陳曉東

（蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部，化工與環(huán)境工程學(xué)院，蘇州市綠色化工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 蘇州215123）

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食品工程
——化工精英應(yīng)該關(guān)注的領(lǐng)域

陳曉東

（蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部，化工與環(huán)境工程學(xué)院，蘇州市綠色化工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 蘇州215123）

摘要：食品生產(chǎn)與市場是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)與國家安全中的重要一環(huán)。本文介紹了食品工程的特殊性：食品工程并非是化工原理的簡單應(yīng)用，因?yàn)槭称肥欠N特殊的物質(zhì)，其主要組分（包括蛋白質(zhì)、脂肪及碳水化合物）都是大分子，但擁有普通高分子材料不具備的各種特性。并且，食品中發(fā)生的物理化學(xué)現(xiàn)象是隨時間變化的并且在很大程度上受其水分的影響。本文從食品的微結(jié)構(gòu)特性、水活度及其重要性、食品的分離與純化、“新興”的食品加工技術(shù)、食品的營養(yǎng)過程工程、納米技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用等方面全面闡述了食品工程與生物工程、化學(xué)工程、機(jī)械工程、電機(jī)工程等學(xué)科的交叉與融合。最后通過實(shí)例，將化工工程中的噴霧干燥應(yīng)用于奶粉的生產(chǎn)，指出食品工程今后需解決的問題。作者期望拋磚引玉，有更多的化工精英致力于食品工程的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：食品工程；化學(xué)工程；食品特性；營養(yǎng)工程；消化與吸收；新興非熱技術(shù)；水活度

作者：陳曉東（1965—），男，教授，博士生導(dǎo)師。國家“千人計劃”引進(jìn)人才，新西蘭皇家科學(xué)院院士，澳大利亞技術(shù)科學(xué)工程院院士。E-mail xdchen@mail.suda.edu.cn。

借助于高新技術(shù)的發(fā)展，特別是信息技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，人類社會在各個方面都在迅猛地發(fā)展。特別是最近的幾十年，有些發(fā)展中國家在相對穩(wěn)定、和平的國際環(huán)境下，堅持了開放市場的政策，尤其是中國、印度等國家，在很多方面取得了重大工業(yè)技術(shù)的成就，在多個方面接近甚至超過了老牌的發(fā)達(dá)國家。與此同時，眾多的人口帶來了相對低廉的勞動力以及巨大的市場，這些都為國家進(jìn)一步發(fā)展提供了巨大的優(yōu)勢。有意思的是，雖然物質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展迅猛，人的最基本的需求與觀念的變化卻可能相對沒有那么快。哪些是基本的需求與如何滿足這些基本的需求，如何進(jìn)一步更有效的滿足這些基本的需求，還是人類生存的第一線問題。當(dāng)然，中國人以“食為天”也正發(fā)展到了要吃得更健康，也更加休閑。無論如何，水、食物、能源是最基本的人類生存的要素。在化工產(chǎn)業(yè)里，最經(jīng)常被關(guān)注的是如何更快地進(jìn)行一個過程，提高能源利用率以及生產(chǎn)效率。但與產(chǎn)品工程相結(jié)合后，產(chǎn)品的質(zhì)量、性能與結(jié)構(gòu)狀態(tài)等也是最主要的幾個關(guān)注點(diǎn)。

在食品加工過程中，食品的質(zhì)量與安全無疑是最重要的一方面，是保護(hù)消費(fèi)者、維持社會穩(wěn)定的重大因素。生產(chǎn)率的提高是不該以產(chǎn)品質(zhì)量與安全為代價的。這一點(diǎn)在制藥業(yè)顯得尤為突出，其加工過程的能量轉(zhuǎn)換效率并不是關(guān)注重點(diǎn)，而產(chǎn)品的質(zhì)量和功效才是最重要的。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家里，化工過程工程是一個較為成熟的專業(yè)領(lǐng)域。食品加工與生物加工業(yè)是化學(xué)工程專業(yè)畢業(yè)生的主要就業(yè)選擇，也是化學(xué)工程的科研部門所面對的最活躍的工作對象之一。

仔細(xì)考察中國的制造業(yè)，就會發(fā)現(xiàn)食品制造業(yè)占總國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重16%～18%，為最大的制造行業(yè)。中國，作為最快速發(fā)展的工業(yè)化國家，擁有如此多的人口，一個高產(chǎn)率、高質(zhì)量的食品工業(yè)是必須的。同時，飲食文化是中國社會最基本的文化，吃得飽吃得好是一切的基礎(chǔ)。隨著收入水平的增加，人們對食品的安全與質(zhì)量等各方面的要求也迅速提高。在發(fā)達(dá)國家，食品工程的技術(shù)基礎(chǔ)源泉是化工原理。相比之下，我國在食品工業(yè)中從業(yè)的化工畢業(yè)生相對較少，化工科研精英則更少。雖然有些大學(xué)培養(yǎng)食品工程師，但在化工的基礎(chǔ)內(nèi)容要求上，相對較弱。在化工領(lǐng)域的科研部門，包括高校與科研院所，在食品行業(yè)的作用與參與是非常薄弱的。

食品工程，是一種結(jié)合生物工程、化學(xué)工程、機(jī)械工程、電機(jī)工程等的交叉學(xué)科，主要用于生產(chǎn)食品的綜合性工程技術(shù)。如前所述，食品工程的范圍包括經(jīng)典單元操作在食品加工中的應(yīng)用，液態(tài)及固態(tài)食品運(yùn)輸儲存方法，食品加熱、冷卻或冷凍的傳質(zhì)傳熱過程研究，食品工程中的化學(xué)和生物化學(xué)方面的問題以及動力學(xué)分析，液態(tài)食品的濃縮、膜分離和膜在食品加工中的應(yīng)用，貨架期、電子標(biāo)簽與電子標(biāo)簽庫存管理，以及可持續(xù)食品加工技術(shù)，另外還包括包裝、清洗和食品衛(wèi)生等。方方面面，內(nèi)容多樣，錯綜復(fù)雜。相對應(yīng)的科學(xué)內(nèi)容豐富，難度也高。對整個食品加工領(lǐng)域來說，化工基礎(chǔ)的至關(guān)重要性顯而易見。

圖1 食品的主要組成與一些功能[1]

但是，食品工程有其特殊性。食品的主要組分是蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪與水、 還有少量的礦物質(zhì)。圖1展示了食品的基本化學(xué)組成。這些組成決定了食品結(jié)構(gòu)與質(zhì)地。脂肪里溶解了氣味有機(jī)分子而水溶解了負(fù)責(zé)食品味道的分子與離子[1]。食品工程面對的確實(shí)是些特殊的生物材料。食品一旦被從它原生長的“根”分開，就開始變質(zhì)，變質(zhì)的速度取決于環(huán)境條件與其自身特質(zhì)的相互作用。加工過程本身的作用之一是如何維持這些食物的原始的新鮮質(zhì)量，作用之二就是有目的的制造食品使其具備特定的形態(tài)與功能、有更長的安全存儲期，同時也滿足下一步應(yīng)用的需求。面對市場顧客的需求，這些性能有的是為了滿足消費(fèi)者的感觀評價，比如顏色與氣味等；有的是為了滿足營養(yǎng)健康的需求；也有的是為了滿足下一步的加工需求（如與其他食品一起做新的產(chǎn)品）。食品原料也可通過各種分離過程，將食物的一些特殊精華分離純化出來，作為其他營養(yǎng)健康產(chǎn)品的原料。在這些加工過程中，化工原理之中的單元操作與三傳一反的原理是最基本的要素。事實(shí)上，化工原理中的經(jīng)典單元操作并不能完全滿足食品加工的需求，食品加工有其更特別的單元操作[2]。因?yàn)槭称吩系亩鄻有?、特殊性，食品材料科學(xué)本身是非常豐富的，在表征難度方面，要求也很高。這些材料的變化，影響加工過程的調(diào)控，影響三傳一反的程度。從分子層次（食物的組成）到產(chǎn)品尺度，食品工程是個多尺度（跨尺度）的復(fù)雜問題（表1）。另外，食品工程融入了生命科學(xué)的很多方面，如微生物科學(xué)、醫(yī)學(xué)等，所以無疑是個跨學(xué)科的領(lǐng)域。在工程設(shè)計與優(yōu)化上，在工廠的自動化程度上，很多食品行業(yè)的要求很高。食品安全是個極其復(fù)雜的問題。同時，各種數(shù)學(xué)模型也是必要的。食品工程的主要目的是提供給人類社會更加安全、更加營養(yǎng)、也更好吃的食品。技術(shù)上，可以通過對食品材料結(jié)構(gòu)的控制來實(shí)現(xiàn)，包括對結(jié)構(gòu)的保持、轉(zhuǎn)化、創(chuàng)造或破壞[3]。

在這篇文章里，作者將闡述食品工程的一些主要特點(diǎn)，也將展示一些較新的技術(shù)成就。特別強(qiáng)調(diào)與化工有共性的內(nèi)容[4]。作者將強(qiáng)調(diào)食品工程的發(fā)展已創(chuàng)造性地延伸了傳統(tǒng)的化工過程工程的研究范疇。

表1 食品的結(jié)構(gòu)單元與復(fù)雜度[3]

1　現(xiàn)代食品工程的特點(diǎn)

1.1 食品的微結(jié)構(gòu) —— 理解食品工程的基礎(chǔ)

在食物與生物材料之中的主要物理化學(xué)現(xiàn)象大都發(fā)生在微結(jié)構(gòu)水平，比如，在尺度為100μm以下的現(xiàn)象[5-7]。新產(chǎn)品在很大意義上是制造新的微結(jié)構(gòu)。這些制造過程包括結(jié)晶、乳化與交聯(lián)、泡沫化等[8]（圖2）。

如圖3所示，頂端考慮的是食品的化學(xué)組成及其相應(yīng)分子層次的功能；左下角考慮的是加工過程的基本原理與技術(shù)；右下角是加工產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)。有了結(jié)構(gòu)才談得上一個宏觀產(chǎn)品的質(zhì)量、性能與功能（如圖3中央所示）。

圖2 食品組成及幾種典型食品的尺度現(xiàn)象；相應(yīng)的微觀可視技術(shù)與相應(yīng)的數(shù)學(xué)模擬方法

圖3 食品加工的基本思路——過程工程與產(chǎn)品工程的結(jié)合

如圖1所示，從化學(xué)組成上看，絕大部分的食物主要是由蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物和水組成[3，9-10]。當(dāng)然還有微量礦物質(zhì)元素，比如乳化劑。這些都會對組成何種微結(jié)構(gòu)有很大的影響[7]（也參考表1）。新食品的組成與設(shè)計起始于分子的組成，接著是生成微結(jié)構(gòu)的過程，然后才能談得上產(chǎn)品的功能/性能/質(zhì)量等[11-13]（參考圖3）。然而，食品的微結(jié)構(gòu)是可以被破壞或生成和改變的，比如，通過烹調(diào)過程，食物從原生態(tài)到“煮熟”了的狀態(tài)，雖然在營養(yǎng)組成上有了調(diào)整（有些因?yàn)榧訜岫粶p少），人們更喜歡吃了，也可能更容易消化了。

把有些特別的營養(yǎng)物或是有醫(yī)藥特性的組成部分從食物中提取出來的過程，受食物微結(jié)構(gòu)及其變化等很大的影響。這些微結(jié)構(gòu)的變化，從化工原理的角度，改變了傳遞現(xiàn)象的參數(shù)（比如傳質(zhì)系數(shù)）。在這些“微尺寸”下，如圖2，在材料科學(xué)上常用的光學(xué)顯微、X射線顯微、掃描電鏡、透視電鏡、激光共聚焦、原子顯微以及核磁共振等儀器都對食品工程的發(fā)展起到了極大的作用?！把垡姙閷?shí)”是研究過程工程的最有效的方式之一。因?yàn)槭称芳庸ざ际请S時間變化的過程（瞬態(tài)過程），能夠可視化是不可缺少的一個元素。

食品材料的物性是個復(fù)雜多變的問題，多數(shù)食物為非牛頓流體。在有些方面，食物又是個結(jié)構(gòu)化的流體而具備各向異性的特性。一般來說，熱物性會被籠統(tǒng)的表述為食物水分含量-溫度的函數(shù)。由于食物組分的影響、食物微結(jié)構(gòu)的影響，導(dǎo)致了熱物性的不確定性，從而影響了對加工過程準(zhǔn)確預(yù)測的工程技術(shù)能力?？勺兌瓤赡芎艽?，所以只有在微結(jié)構(gòu)層次量化的方法得以實(shí)行，以及宏觀層次的計算機(jī)模擬（化工類的數(shù)值模擬）也能有效的情況下，物性的變化預(yù)測才能準(zhǔn)確[8]。當(dāng)然，這個難度很大。

從以上的角度出發(fā)，如何利用（甚至發(fā)明創(chuàng)造）顯微技術(shù)與工程分析的方法的結(jié)合，還是個“藝術(shù)”。近年來，核磁共振（特別是低場核磁共振）被用來研究食品加工過程中的傳遞現(xiàn)象，特別是結(jié)合了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化。有一系列的工作聚焦于水分的遷移過程[14-20]。之前的許多模擬蒸發(fā)干燥現(xiàn)象用所謂的“蒸發(fā)面”移動來描述的方法，在現(xiàn)實(shí)里可能并不存在[17]。水分濃度是個過渡型的，也包括水的毛細(xì)管作用下的移動[18]?！八謧鬟f的各種微觀設(shè)備”，比如毛細(xì)管（包括細(xì)胞群間隙）、微結(jié)構(gòu)中心各種空隙、微流道的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等，都自然的具備非均勻性，以致食品加工過程的模擬工作變得相對復(fù)雜和相對不確定[21]。實(shí)際上，在干燥過程中，特別是食物干燥中，蒸發(fā)面是個蒸發(fā)區(qū)域而非是個面，是個過渡區(qū)，從很濕到很干的區(qū)域[21]。這些認(rèn)識與理解為更好地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品提供了很大的機(jī)會。比如食品的質(zhì)地（力學(xué)特性，texture）對食品的感官上有極其重要的意義；食物的風(fēng)味（flavor）及其釋放等等都與結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系[22-23]。

1.2 水活度及其重要性

食品中的水分對其特性有極大的影響。圖4顯示了典型食品與其相應(yīng)的含水量。所以，理解水的影響太重要了。水活性（water activity，又稱水分活度、水活度，aw）指在密閉空間中，某食品的平衡蒸氣壓與相同溫度下純水的飽和蒸氣壓的比值，這個物性跟相對濕度（relative humidity，RH）相關(guān)聯(lián)：相對濕度（RH）=100×aw。

圖4 典型的食品與其相應(yīng)的水分含量[3]

從定性上來看，水活性所量度的是食品中自由水分子的多寡。自由水是指可以被微生物所利用，維持正常代謝活性，得以延續(xù)生長及繁殖的水，自由水越低的環(huán)境對微生物的生存能力要求越為嚴(yán)苛。純水的水活性最高為1.0。降低水活性為良好的食品保存方法，食品利用某些加工過程，比如干燥，一般將水活性降低至0.6甚至更低，可以抑制大部分非耐旱微生物生長，避免食品劣變或食品中毒事件發(fā)生。因?yàn)閱我粯O端保存方法會造成食品嗜好性降低，常會搭配其他保存方法同時使用。再有定性上，食品中的水可分為結(jié)合水和自由水兩類，自由水能被微生物所利用，結(jié)合水則很難或不能被利用。食品中水分含量，不能說明這些水是否都能被微生物所利用，其對食品的生產(chǎn)和保藏就缺乏科學(xué)的量化指導(dǎo)作用。因此，為了表示食品中所含的能被生化指導(dǎo)作用。因此，為了表示食品中所含的能被生物化學(xué)反應(yīng)和微生物生長利用的有效水分，學(xué)術(shù)界提出了水分活性這一概念。

食品可以根據(jù)這個水活度來指導(dǎo)加工過程的目標(biāo)。比如針對產(chǎn)品的保鮮和安全，圖5顯示了水活度與各種重要反應(yīng)變化率的關(guān)系。這張圖對食品的保鮮與食品安全都有極其重要的意義。食品加工要以此為“目標(biāo)函數(shù)”才能達(dá)到好的產(chǎn)品質(zhì)量。另外，圖6直觀地解讀了食品的力學(xué)特性（直接影響口感以及消化過程）受水活度σw的定性影響。

圖7展示了‘工程化’的食品的相圖[1]。這張圖簡單搭建了化工原理與食品工程間的橋梁。當(dāng)然實(shí)際的食品是更加復(fù)雜的。

圖5 水活度對食品化學(xué)與生物化學(xué)變化率的影響[24]

圖6 水活度對食品力學(xué)、質(zhì)構(gòu)特性的影響[1]

圖7 簡化的（模型）食品相圖

針對食品的加工，這些特性對工程技術(shù)的可行性、可操作性及其效率有直接的影響。如果不掌握這些特性的內(nèi)容，進(jìn)而改變、創(chuàng)新設(shè)備與工作條件，可以斷定相關(guān)的食品工程技術(shù)水平還是不高的。

1.3 分離與純化

分離工程與純化工程是化工過程科學(xué)中最重要的分支之一。在食品工業(yè)里，由于消費(fèi)者多樣化的需求，包括健康（醫(yī)學(xué)）上的需求，強(qiáng)化或弱化了某些組分在食品產(chǎn)業(yè)中的作用正越來越常見。在發(fā)展中國家，食品工業(yè)更是尋求應(yīng)用本地區(qū)富有的農(nóng)作物、畜牧業(yè)產(chǎn)品作為原材料而提取各種有效成分從而制作更大附加值的精加工產(chǎn)品。在這方面，分離與純化工程是基礎(chǔ)[25]。在乳制品發(fā)達(dá)的國家，比如新西蘭、澳大利亞、法國與荷蘭，深化牛奶的加工對乳清蛋白的開發(fā)與生產(chǎn)擴(kuò)大化是場“革命”。二十多年前，乳清只是乳業(yè)的廢物，僅作為飼料行業(yè)的原料。而今，乳清蛋白是乳品市場中最重要的產(chǎn)品之一。這個發(fā)展取決于薄膜分離技術(shù)與離子交換技術(shù)在乳制品行業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用與提升。在大規(guī)模蛋白質(zhì)分離與純化技術(shù)中，膜分離（membrane separation）技術(shù)是最普遍的，所有的問題有膜結(jié)垢現(xiàn)象[26-28]。因而也產(chǎn)生了一系列的抗垢措施及清洗方法[26，29-31]。

在其他方面，比如有些產(chǎn)品的水溶液有令人不愉快的氣味，在產(chǎn)品中一定要去除。澳大利亞悉尼大學(xué)研究發(fā)展了旋轉(zhuǎn)錐蒸發(fā)蒸餾技術(shù)（spining cone distillation column）[32-36]。這項(xiàng)技術(shù)已在食品行業(yè)里得到了廣泛的應(yīng)用。

1.4 具有“醫(yī)藥”特性的食品

近年來，國內(nèi)人們在食品極大豐富的條件下，開始更加關(guān)注吃什么更健康。吃的東西更具選擇性。在這方面，在亞洲，有藥性的食物已有千年的傳統(tǒng)（李時珍《本草綱目》）；在西方，近年來的發(fā)展帶來了功能食品（nutraceutical）的概念。這個概念對食品工業(yè)創(chuàng)造附加值帶來巨大的影響。在2004年，在臺灣超過50%的家庭的食品消費(fèi)被用在購買“更健康”的產(chǎn)品上，包括水果、蔬菜、茶、維生素、谷類產(chǎn)品，還有酸奶與各種液體奶產(chǎn)品（www.foodproductiondaily.com/news2005）。

“nutraceutical”產(chǎn)品不同于原始的食物的那種“健康”元素。它是一種有目的性的食品組成設(shè)計，通過食品加工過程而實(shí)現(xiàn)“可食”的產(chǎn)品，達(dá)到預(yù)防疾病的效果。nutraceutical產(chǎn)品是需要從一些原生食品或生物混合物中提取并純化。有許多組分已被認(rèn)定能預(yù)防一些重要的疾病，比如心臟病、癌癥或骨質(zhì)增生等；有些是能提高身體對這些疾病的抵抗力。最常見的是各種維生素，礦物元素（如鈣和鋅等）、纖維、益生菌（如obiyidis和acidophiplus）、omege-3脂肪酸、蛋白質(zhì)等具有特殊功能的組分。食品工業(yè)近年來對這個領(lǐng)域的興趣不斷提升。無論如何，現(xiàn)代社會已經(jīng)離不開這類產(chǎn)品，相應(yīng)的工業(yè)需求必將繼續(xù)存在。

1.5 “新興”的食品加工技術(shù)

雖然是“新興”，其中的一些技術(shù)已經(jīng)被建立研究了二十多年。最令人矚目的加工過程包括高頻脈沖電場（PEF）、超高壓過程（HHP或UHP）、微波加熱過程（MH）、超聲波過程（UP）、紫外線滅菌過程（UV）等。

其實(shí)以上的過程技術(shù)常常是針對食品安全，提高食品保質(zhì)期而建立發(fā)展的技術(shù)。有些過程不僅滅了菌，同時還減少了營養(yǎng)成分的流失。

傳統(tǒng)的食品加工多采用加熱的方式，使食品內(nèi)的細(xì)菌受熱而被消滅，與此同時，原有的好的成分也通常是對熱很敏感的，所以以上這些過程更好地保持了食品的風(fēng)味、質(zhì)地與顏色。以PEF和HHP為例。PEF一般可以在兩個電極之間產(chǎn)生幾千伏/厘米的電壓梯度，而被處理的液體食品（比如果汁）連續(xù)從兩個電極之間流過。PEF過程一般在環(huán)境溫度下操作，有時可能會有一點(diǎn)超過環(huán)境溫度。在液體上作用的時間不超過1s。這也被稱做一種非加熱的滅菌方法。其基本原理是在細(xì)菌的一邊迅速的堆積大量的一種電荷，細(xì)菌的薄膜在很短的時間內(nèi)遭到很大的破壞。細(xì)菌內(nèi)部的物質(zhì)會泄漏出來，從而實(shí)現(xiàn)了滅菌的作用。在保持食品質(zhì)量方面，PEF的表現(xiàn)超越了傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)。它不影響食品的感官品質(zhì)與物性。不過，PEF在化學(xué)分子層次上或營養(yǎng)成分分子層次上是否有不好的影響，還是需得到充分的證明的（U.S. Food and Drug Administration Centre for Food Safety and Applied Nutition，June 2，2000）。超高壓技術(shù)（HHP）是指將食品密封在柔性容器里，以水或油作為傳壓介質(zhì)，在常溫（25～60℃）條件下進(jìn)行100MPa以上的加壓處理，維持一定的時間后能殺滅微生物，最大限度地保持食品原有的品質(zhì)[37]。有時候這個過程也與適當(dāng)?shù)丶訜徇^程耦合以達(dá)到更好的滅菌效果。這個過程還可以用來調(diào)整產(chǎn)品的性質(zhì)，比如改善產(chǎn)品的附水特性、顏色等[38]。從化工角度，所謂的溫度－時間軌跡是需要科學(xué)的考慮的[39-40]。HHP是可以很好的保持食品的質(zhì)量、自然的新鮮程度，大大延長了保鮮期。目前，低酸類產(chǎn)品比如蔬菜、牛奶或各種菜湯類產(chǎn)品，在沒有補(bǔ)充上加熱方式的話，HHP的效果沒那么好。在生產(chǎn)上，從幾升到幾百升的裝備都已商業(yè)化。用HHP處理的產(chǎn)品，消費(fèi)者的接受度是很高的。這與PEF方法成了一定的鮮明對比。

如何減少細(xì)胞芽胞（bacterial spores）的成活率是近年來這些HHP加工方式的研究焦點(diǎn)。這些芽胞在化學(xué)與物理結(jié)構(gòu)上非常強(qiáng)悍，很難在滅掉他們的同時不對食品的質(zhì)量有負(fù)面影響。HHP在這方面還需走一段較長的路。HHP與其他加工技術(shù)的耦合或許是比較好的“中庸”之道。

“體”加熱的方式，比如電阻歐姆加熱法和微波加熱法，都具有其他優(yōu)點(diǎn)，它們一般不易生成所謂的“熱壁”現(xiàn)象[41]。在常規(guī)加熱方式中，加工表面比產(chǎn)品熱得多的現(xiàn)象是常見的熱壁現(xiàn)象。這個熱壁現(xiàn)象一般會導(dǎo)致比較嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象。這些垢有生物的或礦物質(zhì)的，取決于熱壁溫度[42]。電阻加熱法需要電極，電極的電化學(xué)變化對加工食品可能有不利的影響。微波加熱是較理想的方法。但用電量可能較大。

1.6 營養(yǎng)過程工程

雖然在國外，化學(xué)工程師與化工科學(xué)家們在食品工程以及食品包裝工程、農(nóng)作物加工等方向都做出了重要的貢獻(xiàn)。食物在人體內(nèi)的消化吸收過程、代謝過程等，仍然存在未理清的（生物）化學(xué)反應(yīng)工程問題。食品的化學(xué)組成在體內(nèi)會經(jīng)歷一系列的傳輸與反應(yīng)，或可想象對這一系列的過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)模擬。在細(xì)胞層次上，這方面已有優(yōu)秀的先例，比如SHULER[43]的單細(xì)胞模型。食品消化是營養(yǎng)吸收中的關(guān)鍵步驟。由于消化道的結(jié)構(gòu)與功能復(fù)雜（生化反應(yīng)器），不同個體的消化情況差異較大，使用臨床或活體動物進(jìn)行消化研究的成本高、周期長、工作量大，使得目前臨床實(shí)驗(yàn)只能得到籠統(tǒng)的消化結(jié)果，對于固體食品具體消化過程的理解仍有所欠缺，相關(guān)消化機(jī)理尚未得到明確闡釋。因此，建立可靠的消化道體外仿生系統(tǒng)，對于深入研究固體食物在上消化道內(nèi)的食糜形成及其消化過程是十分必要的。這是個復(fù)雜的化工過程，是仿生化工的重要組成部分[13]。這里，每個‘化工設(shè)備’都是很特別的。在實(shí)驗(yàn)層面上，有效真實(shí)反應(yīng)現(xiàn)實(shí)的體外實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是個“夢想”。難度在于，一個優(yōu)秀的消化道仿生系統(tǒng)應(yīng)完整的還原人或動物的消化系統(tǒng)的形態(tài)、結(jié)構(gòu)及其消化環(huán)境，模擬消化道內(nèi)流體的流動狀態(tài)，重現(xiàn)消化器官內(nèi)食物的消化行為；這樣的體外仿生系統(tǒng)可大大降低消化過程研究的實(shí)驗(yàn)成本，提高實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性與精確度，還可對局部消化道內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)行特異性研究。至今，消化道體外仿生系統(tǒng)的搭建與研究已成為國內(nèi)外多個課題組的研究重點(diǎn)[44-46]。只是，文獻(xiàn)中報道的絕大部分體外仿生系統(tǒng)，其消化過程都與實(shí)際消化過程有一定差距，不能很好地解釋真實(shí)的消化行為。

從化工角度出發(fā)，消化系統(tǒng)可看作是由一個或多個柔軟的反應(yīng)器所組成的動態(tài)系統(tǒng)，其動力狀況與傳統(tǒng)的剛性反應(yīng)器有較大不同。建立可真實(shí)模擬體內(nèi)環(huán)境的消化道體外仿生系統(tǒng)，是體外消化過程的研究重點(diǎn)與研究關(guān)鍵。

在消化時，固體食物經(jīng)由牙齒咀嚼由食道轉(zhuǎn)運(yùn)至胃部，在胃竇中研磨破碎成糊狀食糜，與消化液混合并被其中的消化酶軟化分解，釋放出所含的營養(yǎng)物質(zhì)以利于小腸（十二指腸、空腸、回腸）的吸收。由口腔、食道、胃和十二指腸四個消化道（器官）組成的上消化道系統(tǒng)及食品在其中的消化程度，對于后期營養(yǎng)成分的吸收利用起到至關(guān)重要的作用。現(xiàn)階段針對上消化道建立的體外仿生系統(tǒng)，仍以單反應(yīng)器分批加入消化液的形式為主[47-50]。這種系統(tǒng)多使用剛性反應(yīng)器（如燒杯、試管、發(fā)酵罐等），在消化酶的最適反應(yīng)溫度下分批加入消化液，利用簡單的攪拌或震蕩的方式與固體食物進(jìn)行混合。該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置相對簡單，已在營養(yǎng)成分生物利用率的提高[49-52]、食物致敏成分的消化穩(wěn)定性研究[47，53]益生菌對食物中難消化成分的輔助降解研究[54]以及有毒物質(zhì)在上消化道內(nèi)的代謝過程研究等方面得到廣泛應(yīng)用[44，49]。這些研究成果證實(shí)了一套體外仿生消化系統(tǒng)對于食品科研的重要性。然而，所使用的剛性單反應(yīng)器裝置從消化道形態(tài)、消化液的流加方式[55]到消化道中固體液體的混合方式與研磨能力[56]，都與真實(shí)的消化系統(tǒng)有較大區(qū)別，限制了對于消化行為的深入研究。

臨床常采用核磁共振、回波成像、放射性掃描等技術(shù)對真胃的消化過程進(jìn)行研究。促使食團(tuán)在胃竇內(nèi)分散、混合、研磨和排空的驅(qū)動力可歸結(jié)為三方面：①胃竇壁面環(huán)形收縮直接作用于固體顆粒上的壓力；②被蠕動波推進(jìn)的食糜到達(dá)閉合的幽門而形成的回退力；③來源于胃壁的斜度構(gòu)型對胃腔內(nèi)流體作用所產(chǎn)生的剪切力[57-59]。然而，3種驅(qū)動力對于固體破碎的影響大小及彼此相互作用的程度，目前仍未能明確。為研究上消化道壁面運(yùn)動對消化過程的影響，研究者們利用乳膠或硅膠等軟材料制作出軟性體外仿生上消化道，在保溫和流加的基礎(chǔ)上，運(yùn)用機(jī)械或水力的擠壓模擬消化道壁面的運(yùn)動。

通過前期對消化道體外仿生系統(tǒng)的研究，已經(jīng)提出了上消化道的固有生理形態(tài)應(yīng)對其內(nèi)消化物的分布、消化、排空和轉(zhuǎn)運(yùn)行為具有較大影響。一個理想的體外仿生系統(tǒng)不僅需從器官運(yùn)動及生化環(huán)境上實(shí)現(xiàn)仿生，還應(yīng)當(dāng)在形態(tài)上接近真實(shí)的消化道系統(tǒng)，即應(yīng)該實(shí)現(xiàn)形態(tài)仿生，才能構(gòu)建出與體內(nèi)消化過程高度相似的體外過程。在食物消化時，吞咽后的食團(tuán)按照其攝入順序在近端胃里依次堆疊儲存，被胃壁的蠕動波推入胃竇后才被打散、研磨；包裹于食團(tuán)內(nèi)的中性唾液酶不會過早地接觸到胃酸，保證了一定的原位消化時間。VAN KEMPEN等[60]通過對比體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，過早破碎的食團(tuán)將會與胃液混合得更均勻，使得食團(tuán)中的唾液淀粉酶更早失活，造成體外葡萄糖的釋放量低于體內(nèi)血糖提升量[60]?？梢?，研究食品消化過程與相關(guān)消化機(jī)理，首先必須理解可吞咽食團(tuán)狀態(tài)及其產(chǎn)生機(jī)理對于消化過程的影響。而可吞咽食團(tuán)的產(chǎn)生，除了與傳統(tǒng)研究的牙齒咀嚼和唾液潤濕外，與軟舌、上下顎與咽喉的共同作用也有重要的聯(lián)系[61-62]。而食團(tuán)在胃中消化時，胃的形態(tài)和結(jié)構(gòu)對于消化過程也有重要影響。以胃液分泌為例，在真胃中胃腺廣泛分布在胃內(nèi)壁上，即是說，胃液是以浸潤的方式注入胃腔的；而在已有的體外仿生胃系統(tǒng)中，消化液則是以單管或多管[62]形式注入的。體外仿生胃內(nèi)，消化物與消化液的接觸情況與真胃不同，也是造成其消化過程不夠真實(shí)化的可能原因之一。其次，真實(shí)胃的“胃袋”形態(tài)不僅能長時間保留食團(tuán)完整性，還具有限制排空顆粒尺寸的功能，而現(xiàn)有的體外仿生胃多采用柱形、橫管或倒錐形形態(tài)，均不能重現(xiàn)這些重要的生理功能。最后，臨床研究中發(fā)現(xiàn)，食糜在消化中受蠕動波推動到達(dá)幽門又回退形成回退流，并提出這種現(xiàn)象可能對胃和十二指腸內(nèi)固體消化物的破碎和混合具有重要影響，但這種理論尚缺乏體外實(shí)驗(yàn)證據(jù)。而回退流的形成與幽門的自發(fā)性運(yùn)動息息相關(guān)，同樣幽門在目前的上消化道體外仿生化工研究中也尚未獲得關(guān)注。

作者前期在Monash大學(xué)、廈門大學(xué)與蘇州大學(xué)的工作部分證明了上消化道的固有生理形態(tài)對于實(shí)現(xiàn)仿生消化過程的重要性。單胃動物的胃是一個袋狀的不對稱構(gòu)型，而胃壁收縮會造成胃的形態(tài)改變，使得胃內(nèi)的流場十分多變而復(fù)雜。在作者制作的第一代大鼠胃的體外仿生系統(tǒng)中，對胃的外部形態(tài)進(jìn)行了仿生，卻無法得到可重復(fù)的消化結(jié)果[63-64]。而后，往體外仿生的胃壁上添加了褶皺以摸擬真實(shí)內(nèi)壁特征，使用升級系統(tǒng)對蛋白質(zhì)和淀粉食物進(jìn)行消化時，發(fā)現(xiàn)其消化過程不再受胃壁擠壓位置影響，顯示出很好的重復(fù)性[64-65]。而在另一項(xiàng)開發(fā)體外仿生人胃系統(tǒng)的工作中，證實(shí)了真胃構(gòu)型影響固形物排空延遲的假設(shè)，所構(gòu)建的體外仿生胃能很好地重現(xiàn)真實(shí)消化過程中大的固體顆粒在胃大彎處保留而液體部分首先排空的現(xiàn)象。在消化機(jī)理研究方面，作者發(fā)現(xiàn)，即便使用遠(yuǎn)高于臨床檢測結(jié)果的收縮力來模擬胃竇壁面收縮，但該體外仿生系統(tǒng)對于固體食物顆粒的破碎能力卻無法匹敵真實(shí)消化過程。由此，通過體外仿生化工系統(tǒng)的研究，排除了胃壁運(yùn)動直接剪切和由胃竇形態(tài)產(chǎn)生的渦流剪切兩種作用力對于固體食物的強(qiáng)烈破碎功能，使得第三種作用力——回退流的研究對于胃部消化過程的理解變得極為重要。當(dāng)然，胃液的輸送、與食物的混合都是不能忽略的重要過程。目前，這部分工作正在蘇州大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行。

由于消化道系統(tǒng)的復(fù)雜性，目前對于食品消化行為的理解與機(jī)理研究仍有許多空白；在消化道的固有生理形態(tài)、流加方式及消化道內(nèi)流體運(yùn)動對于固體食物消化過程的影響方面，未能建立起深入認(rèn)識；現(xiàn)有的消化道體外仿生系統(tǒng)尚不能實(shí)現(xiàn)對于實(shí)際消化過程的高度還原，距離食品消化研究的需求仍有一定差距?；た蒲锌稍谶\(yùn)動仿生、生化仿生上加入形態(tài)仿生的方法，結(jié)合在線檢測技術(shù)，開發(fā)一套可實(shí)現(xiàn)大鼠上消化道全面仿生的體外系統(tǒng)，包括口腔、食道、胃與十二指腸的完整結(jié)構(gòu)。蘇州大學(xué)的系統(tǒng)引入軟舌混合、浸潤性消化液流加、消化道壁面蠕動、幽門收縮等多種生理功能。通過比較體外系統(tǒng)的消化實(shí)驗(yàn)結(jié)果與大鼠的動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對于體內(nèi)消化過程的更真實(shí)的還原。通過在線系統(tǒng)監(jiān)控食團(tuán)的消化過程，深入理解固體食物的消化行為，開展消化機(jī)理研究。至此，除了消化過程外，其實(shí)吸收系統(tǒng)也至關(guān)重要，也需要開展與化工類似的數(shù)學(xué)模型工作。總之，至今為止，相關(guān)的過程工程研究極其有限，研究本身難度也很大。

1.7 納米科技

近十幾年，在任何工程領(lǐng)域，納米科技是個避不開的話題。那么，在食品工程領(lǐng)域，納米科技有前途么？起碼，在一個重要領(lǐng)域之一——食品包裝工程，納米科技已開始顯現(xiàn)了重大的影響。在食品安全方面，納米級測量方法也有了初步的進(jìn)展。納米層次的化學(xué)過程的理解，也為創(chuàng)造新的食品提供了創(chuàng)造性的思路。納米結(jié)構(gòu)組成的包裝材料更堅實(shí)、更輕、更耐熱或更耐光，更有效地阻礙氧氣的傳輸，阻礙二氧化碳的傳輸，也控制了水分與氣味組分的傳輸，可以有效幫助保持原來液體的風(fēng)味[66]。這些作用還在繼續(xù)[67]。至今，在設(shè)計與生產(chǎn)可生物降解的、對環(huán)境保護(hù)有利的、用來包裝新鮮或經(jīng)歷最少加工的產(chǎn)品方面，科研與實(shí)踐還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。納米銀顆?？梢员葌鹘y(tǒng)方法更好地保鮮蔬菜[68]。納米探頭技術(shù)可以用來檢測食品加工過程中可能出現(xiàn)的有毒物質(zhì)（www.ap-foodtechnology.com/news）。當(dāng)然，納米顆粒技術(shù)如果被用來直接做食品，還有一些安全問題需要進(jìn)行基礎(chǔ)的研究。因?yàn)槭称凡牧戏肿訉哟蔚淖兓蚣{米顆粒可能會帶來對吸收過程的負(fù)面影響，納米顆粒也可能停留在不利于活化器官健康的位置上。在這方面，公眾有權(quán)利在理解深層次上接受科學(xué)的發(fā)展。難題是有些負(fù)面影響可能短期難以發(fā)現(xiàn)，需要更為長期的觀察。

2　化工學(xué)科被用于食品工程的一個典型例子

噴霧干燥是工業(yè)中一種把液體干燥成粉末產(chǎn)品的重要技術(shù)[69-71]，其主要由4部分組成：①通過霧化器將料液分散成小液滴，噴射入干燥塔內(nèi)；②空氣或惰性氣體加熱后，通入干燥塔內(nèi)；③液滴與熱氣混合蒸發(fā)干燥；④干粉收集。由于該技術(shù)具有干燥速率高、生產(chǎn)能力大（液體千克級～100噸級/小時）、操作自動化程度高等優(yōu)勢，已被廣泛應(yīng)用于各個加工和生產(chǎn)領(lǐng)域，例如醫(yī)藥、食品、染料、洗衣粉、肥料、吸附劑、催化劑、天然提取物等。與醫(yī)藥、化工產(chǎn)業(yè)類似，食品工業(yè)是確保社會持續(xù)發(fā)展與人類健康生存的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。顆粒形式的產(chǎn)物或產(chǎn)品在存儲，包裝及運(yùn)輸上都有優(yōu)勢，同時也益于下游的綜合利用。比如多種顆?？梢暂^均勻的混合起來從而形成另一生產(chǎn)過程的理想原材料等。通過噴霧干燥，顆粒表面能在約0.1s以內(nèi)迅速形成。如對于奶粉，單個噴霧干燥塔每小時干顆粒產(chǎn)量可高達(dá)幾十噸。由于該技術(shù)具有干燥速率高、生產(chǎn)能力大、操作自動化程度高等優(yōu)勢，已被廣泛應(yīng)用于食品顆粒的生產(chǎn)加工領(lǐng)域[69-74]。

一直以來，噴霧干燥過程被認(rèn)為是個簡單的通過去除溶劑以“析出”固體顆粒的單元操作。顆粒表面與內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的形成及功能特性的建立的科學(xué)研究常被忽略[69-74]。為順應(yīng)現(xiàn)代社會的需求，產(chǎn)業(yè)界和消費(fèi)者都對顆粒產(chǎn)品的質(zhì)量和功能化提出了更高的要求。對顆粒產(chǎn)品的“設(shè)計”能力與顆粒生產(chǎn)技術(shù)含量的要求也在急劇提升。在先進(jìn)材料科學(xué)的發(fā)展中，實(shí)驗(yàn)室級的噴霧干燥設(shè)備也被作為新技術(shù)平臺制造高技術(shù)材料顆粒[75-76]。

以牛奶、馬奶、羊奶的全部或部分組分為基礎(chǔ)的顆粒，以其他蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的顆粒，以微藻油或以益生菌等為包埋保護(hù)對象的顆粒產(chǎn)品，被用來滿足嬰幼兒、懷孕母親、病人、老年人等的多種個性化需求。對顆粒的著濕性、分散性、溶解度、存儲期及消化吸收等都有了嚴(yán)格的要求。產(chǎn)品的檔次也以此為標(biāo)準(zhǔn)而定義[71，77-78]。乳制品行業(yè)的大型奶粉噴霧干燥設(shè)備可單塔每小時生產(chǎn)約30t干粉。食品顆粒行業(yè)附加值較高、耗能也大、產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量直接影響產(chǎn)品的價格，也影響消費(fèi)者的生活水平[79-82]。奶粉是由噴霧干燥技術(shù)生產(chǎn)，國內(nèi)嬰兒奶粉市場一年銷售額就達(dá)44億美元、其他奶粉的市場也達(dá)幾十億美元[83]。

相關(guān)的科學(xué)問題將圍繞以下幾個層面而產(chǎn)生：單個顆粒是如何形成的？顆粒表面是如何形成的？顆粒形狀是如何形成的？顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)又是如何形成的？顆粒干燥形成后的處理機(jī)制是什么？顆粒的終端實(shí)用過程的關(guān)鍵因素是什么？加深理解這一系列的問題并將過程參數(shù)對這些問題的影響進(jìn)行量化：比如前驅(qū)液的組成、預(yù)處理（導(dǎo)致表面張力與黏度的變化），霧化（液滴大?。┡c干燥條件（溫度／濕度／相對流速等）對以上過程的影響，對終端應(yīng)用的影響等。通過不斷完善的單顆粒干燥與微觀可視化技術(shù)揭示顆粒形成過程中的“秘密”——包括傳遞現(xiàn)象、相變現(xiàn)象、微結(jié)構(gòu)形成現(xiàn)象等，并加以量化（時間常數(shù)約100s）（圖8）[84-106]。顆粒表面的黏度過高對于干燥操作是個不利的因素，因?yàn)橛纱艘鸬恼潮诂F(xiàn)象會導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)，引發(fā)自燃甚至爆炸[107-110]。

為了深入理解干燥過程里的變化機(jī)制，作者帶領(lǐng)的蘇州大學(xué)研究團(tuán)隊通過單粒徑液滴發(fā)生器及噴霧干燥的結(jié)合[100，111]，管理與確定顆粒軌跡，在尚未全干的顆粒飛行過程中捕捉顆粒樣品并進(jìn)行材料科學(xué)上的形貌剖析、表面組成分析[112-124]。從而獲得顆粒形成的第一手資料（時間常數(shù)約0.1～10s）單顆粒與單粒徑噴霧干燥過程研究還包括過程中形成的性能的檢測。顆粒干燥過程后處理的微觀可視研究。建立并完善現(xiàn)有的顆粒形成（大小，形狀，表面／內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成），噴霧干燥過程（流場與顆粒形成的耦合）的理論模型（圖9）。只有通過實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的研究，特別是作為化工領(lǐng)域的一個應(yīng)用，才能建立較為完善的相關(guān)顆粒工程科學(xué)基礎(chǔ)。

圖8 “雙溶質(zhì)”系統(tǒng)（如蛋白質(zhì)與乳糖）液滴的干燥與顆粒成型過程

圖9 噴霧干燥模擬的全過程、多尺度動態(tài)實(shí)時模型

3　結(jié) 論

現(xiàn)代食品工程的研究范疇包含了原材料的生長與加工前的預(yù)處理，這是上游。下游包括了對食物廢料的再利用、食品廠排放的處理等。加工的同時，加工設(shè)備的化學(xué)清洗與液體排放，是環(huán)保的一個重要內(nèi)容。食品加工的可持續(xù)發(fā)展問題也是個尚未得到充分開發(fā)的領(lǐng)域。關(guān)注食品工程與醫(yī)學(xué)的連接以揭示食品與健康更加深刻的聯(lián)系，也是不能忽略的科學(xué)內(nèi)容。另外，在人類對宇宙的探索過程中，宇航員如何在航行、登陸、居住等更加長期的任務(wù)中存活下來，且活得好、工作與精神上保持積極，也是食品工程與安全的科技發(fā)展的新挑戰(zhàn)。這篇文章沒可能完全囊括這些內(nèi)容。總而言之，在現(xiàn)代社會里，食品工程不可或缺。食品工程是個典型的多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，需要引入最高水平的工程科學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐。這個發(fā)展趨勢，在國外已是常態(tài)。作者也希望通過本文，引起國內(nèi)的化學(xué)工程精英們對食品工程的重視。能源、環(huán)境、水與安全的食品是人們生存（活得好）的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代化建設(shè)需要更多為人們生活品質(zhì)所考慮的內(nèi)容，優(yōu)秀的食品工程科學(xué)與應(yīng)用無疑是最重要的內(nèi)容之一。

致謝 本文作者在此感謝蘇州大學(xué)的同事——肖杰教授、陳利丁博士、張慧女士、博士生黃松與張露同學(xué)對本文寫作的支持與幫助。

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Food engineering ——chemical engineering elite should pay attention to the field

CHEN Xiaodong
（Key Laboratory of Green Chemical Industry in Suzhou， School of Chemical and Environmental Engineering，College of Chemistry，Chemical Engineering and Material Science，Soochow University，Suzhou 215123，Jiangsu，China）

Abstract：Food production and its market economy are the most important sector in national economy and security. Here the characteristics are introduced：food engineering is not a simple application of the chemical engineering principles. Food is a unique material consisting of mostly protein，fat and carbohydrate，which are all large polymeric molecules yet possessing characteristics that are more complex than those usually encountered. Most importantly，all food related phenomena are time-dependent，which are influenced significantly by their water contents. Here，the author has through some examples，e.g. food microstructure characteristics，water activity and its importance，separation and purification technologies in food industry，new emerging food processing technologies，food nutrition engineering，and nano technology applied to food industry，described the nature of food engineering as a multidisciplinary subject linked with biological engineering，chemical engineering，mechanical engineering and electrical and electronic engineering. A typical example，spray drying to make milk powder，is given with a futurd prospect suggested. There is no doubt that the current article reflects only a small part of area of food engineering. Nevertheless，it would make a good read for someone who is interested in food processing.

Key words：food engineering；chemical engineering；food characteristics；nutrition engineering；digestion and absorption；emerging non-thermal processing technologies；water activity

中圖分類號：TS 201.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1000–6613（2016）06–1852–13

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.06.027

收稿日期：2016-02-03；修改稿日期：2016-03-22。