食品科學(xué)還必須研究什么？

饒平凡，劉樹(shù)滔，周建武，郭靜科，柯李晶，*

（1.浙江工商大學(xué)食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，浙江杭州 310012；2.福州大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，福建福州 350002）

食品科學(xué)還必須研究什么？

饒平凡1，劉樹(shù)滔2，周建武1，郭靜科1，柯李晶1，*

（1.浙江工商大學(xué)食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，浙江杭州 310012；2.福州大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，福建福州 350002）

起源于食品加工的現(xiàn)代食品科學(xué)和食品工業(yè)，提供了前所未有的豐富食物，是全人類(lèi)的進(jìn)步與發(fā)展不可或缺的基礎(chǔ)。迄今，食品科學(xué)系統(tǒng)地研究和掌控了食品的保藏、營(yíng)養(yǎng)及感官特性，但對(duì)食物與人體的作用尚乏獨(dú)立了解，現(xiàn)有知識(shí)限于營(yíng)養(yǎng)學(xué)和毒理學(xué)。食品工業(yè)徹底改變了食物的生產(chǎn)和消費(fèi)方式，也改變了食物與人體的作用，而對(duì)后者研究的缺位，助長(zhǎng)了公眾對(duì)工業(yè)食品的安全與健康隱憂的疑惑?；仡櫄v史、鑒析現(xiàn)狀，我們?cè)噷?duì)未來(lái)“食物-人體作用”的研究提出3個(gè)方向：闡明食品組成分子的存在狀態(tài)；破譯人體對(duì)食物的反應(yīng)信號(hào)；研究食品特性互補(bǔ)的利用方法。以全新的角度研究食品與人體的相互作用，是累積食品科學(xué)獨(dú)有的方法與發(fā)現(xiàn)、充實(shí)學(xué)科提高地位的需要，也是回答并解決食品工業(yè)界面臨的急迫問(wèn)題的必須，將使食品學(xué)科能夠以原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)構(gòu)建出完整的食品的科學(xué)。

食品科學(xué)；食品工業(yè)；人體反應(yīng)；分子存在狀態(tài)；特性互補(bǔ)

現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)一般都誕生于基礎(chǔ)理論的突破后產(chǎn)生的新技術(shù)的基礎(chǔ)之上。機(jī)械產(chǎn)業(yè)如此，電子產(chǎn)業(yè)也如此，醫(yī)療醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)等許多產(chǎn)業(yè)都如此。與此恰恰相反，現(xiàn)代食品加工產(chǎn)業(yè)形成在先，食品科學(xué)的誕生在后。

1 食品科學(xué)發(fā)展回溯

1810年，法國(guó)人Nicolas Appert經(jīng)過(guò)十幾年刻苦努力，成功開(kāi)發(fā)了罐頭工藝，以L′Art de conserver les substances animales et végétales（動(dòng)物與蔬菜類(lèi)的保藏工藝）為題申報(bào)了專(zhuān)利［1］。各類(lèi)食材裝瓶蒸煮后密封得以長(zhǎng)期保藏，方法簡(jiǎn)單明快，極大地提升軍事后勤供應(yīng)水平，食品第一次在遠(yuǎn)離消費(fèi)者的工廠里生產(chǎn)出來(lái)，現(xiàn)代食品工業(yè)宣告出現(xiàn)。Appert出身廚師兼糖果師，當(dāng)然無(wú)從知曉半個(gè)世紀(jì)后才闡明的加熱滅菌的微生物學(xué)原理。因此，罐藏技術(shù)當(dāng)時(shí)還僅僅是一項(xiàng)原理不明的手藝，對(duì)于產(chǎn)品的變質(zhì)腐敗，技術(shù)上沒(méi)有控制能力。20世紀(jì)初歐洲美國(guó)的媒體充斥了罐頭食物中毒危及生命的觸目驚心的故事。現(xiàn)代加工食品的第一個(gè)產(chǎn)品——罐頭食品一時(shí)成為了令人生畏的高危食品。19世紀(jì)70年代興起的高壓蒸汽蒸煮技術(shù)以及添加苯甲酸鈉或福爾馬林對(duì)于提高品質(zhì)有作用，但是還是無(wú)法防范一些產(chǎn)品無(wú)端地在貨架上炸開(kāi)，另一些產(chǎn)品又莫名其妙地酸敗。公眾對(duì)于罐頭食品的恐懼已經(jīng)危及產(chǎn)業(yè)的生存。在罐頭工藝發(fā)明一個(gè)世紀(jì)后的1913年，美國(guó)罐頭工業(yè)界終于聯(lián)合起來(lái)建立了研究機(jī)構(gòu)［2］，從變質(zhì)過(guò)程的細(xì)菌學(xué)研究入手，解明罐頭工藝的科學(xué)原理。食品第一次從生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)等多學(xué)科的角度，得到深入細(xì)致的科學(xué)研究，這些研究解決了罐藏食品的腐敗變質(zhì)問(wèn)題，極大地改善了罐頭食品的風(fēng)味、色澤、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與口感，使罐藏加工從手藝真正成為了科學(xué)，與同時(shí)代食品美拉德反應(yīng)［3］的發(fā)現(xiàn)一起奠定了食品科學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)。食品科學(xué)從此如同其他科學(xué)一樣，成功地引領(lǐng)了后續(xù)一系列食品加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)，促使現(xiàn)代食品工業(yè)迅猛發(fā)展，使人類(lèi)的食物供應(yīng)乃至生活方式都發(fā)生了前所未有的變化。

回顧其誕生過(guò)程，可以看出食品科學(xué)起源于加工食品，利用其他基礎(chǔ)學(xué)科的方法，來(lái)解決加工方法與食品品質(zhì)產(chǎn)生的各種問(wèn)題。事實(shí)上，食品科學(xué)的后續(xù)一個(gè)世紀(jì)的主要發(fā)展，也是緊緊圍繞著加工食品的保藏性與食品的感官特性展開(kāi)的。作為食品科學(xué)值得自豪的偉大成就，食品工業(yè)現(xiàn)在能夠?yàn)槿祟?lèi)提供安全的加工食品，其營(yíng)養(yǎng)學(xué)特性與人類(lèi)熟悉喜愛(ài)的廚房加工食品相近，各種令人愉悅的感官學(xué)特性也得以充分保存。那么這些外觀與感官特性貌似一樣的工業(yè)加工食品，與人體的作用是否一樣呢。有趣的是，食品科學(xué)從一開(kāi)始就沒(méi)有把解明食物與人體的作用視為己任。甚至連基于食品科學(xué)原理創(chuàng)制的工業(yè)化加工食品與人體的作用，食品科學(xué)也照樣不聞不問(wèn)，仿佛那不用說(shuō)就是營(yíng)養(yǎng)學(xué)和毒理學(xué)的事。

加工改變食品與人體的作用，現(xiàn)代食品加工如此，廚房食品加工也如此。這不僅在理論上合乎邏輯，而且為無(wú)數(shù)事實(shí)和生活常識(shí)所佐證。遠(yuǎn)古人類(lèi)掌握了火的使用，食物最早的原始加工就徹底改變了人類(lèi)，就是耳熟能詳?shù)囊焕，F(xiàn)代食品制造采用了過(guò)去不可能甚至是無(wú)法想象的方法生產(chǎn)加工食品，這些食品也一定以人類(lèi)所不了解的方式作用于人體。以食品與人體作用為研究對(duì)象的營(yíng)養(yǎng)學(xué)與毒理學(xué)的研究，關(guān)注的是組分的有無(wú)與多少，對(duì)于加工導(dǎo)致的非分子變化，比如組分間物理化學(xué)相互作用及分子存在狀態(tài)的變化，則不以為然。加工食品的始作俑者食品科學(xué)只在乎更久更好地保持食品的營(yíng)養(yǎng)與感官特性，不介意加工食品與人體作用的變化，而營(yíng)養(yǎng)學(xué)毒理學(xué)不在乎加工方法和過(guò)程，即便自告奮勇，挺身而出，也力不從心?，F(xiàn)代加工食品，盡管外形與感官特性都似曾相識(shí)，但從嚴(yán)格的科學(xué)意義來(lái)說(shuō)，人類(lèi)還是陌生的，甚至可以說(shuō)人類(lèi)還真的不知道自己在吃什么。

在征服饑荒的戰(zhàn)斗中，加工食品為實(shí)現(xiàn)糧食安全做出了怎么評(píng)價(jià)也不過(guò)分的偉大貢獻(xiàn)。但是一個(gè)個(gè)剛剛脫離饑餓的民族又以最快的速度向肥胖奔去，全球肥胖人口正以與饑餓人口的減少率相同的速率在迅速增加［4-5］。究其原因，雖然有熱量攝取過(guò)?；蛘唢嬍巢粔蚱胶獾雀鞣N解釋?zhuān)祟?lèi)對(duì)于加工食品這一戰(zhàn)勝饑荒的利器，知之不足，尚未完全認(rèn)識(shí)加工食品這一利劍的雙刃，不能不說(shuō)是一個(gè)重要原因。“You are what you eat，吃什么變什么”。食品科學(xué)在加工食品與人體作用方面缺位，不僅使食品科學(xué)作為一門(mén)科學(xué)，顯得殘缺，更直接影響到了人類(lèi)的生物學(xué)和人類(lèi)社會(huì)的未來(lái)。

食品科學(xué)在解明加工食品與人體作用方面的無(wú)作為還導(dǎo)致另一個(gè)直接后果，就是食品安全問(wèn)題復(fù)雜化、消費(fèi)者與食品工業(yè)的關(guān)系敵對(duì)化。加工食品與人體的作用，與消費(fèi)者熟知的食品必然不同?？茖W(xué)上對(duì)此缺乏認(rèn)知，工業(yè)界則完全無(wú)視，消費(fèi)者于是就將身體的不同感受與食品安全問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，產(chǎn)生對(duì)于加工食品的恐懼與憎恨，使食品安全問(wèn)題亂上加亂。對(duì)于消費(fèi)者親身感受的不同產(chǎn)生的疑慮與擔(dān)憂，工業(yè)界并無(wú)可以有效釋疑解惑的科學(xué)工具，只有借助營(yíng)養(yǎng)學(xué)與毒理學(xué)的結(jié)論，牛頭不對(duì)馬嘴地去安撫。這樣的消費(fèi)者教育實(shí)際上否認(rèn)了千千萬(wàn)萬(wàn)消費(fèi)自身體驗(yàn)，結(jié)果適得其反，只能讓消費(fèi)者懷疑工業(yè)界的誠(chéng)心，產(chǎn)生強(qiáng)烈的警覺(jué)。消費(fèi)者對(duì)于食品工業(yè)界的戒心與敵意遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他行業(yè)?；鈹骋?，需要付出巨大的社會(huì)成本。戒心與敵意將食品科學(xué)與食品加工產(chǎn)業(yè)對(duì)于人類(lèi)糧食安全所做出的偉大貢獻(xiàn)一筆勾銷(xiāo)，使食品科學(xué)與食品工業(yè)雙雙陷入其他學(xué)科與產(chǎn)業(yè)界聞所未聞的尷尬境地。

20世紀(jì)初頻發(fā)的罐頭食品安全事件引發(fā)的公眾恐慌，促成了工業(yè)界認(rèn)真應(yīng)對(duì)，結(jié)果不僅完美解決了罐頭食品的安全問(wèn)題，而且還迎來(lái)了食品科學(xué)的誕生，最終使食品加工成為人類(lèi)解決糧食安全問(wèn)題最有力的技術(shù)手段。一個(gè)世紀(jì)后，加工食品再一次引起公眾的擔(dān)心疑慮，再一次把食品工業(yè)界推到了歷史的重要關(guān)頭。是正視消費(fèi)者對(duì)于加工食品的種種感受與擔(dān)憂，堅(jiān)信科學(xué)，通過(guò)推進(jìn)食品科學(xué)來(lái)解決面臨的問(wèn)題，還是采取否認(rèn)無(wú)視的鴕鳥(niǎo)態(tài)度，這是食品工業(yè)界面臨的困難抉擇。而食品科學(xué)要成為真正的科學(xué)，其選擇就只有一個(gè)，那就是用食品科學(xué)的發(fā)展來(lái)推動(dòng)工業(yè)界做出正確的選擇，這關(guān)系到的不僅僅是食品科學(xué)一個(gè)學(xué)科，食品工業(yè)一個(gè)產(chǎn)業(yè)，而是全人類(lèi)的現(xiàn)在與未來(lái)。

2 食品科學(xué)發(fā)展方向

食品科學(xué)研究食品與人體作用，毫無(wú)疑問(wèn)是學(xué)科發(fā)展由表及里、由淺入深、合乎邏輯的進(jìn)步。食品科學(xué)的誕生與發(fā)展，使人類(lèi)在改變食品的保藏、營(yíng)養(yǎng)及感官特性方面進(jìn)入了自由王國(guó)，進(jìn)一步的研究自然是食品如何影響人類(lèi)生物學(xué)甚至喜怒哀樂(lè)。審視其他學(xué)科開(kāi)展的相關(guān)研究，由于研究對(duì)象與方法的局限，很難期待重大突破的出現(xiàn)。闡明食品與人體的作用，不僅是食品科學(xué)義不容辭的使命，同時(shí)也是食品科學(xué)發(fā)展的難得契機(jī)。食品科學(xué)在這個(gè)領(lǐng)域的突破，將使其能夠描繪食品從構(gòu)成到功能的完整圖像，成為真正的食品的科學(xué)，并將人類(lèi)對(duì)于食的認(rèn)識(shí)提高到新的水平。

相同的方法加工不同食材，能夠獲得不同特性的產(chǎn)品，而不同的方法加工相同的食材所獲得的產(chǎn)品也同樣特性各異。方法與食材的不同組合可以創(chuàng)造出加工食品的無(wú)限可能。但是食品終究還是食品，不管什么食材，不管什么加工方法。只有閘明了食品與人體作用的基本原理，加工食品與人體的作用問(wèn)題才能迎刃而解。生理學(xué)、生物化學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)與毒理學(xué)等學(xué)科關(guān)于人體對(duì)食物的消化吸收入血及其后的代謝過(guò)程已經(jīng)建立堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。食品科學(xué)解明食品與人體相互作用的努力，或以全新視角從頭而來(lái)，或補(bǔ)遺上述研究疏漏之處或采用其未曾采用之新方法，就必有所斬獲?；谌绱丝剂?，為拋磚引玉，試提出以下三個(gè)“食物-人體作用”的研究方向。

2.1 闡明食品組成分子的存在狀態(tài)

食品由眾多的組分構(gòu)成，目前理解這個(gè)復(fù)雜體系實(shí)際上的化學(xué)模型是游離單分子的混合體，即各組分游離存在并單獨(dú)與人體作用。因此，組分的有無(wú)與多少現(xiàn)在幾乎是描述食品特性的唯一要素。這個(gè)模型，可用于表征少數(shù)簡(jiǎn)單食品體系，但是由于忽視了食品組分間普遍存在的相互作用，用于涉及動(dòng)植物食材的食品體系，解析結(jié)果會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地偏離真實(shí)。食品原材料以細(xì)胞為基本組成單位，原本具有十分縝密的構(gòu)造，食品加工破壞了細(xì)胞構(gòu)造，釋放出來(lái)的組分從熱力學(xué)的角度而言一定會(huì)形成新的構(gòu)造［6］。食品分子與人體的作用因其存在狀態(tài)不同而完全不同。一只釘子，可以傷人，一旦釘?shù)阶雷由铣蔀樽雷拥囊徊糠?，就不傷人了。食品組分與人體的作用不僅取決于其分子種類(lèi)與濃度，還取決于其存在狀態(tài)。例如，丙烯酰胺與美拉德反應(yīng)產(chǎn)物形成納米構(gòu)造后毒性完全改變，牛奶巧克力中表兒茶素與蛋白作用后進(jìn)入血清量銳減［7］，咖啡中添加牛奶會(huì)減低其抗氧化活性［8］等。除了游離組分以外，同時(shí)著眼在工廠加工與口腔加工后形成的微納米構(gòu)造，就能完全把握影響食品屬性的變化。對(duì)食品研究的視角從化學(xué)提升到物理化學(xué)，從單分子到超分子構(gòu)造，將使對(duì)于食品的理解提升到新的高度。

2.2 破譯人體對(duì)食物的反應(yīng)信號(hào)

食品進(jìn)入人體后，在消化和完全吸收之前，與黏膜細(xì)胞作用之后，人體就已產(chǎn)生明確的反應(yīng)，如生津、口渴、打嗝、反酸、積食、咽喉刺激、嘔吐腹瀉等。嘔吐腹瀉等極端的反應(yīng)，使人類(lèi)本能地停止進(jìn)食，但其他更溫和的反應(yīng)以及如生津這樣的令人愉悅的反應(yīng)，基本上完全被現(xiàn)代研究無(wú)視，因?yàn)槌藗鹘y(tǒng)醫(yī)學(xué)養(yǎng)生知識(shí)有所關(guān)注外，現(xiàn)代科學(xué)在這方面基本是空白。不同人食用相同食品產(chǎn)生不同信號(hào)，同個(gè)人在不同狀態(tài)食用相同食品也可能產(chǎn)生不同信號(hào)，表明人體食物反應(yīng)信號(hào)能夠指征食物與人體的作用。如果能夠解析人體食物反應(yīng)信號(hào)的生理學(xué)含義，食品與人體的生物學(xué)或生物化學(xué)作用就可以從反應(yīng)信號(hào)直接讀取。更有意義的是，這些信號(hào)的生物學(xué)意義一旦闡明，消費(fèi)者選擇食品就有了可靠的個(gè)性化的依據(jù)。

2.3 研究食品特性互補(bǔ)的利用方法

物理化學(xué)作用對(duì)于食品特性的影響以及人體對(duì)食品發(fā)出的信號(hào)一旦解明，改變食品與人體作用就有科學(xué)的依據(jù)，改變的手段就不再僅限于化學(xué)方法。目前通過(guò)降低含量乃至完全消除來(lái)減低食品組分的負(fù)面作用的做法，使食品喪失了原本的基本屬性，食將不食。用新的替代物來(lái)消除某個(gè)組分，長(zhǎng)期使用后總是害多于益，是消費(fèi)者對(duì)于食品界喪失信心的主要原因。食品組分對(duì)于健康的負(fù)面作用，可以通過(guò)與其他組分和其他食品中的組分的物理化學(xué)作用來(lái)抑制，通過(guò)食品的組合食用來(lái)消除。比如，炸雞等快餐產(chǎn)生的口渴作用，通過(guò)配飲合適的茶水替代碳酸飲料得到緩解，辛辣食品的消化道刺激作用可以通過(guò)配飲合適的涼茶來(lái)消除。有了改變食品對(duì)人體作用的新的科技自由，將迎來(lái)人類(lèi)對(duì)食品的利用和欣賞更大的自由。

3 展望

食品科學(xué)為解決人類(lèi)最重要的食的問(wèn)題貢獻(xiàn)卓著，但被認(rèn)為是一門(mén)利用其他學(xué)科的知識(shí)與手段研究食品的純應(yīng)用的科學(xué)，無(wú)論在國(guó)內(nèi)還在國(guó)際的學(xué)術(shù)界影響力都非常有限。以全新的角度研究食品與人體的相互作用，是累積屬于食品科學(xué)獨(dú)有的方法與發(fā)現(xiàn)、充實(shí)學(xué)科、提高學(xué)科地位的絕佳機(jī)會(huì)。食品作為化學(xué)體系的復(fù)雜度讓人望而生畏，透過(guò)食品組分之間物理化學(xué)組裝的微納米構(gòu)造解析食品與人體的作用，無(wú)疑將昭示其他自然界存在的復(fù)雜體系的“密碼”，對(duì)藥物材料的研究產(chǎn)生影響。解明人體對(duì)食品作用發(fā)出的信號(hào)，將有效地充實(shí)人體生理學(xué)的內(nèi)容，加深對(duì)人體自身的認(rèn)識(shí)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，對(duì)于食品與人體作用的研究，將不僅回答并解決食品工業(yè)界面臨的急迫問(wèn)題，還將把食品科學(xué)推到新的高度，使食品學(xué)科能夠產(chǎn)生具跨領(lǐng)域影響之原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，而以完整、科學(xué)的新面目自豪地立于世界學(xué)科之林。

［1］Nicolas A.L'art de conserver pendant plusieurs années toutes les substances animales et végétales［M］.Charleston：Nabu Press，2012.

［2］薛艷麗.食品包裝容器發(fā)展漫談［J］.中國(guó)包裝，2004（6）：77.

［3］魯偉，黃筱茜，柯李晶，等.美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的抗氧化活性研究［J］.食品與機(jī)械，2008，24（4）：61-64.

［4］黃蒂.中國(guó)成為全球第二大肥胖國(guó)［EB/OL］.（2014-06-16）［2015-05-01］http：//international.caixin. com/2014-06-16/100691208.html.

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What Else Does Food Science Have to Study？

RAO Pingfan1，LIU Shutao2，ZHOU Jianwu1，GUO Jingke1，KE Lijing1，*
（1.School of Food Science and Biotechnology，Zhejiang Gongshang Univesity，Hangzhou 310012，China；2.Institute of Biotechnology，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou 350002，China）

Started from food processing，modern food science and food industry have provided the world enormous amount of food and always played a vital role in the development and evolution of human society.To date，food science has systematically studied the food storage，nutrition and sensory characteristics，while the interaction between food and body remains as a puzzle except a few pieces revealed by nutrition science and toxicology.Modern food industry has totally changed the way food is produced and consumed，and more importantly the way food interacts with human body.The ignorance of such changes in food science has made the debates in safety and health risks of industry food even more confusing. Three research topics are proposed for food-body interaction：elucidate the existing status of food compositions；interpret the body response to food；methods to utilise the complementary characteristics of different food compositions.From these new perspectives，some unique approaches and original discoveries of food science ought to be achieved，to provide answers to the major criticism upon food industry and transform food science to an intact science of food，an independent discipline of science.

food science；food industry；body response；molecule existing status；complementary characteristics

李 寧）

TS201.1

A

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.03.001

2095-6002（2015）03-0001-04

饒平凡，劉樹(shù)滔，周建武，等.食品科學(xué)還必須研究什么？［J］.食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2015，33（3）：1-4.

RAO Pingfan，LIU Shutao，ZHOU Jianwu，et al.What else does food science have to study？［J］.Journal of Food Science and Technology，2015，33（3）：1-4.

2015-05-01

浙江省重中之重一級(jí)學(xué)科開(kāi)放基金項(xiàng)目（JYTSP20141072）。

饒平凡，男，教授，博士生導(dǎo)師，國(guó)際食品科技聯(lián)盟主席，國(guó)際食品科學(xué)院院士，主要從事食品生物技術(shù)、自由基生物學(xué)方面的研究；

*柯李晶，男，博士，主要從事食品中的活性物質(zhì)基礎(chǔ)與超分子構(gòu)造方面的研究。

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專(zhuān)家論壇專(zhuān)欄