微波技术在调味品中的应用
周雪松
| 目录 |
| 0 前言 |
| 1 微波技术原理 |
| 2 微波技术在调味品中的主要应用方向 |
| 3 结束语 |
摘要 ：微波技术应用于调味品行业能大大提高调味品的品质。本文介绍了微波技术的原理和特点，着重阐述微波技术在调味品中的四个应用，促热反应制备调味料、干燥、杀菌、萃取。
关键词： 调味品，热反应，微波杀菌，微波干燥，微波萃取
• 前言
调味品是具有改善食品风味、增进健康功能的一类食品。随着食品工业的发展、餐饮业的兴旺，以及现代社会的快节奏与高效率使得方便面、方便米饭等方便食品的风靡，调味品显示出广阔的市场前景。据有关权威部门预测，我国“十五”期间调味品总价值才 100 多亿元，其市场上行空间可见一斑。但目前我国的调味品行业存在着诸多问题。调味品企业规模小，生产工艺水平、卫生标准要求低，总体上与国际水平存在着很大的差距 [1] ；市场上调味品质量问题比较突出，几乎没有一个真正的全国性品牌。如近几年国内国际发展很快的鸡精调味料行业，国内有大大小小的鸡精生产厂家数千家，但与外国资金纷纷进入国内鸡精行业形成鲜明对比的是——到目前为止，中国还没有一瓶能出口到国外的鸡精调料。最新的一项调查显示，消费者认为最好的调味品品牌中，只有一个品牌的提及率超过 10% 。正是由于归内品派在发展中没有重视产品的质量与品牌综合度的提高，没有形成强势品牌，导致外资纷纷进军中国调味品市场并垄断市场，国内企业处境极其被动。因此运用先进的食品工程的技术对调味品行业进行技术改造，提高整个行业的技术质量水平，增强产品品牌的竞争力，从而占据国内市场，走向国际市场，已成为目前我国调味品发展亟待解决的问题之一。
微波技术具有省时，卫生，方便，节能和营养损失少的特点，尤其适合在食品工业中应用 [2 ， 3] ，是国家《“九五”全国技术创新纲要》大力提倡的现代食品加工技术。运用微波技术于调味品生产中，提高其营养，卫生和风味水平，促进其产业化，规模化，符合当今调料业“口感复合化，功能营养化”的发展趋势。
• 微波技术原理
微波是一种波长在 1----1000mm ，频率为 3 × 10 8 ----3 × 10 11 Hz 之间的电磁波，可产生高频电磁场。微波在食品工业中应用最广泛的是加热，微波干燥，杀菌，萃取均和加热机制有关。加热机制主要包括两个方面：（ 1 ）极性分子作用机制。极性分子存在一定的偶极矩，当他处于一定的静电场中时，偶极分子就有呈方向性的趋势，即带正电的一端朝向负极，带负电的一端朝向正极。当电磁场方向变化时，偶极子的取向也随之改变，分子发生摆动。当微波的频率较高时，如 2450MHz ，即 1 秒钟内电场变化 2.45 × 10 9 次，极性分子也随之发生 2.45 × 10 9 次的摆动。由于分子的热运动和相邻分子间的相互作用，阻碍和干扰分子随电场的摆动，产生类似摩擦的作用，使分子获得能量并以热的形式表现出来。（ 2 ）离子作用机制。食品中水溶性盐类，如氯化钠的正负离子也与电场配合作用，向电场的相反电极区移动，瓦解水的氢键产生附加热量。同时，被电场加速的离子与相邻离子发生内碰撞，并将自身的动能传递给被碰状的离子，使运动加剧，产生大量的热，从而将微波能转化为热能 [4—6] 。
微波技术最突出的特点是比传统技术速度快，可就地生热，瞬时升温。微波具有穿透作用，对物料进行处理时，物料表面和内部同时受到作用，整体均匀一致，不会产生极端现象；由于微波直接对物料作用，对环境和设备不存在热损失，故额外的能量损耗小，热效率高，一般要比常规方法节电 30%---50% 。微波设备即开即用，无预热无余热，操作灵活方便，便于控制，易实现生产自动化和连续化，清洁无污染；又能减少传统锅炉，管道及配套设备包括锅炉间和能源储存的投资与占地，同等规模的微波设备能国节省投资约 50% 以上，能显著降低投资成本 [7] 。
• 微波技术在调味品中的主要应用方向
微波技术在调味品中主要应用于促热反应制备调味料，干燥，杀菌，和天然风味料萃取。
3.1 微波热反应制调味料
热反应调味料是指通过两种或两种以上的风味前体物质在一定的条件下生成的呈味料，其主要途径包括美拉德反应，氨基酸和肽热降解，糖降解，硫胺素降解和类脂质降解，其中美拉德反应是食品产生风味最重要的途径之一，可以通过控制反应基质和反应条件获得不同风味的调味料。传统的热处理工艺时间长，生产效率低；而微波作用于反应物后，可加剧分子活性，提高分子平均能量，降低反应活化能，从而大大增加反应物分子的碰撞频率，可提高反应速率 5---400 倍 [8] 。随着食品化学、食品工艺学和微波理论的研究深入，发现微波热反应制备调味料受原料组分，温度、 pH 值，水分含量，电解质种类和浓度，选择高沸点高介电常数的食用级溶剂，采用分段加热法，可获得香气，色泽具佳的天然调味料 [9] 。
热反应调味料天然营养，香气浓郁，圆滑，逼真，在高温时不宜损失，易于其他配料发生协同反应，使主体香气及其他烘托香气体现的更完美协调，增加风味的立体感，可降低产品中鲜味剂几其他辅料的用量。调味料中的氨基酸，美拉德反应产物均具有良好的抗氧化性，可防止脂肪氧化，抑制细菌生长，能有效地延长制品保质期。热反应调味料经口味修饰，调响润色后，可以作为配料用于各类食品满足增香调味需要。以这种调味料为主体的风味料给人们以回归自然界，营养，安全的感觉，将成为今后调味品市场的主导产品。通过微波热反应制备调味料，可显著提高其生产效率，保证产品质量，能大大促进调味品行业的发展。
3.2 微波杀菌
传统的杀菌或抑菌技术如高温，冷冻以及加防腐剂等，一方面处理时间长，灭菌不彻底，不易实现自动化生产；另一方面，往往会影响食品的原有风味以及营养成分，甚至还引入一些不利于食品品质的成分，很能达到较高的安全卫生要求，限制了产品的推广应用。微波杀菌是利用热效应和非热效应的双重作用杀菌。热效应杀菌是利用微波作用快速快速升温，使生物细胞空间结构发生变化或破坏，蛋白质变性而达到杀菌，而非热效应则是利用微波作用能改变细胞的生物性排列组合状态及其运动规律，同时微波场感应的离子流，会影响细胞膜附近的电荷分布，导致膜的屏障作用受到损伤，影响 Na—K 泵的功能，产生膜功能障碍，从而干扰或破坏细胞的正常新陈代谢功能，导致细菌生长抑制，停止或死亡；另外细胞中的 RNA 和 DNA 在微波场力作用下可导致氢键的松弛、断裂或重组，诱发基因突变或染色体畸变，从而影响细胞生物活性的改变、延缓或中断细胞的稳定遗传和增殖 [10 ， 11] 。由于微波杀菌是两种效应共同作用的结果，其杀菌温度一般低于传统方法。通常，传统方法杀菌温度要在 100 ℃以上，时间为十几分钟至几十分钟，而微波杀菌温度仅 70---90 ℃，时间一般为 3---5 分钟。杀菌均匀彻底，营养素和风味保存良好，产品安全可靠，保存期长。
3.3 微波干燥
由于微波能够深入到物料内部，使被加热体本身成为发热体，物料的温度梯度和含水率梯度二者方向一致，各部位同时均匀升温，对物料形状无要求，避免了传统加热方法产生由外向内形成的温度梯度导致物料表面硬化或不均匀现象，干燥速度快，时间短，通常只需常规加热方法的 1/10—1/100 时间就能完成整个加热和干燥过程，因此可以保持食品的色、香、味，减少营养成分的损失。另外物料在干燥过程中对微波频率的吸收主要取决于物料的介电损失，不同物质的介电损失不同，如水比干物质大，故吸收能量多，湿物料内部水分或湿介质温度高于赶物料温度，水分蒸发快，微波能量不会集中在已干的物质部分，避免物料过剩，具有自动平衡能力，也有利于保证物质原有的特性。目前研究的微波干燥方法主要有物料直接进行微波干燥，微波冷冻干燥和微波真空冷冻干燥。这些方法都具有良好的保持食品的营养，色，香。味能力。以及综合加工成本低的特点，具体特点及适合热敏性物料和厌氧物料 [12 ， 13] 。将微波干燥技术应用于调味品，可以有效的提高调味品的品质以及调味品的质量一致性，促进调味品的生产自动化，标准化。
表 1 几种微波干燥法特点
干燥方法 |
干燥时间 |
设备情况 |
应用情况 |
直接微波干燥 |
相当于常规加热方法 1/10—1/100 |
一般 |
广泛用于各领域 |
微波冷冻干燥 |
相当于普通冻干过程 1/3—1/9 |
较高 |
主要应用于食品，生物，医药领域 |
微波真空冷冻干燥 |
相当于普通冻干过程 1/3—1/13 |
高 |
处于初步阶段 |
3.4 微波萃取
微波萃取技术起步较晚，国际上第一篇应用文章发表于 1986 年， 90 年代初加拿大环境保护部和加拿大 CWT—TRAN 公司共同开发了微波萃取系统，只有短短十几年的时间，现已广泛地应用到香料，调味品，天然色素，中草药，化装品和土壤分析等领域。
微波萃取的机理可从两方面理解，一方面微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质，到达物料的内部维管束和腺胞系统。细胞内部吸收微波能迅速升温，使其内部压力超过细胞壁膨胀承受能力，导致细胞破裂。细胞内有效成分自由流出，在较低的温度条件下被萃取介质捕获并溶解，再通过过滤和分离，边获得萃取物料。另一方面，微波所产生的电磁场，加速萃取被萃取成分向萃取溶剂界面扩散速率，用水作溶剂时，在微波场下，水分子高速转动成为激发态，这是一种高能量不稳定状态，或者水分子汽化，加强萃取组分的驱动力，或者水分子本身释放能量回到基态，所释放的能量传递给其他物质分子，加速其热运动，缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，从而时萃取速率提高倍数，同时可降低萃取温度，最大限度保证萃取的质量 [14 ， 15] 。微波萃取适用于任何天然物的萃取，尤其适合天然热敏性物质萃取，可以直接应用新采集的香料植物进行提取，不必象其他常规方法那样在萃取前要求物料干燥等预处理步骤；可通过选取合理的萃取介质，使萃取具有高度选择性，溶剂用量小（可比常规方法少 50%---90% ），回收成分精度高，挥手率高，不需要特殊的萃取分离步骤，易于回收，萃取时间比水蒸气蒸馏法，溶剂萃取法或压榨法短的多 [16--18] 。应用微波萃取调味料天然成分，可有效的保护其功能成分，提高产量，后处理方便，属于绿色工程，能极大地保证萃取成分质量量，提高调味品的档次。
4. 结束语
随着经济，文化的飞速发展以及人们生活水平的提高，天然，营养，安全的优质高档调味品愈来愈受到消费者的青睐。微波技术是一种快速，均匀，节能，高效，卫生，便捷的先进技术，我国微波的使用始于 70 年代，现已在食品干燥，杀菌，烹调，膨化，焙烘，冷冻食品解冻等方面有很多成功的应用。随着微波设备和技术研究的不断开发和丰富，将其应用于调味品行业，萃取高质量的天然成分，实现生香，干燥。杀菌一体化的连续工艺，能大大地提高调味品的质量和生产效率，减少加工设备投资，必能极大的改变我国调味品行业产品质量不过关，生产效率低下，能源耗损严重的局面，增强产品的竞争力，从而帮助我国调味品企业摆脱被动处境，加速我国调味品行业的发展。
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