微波技術在食品加工中的應用

王 騁，竇鴻瑄

（江蘇海洋大學，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)領域使用的微波，其頻率則為915 MHz或者245 GHz。從20世紀40年代起，微波技術逐漸走入人們的生活并為食物加工企業(yè)所運用，因為其效率高、安全可控、節(jié)約能源以及簡單易操作等特點，被加熱、烘干、滅菌等領域所青睞[1]。在國內外各類資料的幫助下，本文總結了相關技術的分析與研究成果，對微波在各個食品領域的應用進行了闡述，并且對其在食物加工領域的作用進行了研究與分析，提出了目前仍未解決的矛盾以及未來的發(fā)展方向，對我國在該領域的發(fā)展具有一定的借鑒意義[2]。

1 微波機理

熱傳導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行傳遞。相比較紅外線、遠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。在透入介質時，微波可以結合介質產(chǎn)生一定的相互作用，介質分子在2 450 MHz的微波頻率下，可以產(chǎn)生2 450 000 000次/s的振動，介質分子之間產(chǎn)生摩擦，以此增加介質的溫度，同時加熱介質材料的內部以及外部。所以，這一操作促使常規(guī)加熱中的熱傳導時間得到了明顯的縮短。同時，微波對于介質材料的加熱、升溫一般都是瞬時的，具有非常快的升溫速度，且微波的輸出功率是隨時可以進行調整以及控制的。所以，介質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，微波還具有選擇性加熱的作用。微波的能力被物質吸收，主要由物質所具有的介質損耗因數(shù)來決定吸收能力。也就是說，物質具有越大的介質損耗因數(shù)，那么則對應越強的微波吸收能力，反之則對應越低的介質損耗因數(shù)。由于各物質具有的介質損耗因數(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)，對應的介質損耗因數(shù)也比較大，對微波則有著非常強的吸收能力。如果食物含有大量的蛋白質或者碳水化合物等，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 微波技術在雜糧食品加工中的應用

2.1 微波技術在烹飪雜糧食品中的應用前景

目前，微波技術在國內得到了廣泛的運用，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，但是相較于精細面粉來講，口感較差，通過微波爐對精細面粉進行處理，調整精細面粉的口感，可滿足人們的需求。由于使用微波技術烹飪食物具有顯著的獨特性，在粗糧食物烹飪中聯(lián)合使用微波技術也可以將粗糧食物轉變成吸引人們的新式菜品，同時創(chuàng)造出全新的靈感與富含營養(yǎng)的新做法[4-5]。

2.2 微波技術在雜糧食品加工中的應用

2.2.1 微波技術具有一定的干燥功能

在采用微波技術對粗糧進行加熱時，粗糧內部以及外部都受到了微波干燥功能的影響，而非僅僅靠熱傳導來實現(xiàn)，因而當雜糧食物被微波加熱時，其中的水分從里面到外面逐漸均勻地擴散開來，干燥效率高。目前，該技術的干燥功能被廣泛運用，主要涉及食品加工過程中的各個方面。即使該技術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問題。因此急需聯(lián)合食品干燥領域的企業(yè)，將該技術的干燥功能以及其他相關的技術進行合并，鑒于該技術的特征，一般是運用反向連接的方式來進行。

2.2.2 利用微波技術來催陳

據(jù)統(tǒng)計，我國很多酒企業(yè)在生產(chǎn)過程中都會選用雜糧酒。隨著時間的推移，大部分酒品會逐漸陳化。采用微波技術能夠在很大程度上減少雜糧酒陳釀時間帶來的成本。葡萄酒主要由水分和酒精構成，其質量好壞受到酒精濃度的影響。在使用微波技術進行雜糧酒釀造時，基于微波熱效應作用下的水分子會產(chǎn)生摩擦運動，分子會因為摩擦運動作用出現(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 微波技術在發(fā)酵食品加工中的應用

3.1 微波加熱技術的應用

現(xiàn)階段，我國國內廠家在加工發(fā)酵食品的過程中，很多環(huán)節(jié)都涉及局部加熱化處理。微波加熱技術自問世到發(fā)展均受到了多個企業(yè)與廠家的歡迎。例如，在加工大豆豆醬的過程中，因為受到酵母菌的影響而無法順利阻止豆醬二次發(fā)酵的問題非常常見，這也是導致后續(xù)工作失敗的主要原因。如果聯(lián)合使用微波技術，針對大豆制品進行保溫處理，那么就可以順利進行二次發(fā)酵，成功制成豆醬。在統(tǒng)計上述發(fā)酵數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，在使用微波技術的過程中，將微波頻率設置為2 450 MHz，設定溫度為75 ℃，只需要耗費5 min就可以成功阻止大豆的二次發(fā)酵。當然，微波加熱技術不僅可以在生產(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，在使用微波技術的過程中，食物的高效加熱只需要在短短的幾分鐘之內就可以完成。所以，微波加熱技術的應用可以很大程度上滿足百姓的日常生活需求[7]。

3.2 微波干燥技術的應用

現(xiàn)如今，微波干燥技術在我國已經(jīng)得到了廣泛使用。使用微波干燥技術可以在很短時間內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，抑制無關微生物的滋生。所以，微波干燥技術在維持發(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，微波干燥技術也是不可替代的。因為在發(fā)酵食物的整個制作過程完成之后，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)酵過的食物保質期明顯較短。如果發(fā)酵過的食物處于一個水分充足的場所，且沒有使用微波干燥技術，食物則會在很短時間內出現(xiàn)腐敗變質的現(xiàn)象。所以，使用微波干燥技術進行周圍場所的處理可以更為有效地保護發(fā)酵食物，延長食物的保鮮期。

4 微波技術對食品品質的影響

微波技術可使食物的品質出現(xiàn)改變，在這個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能力等方面。

4.1 微波技術對食品營養(yǎng)成分的影響

微波技術對食品營養(yǎng)成分的影響主要包含水分以及維生素的流失、蛋白質的變性、酶的降解、脂質中的氧化反應等。相較于傳統(tǒng)方法，微波加熱的時間較短，蛋白質的變性程度弱，水分和維生素的流失量也較小。張柔佳等[8]使用微波技術處理牛肉，其肌原纖維的蛋白結構出現(xiàn)了顯著變化。微波加熱越久，其結構改變情況越明顯，加強了總的氫硫基以及表面的疏水性，進而改善了氫硫基與酮的結合水平，能夠促進風味物質的產(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。這是因為使用微波技術處理食物時，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 微波技術對食品中活性成分及功能的影響

當前，關于微波對食物成分影響的相關調查研究較為廣泛。原始的加熱方式需要耗費大量的時間，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。如果調高微波功率，則會短時間內出現(xiàn)快速升溫的現(xiàn)象。隨之產(chǎn)生的熱降解反應會使多酚、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。

5 結語

進一步對微波技術及其應用形式進行研究與分析，能夠幫助人們熟悉該技術，進而擴大微波技術在生活中的使用范圍，簡化食品加工的煩瑣過程，同時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域的發(fā)展。