微波技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用

王 騁，竇鴻瑄

（江蘇海洋大學(xué)，江蘇連云港 222000）

微波的頻率通常為300 MHz～300 GHz，我國普通微波儀器的頻率通常為245 GHz，對于工業(yè)領(lǐng)域使用的微波，其頻率則為915 MHz或者245 GHz。從20世紀(jì)40年代起，微波技術(shù)逐漸走入人們的生活并為食物加工企業(yè)所運(yùn)用，因?yàn)槠湫矢摺踩煽亍⒐?jié)約能源以及簡單易操作等特點(diǎn)，被加熱、烘干、滅菌等領(lǐng)域所青睞[1]。在國內(nèi)外各類資料的幫助下，本文總結(jié)了相關(guān)技術(shù)的分析與研究成果，對微波在各個(gè)食品領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，并且對其在食物加工領(lǐng)域的作用進(jìn)行了研究與分析，提出了目前仍未解決的矛盾以及未來的發(fā)展方向，對我國在該領(lǐng)域的發(fā)展具有一定的借鑒意義[2]。

1 微波機(jī)理

熱傳導(dǎo)以及利用對流來傳熱是最為主要的兩種加熱方式，熱量以一種較慢的速度由表及里地進(jìn)行傳遞。相比較紅外線、遠(yuǎn)紅外線等其他用于輻射加熱的電磁波，微波波長更長，所以，微波具有非常明顯的穿透性。在透入介質(zhì)時(shí)，微波可以結(jié)合介質(zhì)產(chǎn)生一定的相互作用，介質(zhì)分子在2 450 MHz的微波頻率下，可以產(chǎn)生2 450 000 000次/s的振動，介質(zhì)分子之間產(chǎn)生摩擦，以此增加介質(zhì)的溫度，同時(shí)加熱介質(zhì)材料的內(nèi)部以及外部。所以，這一操作促使常規(guī)加熱中的熱傳導(dǎo)時(shí)間得到了明顯的縮短。同時(shí)，微波對于介質(zhì)材料的加熱、升溫一般都是瞬時(shí)的，具有非常快的升溫速度，且微波的輸出功率是隨時(shí)可以進(jìn)行調(diào)整以及控制的。所以，介質(zhì)溫升可無惰性的隨之改變，“余熱”現(xiàn)象不會存在，方便自動控制且滿足連續(xù)化生產(chǎn)的需要[3]。與此同時(shí)，微波還具有選擇性加熱的作用。微波的能力被物質(zhì)吸收，主要由物質(zhì)所具有的介質(zhì)損耗因數(shù)來決定吸收能力。也就是說，物質(zhì)具有越大的介質(zhì)損耗因數(shù)，那么則對應(yīng)越強(qiáng)的微波吸收能力，反之則對應(yīng)越低的介質(zhì)損耗因數(shù)。由于各物質(zhì)具有的介質(zhì)損耗因數(shù)存在差異，微波加熱表現(xiàn)出明顯的選擇性加熱的作用。也就是說，不同的物質(zhì)產(chǎn)生的熱效果是不同的。例如，食物中的水分子屬于極性分子，存在較大的介電常數(shù)，對應(yīng)的介質(zhì)損耗因數(shù)也比較大，對微波則有著非常強(qiáng)的吸收能力。如果食物含有大量的蛋白質(zhì)或者碳水化合物等，其所含有的介電常數(shù)較小。所以，相比水分子，其對微波的吸收能力則明顯較小。因此，對于食品來說，微波加熱效果會受到含水量多少的影響。

2 微波技術(shù)在雜糧食品加工中的應(yīng)用

2.1 微波技術(shù)在烹飪雜糧食品中的應(yīng)用前景

目前，微波技術(shù)在國內(nèi)得到了廣泛的運(yùn)用，其具有效率高、速度快、安全可控等顯著的優(yōu)勢。針對不同的粗糧產(chǎn)品類型，使用微波技術(shù)處理則可以取得不同的烹飪效果。雖然粗糧具有較豐富的營養(yǎng)成分，但是相較于精細(xì)面粉來講，口感較差，通過微波爐對精細(xì)面粉進(jìn)行處理，調(diào)整精細(xì)面粉的口感，可滿足人們的需求。由于使用微波技術(shù)烹飪食物具有顯著的獨(dú)特性，在粗糧食物烹飪中聯(lián)合使用微波技術(shù)也可以將粗糧食物轉(zhuǎn)變成吸引人們的新式菜品，同時(shí)創(chuàng)造出全新的靈感與富含營養(yǎng)的新做法[4-5]。

2.2 微波技術(shù)在雜糧食品加工中的應(yīng)用

2.2.1 微波技術(shù)具有一定的干燥功能

在采用微波技術(shù)對粗糧進(jìn)行加熱時(shí)，粗糧內(nèi)部以及外部都受到了微波干燥功能的影響，而非僅僅靠熱傳導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)，因而當(dāng)雜糧食物被微波加熱時(shí)，其中的水分從里面到外面逐漸均勻地?cái)U(kuò)散開來，干燥效率高。目前，該技術(shù)的干燥功能被廣泛運(yùn)用，主要涉及食品加工過程中的各個(gè)方面。即使該技術(shù)在干燥方面具有很多優(yōu)勢，但成本高、消耗大仍是不可忽視的一個(gè)問題。因此急需聯(lián)合食品干燥領(lǐng)域的企業(yè)，將該技術(shù)的干燥功能以及其他相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行合并，鑒于該技術(shù)的特征，一般是運(yùn)用反向連接的方式來進(jìn)行。

2.2.2 利用微波技術(shù)來催陳

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國很多酒企業(yè)在生產(chǎn)過程中都會選用雜糧酒。隨著時(shí)間的推移，大部分酒品會逐漸陳化。采用微波技術(shù)能夠在很大程度上減少雜糧酒陳釀時(shí)間帶來的成本。葡萄酒主要由水分和酒精構(gòu)成，其質(zhì)量好壞受到酒精濃度的影響。在使用微波技術(shù)進(jìn)行雜糧酒釀造時(shí)，基于微波熱效應(yīng)作用下的水分子會產(chǎn)生摩擦運(yùn)動，分子會因?yàn)槟Σ吝\(yùn)動作用出現(xiàn)新序列排列，這種新產(chǎn)生的序列會減弱酒精分子的活躍性，進(jìn)而改善酒的口感，即酒精分子的活躍性越低，酒的口感越好[6]。

3 微波技術(shù)在發(fā)酵食品加工中的應(yīng)用

3.1 微波加熱技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國國內(nèi)廠家在加工發(fā)酵食品的過程中，很多環(huán)節(jié)都涉及局部加熱化處理。微波加熱技術(shù)自問世到發(fā)展均受到了多個(gè)企業(yè)與廠家的歡迎。例如，在加工大豆豆醬的過程中，因?yàn)槭艿浇湍妇挠绊懚鵁o法順利阻止豆醬二次發(fā)酵的問題非常常見，這也是導(dǎo)致后續(xù)工作失敗的主要原因。如果聯(lián)合使用微波技術(shù)，針對大豆制品進(jìn)行保溫處理，那么就可以順利進(jìn)行二次發(fā)酵，成功制成豆醬。在統(tǒng)計(jì)上述發(fā)酵數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，在使用微波技術(shù)的過程中，將微波頻率設(shè)置為2 450 MHz，設(shè)定溫度為75 ℃，只需要耗費(fèi)5 min就可以成功阻止大豆的二次發(fā)酵。當(dāng)然，微波加熱技術(shù)不僅可以在生產(chǎn)方面發(fā)揮作用，還可以在成品加工過程中發(fā)揮作用，不管是包裝的食物還是帶包裝的發(fā)酵食物等都適用。也就是說，在使用微波技術(shù)的過程中，食物的高效加熱只需要在短短的幾分鐘之內(nèi)就可以完成。所以，微波加熱技術(shù)的應(yīng)用可以很大程度上滿足百姓的日常生活需求[7]。

3.2 微波干燥技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)如今，微波干燥技術(shù)在我國已經(jīng)得到了廣泛使用。使用微波干燥技術(shù)可以在很短時(shí)間內(nèi)最大限度地減少食物發(fā)酵周圍環(huán)境中存在的多余水分，抑制無關(guān)微生物的滋生。所以，微波干燥技術(shù)在維持發(fā)酵環(huán)境的過程中具有顯著作用。除此之外，在發(fā)酵食品保存方面，微波干燥技術(shù)也是不可替代的。因?yàn)樵诎l(fā)酵食物的整個(gè)制作過程完成之后，食物中還含有多種高活性的菌群，甚至存在二次發(fā)酵。相較普通食品，發(fā)酵過的食物保質(zhì)期明顯較短。如果發(fā)酵過的食物處于一個(gè)水分充足的場所，且沒有使用微波干燥技術(shù)，食物則會在很短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)腐敗變質(zhì)的現(xiàn)象。所以，使用微波干燥技術(shù)進(jìn)行周圍場所的處理可以更為有效地保護(hù)發(fā)酵食物，延長食物的保鮮期。

4 微波技術(shù)對食品品質(zhì)的影響

微波技術(shù)可使食物的品質(zhì)出現(xiàn)改變，在這個(gè)過程中主要涉及營養(yǎng)成分、色澤、酶的活性、孔隙大小以及吸水恢復(fù)能力等方面。

4.1 微波技術(shù)對食品營養(yǎng)成分的影響

微波技術(shù)對食品營養(yǎng)成分的影響主要包含水分以及維生素的流失、蛋白質(zhì)的變性、酶的降解、脂質(zhì)中的氧化反應(yīng)等。相較于傳統(tǒng)方法，微波加熱的時(shí)間較短，蛋白質(zhì)的變性程度弱，水分和維生素的流失量也較小。張柔佳等[8]使用微波技術(shù)處理牛肉，其肌原纖維的蛋白結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了顯著變化。微波加熱越久，其結(jié)構(gòu)改變情況越明顯，加強(qiáng)了總的氫硫基以及表面的疏水性，進(jìn)而改善了氫硫基與酮的結(jié)合水平，能夠促進(jìn)風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。脂肪酶能夠在一定程度上促使脂肪降解，提升食物中的游離脂肪酸含量。這是因?yàn)槭褂梦⒉夹g(shù)處理食物時(shí)，食物中含有的脂肪酶的活性下降，從而減慢了游離脂肪酸含量的升高速度。

4.2 微波技術(shù)對食品中活性成分及功能的影響

當(dāng)前，關(guān)于微波對食物成分影響的相關(guān)調(diào)查研究較為廣泛。原始的加熱方式需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，食物中的營養(yǎng)成分等很容易流失。相較于傳統(tǒng)加工食品來說，微波加工后的食物中，植物多酚、黃酮以及花色素的損失率較低，從而使食品中活性物質(zhì)以及抗氧化自由基的活性得以保留。劉盼盼等[9]研究發(fā)現(xiàn)，隨著干燥時(shí)間的延長，黃酮以及抗氧靈的含量會出現(xiàn)先下降后上升的趨勢。如果調(diào)高微波功率，則會短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)快速升溫的現(xiàn)象。隨之產(chǎn)生的熱降解反應(yīng)會使多酚、黃酮類化合物的含量降低。然而，隨著非酶棕色化反應(yīng)產(chǎn)物以及其非酶促褐變中間產(chǎn)物的出現(xiàn)會提升植物多酚、黃酮類化合物的含量，使抗氧化自由基的活性加強(qiáng)。

5 結(jié)語

進(jìn)一步對微波技術(shù)及其應(yīng)用形式進(jìn)行研究與分析，能夠幫助人們熟悉該技術(shù)，進(jìn)而擴(kuò)大微波技術(shù)在生活中的使用范圍，簡化食品加工的煩瑣過程，同時(shí)也能夠在很大程度上保留住食物中的營養(yǎng)成分，從而全面推動我國食品加工領(lǐng)域的發(fā)展。