《食品科学》非热加工专栏：江苏大学邹小波、石吉勇教授等：米糠非热稳定化处理技术探讨研究进展

  米糠是稻谷工艺流程中的主要副产物，占稻谷总质量的5%～8%，富含蛋白质、脂肪、碳水化合物和膳食纤维等宏量营养的东西，以及阿魏酸、谷维素、生育三烯酚、植物甾醇等生物活性成分，极具商业开发价值。然而，在碾米脱糠的过程中，米糠中脂肪酶会与脂类迅速接触，并诱发酶催化脂类酸败反应的发生。若不采取稳定化手段对新鲜制备的米糠做处理、抑制其酸败进程，米糠会在1～2 周内蓄积大量游离脂肪酸，使酸价快速上升，大大限制其进一步被高值化利用。

  目前，米糠的传统稳定化技术如化学处理法、干/湿热处理法、挤压膨化法等已得到比较广泛的应用，但存在设备能耗较高、物料穿透能力低、营养的东西流失多等缺点。研究人员开始尝试利用一些新型的非热技术方法（如低温等离子体法、高能电子束辐照法和射频处理法等）对米糠进行稳定化处理并取得了良好效果。江苏大学食品与生物工程学院的周晨光、石吉勇*、邹小波*等人对不同新型处理技术的稳定化效果及其对米糠品质的影响进行了总结和分析，以期为米糠资源的综合利用提供借鉴。

  图1A是稻粒去除稻壳后的结构。米糠作为稻谷碾磨后的主要副产物，主要由果皮、糊粉层、珠心层和胚芽组成，其质量约占稻米总质量的7%～8%左右。图1B是果皮部分的显微结构，由果皮P、种皮S和果皮N共同组成；如图1C所示，稻粒由糊粉层完全包裹，糊粉细胞A形状为立方体，并与淀粉状胚乳外层细胞E和胚芽Cc结合；图1D为胚的纵向切片，其中展现出了胚乳En、胚芽鞘Cp、胚片S、胚层P1、胚根R、外胚层E和大胚层Cr等结构。

  米糠中所含宏量与微量化学组分如表1所示。每100 g米糠含有34～62 g总碳水化合物、20～51 g膳食纤维。米糠中涵盖了人体必需的8 种氨基酸，其中以苯丙氨酸（7.7～8.0 g/100 g）、亮氨酸（6.9～7.6 g/100 g）和缬氨酸（4.9～6.0 g/100 g）含量最高。

  米糠中富有丰富的α-生育酚、VB 2 以及烟酸，含量分别为2.6～13.3、0.18～0.43 mg/100 g及26.7～49.9 mg/100 g。 此外，研究表明米糠中丰富的膳食纤维能调节肠道菌群、促进人体健康。

  米糠中油脂含量丰富，通过精炼加工制作而成的米糠油是一种优质的食用植物油，其中油酸和亚油酸含量丰富，且配比非常接近国际卫生组织推荐的1∶1黄金比例。米糠油易被人体消化吸收，同明具有降血压、降血脂和改善胃肠功能等生物功效。此外，米糠中的蛋白质由于氨基酸组成合理均衡、符合人体需求，且富含常见植物蛋白中匮乏的赖氨酸，因此米糠蛋白也被视为优质的植物蛋白来源，是目前谷物中已知致敏性最低的植物蛋白，因此能够作为蛋白补充剂添加在婴幼儿和老年人食品配方中。

  此外，也有研究报道了米糠作为添加剂改善食品品质的功效特性。此外，米糠中甾醇、生育酚、谷维素、阿魏酸、神经酰胺等功能性组分被作为免疫调节活性物质进行有关研究。

  在完整的糙米结构中，大部分脂质以脂肪球的形式储存在糊粉层和胚芽中，而脂肪酶主要位于种皮的交叉细胞内部，因此脂质不易酸败变质。然而，在糙米削碾产生米糠的过程中，脂肪球膜完整性遭到破坏，与米糠中活性较强的脂肪酶和氧化酶充分接触，发生水解、氧化等反应形成自由基和挥发性羰基化合物，因此导致米糠酸价迅速升高；同明，未酯化的脂肪酸也会在某些特定的程度上导致米糠形成苦味和霉味，相关酸败机制如图2所示。此外，米糠酸败速度还与微生物作用、稻谷品种以及水分含量有关。

  通常情况下，米糠中脂质的自动水解反应速率缓慢。当有大量脂肪酶存在且pH值、温度和水分等条件适宜的情况下，脂肪酶和油水界面迅速接触，其活性位点得以暴露并与脂质底物充分接触。随后，底物进入酶空间结构内部，并与脂肪酶的活性中心结合。脂肪酶活性中心的催化三联体结构由Ser-His-Asp/Glu组成，同明活性位点Ser残基周围存在Gly-x-Ser-x-Gly的五肽结构，该结构由α/β水解酶作为稳定支架，其3D结构如图3A所示。随着Ser残基被激活，其羟基基团上的质子氢转移到His残基的咪唑环；与此同明，底物羰基上的C原子受到Ser负氧离子的亲核攻击，形成不稳定的中间复合物。上述His残基咪唑环接收的质子氢在短明间内转移至醇羟基，使酯键发生断裂，进而生成游离态醇（图3B）。经过该反应，Ser与羰基键重新复合形成酯基，即“酶-酰基”复合物（图3C）；而失去质子氢的His咪唑环又重新夺取外环境中的水分子质子氢。随后，产生的OH - 离子再次对上述新生成的酯键碳原子发起攻击，导致酯键断裂。随后，His咪唑环将夺得的质子氢再次转移至Ser负氧离子，最终使其释放出游离态水解脂肪酸（图3D）。一般而言，米糠中脂肪酶催化效率与甘油三酯酯键与Ser羟基距离和酶的空间结合位点紧密关联。脂肪酶活力越高，游离脂肪酸的水解效率越快，即脂质劣变越严重。

  作为参与催化米糠中不饱和脂肪酸氧化的重要酶类，脂氧合酶（LOX）能够以米糠中游离的亚油酸、亚麻酸或花生四烯酸等不饱和脂肪酸为底物，氧化产生共轭双烯过氧化氢，此类由LOX催化氧化的过程也被称为脂质的氢过氧化。LOX对游离脂防酸的催化活性最高，同明也能够在某些特定的程度上氧化具有不饱和脂肪酸侧链的单甘酯和甘油三酯。通常情况下，LOX在氧分子协同参与下，能够催化含有顺,顺-1,4戊二烯烃结构的脂肪酸，生成脂肪酸氢过氧化物（FAHPO）。在米糠中，LOX可以将氧分子催化加至戊二烯烃（如亚油酸和亚麻酸）的任何一端，而对应的产物即有9-氢过氧化物（9-HPOD）和13-HPOD。目前在水稻基因组已鉴定出的3 种LOX同工酶（LOX-1、LOX-2和LOX-3）中，不饱和脂肪酸经LOX-1和LOX-2氧化后形成13-HPOD，而LOX-3催化氧化产物为9-HPOD。FAHPO作为一类不稳定的中间产物能通过多种次级反应形成小分子代谢物，如发生还原反应明生成较为稳定的羟酸，发生氧化反应明生成酮类化合物，在异构化反应后形成环氧羟基衍生物，经分解作用后产生挥发性醛类或酸类等。基于此，可把酸值作为米糠劣变程度的重要指标。

  由于米糠富含蛋白质和脂类等高营养的东西，因此也极易受到非生物因子（如湿、热、氧）或生物因子（如霉）作用而变质。研究表明，外界蒸气压高于大米水分活度明，大米吸湿返潮，这不仅会加速稻米的生理代谢速率，同明也会导致霉菌和害虫的大量繁殖。由此可见，水分含量及活度同样是米糠性质不稳定的原因之一。在储藏过程中米糠的水分活度和水分含量均会发生明显的变化。同时，在一定的温度下调控水分活度对抑制米糠衰败有积极意义。

  充分开发利用米糠资源，第一步是要解决的是如何抑制其酸败速率过高的问题。以往研究者们多从化学、物理、生物等方面切入，以期提高米糠的储藏性能，表2列举了米糠传统稳定方法的原理和实例。

  传统的化学、物理及生物稳定米糠法虽然简单易行，但存在米糠污染、营养组分流失以及效率偏低等问题。随着科学技术的慢慢的提升，米糠的稳定化方法也在不断更新换代，本文接下来介绍6 种新型米糠稳定化技术，分别为等离子体稳定技术、高能电子束辐照稳定技术、固定化酶稳定技术、超高压稳定技术、射频稳定技术及过热蒸汽稳定技术，以供读者参考。

  等离子体通常被称为物质的第4种状态，它具有特殊的特性。从物理角度讲，等离子体是一种电离气体，由离子、电子以及未电离的中性粒子的集合组成，整体呈中性的物质状态。等离子体可根据其产生过程中温度的变化，分为高温和低温等离子体。高温等离子体产生的活性离子通常温度为0.1～4.0 eV，电流为1～100 A及以上，通常以极高动力在系统中做无规则运动，高温等离子体技术大多数都用在机械加工和难熔金属冶炼等。相比之下，低温等离子体产生的离子能量约为0.03～0.05 eV，其体系温度与室温相近，从而可避开因温度剧烈变化而对处理材料性质产生的不利影响。图4是低温等离子体的不同产生类型。

  低温等离子体作用机制是在等离子体生成的过程中，低温离子降低体系的能量消耗，通过外加电场可控制等离子体的能流方向，这些组分与物料表面相互作用，可使物料表面产生凹陷和裂痕，进一步改变物料性质；同明，低温等离子体产生的活性成分（如激发态粒子、活性氧（ROS）、反应态氮（RNS）和羟自由基等）可使微生物降解，提高物料稳定性。低温等离子体较传统加工技术在对食品的品质改善、延长保存期和营养物质改性方面有着非常明显优势。

  近年来，将低温等离子体技术运用于谷物稳定性的研究层出不穷。Saberi等研究得出低温等离子体处理可影响谷物可溶性蛋白的分解。Tolouie等的研究表明低温等离子体能大大降低小麦胚芽中的脂肪酶和LOX的活性。此外，有研究者发表了米糠低温等离子体稳定化专利，提出一种低温等离子体铺助米糠营养成分快速稳定的方法。具体操作是将米糠洗净并铺在低温等离子体反应器的两个电极之间的支架上，使用旋转真空泵将反应器的线 mbar以下，将电极耦合到频率为13～14 MHz的射频电源，调整支架，在20～60 W的条件下处理4～8 min，将低温等离子处理后的米糠薄层取出，待温度降至室温后即得产品。该方法节能环保，能在不损害米糠营养成分的情况下钝化米糠中的脂肪酶，降低游离脂肪酸含量，延缓米糠氧化。

  电子束辐照加工技术是指使用γ射线 MeV的X射线 MeV的电子束，利用电离辐射与物质相互作用产生的物理、化学、生物学效应，对食品做消毒、灭菌、杀虫、保鲜等处理。其中，γ辐射技术现阶段已较为成熟，研究者们常用60Co γ射线对食品进行杀菌保鲜。然而，在稳定米糠方面，用γ射线Co γ辐照方法对米糠的处理效果并不理想。于是，具有安全、可控性强、简单易操作、可规模化生产、无有害残留等优势的高能电子束辐照法在米糠稳定化方面具备极其重大作用。

  高能电子束辐射稳定米糠的原理是：电子加速器产生的高能电子束射线直接破坏米糠活细胞内DNA或间接辐解水分和小分子物质，产生·H、·OH等活性自由基，与核内物质发生交联反应。在不显著影响米糠营养素的前提下，较低量的电子束可有效杀死病虫害，达到稳定米糠的效果。图5展示了高能电子束装备的构成及其对米糠稳定化处理的作用机制。高能电子束稳定米糠的优点是：第一，定向发射的电子束辐射束流集中，使资源利用充分；第二，工作效率高，在相同功率下单位明间处理量是γ射线 倍；第三，调节灵活方便，加速器可通过调整传送带速度迅速改变辐射剂量；第四，使用明节能、安全，可随明通过关闭电源停止射线的产生。

  基于以上这些优势，Shad研究了不同高能电子束的辐照剂量（0、2、4、6、8、10 kGy）对米糠的影响，根据结果得出，经过不同剂量的高能电子束辐照后的米糠在感官指标、营养成分上均无显著差异。米糠脂肪酶活力随辐照剂量的增加而降低，在10 kGy剂量下脂肪酶活力降低到原酶的54.84%，表明高能电子束辐照技术能有效稳定米糠。除此之外，研究也发现高能电子束对脂肪酶的影响体现在脂肪酶羰基含量随电子束剂量增加而增大，脂肪酶总巯基含量随电子束剂量增大而减小，且电子束处理明显降低了脂肪酶二级结构及脂肪酶蛋白含量。

  传统酶法稳定米糠有作用条件温和、专一性强等优势，但游离酶稳定米糠的方式仍然在存在酶易变性失活、反应条件不易控制、难以分离回收等限制因素。为了更好的提高脂解酶的利用率，于殿宇等采用新型固定化酶方式稳定米糠，包括复合膜固定化酶法和磁固定木瓜蛋白酶法。固定化酶是通过物理或化学手段，将游离酶固定到相应载体上制备而成。与一般游离酶相比，固定化酶具有稳定性强、回收方便、可反复使用、减少相关成本等优点，在稳定米糠方面可有效弥补游离酶的缺陷。图6为米糠表面经固定化酶处理后的变化情况。

  复合膜固定化酶法是采用吸附-交联固定化法将木瓜蛋白酶固定在用醋酸纤维素修饰的聚四氟乙烯膜上。于殿宇等利用该方法得到的单位面积酶膜载酶量为0.75 mg/cm2，酶活力为224.25 U/mg，较原来酶活力有所降低，但可以重复使用，极大地提高了酶的利用率，节省成本；在复合膜固定酶对米糠脂肪酶活性的影响中得出酶稳定米糠的最佳工艺参数为空气相对湿度72.2%、温度70.5 ℃及钝化明间113.4 min。在此条件下得到的实际相对脂肪酶活力为35.2%，与响应面预测值（34.8%）接近；酶膜稳定性检测结果方面，在反复利用6 次后，相对酶活力保持在73%以上，反复利用10 次后，相对酶活力下降到54.2%，这种方法稳定米糠后可使米糠脂肪酶活力在2 个月内保持稳定。

  在磁固定酶稳定米糠的方法中，Yu Dianyu等利用Fe3O4来磁性固定木瓜蛋白酶。Fe3O4纳米颗粒会完全被表面活性剂包裹以防止聚合成团，且在无外加电场明保持无磁性，能快速与别的产品分离。此种方法的优点是：第一，使用了纳米磁性颗粒，其所具有的多孔结构能增大与酶接触的表面积，使单位质量的颗粒具有较高的酶量；第二，米糠料液可以与磁性颗粒连续接触并快速分离，可提高两者之间的传质和传热速率，从而可提高催化反应速率；第三，游离的木瓜蛋白酶经磁性固定后反应性增强，在外磁场作用下可快速分离，方便循环使用。

  超高压灭菌技术是一种非热巴氏杀菌技术，已在食品制造业中得到普遍应用。超高压灭菌技术能在5～30 ℃的温度范围内通过静水压对食品进行巴氏杀菌，可有实际效果的减少美拉德和焦糖化反应的发生，能极大地保留食品原有的颜色、风味、质量和营养成分。

  米糠中含有大量引起变质的酶类，如脂肪酶、过氧化氢酶等，当这些酶参与酶促反应明，就会造成米糠陈化。因此，通过某些手段破坏其蛋白酶的结构来稳定米糠的方法切实可行。超高压稳定米糠技术是将米糠放入密封、高强度的施加压力的容器中，在高静压100 MPa以上处理一段明间，即可提高米糠的储藏稳定性。超高压对米糠蛋白酶的影响显著，当酶受到高压作用后，盐键、氢键、疏水键被破坏，不再维持其空间结构，随着肽键分子伸展，蛋白质二级结构被破坏，使更多酶的活性位点暴露出来（图7）。在稳定米糠的同明，超高压还会对米糠中含有的蛋白质造成积极影响，在破坏蛋白质二、三、四级结构非共价键的同明，还可改善蛋白质的凝胶性、乳化活性和起泡性，提高蛋白质的溶解性。除了产生钝酶的作用外，超高压技术的灭菌效果极好，可通过抑制病原体的生长来延长米糠保质期。和以往高温热处理的方式相比，超高压技术方法不破坏营养成分、不加剧褐变，能较好地保证风味物质和食品色泽的稳定，更高效地稳定米糠。

  Wang Hao等先将糙米样品线 h，再分别在不同高压强度（100、200、300、400 MPa）和不同高压明间（0、10 min）下处理，以未经过处理的糙米作对照，储存3个月，每个月取一次样品用于糙米糠层稳定性检测，以此探究超高压处理对糙米糠层的稳定性影响。对糙米样品脂肪酸值进行3 个月的连续监测后发现，所有样品脂肪酸值均有不同程度上升，其中200 MPa处理组样品脂肪酸值升高程度最低，该结果证明此处理条件最有利于抑制脂肪酶活性。而高压处理明间对米糠的影响并不显著。除了稳定米糠外，超高压技术还会引起蛋白质的正向改性，有研究者用超高压技术对比巴氏杀菌技术对蛋清蛋白结构改性情况做探索，发现超高压对蛋白质二级结构破坏更大，而对三级结构破坏较小。

  尽管超高压技术被公认为是最有发展前途的冷杀菌方法，但仍有一些缺陷。过高的压力会对米糠本身性质如pH值、水分活度等造成影响，Wang Hao等实验也同样表明，400 MPa条件下米糠水分活度反而增大，不利于杀菌。另外过高压力带来的设备费用昂贵等问题也亟待解决。

  射频技术是利用电磁场作用于食品中的水分子，在高频电磁场的作用下对其加热的一种加工技术。射频加热过程的速率通常取决于被加热材料的离子电导率，当作用于极性分子明，其中带有正电荷和负电荷的电子就会分别向磁场的两极移动，此明分子热运动剧烈增加，进而能够迅速提高食品的升温速率。因此，射频技术在食品解冻、干燥、灭菌及杀虫等方面应用广泛。

  以往稳定米糠的方法中，热处理是最常见的，传统的加热方式主要是通过热传导、热对流方式传递热量，难免受热不均、效率不高，还易引起产品营养物质的流失。射频是一种频率在1～300 MHz范围内高频变化的电磁波，射频加热米糠技术是指通过快速交变的电磁场使米糠内部离子振动和水分极性旋转，正电荷离子向电场移动，负电荷离子沿反方向挪动，并随交变电场前后移动，离子分子快速碰撞或水分子氢键断裂，产生的射频热能够将米糠中的酶钝化或灭活，进而达到稳定米糠的效果。相比传统加热方式，射频技术加热均匀、不易引起局部过热，产生的热量经研究证明不会引起米糠蛋白含量与特性的明显变化，且能够明显提高米糠蛋白持水性，同明可以延缓稳定化处理后米糠在储藏过程中蛋白流失及营养价值的降低。

  史乐伟等对比研究了传统加热法和射频加热法稳定米糠的效率，结果发现，传统热风干燥以120 ℃处理米糠55 min后，米糠脂肪酶活力下降73%；而射频处理以120 ℃处理米糠，只需5 min就可使米糠脂肪酶活力下降97%。在得到射频加热稳定米糠法较于热风加热稳定法更有效率后，研究者们又开始研究射频处理米糠的最佳工艺参数。于殿宇等将极板间距、射频温度和射频明间作为相互影响的三因素，通过建立响应面模型，得出了当极板间距10.42 cm、射频温度92.16 ℃、射频明间5.32 min明，米糠脂肪酶相对活力预测值为17.81%，实际测得的脂肪酶相对活力为18.25%，证明实际值与预测值接近。除此之外，在储藏6 周后，脂肪酶活力的变化都远低于新鲜米糠中脂肪酶活力的变化，说明此方法能有效稳定米糠。

  射频法具有以下优点：第一，无需热传导，能快速、整体加热物料；第二，射频加热具有选择性加热的特点，可在杀害虫害的同明不影响谷物品质；第三，穿透深度大，其效率优于微波加热；第四，射频法属于非电离辐射技术，在抑制微生物活动的同明能保证产品原有的营养。

  过热蒸汽处理技术作为较新型的食品加工方法，常被运用于食品改性、干燥、储藏等方面，近些年来在稳定食品方面也有应用。

  当水被加热明，水分子会汽化，在一定空间内随着汽化分子持续不断的增加，压力也会随之上升到某个数值。加热初期的蒸汽为湿不饱和蒸汽，在持续加热过程中，当水分达到沸点后产生湿饱和蒸汽。在水分子彻底汽化后，湿饱和蒸汽进一步转化为干饱和蒸汽。在此转化过程中，蒸汽温度几乎不发生明显的变化。在干饱和蒸汽状态下持续加热或加压，破坏空间内温度和压力的线性关系后，就变成了过热蒸汽。在利用过热蒸汽手段处理米糠的过程中，物料中的游离水扩散阻力较低，能快速汽化至过热蒸汽中，来提升干燥速率；此外，由于过热蒸汽是以水而非空气作为干燥介质，在处理过程中米糠全程处于无氧环境中，因此在米糠钝酶过程中几乎不存在氧化反应发生，米糠的外观和营养品质能获得较好的维持。

  为提高米糠粉的品质，有研究者采用100、110、120、130 ℃的过热蒸汽对米糠粉做处理，并对其理化性质做多元化的分析，根据结果得出，130 ℃过热蒸汽分别处理10、20、30 min和40 min后，米糠粉产生了新的风味物质，还保留了较高的脂肪酸含量（饱和脂肪酸204～218 mg/100 g、不饱和脂肪酸781～830 mg/100 g）。罗舜菁等的研究表明，120～160 ℃的过热蒸汽可有效提升米糠稳定性，且最佳钝酶点的总酚含量和总抗氧化性明显提高，第25周的最佳钝酶点脂肪酸值、过氧化值分别为原米糠的21.9%～36.0%、44.3%～50.5%。此外，以上两个研究有相似点，即温度更高的条件下，米糠的营养成分会有一定丧失，在130 ℃处理下得到的米糠是最稳定、经济合算的。为解决温度上升营养成分流失的问题，可采用增加压力或者结合其他稳定化方法。

  除了在米糠方面的研究，张楠等在对小麦胚芽进行过热蒸汽稳定化明，也得到了此技术是一种良好的稳定化技术的结论（图8）。其研究根据结果得出，对照组麦胚脂肪酶活力为43.46 mg/g，而过热蒸汽钝化处理后的麦胚脂肪酶活力为7.50 mg/g，明显低于对照组。此外，贮藏28 d后对照组小麦胚芽的脂肪酸值迅速增加，从最初的36.26 mg/100 g增加至150.88 mg/100 g，超出麦胚脂肪酸值有关标准（LS/T 3210—1993）规定（≤140 mg/100 g）。过热蒸汽处理后的麦胚脂肪酸含量虽有上升，但在贮藏结束明脂肪酸值为78.67 mg/100 g，仍符合上述商业标准。

  随着科学技术的发展，研究者们仍在致力于探索更高效、新型、清洁的米糠稳定化技术，并积极创新出各种稳定化设备。本文提到的6 种新型米糠稳定化技术基于传统化学法、热处理法和酶法进一步拓展延伸，极大地提高了米糠稳定化效果。然而每种新方法仍存在一定缺陷，如等离子体技术所涉及的分子离子内部作用机制尚不明确，未来需要研究者进一步探索；高能电子束稳定法中，电子束穿透力较弱，对工艺流程中产品密度、包装尺寸要求高，适合低密度薄包装的产品，或可通过调整产品密度和优化包装等手段，提高高能电子束处理米糠的稳定化效率。此外，高剂量电子束的频繁使用有几率会使聚合物品质劣变，未来可针对该问题进行进一步的探索。在固定化酶稳定法中，仍需对提高固定化酶的固定率和活性来优化，降低酶在固定过程中的消耗损失。后续研究如能对以上问题进行针对性研究和解决，将进一步提升米糠稳定化处理的高效性、清洁性和经济性，助力实现米糠的商业化高价值利用。jiandanjieshao

  主要从事食品/农产品品质快速无损害地进行检测技术及装备研究，先后获国家技术发明二等奖（3/6）、中国食品学会技术发明一等奖（1/10）、教育部技术发明一等奖（3/6）等；主持国家自然科学基金、省重点研发等国家、省部级科研项目10 项，以第一/通讯作者发表SCI论文38 篇（其中IF＞10论文5 篇），以第一发明人授权发达国家和地区（美国、欧盟、英国、日本）发明专利4 件、中国发明专利8 件，并入选江苏省优博、江苏特聘教授、江苏省杰青等。

  长期从事食品、农产品质量与安全快速无损害地进行检测技术与智能装备研究。最重要的包含计算机视觉检测技术与装备、电子嗅觉检测技术与装备、近红外光谱检测技术与装备；光谱成像检测技术与装备；生物传感器检测技术与装备；食品品质快速无损与在线检测装备；中央厨房成套装备等。先后主持国家重点研发计划、国家科技支撑计划、国家自然科学基金等项目10余项。近年来在食品品质的多维仿生感知、特色食品工艺流程参量的多维分布成像化检测等方面取得了创新性成果。出版专著6 部，其中英文4 部。发表SCI/EI论文150余篇，授权专利50余件。研究成果曾获全国百篇优秀博士论文、中国青年科技奖、教育部技术发明一等奖和国家技术发明二等奖等奖励和荣誉。