有底物专一性、催化高效性、反应条件温和等优点,符合绿色化学的要求,从而被大家高度重视,已在许多领域得到广泛的应用。酶的最大缺点是其不稳定性,在酸、碱、热及有机溶剂中易发生变性,活性降低或丧失;而且酶反应后,会在溶液中残留,造成酶反应难以连续化、自动化,同时也不利于终产品的分离提纯,这些都大大阻碍了酶工业的发展,所以有必要采取酶工程技术改善这些缺点。酶工程技术措施较多,其中酶的固定化技术是重要举措之一。酶的固定化是用人工方法把从生物体内提取出来的酶固定在特定的载体上或使酶与酶相交联,酶被限定在一定区域内,但仍保持原有高效、专

一、条件温和的催化功能。

已固定化的酶像化学反应所用的固体催化剂那样, 既能发挥它们的催化特性, 又能回收, 并能多次反复使用, 使整个生产工艺可以连续化、自动化。近年来, 国内外科技工作者在固定化酶在工业生产中的应用做了大量研究，并得到了广泛的发展，本文将对这些成就做具体介绍。固定化酶的概念

1916 年Nelson 和Griffin 最先发现了酶的固定化现象后, 科学家就开始了固定化酶的研究工作。1969 年日本一家制药公司第1 次将固定化的酰化氨基酸水解酶用来从混合氨基酸中生产L-氨基酸, 开辟了固定化酶工业化应用的新纪元。酶的固定化是用人工方法把从生物体内提取出来的酶固定在特定的载体上或使酶与酶相交联,酶被限定在一定区域内,但仍保持原有高效、专

一、条件温和的催化功能。通常酶是游离的,而经过固定化以后,酶被束缚在一定区域内,因而这样的酶被称为固定化酶

[ 3, 4 ]

[2][1]

。与游离酶相比, 固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时, 又克服了游离酶的不足, 呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。固定化酶的制备

酶的固定化(enzyme immob ilization)是指采用有机或无机固体材料作为载体(carrier or support),将酶包埋起来或束缚、限制于载体的表面和微孔中, 使其仍具有催化活性, 并可回收及重复使用的酶化学方法与技术。固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类。物理方法包括物理吸附法、包埋法等。物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应,整体结构保持不变,酶的催化活性得到很好保留。化学法是将酶通过化学键连接到天然的或合成的高分子载体上,使用偶联剂通过酶表面的基团将酶交联起来,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法。

2.1 传统的酶固定化方法

传统的酶固定化方法大致可分为4 类: 吸附法、交联法、包埋法、共价结合法。吸附法是最早出现的酶固定化方法, 包括物理吸附和离子交换吸附。该法条件温和, 酶的构象变化较小或基本不变, 因此对酶的催化活性影响小, 但酶和载体之间结合力弱, 在不适pH、高盐浓度、高温等条件下, 酶易从载体脱落并污染催化反应产物等。交联法是利用双功能或多功能交联试剂, 在酶分子和交联试剂之间形成共价键, 采用不同的交联条件和在交联体系中添加不同的材料, 可以产生物理性质各异的固定化酶。交联法一般作为其它固定化方法的辅助手段。包埋法的基本原理是载体与酶溶液混合后, 借助引发剂进行聚合反应, 通过物理作用将酶限定在载体的网格中, 从而实现酶固定化的方法。该法不涉及酶的构象及酶分子的化学变化, 反应条件温和, 因而酶活力回收率较高。包埋法固定化酶易漏失, 常存在扩散限制等问题, 催化反应受传质阻力的影响, 不宜催化大分子底物的反应。载体偶联法是指酶分子的非必须基团与载体表面的活性功能基团通过形成化学共价健实现不可逆结合的酶固定方法, 又称共价结合法。载体偶联法所得的固定化酶与载体连接牢固, 有良好的稳定性及重复使用性,成为目前研究最为活跃的一类酶固定化方法。但该法较其它固定方法反应剧烈, 固定化酶活性损失更加严重。2.2 传统固定化技术的改进

保持各种传统固定化方法的优点并改进其不足一直是固定化酶方面研究的重要内容。改善酶固定化效果的途径有: 改善表面积以及孔径等物理结构,如采用分子筛或纳米纤维微孔膜;改善化学交联的反应及方式, 如辐照, 引发剂引发等;改善结合的方向选择性, 如采用定向固定化的方法;其他手段, 如利用长臂使酶远离载体表面, 使载体-酶体系的溶解度随温度、pH 值等条件的改变而改变, 以便于产物的分离及酶的回收。针对不同的酶有不[5]同的策略, 对于某些酶可能取向很重要, 而对于其他酶可能载体造成的环境重要一些, 因此, 每种酶固定的最佳条件目前还是特异的, 没有统一的理论, 其原因可能是相互间的影响因素太多, 而酶又多由具有复杂组成和空间构型的蛋白质构成, 不存在明显的因果联系。今后可望建立起适用的模型, 使用计算机得到最优的固定策略。2.3 新型酶固定化方法

开发新型酶固定化方法的原则是: 实现在较为温和的条件下进行酶的固定化, 尽量减少或避免酶活力的损失。通过辐射、光、等离子体、电子等新方法均可制备高活性固定化酶。Mohy 等[ 6] 以137 Cs 为辐射源,通过C2射线引发将甲基丙烯酸甲酯接枝共聚于尼龙膜表面, 经进一步活化, 用于青霉素酰化酶的固定。光偶联法是以光敏性单体聚合物包埋固定化酶或带光敏性基团的载体共价固定化酶, 由于条件温和, 可获得酶活力较高的固定化酶。Li等 利用含芳香叠氮基的光活性酯, 在远紫外光辐照下, 叠氮基光解生成氮烯与PES 膜表面的C-H 键间发生插入反应形成仲胺, 将脲酶共价键合到PES 膜的表面。等离子体是高度激发的原子、分子、离子以及自由基的聚集体, 大量的等离子体常在室温下存在。载体材料表面可以由等离子体进行有用修饰

[ 8, 9]

[ 7]

, 从而引入活性基团。Puleo 等将钛合金T i26Al24V 表面用丙烯酸胺等离子体处理引入氨基, 然后将含碳硝化甘油接枝于钛合金表面, 或者将等离子体处理的钛合金先由琥珀酸酐处理, 再用含碳硝化甘油接枝, 进而将溶菌酶和骨形态蛋白进行固定, 实现了生物分子在生物惰性金属上的固定化。固定化酶在现代工业中的应用

3.1 酶蛋白工程在工业酶中的应用

目前酶蛋白质工程主要集中在工业用酶的改造, 因为工业用酶有较好的酶学和晶体学研究基础, 酶的发酵技术(包括诱变技术和筛选方法)也比较成熟, 而且其微生物的遗传工程发展较好, 其次工业酶无须进行医学鉴定, 能很快地投入使用.如用作洗衣粉添加酶的枯草杆菌蛋白酶, 是一种天然的丝氨酸蛋白酶, 它能够分解蛋白质, 使衣服上的血迹和汗渍等很容易洗掉.但这种酶一般比较脆弱, 在漂白剂的作用下容易被破坏而失去活性, 原因是222位的甲硫氨酸容易被氧化成砜或亚砜.现在利用蛋白质工程技术, 用丝氨酸或丙氨酸替代后, 酶的抗氧化能力大大提高, 可在0.5mol/L 的过氧化氢溶液中停留1小时而活性丝毫未损, 这样便可与漂白剂混合使用.可以预见生物工程技术的发展和酶固定化技术可以相互补充, 共同发展对酶在工业领域的应用必将起到更大的推动作用。3.2 固定化酶在食品工业中的应用

酶固定化在食品工业中的应用是早期发展起来的一个传统领域.其中最有名的, 也是规模最大的过程, 就是采用固定化葡萄糖异构酶, 从葡萄糖生产高果糖浆.其它还包括采用固定化乳糖酶去除牛乳中的乳糖、采用固定化脂肪酶通过转酶反应生产可可油替代品、采用固定化耐热蛋白酶制造甜味剂2天冬甜精, 以及应用固定化L2天冬酶从富马酸铵生产天冬氨酸等[ 7]。1973 年,日本用聚丙烯酸酰胺为载体,用包埋法制成固定化天冬氨酸酶,用于工业化生产。固定化乳糖酶和固定化天门冬氨酸-β-脱羧酶分别于1977 年和1982 年用于工业化生产。

3.2.1 固定化酶在乳制品生产中的应用

牛奶中含有一定量的乳糖,有些人体内缺乏乳糖酶,在饮用牛奶后常出现腹泻、腹胀等症状;另外,由于乳糖难溶于水,常在炼乳、冰淇淋中呈沙样结晶析出,影响风味。乳糖酶可将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖,如将牛奶用乳糖酶处理则可解决上述问题。Fernandes等[ 6 ]研究用琼脂糖作载体,固定来源于南极的冷适应菌Pseudoalterom onas sp的β-半乳糖苷酶,并应用于牛奶中乳糖的降解,生产低乳糖牛奶;Caterina等[ 7 ]运用固定化技术,研究牛奶中碱性磷酸酶的耐热性;Mona等[ 8 ]研究用离子吸附法固定来源于B acillus licheniform is 5A1的牛奶凝结酶,并用于干酪生产。

3.2.2 固定化酶在啤酒生产中应用

在啤酒生产中,需添加外源性的淀粉酶来补充天然酶的不足。此外,长期放置的啤酒会由于多肽和多酚物质发生聚合反应而变得混浊,为防止出现混浊,目前主要采用添加蛋白酶来水解啤酒中的蛋白质和多肽。温燕梅等以化学共沉淀法制得的磁性聚乙二醇胶体粒子为载体,固定胰蛋白酶,该磁性酶对啤酒澄清、防止冷浑浊有明显效果;Stepanova等研究用DEAE-纤维素固定β-葡萄糖苷酶和多聚半乳糖醛酸酶,用于樱桃、李子的果酒生产。3.2.3 固定化酶在茶饮料生产中的应用

将固定化酶法应用于茶饮料生产中,可去除异味,提高适口性,提高营养价值。李平等

[ 9 ]

研究从黑曲霉(Aspergillus niger)发酵液中提取β-葡萄糖苷酶酶液,用丝素蛋白将其固定,此固定化酶可应用于茶汁的风味改良;苏二正

[10 ]

等以海藻酸钠为载体,采用交联-包埋-交联的方法共固定化了单宁酶和β-葡萄糖苷酶,可应用于茶饮料的除浑和增香处理。3.3 固定化酶在化工领域中的应用。

水解蛋白酶固定化后可用于肽及有机化合物的酶促合成,如硅藻土固定化木瓜蛋白酶可在乙酸乙酯介质中催化合成LeuPhe-LeuLL231 [ 3 ] 彭志英1 食品酶学导论[M ] 1 北京: 中国轻工业出版社, 20021 [ 4 ] 罗贵民,曹淑桂,张今1酶工程[M ] 1北京:化学工业出版社, 2002 [ 5 ] 杨昌英, 潘家荣, 钟珩等.醋酸纤维素固定化脂肪酶催化猪油合成单甘酯[ J ].湖北化工, 2002,(6): 20 21.[ 6 ] Mohy M Y, Ben civenga U, Rossi S, et al.Charact erizat ion theact ivity of pen icillin G acyl as e immobilized on to nylon membranesgraft ed with different acrylic monomers by means of C2radiation[ J].J ou rnal of Molecular Cat alysis B: E nzymat ic, 2000: 2332 244.[ 7 ]吴国琪,凌达仁,王忱,等.固定化谷氨酸脱羧酶性能的研究[J ].离子交换与吸 附,1999 ,15(1):71.[ 8 ] Mona A E, Yannick C B1 Immobilization of Bacilluslicheniformis 5A1 milk-clotting enzyme and characterization of itsenzyme p roperties [ J ] 1 World Journal of Microbiology andBiotechnology, 2006, 22(3): 197～2001 [ 9 ] Kalia V , Goyal L , Pundir C S.烷基胺玻璃固定化葡萄糖氧化酶测定血糖[J ].生物工程学报, 1998 , 14(3): 336.[ 10 ] 徐晖,王燕,魏密苏.环境工程中固定化酶与固定化微生物的应用[J ].沧州师范专科学校学报,2002 ,18(3):42.[ 11 ] Dinelli D.Process Biochem [ J ].Process Bio chem, 1972, 7(8): 9 14.[ 12 ] 岳振峰, 彭志英, 徐建祥等.壳聚糖固定化葡萄糖苷酶的研究[ J ].食品与发酵工业, 2001, 27(4): 20 24.[ 13 ] 陈雄.固定化糖化酶的研究[ J ].中国酿造, 2001,(2):19 20.[ 14 ] 唐芳琼, 孟宪伟, 陈东, 冉均国, 苟立, 郑昌琼.纳米颗粒增强的葡萄糖生物传感器[ J ] , 中国科学B 辑, 2000,30(2): 119 124.[ 15 ] 马秀玲,陈盛,黄丽梅,等.磁性固定化酶处理含酚废水的研究[J ].广州化学，2003,28(1):17

Immobilized in the modern industrial application

Name: Hu Yanfen

Instructor: ZhangMeng

Abstract Enzymes are a class of proteins with catalytic function, with mild reaction conditions, substrate specificity, and can be in aqueous solution and neutral pH operation, etc..Compared with free enzyme, immobilized enzyme while maintaining its high specificity and moderate catalytic properties of enzymes, they also overcome the inadequacies of the free enzyme.This paper introduces the concept of the immobilized enzyme, preparation methods and in biology, medicine, environmental protection and other aspects of the wide range of applications.Highlights some of the immobilized enzyme applications in modern industry, and its application prospect.Key words

Immobilized Preparation Industry Application foreground

第三篇：食品业废水处理途径论文

1食品工业废水的来源、特点及危害

1.1食品工业废水的来源

食品工业废水的主要来源于3个生产工段。一是原料清洗和生产设备的清洗：大量沙土杂物、叶、皮、鳞、肉、羽、毛和色素等进入废水中，使废水中含大量的悬浮物。二是生产工段：原料中很多成分在加工过程中不能全部利用，未利用部分进入废水中，是废水含大量有机物；三是成型工段：为增加的食品的色、香、味，延长保质期，使用各种添加剂，一部分流失进入废水，如各种染料（焦糖色素、柠檬黄、姜黄、果绿、亮蓝等），使废水化学成分复杂[1]。另外，还有添加剂的生产（特别是食用色素的生产）排除的大量废物和废水也形成化学污染。

1.2食品工业废水的特点

由于食品种类繁多，原料广泛，所以食品工业废水具有悬浮物、油脂含量高、色度高，COD（化学需氧量）和BOD（生化需氧量）值大，水质和水量变化幅度大，氮、磷化合物含量高等特点。

1.3食品工业废水的危害

食品工业废水本身无毒害，但含有大量可降解的有机物，废水若不经过处理排入水体会消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，使鱼类和水生生物死亡。废水中的悬浮物沉入河底，在厌氧条件下分解，产生臭水恶化水质，污染环境。若将废水引入农田进行灌溉，会影响农产品的使用，并污染地下水源。废水中夹带的动物排泄物，含有虫卵和致病菌，将导致疾病传播，直接危害人畜的健康[2]。

2食品工业高色度废水处理现状

高色度废水的处理在食品工业废水处理一直是难点。食品工业废水的高色度的主要来源：第一，食品生产过程中，化学反应产生色素，最后进入废水之中，如酱油发酵过程中葡萄糖氧化生成的类黑素等；第二，生产过程中，为了让食品达到良好的色泽，添加的食用色素和染料等，如在酱油调配时人工加入的焦糖色素和青豆生产中加入的果绿等。国内外对高色度食品工业废水的处理方法主要有：物理方法、化学方法和生物方法等。目前通常采用的方法有吸附、混凝、氧化、还原、电解、生化等。这些方法都有其自身难以克服的缺点，且一般只能处理色度较低的废水，根本无法解决高色度废水的脱色问题。

2.1物理方法

2.1.1吸附法

吸附法是利用多孔性固体物质做吸附剂，以其表面吸附废水中高色度物质的方法[3]。常用的吸附剂有活性炭、硅藻土、焦粉以及大孔吸附树脂等。活性炭具有疏松多孔、堆积密度低、比表面积等特点能够高效的吸附水溶性的色素和染料，但不能够吸附悬浮固体和不溶性的染料。并且，活性炭的再生费用昂贵，一般用于少量、浓度较低的废水处理。锅炉煤渣、钢渣[4]、焦粉和农产品废弃物[5]（如甘蔗渣、花生壳等）具有一定的吸附能力，可以替代活性炭。雒和明等人的实验表明以废弃焦粉为原料，通过脱灰处理，采用过二硫酸铵化学改性，可有效吸附废水中的亚甲基蓝染料[6]。大孔吸附树脂是一种内部具有三维空间立体孔结构，孔径与比表面积都比较大的高分子聚合物。其比表面积大，吸附效率高，洗脱再生容易，在高色度食品工业废水中得到一定范围的使用。吕建、熊春华报道，采用大孔树脂对含有高色度果绿的食品废水进行吸附取得了良好的效果，吸附率可达93.4%，大孔树脂的二次洗脱率达89.3%[7]。但大孔吸附树脂处理量小，产能小，再生困难，设备投资大。

2.1.2凝集法

凝集法利用金属氢氧化物或有机金属聚合物的吸附或离子桥作用进行脱色，此法对于粒径在10-9nm~10-8nm范围内的粒子最为有效。这种方法的原理是，加入带电荷或者极性官能团的凝聚剂，消除原系统粒子间的静电斥力的作用，促使其凝集沉降，从而达到分离脱色的目的[8]。常用的凝聚剂有无机凝聚剂和高分子凝聚剂。无机凝聚剂包括铝系[大多为Al2O4或（NH4）2SO4的混合溶液]，铁系[FeSO4、Fe2（SO4）3或FeCI3等]，以及用于改变pH，使某些物质沉降的酸碱凝聚剂。无机凝聚剂对有色废水处理效果较好，但对pH过于敏感，只有在最合适的pH条件下才会有满意效果。高分子凝聚剂分子量较大，与粒子结合能力较强，用量少，凝集速度快，且对pH的适应性大于无机凝聚剂。此外，有专利表明，以泥土作为原材料，在无机酸中室温活化可产生用作凝聚剂的产物，对多种染料具有脱色效果[9]。

2.2化学方法

2.2.1氧化还原法

氧化还原法主要是采用臭氧、过氧化物、连二硫酸盐、次氯酸盐等氧化还原剂处理高色度废水，使有机分子中的双键发生断裂而达到脱色目的。采用氧化还原法处理食品高色度废水的报道较多，在许多方面有了新的进展。孙凯等报道了采用Fenton试剂对酱油生产废水中焦糖色素进行处理，在pH=4的条件下，反应40min去除率达到90%[10]；龚宜等实验表明臭氧在20min内可使嫩黄染料的脱色率达到96.7%以上[11]；郑志军等在采用二氧化氯对活性染料废水处理也取得了较为满意的结果[12]；张文启等发表论文阐明采用臭氧/纳米氧化铁可催化氧化废水脱色，经过6min氧化，色度去除率可达95%以上[13]。

2.2.2电化学法

电化学法处理废水一般无需加入化学药品，后处理简单，占地面积小，管理方便，被称为清洁处理法。随着电力工业的发展，电化学法正逐步成为一种应用广泛的水处理技术。电化学脱色法可分为二维电极法和多维电极法。二维电极法是采用两溶解性或不溶性的极板作为电极，通入直流电，通过电解槽内发生的电化学氧化还原反应达到脱色目的；多维电极法是在传统的二维电极间填充粒状或其他碎屑状工作电极材料，由主电极供给电流，是填充的工作电极材料表面带电，成为新的电极，从而通过电化学反应达到脱色的目的[14]。梁宏等实验表明在多维电极处理系统加入铁屑能使对废水的脱色率和CODCr降解率得到显著提高[15]；李士安等报道铁床对高色度有机废水具有良好的脱色效果，并可在一定范围内降低废水的COD值，提高废水的可生化性[16]。2.3生物方法2.3.1活性污泥法活性污泥法是利用含有大量微生物的活性污泥，对污水中的有机物或无机污染物进行吸收和氧化分解，从而使污水得以净化的方法。由于此法处理水的能力大、效率高，已被广泛的用于各种废水的处理[17]。包淑娟等实验表明活性污泥能够较好的脱色[18]。

2.3.2厌氧生物处理法

厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌将污水中大分子有机物降解为低分子化合物，进而转化为甲烷、二氧化碳的有机污水处理方法。欧富初等报道采用A/PAC-MAS工艺（厌氧/活性炭-改良活性污泥法）处理酱油生产废水，通过优势菌种脱色和PAC脱色结合，可使色度高达200多倍的酱油生产废水得到有效处理，而出水色度能稳定在40倍以下[19]。

3食品工业高色度废水处理的展望

随着国家对环境污染治理方式的发展和成熟，构建可持续发展的工业已经成为当务之急。现在我国的环境保护已从事后治理转向事前预防与控制，采用防治结合的原则。因此，在食品工业高色度废水处理问题上也应该遵循此原则，做到以下几点：

1）改革工艺及对废水进行综合利用，最大限度地减少废水量，防止废水的污染，将排出的废水经过处理再循环重复使用；

2）逐级用水，实现一水多用。可按照食品生产过程中各道工艺对水质和水流的不同要求，把水分成几个等级，串联起来逐级使用，实现一水多用；

3）全面规划、合理布局，充分利用水体的自净能力，减少污染，在某一地区或区域建立污水处理厂；

4）充分利用企业原有的净化设施，不仅能节约投资，更重要的是能减少占地，在旧设施上引进具有强化净化效果的新技术；

5）采用新技术、新工艺。工业废水处理方法，正向设备化、自动化的方向发展。近年来广泛发展起来的气浮、高梯度电磁过滤、臭氧氧化及离子交换等，都为工业废水处理提供了新工艺、新技术和新方法。在完善老厂水处理方法的同时应考虑采用新技术。随着科学技术的突飞猛进，处理高色度废水的技术和工艺将不断发展，我们有充分的理由相信，更加先进的高色度废水处理技术将会向雨后春笋那样迅速涌现，高色度废水将会处理的更好。

第四篇：食品业超声技术研究论文

1超声波技术在食品工业方面的应用

1.1超声提取

超声辅助提取技术是近些年来发展起来的一种新型分离技术。与常规的提取技术相比，超声波辅助提取技术具有快速、经济、安全、高效等特点。在空化场的作用下，瞬间压力的增大和减小产生胞壁内外的压力差，致使目标提取物从撕裂处释放，从而达到提取的目的。另外，超声波的热作用和机械作用也能促进超声波强化提取［3］。目前在超声提取技术的使用中，较多采用的是单频率进行超声提取，但是单频超声波较易产生驻波，使得空化时间减少，无法最大程度发挥超声波辅助功效。近年来，有学者研究了一种能达到两种频率超声波叠加效果的自聚焦型超声换能器，通过理论分析和实验结果表明，该换能器可以实现双波叠加并发生声散射效应。复频换能器产生的两列声波可以发生声散射，使声场频谱变宽，为更大范围的空化核提供产生空化效应的机会。目前对组合超声强化浸取作用机理还没有一个统一的说法，有待于研究。相对于应用较多的间歇超声提取，连续提取在工业上更具有应用前景。曹雁平等［4］设计的L型螺旋式连续逆流浸取器，能将连续逆流浸取的优点和超声波浸取的优点有机地结合，进一步提高浸取效率。M.Corrales等人［5］对从葡萄中提取花青素进行了研究，比较了超声波提取、静水压法和脉冲电场法对从葡萄中提取花青素的能力，利用70℃下频率为35kHz的超声波辅助提取1h，酚含量达到50%，是600MPa静水压力法的4倍，3kV/cm2脉冲电场法的3倍，个别花色苷的提取效果更好。E.Sanz等人［6］利用超声场从大米中提取砷，提取率达到95%，提取时间只需几分钟，比传统提取方法减少数小时。V.Matthieu等人［7］利用超声法提取苹果渣中的多酚物质，以15%的乙醇溶液萃取，固液比50%，结果表明，超声助提取使提取率提高20%。S.Venk等人［8］利用超声技术从甜菜中提取色素，在温度45℃，超声功率80W下，用1∶1的乙醇－水提取，使提取率提高8%。曹雁平［9］、程伟［10］、莫英杰［11］、刘玉德［12］、张斌［13］、梁华［14］、王静［15］、马空军［16］等人对利用超声技术从植物中提取茶多酚、黄芩苷、大蒜素、姜黄素等有效物质及超声技术应用于食品工业中的提取过程进行了深入研究，结果表明，超声辅助提取技术可以加快提取速度，提高提取效率。但在超声辅助提取过程中，对植物的有效成分是否被破坏，以及破坏程度，还没有系统地研究，这还需要超声技术研究工作者的进一步实验研究。

1.2超声破壁与促进渗透

超声波处理过程中，空化效应释放巨大能量，使细胞破裂以达到破壁的目的。S.Aparna和M.N.Gupta［17］研究了从杏仁中提取杏仁油的工艺，其首先利用功率为70W的超声波，在pH4、温度40℃的环境下处理2min，使杏仁细胞壁破裂，帮助提取溶剂更有效地与目标提取物接触，使提取时间缩短为6h，提取率提高77%，效果明显。

1.3超声均质与乳化

利用超声波在液体中的空化作用来达到均质效果。M.L.Melissa等人［18］利用20kHz超声处理浓度为28%玉米浆3h，处理能力为10～28L/min，均质效果比传统方法提高2～3倍;通过扫描电子显微镜观察发现，超声处理大大降低了玉米浆的粒度，使粒度从1200μm降至平均361.8μm，从而达到均质的目的。S.Kentish等人［19］将超声乳化技术应用于饮料业，用频率为20～24kHz的超声波，使亚麻籽油和水的混合物分子形成粒度135nm大小的乳液，液滴大小和超声功率成正比，从而提高乳化效率。

1.4食品保鲜

利用超声波空化效应在液体中产生的瞬间高温及瞬间高压使液体中某些细菌致死，病毒失活，延长蔬菜等食品的保鲜期。超声灭菌是一种有效的非热处理的灭菌方法，对比研究超声灭菌和传统灭菌法对奶制品的作用效果，超声灭菌效果较好［20］。ShifengCao等人［21］，利用超声波处理采后草莓，其研究了功率250～450W，频率40kHz，处理时间5～15min条件下超声波对采后草莓的灭菌效果，结果表明，功率为250W的超声，处理时间9.8min，使5℃下保存8d的草莓腐烂率最低。M.Valero等人［22］利用超声对桔汁的加工过程进行处理，用频率500kHz、功率240W的超声处理15min，防止了桔汁中食源性致病菌的生长，降低了产品中细菌、酵母和霉菌的浓度，并没有影响桔汁的品质和颜色。

1.5超声强化酶促反应

超声波在生物学上的应用已由强超声波的细胞破碎提取胞内物质，发展到利用微超声波增强细胞内酶的产生和提高非水相酶催化的均质效应，可见适当控制超声波的频率和强度，不但对生物活性物质没有影响，反而可能改善或增强它们的作用。BaoYang等人［23］利用功率为120W，温度57℃的超声应用于龙眼多糖提取的过程中处理龙眼12min，增强了龙眼果皮中多聚糖酪氨酸酶的抑制力，效果十分明显，证明超声场能有效地促进酶促反应。

1.6超声切割

超声波在食品工业中，还被应用于食品的切割辅助技术，超声波的机械效应和热效应，作用于食品切割器的接触面，可以改变切削力对部分食品的损失。SusannZahn等人［24］研究了超声波频率与垂直切割速度对食品切割品质的影响，控制一个特定的切割速度，增加超声频率可以增大工作量，但达到最大切割速度时，20～40kHz的超声波对其没有明显影响。S.Yvonne等人［25］研究超声频率对切割力的影响，提出超声的功率消耗取决于振幅和频率，增加振幅加大了处理量，但有更大的电力需求，提高超声频率，可以有效地提高切割速度，增大处理量，减少能源消耗。

1.7超声解冻

超声波的高频率振动，可使冻物组织中的微环境发生变化，能量被吸收，更易于化冻过程。C.A.Miles等人［26］将超声波技术应用于解冻肉类和海鲜，发现频率在0.22～3.3MHz和功率为3W/cm2的超声波辅助解冻，可使表面加热温度减少到最低，牛肉、猪肉和鳕鱼解冻样品，超声解冻速度在大约2.5～7.6cm/h。

1.8超声雾化喷涂

目前，超声波被应用于一种新的封装技术，即超声辅助雾化封装系统，利用超声波的高频机械运动，将包装物质雾化喷涂于待包装物表面。K.Wanwimol和Yao－WenHuang［27］利用频率40kHz，功率130W的超声波，将壳聚糖与水按1∶10的比例，并混合入240mg/g的封装粉，先进行乳化然后雾化对金枪鱼油表面包裹，水含量和水活性低，封装外观可接受，可以提高金枪鱼油和其他油类在工业应用中的稳定性。

1.9有机物的聚合与降解

高强度的超声可引发两种似乎是很矛盾的效应:聚合物的降解和单体的聚合。超声波的空化作用，在液体内部形成局部和极短时间内的高温、高压，足以引发或加速反应从而引起分子的热离解、离子化、产生自由基等，导致一系列化学反应的发生。T.Malika等人［28］监测凝胶在超声场中的变化，利用频率为500kHz的超声波，温度控制20～90℃，发现胶体发生一定程度的聚合，并改变其流变学特征，胶体表面弹性减弱。Wen－HuiShi等人［29］利用超声技术处理牛血清蛋白，用强度为17.83W/cm2的超声处理30min，使溶液中蛋白质的α螺旋和β折叠分别变化18.1%和25.2%，使溶液在420nm处波长吸收明显增加，说明超声处理有助于牛血清蛋白的聚合。因超声加速了溶剂分子与聚合物分子间的摩擦，从而引起C－C键裂解;同时因超声的空化效应所产生的高温高压环境导致了链的断裂［30］。L.Francesca等人［31］利用超声技术处理小麦淀粉，在保持小麦含水量34%和温度25℃的条件下，用频率为10MHz的超声波挤压淀粉分子，可使直链淀粉降解。Y.Umut和J.N.Coupland［32］利用频率2.25MHz高频超声处理浓度为40%乳糖溶液，使直径小于50μm的乳糖晶体浓度减少并发生降解。

1.10超声评估食品品质

目前，探测超声技术广泛应用于食品品质的评估和食品生产过程的检测。S.Raffaella和J.N.Coupland［33］利用超声波技术测定巧克力中的固体脂肪含量，他们将糖果涂层的脂肪以及含可可脂的玉米油分散为一系列区域，在第26d以27.5～29℃回火融化，以超声波反射显示巧克力中固体脂肪融化在回火中的变化。J.Benedito等人［34］用超声波技术评估肉的品质，以超声波流速的变化测量肉中脂肪、水分和蛋白质的分布与含量，此方法快速并且不破坏肉的组成。L.R.Correia等人［35］利用超声波探测鸡胸肉中的骨头碎片，将频率为15MHz的超声波作用于鸡肉，对阻抗和振幅比进行了测定，可以检测到6～16mm2的骨头碎片投影。Feng－JuiKuo［36］、S.Raffaella［37］、A.Chyung［38］等人通过测定超声波传播速度与待测物粘度的线性关系，检测复原果汁、黄原胶蔗糖混合物以及牛奶凝胶系统的粘度。

2展望

超声技术作为一种物理场辅助技术，因其独特的性质，已在工业、食品、医学等方面得到了广泛的应用，尤其在辅助提取方面，日益显示出其优越性。由于超声波独特的空化机制，超声场对提取过程中微环境的影响是其他辅助提取手段所无法达到的。但因应用于提取领域的超声设备的研发相对滞后，使得超声技术在大规模工业化生产上暂时无法达到预期的要求，相信随着人们对超声波的了解及更多可精确调控的大规模超声设备的出现，未来超声辅助提取技术将在生产中做出更多贡献。目前对超声技术机理的研究还处于实验理论阶段，还需要完善超声波作用机理相关理论，特别是建立相关机理性模型;应该开展超声场中声强、声能密度等声学参数的分布曲线以及温度分布问题的研究;扩大研究中采用的超声频率范围，获取超声波对不同物质作用特点的规律，从而确定更合适的频率和组合。总之，随着人们对超声技术的重视，随着其在日常生活、科学研究和社会生产应用中的日益发展，超声技术的应用前景将会更为广阔，必将在我国国民经济建设中发挥越来越大的作用。

第五篇：食品业国内竞争力对比论文

一、食品工业的界定

食品工业是关系国计民生的“生命工业”，按照国际分类标准，食品工业包括农副食品加工业、食品制造业、饮料制造业和烟草制品业四个大门类，进而又分为24个中门类和64个小门类。农副食品加工业主要包括粮油加工、水产品加工、果蔬加工、畜禽蛋加工及豆制品加工等;食品制造业主要包括焙烤食品、面制品、罐头、乳制品、调味品、糖果及食品添加剂等;饮料制造业主要包括酒精饮料、固体饮料、软饮料及精制茶加工等;烟草制品业主要包括烟叶复烤、卷烟制造和其他烟草制品加工，等等。

二、河南食品工业国内现状比较

1．河南食品工业各经济指标的国内比较

考虑数据的可获得性和时滞性，本文采用2007年《中国工业经济统计年鉴》的数据进行河南食品工业的国内比较分析。同时，由于青海和西藏食品工业的落后，数据资料不全，故本文分析中均省略。通过对全国各省份食品工业4大行业数据的整理分析发现，2007年河南食品工业的主要经济指标在国内的比较现状如下表1。从表1可以看出河南企业单位数、工业总产值、工业销售产值、工业增加值、主营业务收入、利息支出、利润总额、全部从业人员平均人数、固定资产净值年平均余额、固定资产净值、成本费用总额等11项指标均全国排名第2位，仅次于山东;固定资产原价仅次于山东、广东排第3位;资产合计、本年应交增值税排名第4位，次于山东、广东、云南;这里值得注意的是全员劳动生产率在全国仅排名21位，这说明河南食品工业的产出效率很低，处于全国落后水平。

2．河南食品工业比重的国内比较

河南省2007年食品工业各项经济指标在全国同行业所占比重如表2所示，企业单位数、工业总产值、工业销售产值、工业增加值、资产合计、流动资产年平均余额、主营业务收入、主营业务税金及附加、利息支出、利润总额本年应交增值税、全部从业人员平均人数、固定资产原价、固定资产净值、固定资产净值年平均余额、成本费用总额、等各项经济指标在全国的比重均在5%以上，其中利润总额占到全国的12．02%，仅有出口交货值的比重低一些，也达到了1．54%。这充分表明，河南食品工业在全国同行业中占据了重要位置，是食品工业大省。

三、河南食品工业国内竞争力的主成分分析

1．分析方法

主成分分析法(PrincipalComponentAnalysis)是为了使问题简单化、直觉化被广泛应用于医学、心理学和经济学等领域的一种统计分析方法。该方法为了全面系统的分析问题，从众多的相关数据信息中，通过浓缩信息，指标降维，导出几个主分量，并尽可能完整地保留原始信息，且彼此间不相关，从而寻找出代表信息的综合指标，对综合指针报蕴藏的信息适当解释，以揭示事物深层次的内在规律。由于它所反映河南食品工业竞争力的指标比较多，因此进行竞争力的比较分析必须采用多指标。由于主成分分析是一种实用的多元统计分析方法，能较好地消除指标样本之间的相关性，在保持样本主要指标信息的前提下，可以提取少量具有代表性的主成分。本文应用这一方法，研究河南食品工业国内竞争力比较。根据所构建的评价指标体系，应用主成分分析法比较分析各省份指标要素，并计算各要素的得分，计算出各省份的竞争力综合得分，以评价河南食品工业在全国的竞争位置。

2．研究样本和数据

以河南省食品工业为样本，根据2007《中国工业经济统计年鉴》提供的数据，运用SPSS16．0为工具，对食品工业4大门类:农副食品加工业、食品制造业、饮料制造业和烟草制品业(按照国际分类标准)中以下经济指标:企业单位数(X1)、工业总产值(X2)、工业销售产值(X3)、出口交货值(X4)、工业增加值(X5)、资产合计(X6)、流动资产年平均余额(X7)、主营业务收入(X8)、主营业务税金及附加(X9)、利息支出(X10)、利润总额(X11)、本年应交增值税(X12)、全部从业人员平均人数(X13)、固定资产原价(X14)、固定资产净值(X15)、固定资产净值年平均余额(X16)、全员劳动生产率(X17)、成本费用总额(X18)等指标进行主成分分析，得出各省份由单向指标共同作用的综合分值，对河南食品工业的竞争优势进行国内比较。其中全员劳动生产率=工业增加值/全部从业人员平均人数，成本费用总额=主营业务成本+管理费用。

3．河南食品工业国内竞争力评价

用SPSS16．0对以上所选指标的数据进行主成分分析，按照主成分对应的特征值大于1原则提取主成分，通过方差分解主成分提取分析可知，在所有因子中，第一个因子的特征值为16．866，方差贡献率为93．697%;第二个因子的特征值为1．007，方差贡献率为5．597%。两个因子累积贡献率为99．294%，能够较全面地反映所有信息。因此，提取第一、第二个因子即可满足分析需要。由主成分分析可知，在主成分F1上的载荷除指标全员劳动生产率外，其余均大于0．95以上，因此可知因子1主要由除全员劳动生产率以外的所有指标变量决定，反映了食品工业的总体规模竞实力。变量全员劳动生产率作用在主成分F2上的载荷值为0．999，说明主成分2主要由全员劳动生产率决定，代表总体效率竞争实力。

四、结论

从总体上看，河南食品工业总体规模竞争力很高，排在全国第2位，综合竞争力也处于中等水平，具有较强的产业基础。但总体效率竞争力水平较低，排全国第20位，这说明河南食品工业的产业基础较强，但竞争优势主要建立在原料丰富，要素成本低等低层次的要素上。因为，河南有丰富的劳动力资源，承接产业转移相对沿海省份来说，在劳动力、原料、能源等要素上成本也普遍偏低，具有综合成本优势。但产业升级、技术升级的步伐较为缓慢，行业技术水平整体偏低。目前，河南食品工业处于由产品粗加工和劳动密集型为主向深加工和资金、技术密集型转型过程中，产业整体装备和技术水平不高，具有较高附加值、深加工和技术密集型的产品少，产业链延伸慢。同时，由于原料利用过分本地化，外省高附加值、低成本原料利用较少，造成增值率不高、成本大、产品结构过于单一等问题，导致河南食品工业总体产出效率较低。因此，河南食品工业今后要进行技术创新，提升产业整体装备和技术水平，完善科技创新机制，提高企业创新能力，引导企业加大自主创新投入，构建以企业为主体的技术创新体系，依托食品学科高等院校和研究机构，加强技术支撑能力。推进产业集聚和融合发展，培育优势企业，从依靠规模为主向依靠技术进步和品牌为支撑的集约化方向转变，实现更大规模、更高水平的发展，在提升产业产出效率竞争力的基础上，从而提升河南食品工业的整体竞争力。