摘要：近年来，新型食品加工技术在食品加工领域的广泛研究应用，为推进传统食品保存，缓解因消费者需求多样化所带来的压力提供了有力保障。本文简述了新型热和非热食品加工技术的机制、工业应用和商业价值，概述并讨论新型食品加工技术的研究进展和影响其工业采用的因素。从生产水平上看，公司的技术、规模、市场份额和资金吸纳能力会影响新型技术在工业上的应用。从技术层面看，新型技术本身的特征，如技术开发的成本，相关风险和相对优势等也会影响新型加工技术的普及。因此本文深入分析新型热和非热食品加工技术的开发、应用以及影响其接受度的因素，这对新型热和非热食品加工技术的商业化利用至关重要。
关键词：消费者接受；热技术；非热技术；食品保鲜；工业采用；技术扩散
近年来，消费者对食品的认识和要求越来越高，除了要求口感好，消费者还要求食品低热量、低成本、品种多样、包装便利。食品的品质可通过外观、质地、味道和营养含量来体现，食品加工的方式可以影响食品的这些特征。为了满足消费者需求，越来越多的研究开始关注新型技术的发展和其工业的应用。
过去几十年中，食品产业已经开发了一系列新型加工技术，通过最小化加工来改善食品的物理化学性质。目前已开发几种新型热处理技术和非热处理技术，这些新型加工技术的主要目的是保持食品营养特性，提高生产效率，减少能源损耗。考虑到全球化带来的挑战以及消费者对工业应用技术的多样化需求，新型技术必须具有国际竞争力，保证产品生产质量，满足消费者喜好并符合环保标准和法规。
欧洲已有调查研究新型技术在市场上的被接受程度，研究结果表明消费者并不总是倾向于具有明显健康益处的新型技术。尽管已有研究调查消费者的消费态度和看法，但至今几乎没有研究总结影响新型技术普及的因素有哪些。因此本文深入分析新型食品加工技术的开发、应用以及影响其接受度的因素，这对新型食品加工技术的商业化利用至关重要。
1 新型热处理技术
热处理技术是食品加工与保藏中用于改善食品品质，延长食品储存期的重要处理方式。新型热处理技术不仅可以杀死致病菌和有害微生物，改善食品的品质特性，提高营养成分的利用率，还可以大大提高生产效率，降低生产成本。
1.1 射频加热
射频加热或介电加热是一种热过程，当电场加载到介质材料时，偶极子转动，电场的极性每秒钟变化数百万次，迫使极性分子每秒钟也旋转数百万次，分子间摩擦从而产生热量。在两个电极板之间，因为有不断变化的电场，带电粒子就会向带有相反电荷的电极板移动，移动过程中与其他粒子发生碰撞，产生热量。每种食品都具有一定的介电性能，这些性能取决于食品的粘度、含水量、化学成分、温度和其他理化性质。这种内源加热是射频技术的一个特征，不论食物的导热性、密度、尺寸如何，一经射频加热，食物中心可瞬间均匀精确地产生热量。因此，与传统的热处理相比，射频加热只需很少的能量，就能够快速均匀地加热食物。射频加热是一种很有发展前景的技术，在食品工业中应用广泛，可用于连续加热和批量加热。然而，这项技术对连续巴氏灭菌和食品灭菌的作用尚未得到充分研究和认证。
1.2 微波加热
微波加热是涉及微波电磁辐射（1-100GHz）或高频交变电场和热传递的热过程。被加热的介电物质中的水分子是极性分子，它在快速变化的高频电磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的运动和相互摩擦。此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化一系列物化过程从而达到加热的目的。在微波加热过程中，电磁波在有效的频率范围内振荡（0.915-2.45 GHz）。微波能量的吸收取决于食物材料的介电性和磁性，随着微波进入食品，微波强度逐渐减弱，食品表面比内部吸收更多能量，加热更快，这容易导致较深区域的加热不均匀和营养物质的损失。食品行业采用该技术进行食品加工是因为其快速均匀的能量转移，并且加热过程容易控制。微波加热可以有效用于食品干燥、饼干面包的烘焙和谷物、肉类和肉制品的烹饪，冷冻食品的解冻和蔬菜的烫漂等。目前，微波加热已成功地与射频加热相结合，保留了传统微波加热的优势，还获得电介质和传导形式的加热的优点。
1.3 欧姆加热
欧姆加热也称焦耳加热、电加热或导电加热，是一种先进的热处理方式。欧姆加热的基本原理是利用食品本身的介电性质，当电流通过时，在食品物料内部将电能转化为热能，引起食品温度升高，从而达到直接均匀加热杀菌的目的。与传统热处理相比，欧姆加热可以均匀加热食品，几乎不损害营养成分。与微波和射频加热相比，欧姆加热没有穿透深度的限制，该技术可以使大颗粒食物以相似的速率加热。因此，加热含有大颗粒的液体食品，如糖浆和调味汁中的汤、炖菜等，被认为是欧姆加热在食品工业中最有前景的应用。除此以外，欧姆加热还可以轻松集成到现有的设备和处理系统中，这对欧姆加热技术的应用和普及有很深远的影响。最新研究数据表明，欧姆加热可能会产生温和的非热细胞损伤，导致食品中的微生物灭活，然而，这方面的研究结论需要更多关于温度、电场与微生物破坏的动力学知识来支持。
1.4 红外线加热
红外线是一种介于紫外和微波能量区域之间的电磁辐射，根据其光谱范围，红外辐射分为近红外（700～1400nm），中红外（1400～3000nm）和远红外（3000～10000nm）。远红外线最适合食品加工，因为大多数食品成分更易吸收远红外区域的辐射。红外加热是间接加热模式，电磁能量穿透食物时被食物吸附，然后转化为热量。食品的加热程度取决于食物特征以及食物颜色，因此，红外辐射通过改变食物的香味和表面颜色来改变食物质量。红外辐射快速均匀地加热产品，减少了加工时间和能源成本，此外，空气不会被红外线加热，仪器内部的空气温度可以保持恒定，这有助于控制产品的过度过热。由于其紧凑的设计，高可控性和安全性，红外加热已广泛应用于食品工业中。最新研究显示，红外线加热已经成功地用于灭活脂氧合酶、脂肪酶、α淀粉酶和其他负责产生异味和水果变质的酶。
2 非热处理技术
2.1 高压处理
高压处理，也称高静水压力、超高压，是一种食品加工方法，已被用于病原体灭活、蛋白质变性、保质期延长和固液体食品的保存等。高压处理的工作原理是等静压和Le Chatelier原理，高压处理对食品物理性质的影响取决于等静压原理，对食品化学和微生物学的影响则由Le Chatelier原理决定。高压处理过程中，无论食物的形状大小如何，热量可瞬间均匀地传递到食品内，使食物中微生物与酶失活。与传统加工方法相比，高压处理几乎不改变产品的味道和新鲜度，不会导致大量营养成分的损失，安全节能耗时少，室温下即可工作。此外，该技术不依赖于产品的尺寸，形状或组成成分，加工成本较低。高压灭菌已被用于改善食品安全，该技术在高温（90～121℃）和高压（高于600MPa）的共同作用下工作较短时间，就可加速低酸介质中微生物内生孢子的灭活。近年来，食品行业中高压处理系统的采用显著增加，制造商通过增加容器尺寸和增压器数量来增加其容量方面的产品转型，以满足市场需求。
2.2 脉冲电场处理
脉冲电场是一种新型技术，其电渗透机理已被用于食品加工和生物加工。脉冲电场的工作原理是脉冲电场产生磁场，这种脉冲电场和脉冲磁场交替作用，使细胞膜透性增加，振荡加剧，膜强度减弱，因而膜被破坏，膜内物质容易流出，膜外物质容易渗入，细胞膜的保护作用减弱甚至消失。该技术适用于液体和半固体食品的加工和保存，如果汁、牛奶、酸奶、汤、熟肉、液体蛋和其他可泵送食品。有气泡的固体食品导电率较低，不适合用脉冲电场加工。除食品加工外，该技术还可作为生物加工领域的一项新型提取技术，它增强了来自各种植物、蔬菜、藻类等的潜在生物活性化合物，在废水污泥治理方面发挥了重要作用。在商业上，脉冲电场已成功地用于各种果汁的生产，改善果汁的质地属性，延长保质期。脉冲电场技术具有成本效益高、节能、容易普及等优点，目前只有少数商业脉冲电场制造商，如PurePulse Technologies（荷兰）、KEA-Tec GmbH（德国）、Elea GmbH（德国）、Energy Pulse Systems（葡萄牙）、Montena Technology（瑞士）、Diversified Technologies、Inc（美国）等销售商用脉冲电场系统，市场急需更多供应商来设计和构建可靠的脉冲电场装置。
2.3 冷等离子体处理
冷等离子体技术是一种新型的非热处理技术，它使用高能反应气体来灭活致病微生物和腐败微生物。等离子体是一种电离气体，是由大量的带电正粒子、负粒子（其中包括正离子、负离子、电子、自由基和各种活性基团等）组成的集合体。该技术最初开发用于增强聚合物的表面能和医院医疗设备的灭菌，目前，它成为食品工业里强大的消毒工具。微生物暴露于猛烈轰击的带电物质中，细菌细胞壁会损伤、破裂，因此冷等离子体处理为食品和食品包装材料的表面去污提供了许多潜在的优势。一些活性物质引发含有高脂质的食品氧化，这些食品会产生引起酸败风味的化合物，因此，肉类产品不是等离子体处理的理想基质。
2.4 超声波处理
超声波已被广泛研究并越来越多地用于食品工业中，超声波可在其通过的介质分子上引起一系列压缩和稀疏循环，这些机械波穿过材料时，可导致空化气泡。在高超声功率下，这些气泡分布在整个液体中，并且在高声压下，它们在几个周期内生长到临界尺寸并猛烈塌陷，这种现象导致热点中的能量积聚，产生极高的压力（高达100MPa）和温度（高达5000K），随后在空化区产生剪切能量冲击波和湍流。超声波处理广泛用于食品加工和保存，包括食品的干燥、均质化、结晶、消泡、分散、乳化、溶解和质地增强。该技术现已被欧洲和美国的商业运营所采用，美国食品药品监督管理局批准该技术作为传统保温方法的潜在替代方法。虽然，超声波辅助加工，保存和提取提供了许多优点，但研究报告显示在高振幅超声波处理过程中，食物的风味、颜色或营养价值有所改变，因此，更好地了解超声波的复杂机制对食品特性的影响将促进该技术在工业上的应用。
2.5 辐射处理
辐射是指由场源发出的电磁能量部分脱离场源控制向远处传播的现象，它是一种非热食品加工过程，可以抑制微生物繁殖。在某些条件下，辐射是安全的，目前已被欧家、美国和中国在内的55个国家批准和采用。国际原子能机构负责相关的安全与应用指导工作，根据食品药品监督管理局的批准，食品通过以下辐射方法，则认为食品是安全可靠的：从放射性元素钴60或铯137发射的γ射线；重金属物质或电子束反射高能电子流产生的X射线。γ或X射线比微波炉发出的光线频率高，功率大，能迅速渗透食物，灭活微生物，因此食物的性质保持完整。在处理过程中，食物不与辐射源接触，仅暴露于辐射一段时间，该过程在不增加食品温度的情况下，只需要消耗很少的能量就能灭活微生物，而且几乎不改变食物的颜色和食品质量。然而，食品质量是否改变与使用的原材料和辐射源的类型及剂量水平有关，辐射并不适用于所有食物类型，例如牛奶、高脂质和维生素含量的食物就不适合用辐射加热，这是因为多不饱和脂肪酸（特别是ω3，C22.5脂肪酸和C22.6脂肪酸）中存在的不饱和键，过氧化会增加牛奶和高脂类食物中氧化酸的生成。
2.6 紫外线和脉冲光处理
紫外线和脉冲光等技术可提高食品的安全性，保持其外观和营养成分，同时延长保质期。紫外线技术利用较短波长光（100～380nm），而脉冲光利用广谱光（180～1100nm）。紫外线和脉冲光处理后，微生物细胞壁受到严重破坏，其DNA修复系统受到损害，酶功能受到影响，细胞膜通透性增加，细胞结构崩塌。紫外线技术最初在欧洲被开发利用，最初用于饮用水消毒，美国食品药品监督管理局已批准使用紫外线作为新鲜果汁热巴氏灭菌的替代处理方法。紫外线系统维护成本低，环保，可以安装在系统中任何位置，对工厂的干扰最小。在商业上，紫外线已成为制药生产中完善的消毒方法，现已获得食品和饮料行业的认可，它既不会增加产品的温度也不会引起食品表观的变化。相应地，脉冲光技术也是一种新型的非热技术，是传统热加热的最佳替代品之一，用于食物表面和食品包装的净化。该技术可以灭菌去污，主要用于灭活食品、包装材料和设备上的表面微生物。脉冲光可诱导细胞死亡，虽然目前其机制尚不清楚，但普遍认为是广谱脉冲光中的紫外区域通过化学修饰和切割其DNA来灭活微生物。
3 食品产业对新型技术的采用
新技术的采用可被视为影响工业技术和社会系统组织变革的过程，它由两个主要阶段组成：启动阶段和实施阶段，启动阶段可以进一步分为三个子阶段：对新技术的认识；对新技术的态度；对新技术的评估利用。Rollin等表明采用新型技术的决定标志着实施阶段的开始，也分为两个子阶段：试验实施阶段和持续实施阶段。新型技术的工业实施需要资金的投入和专业员工的培训，因此，除非新型技术比现有技术更具成本优势和性能优势，否则不太可能被行业采用。在考虑采用新型技术时，公司会评估潜在利益和潜在风险，Patist等和Suri概述了公司应用新型加工技术通常考虑的因素有：技术的货币吸引力和知识产权吸引力；行业的经济需求和回收计划；新型技术的可扩展性和可靠性；技术采用所需的成本，时间和资源投入。
4 影响食品产业对新型技术采用的因素
成本和收益是决定新型技术是否被行业采用的最重要的影响因素，其他因素还包括消费者接受度、监管问题、道德问题、收益风险的差异累积以及社会文化差异等。因此，总的来说，这些因素可以归类为社会因素，技术因素，环境因素和经济因素四类。
4.1 经济因素和技术因素
4.1.1 资源和补充技能的可用性
高技能劳动力对于新型技术的实施至关重要，如果新型技术的实施成本高，所需仪器设备要求苛刻，员工的技能素质不达标，则行业采用新型技术将是一个艰难而缓慢的过程。因此，技术知识，相关技能以及开发技术所需的资源是行业采用新型技术的重要决定因素，例如，虽然射频加热已应用于工业生产，但由于其高运行成本和其他技术挑战（包括介电击穿和热失控加热），它的商业价值依旧难以普及。Nemoto等强调，新型技术的工业应用也取决于一个行业的已有的技术能力，如果新型技术相对于该行业的技术能力而言过于先进，那么实施该技术将是一个更长且更复杂的过程。
4.1.2 公司规模和市场份额
公司规模和市场份额对于新型技术是否普及有着非常重要的影响。规模大、利润高的公司有足够的财政资源，满足购买和安装新型技术所需的要求；同样，市场份额较大的公司因资金充足，盈利能力强大，也更有可能采用新型技术。这些具有足够市场力量的公司除了具备资本条件外，更能清晰地认识到采用新型技术所带来的巨大商业价值。然而，对此有人持相反的意见，他们认为规模大和市场力量强反而是阻碍新型技术在各个行业普及的原因。首先，大公司的多层次官僚主义可能会阻碍相关新概念的引入和所需技能和资源的决策过程。其次，由于当前资源和人力资本的沉没成本较高，较老的和较大的公司可能会发现采用新技术的成本相对较高。
4.1.3 行业竞争环境
竞争对手也会影响新型技术的发展和壮大，例如，爱尔兰海洋生物技术公司Little Samphire Island公司通过使用独特的生物炼油厂/集成制造工艺来制造一系列优于竞争对手的高价值产品，新型技术的使用让尔兰海洋生物技术公司在市场上更具竞争力。因此，新型技术的应用极大地受到行业竞争对手的影响，这些竞争的模式包括行业集中程度，具有竞争力的价格强度，需求不确定性和供应商-客户协调程度。
4.2 环境因素
新型技术的采用往往受到监管环境的影响，新型技术实施之前，需要评估实施该技术带来的食品安全问题，包括灭活病原微生物，加工诱导化学品，以及其包装和产品之间的相互作用。例如，冷等离子体加工可以改变生物细胞的形态和调节功能，经过辐射的食品存在安全风险，它与包装材料发生反应，可能会污染食品，因此需要对新技术进行安全评估。然而，安全评估和法律法规审核所需的高资金成本和高时间成本通常会减缓或阻碍新型技术的商业化，从而降低新型加工技术在行业中的应用。Golembiewski等表明新型技术采用率取决于新行业制定的相关规定。在欧洲，政府通过税收激励措施来鼓励行业采用新型技术，以此来推动工业投资的发展；另一种鼓励方式是通过国家对相关基础设施的投资来支持这些行业的兴起。
4.3 社会因素
4.3.1 消费者接受程度
一系列不断发展的新型技术有望为消费者提供品质优异的食品，同时，新型技术的工业采用率也受到消费者接受程度的制约。影响消费者接受度的影响因素还有社会人口统计特征，认知水平和对信息来源的信任。与几十年前相比，如今的消费者更加关注自身健康，对食品的生产要求也更加严格，因此，消费者的态度可以强烈影响到新型技术的实施。一项针对挪威、丹麦、匈牙利和斯洛伐克的609名消费者调研显示，如果价格合适，欧洲消费者更青睐于高压处理和脉冲电场处理过的巴氏杀菌果汁；同样，另一项研究显示来自澳大利亚和美国的消费者对新的食品加工技术也感兴趣，并愿意购买新技术处理过的食品。与男性相比，女性消费者更关注技术的安全性，并且她们的预期喜好更容易受到产品外观的影响。
4.3.2 行业客户关系
拥有安全稳定的客户群是影响行业采用新技术的另一个重要因素，公司的决策受到其客户群稳定性的影响。在某些情况下，即使某项技术具有提高生产率或产品质量的潜力，但由于潜在的高成本，公司也可能不会采用新型技术，但是，如果有固定的客户群，就可能会影响到公司的决策。
5 结束语
本文对新型食品加工技术的发展进行了回顾和讨论，并探索总结影响工业采用新型技术的各类因素。食品行业需要新型技术来应对日益激烈的行业竞，与传统技术相比，这些新型技术尚未完全被工业或消费者所接受，除技术本身的特征外，社会因素、技术因素、环境因素和经济因素对新型技术的普及也有重要影响。这些新型技术不仅为食品的开发提供了机会，而且通过较温和的加工，还可以提高传统食品的安全性和质量品质。此外，这些技术利用的不同物理现象可能会减少能源和水的消耗，有助于减少食品原材料，从而实现环境的可持续性发展。这与我国的健康中国战略思想是一致的，人民对健康、疾病医疗、食品安全、环境污染等方面的关注，也在不断促进食品安全和食品工业的进步。本文介绍了新型食品加工技术在机械应用和商业方面的优势，并深入分析了新型食品加工技术在食品安全性、环境友好性等方面的价值，这对新型食品加工技术的商业化利用至关重要。
