粮油食品加工过程安全控制理论与技术的基础研究

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1、粮油食品加工过程安全控制理论与技术的基础研究一、项目概况：食品工业连接农副产品生产、流通和消费，承载着人类健康与社会发展。2010年全国食品工业总产值达6.3万亿元，同比增长27.5%，占国民总产值14.8%，在国民经济与社会发展中占有重要地位。近年来，重大食品安全事件频发，成为影响人类健康、行业发展与社会稳定的全球性重大问题。国家中长期科学和技术发展规划纲(2006-2020)着重强调了食品安全的重要性，并将其作为公共安全的首要任务。 除人为添加非法化学品如苏丹红、三聚氰胺等外，大部分食品安全问题，如丙烯酰胺、反式脂肪酸和氨基甲酸乙酯等，都是在加工过程产生的，特别是在易发生美拉德反

2、应的高蛋白食品、易产生油脂异构化的高油脂食品和易产生胺(氨)类代谢物的发酵食品这三类典型加工体系中尤为严重。这三类加工体系在食品工业产值中的比例达52%。在政府高度重视食品安全监管的同时，加大针对上述典型加工过程食品安全重大基础科学问题研究、完善安全理论和控制技术体系迫在眉睫。对加工过程食品安全基础科学问题研究不足，使得对复杂食品组分和加工过程体系中危害物产生的分子机制、危害物甄别与测定、预测与干预、优化与控制等理论与技术严重不足。突破上述瓶颈的核心在于解决以下关键科学问题：(1)危害物产生途径和转化规律的分子基础，(2)加工食品安全性预警机制与风险等级确定依据，(3)食品安全加工全

3、程优化原理与控制策略。本项目粮油食品典型加工过程为研究对象，提出全局调控指导安全食品制造过程的策略，发展实时监测-预测预警-动态反馈-调控优化的全过程优化与调控理论和技术体系，将开拓食品加工过程中重要危害物阻断、抑制、控制和消除新途径，实现食品安全从被动应付型向主动保障型的转变，为提升我国加工食品安全水平和国人健康水平提供关键理论支持。二、技术路线：本项目所涉及的技术途径如(图1)所示。以各种全面而系统的离线组学手段和在线实时检测与预警手段为主线，选择易发生美拉德反应的高蛋白食品、易产生油脂异构化的高油脂食品和易产生胺(氨)类代谢物的粮油食品等典型加工体系为主要对象，由实验分析手段结

4、合计算模拟，完成从加工过程危害物生成分子机制、行为效应、毒理学特征、人群暴露水平到加工全过程表征的解析、认识与优化。  利用基于分离(色谱)——结构鉴定(质谱)——化学计量学数据处理方法相组合的高通量组学分析技术，阐明食品加工过程典型化学危害物的产生途径及其行为效应，确定控制食品加工过程中有害因子产生的目标加工单元、途径及位点；通过添加自由基阻断因子、调控关键酶定向设计，以及植物活性成分创造竞争性抑制环境等，研究靶向控制美拉德反应、烷基分子自由基淬灭、阻断具活性羰基的LPOs与蛋白质交联、干预小分子醛类重组等方法，获得加工食品中多目标危害物阻断、抑制、控制和消除策略，实现加工全过程多

5、元危害物真实生成路径和控制网络的重建。  利用微纳米技术、电化学和光谱学技术、多元识别信息融合技术以及集成智能化全分析系统，构建“感知加工”在线检测网络，建立有害物质的产生、积累、消减过程监测模式，结合危害因子分子分型数据库，实现对食品加工过程从原料到产品的全程安全性的诊断和预警。以代谢组学与计算生物学方法，构建基于基因、细胞和蛋白质水平代谢网络的食品安全组学毒理分析平台，通过研究加工危害物在人群膳食中的暴露水平，建立基于危害评估的我国人群膳食中危害物的风险阈值和预警技术体系，为限量标准的制订提供数据基础和科研依据。图1建立组分变化状态模型、食品品质评价模型、单一和多元有害物生成和迁

6、移转化的系统动力学及实时预测模型，预测控制危害物生成和积累的关键节点。以发酵食品、美拉德反应食品体系以及易发生油脂双键异构化食品体系为对象，对食品制造过程进行多层次、多阶段、多目标及多模式的解构分析与反馈调节，在集成上述食品危害产生机制、抑制途径、过程控制和优化技术等理论和技术基础上，研究食品制造单元操作和组分设计、组装、优化和改造的策略，构建全程安全控制的食品制造过程设计与构建体系，并开发多目标多阶段食品安全综合控制优化系统，从食品制造角度提升中国粮油食品的安全水平。一、研究内容：目前国际上开展的食品加工过程安全研究，大多集中在危害物发现和检测方法探索方面，关于危害物控制方面也只主

7、要集中在模拟体系研究、单一危害物的生成机制和阻断途径等方面。由于食品体系的复杂性，导致现有方法无法指导实际食品加工过程中的危害物控制，更无法实现预期目标，食品安全控制处于被动应付境地。本项目在设计项目过程中，始终坚持以实现主动保障型加工体系为目标，设计基于模拟和实际体系相结合的研究对象，全过程动态解析和优化调控的研究方法，危害物发现、危害评估和控制并重的研究模式，为实现食品安全控制由被动应付向主动保障转变提供科学技术基础。 1、开发食品加工过程中多种危害物