微波技術(shù)在調(diào)味品行業(yè)中的應(yīng)用

調(diào)味品是具有改善食品風(fēng)味、增進健康功能的一類食品。隨著食品工業(yè)的發(fā)展、餐飲業(yè)的興旺，以及現(xiàn)代社會的快節(jié)奏與高效率使得方便面、方便米飯等方便食品的風(fēng)靡，調(diào)味品顯示出廣闊的市場前景。據(jù)有關(guān)權(quán)威部門預(yù)測，我國“十五”期間調(diào)味品總價值才 100 多億元，其市場上行空間可見一斑。但目前我國的調(diào)味品行業(yè)存在著諸多問題。調(diào)味品企業(yè)規(guī)模小，生產(chǎn)工藝水平、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求低，總體上與國際水平存在著很大的差距 ；市場上調(diào)味品質(zhì)量問題比較突出，幾乎沒有一個真正的全國性品牌。如近幾年國內(nèi)國際發(fā)展很快的雞精調(diào)味料行業(yè)，國內(nèi)有大大小小的雞精生產(chǎn)廠家數(shù)千家，但與外國資金紛紛進入國內(nèi)雞精行業(yè)形成鮮明對比的是——到目前為止，中國還沒有一瓶能出口到國外的雞精調(diào)料。***新的一項調(diào)查顯示，消費者認(rèn)為***好的調(diào)味品品牌中，只有一個品牌的提及率超過 10% 。正是由于歸內(nèi)品派在發(fā)展中沒有重視產(chǎn)品的質(zhì)量與品牌綜合度的提高，沒有形成強勢品牌，導(dǎo)致外資紛紛進軍中國調(diào)味品市場并壟斷市場，國內(nèi)企業(yè)處境極其被動。因此運用先進的食品工程的技術(shù)對調(diào)味品行業(yè)進行技術(shù)改造，提高整個行業(yè)的技術(shù)質(zhì)量水平，增強產(chǎn)品品牌的競爭力，從而占據(jù)國內(nèi)市場，走向國際市場，已成為目前我國調(diào)味品發(fā)展亟待解決的問題之一。
    微波技術(shù)具有省時，衛(wèi)生，方便，節(jié)能和營養(yǎng)損失少的特點，尤其適合在食品工業(yè)中應(yīng)用  ，是國家《“九五”全國技術(shù)創(chuàng)新綱要》大力提倡的現(xiàn)代食品加工技術(shù)。運用微波技術(shù)于調(diào)味品生產(chǎn)中，提高其營養(yǎng)，衛(wèi)生和風(fēng)味水平，促進其產(chǎn)業(yè)化，規(guī)?；?，符合當(dāng)今調(diào)料業(yè)“口感復(fù)合化，功能營養(yǎng)化”的發(fā)展趨勢。
    • 微波技術(shù)原理
    微波是一種波長在 1－－－－1000mm ，頻率為 3 × 10 8 －－－－3 × 10 11 Hz 之間的電磁波，可產(chǎn)生高頻電磁場。微波在食品工業(yè)中應(yīng)用***廣泛的是加熱，微波干燥，殺菌，萃取均和加熱機制有關(guān)。加熱機制主要包括兩個方面：（ 1 ）極性分子作用機制。極性分子存在一定的偶極矩，當(dāng)他處于一定的靜電場中時，偶極分子就有呈方向性的趨勢，即帶正電的一端朝向負(fù)極，帶負(fù)電的一端朝向正極。當(dāng)電磁場方向變化時，偶極子的取向也隨之改變，分子發(fā)生擺動。當(dāng)微波的頻率較高時，如 2450MHz ，即 1 秒鐘內(nèi)電場變化 2.45 × 10 9 次，極性分子也隨之發(fā)生 2.45 × 10 9 次的擺動。由于分子的熱運動和相鄰分子間的相互作用，阻礙和干擾分子隨電場的擺動，產(chǎn)生類似摩擦的作用，使分子獲得能量并以熱的形式表現(xiàn)出來。（ 2 ）離子作用機制。食品中水溶性鹽類，如氯化鈉的正負(fù)離子也與電場配合作用，向電場的相反電極區(qū)移動，瓦解水的氫鍵產(chǎn)生附加熱量。同時，被電場加速的離子與相鄰離子發(fā)生內(nèi)碰撞，并將自身的動能傳遞給被碰狀的離子，使運動加劇，產(chǎn)生大量的熱，從而將微波能轉(zhuǎn)化為熱能 。
    微波技術(shù)***突出的特點是比傳統(tǒng)技術(shù)速度快，可就地生熱，瞬時升溫。微波具有穿透作用，對物料進行處理時，物料表面和內(nèi)部同時受到作用，整體均勻一致，不會產(chǎn)生極端現(xiàn)象；由于微波直接對物料作用，對環(huán)境和設(shè)備不存在熱損失，故額外的能量損耗小，熱效率高，一般要比常規(guī)方法節(jié)電 30%－－-50% 。微波設(shè)備即開即用，無預(yù)熱無余熱，操作靈活方便，便于控制，易實現(xiàn)生產(chǎn)自動化和連續(xù)化，清潔無污染；又能減少傳統(tǒng)鍋爐，管道及配套設(shè)備包括鍋爐間和能源儲存的投資與占地，同等規(guī)模的微波設(shè)備能國節(jié)省投資約 50% 以上，能顯著降低投資成本  。
    • 微波技術(shù)在調(diào)味品中的主要應(yīng)用方向
微波技術(shù)在調(diào)味品中主要應(yīng)用于促熱反應(yīng)制備調(diào)味料，干燥，殺菌，和天然風(fēng)味料萃取。
    3.1 微波熱反應(yīng)制調(diào)味料
熱反應(yīng)調(diào)味料是指通過兩種或兩種以上的風(fēng)味前體物質(zhì)在一定的條件下生成的呈味料，其主要途徑包括美拉德反應(yīng)，氨基酸和肽熱降解，糖降解，硫胺素降解和類脂質(zhì)降解，其中美拉德反應(yīng)是食品產(chǎn)生風(fēng)味***重要的途徑之一，可以通過控制反應(yīng)基質(zhì)和反應(yīng)條件獲得不同風(fēng)味的調(diào)味料。傳統(tǒng)的熱處理工藝時間長，生產(chǎn)效率低；而微波作用于反應(yīng)物后，可加劇分子活性，提高分子平均能量，降低反應(yīng)活化能，從而大大增加反應(yīng)物分子的碰撞頻率，可提高反應(yīng)速率 5－－-400 倍 。隨著食品化學(xué)、食品工藝學(xué)和微波理論的研究深入，發(fā)現(xiàn)微波熱反應(yīng)制備調(diào)味料受原料組分，溫度、 pH 值，水分含量，電解質(zhì)種類和濃度，選擇高沸點高介電常數(shù)的食用級溶劑，采用分段加熱法，可獲得香氣，色澤具佳的天然調(diào)味料  。
    熱反應(yīng)調(diào)味料天然營養(yǎng)，香氣濃郁，圓滑，逼真，在高溫時不宜損失，易于其他配料發(fā)生協(xié)同反應(yīng)，使主體香氣及其他烘托香氣體現(xiàn)的更完美協(xié)調(diào)，增加風(fēng)味的立體感，可降低產(chǎn)品中鮮味劑幾其他輔料的用量。調(diào)味料中的氨基酸，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物均具有良好的抗氧化性，可防止脂肪氧化，抑制細(xì)菌生長，能有效地延長制品保質(zhì)期。熱反應(yīng)調(diào)味料經(jīng)口味修飾，調(diào)響潤色后，可以作為配料用于各類食品滿足增香調(diào)味需要。以這種調(diào)味料為主體的風(fēng)味料給人們以回歸自然界，營養(yǎng)，安全的感覺，將成為今后調(diào)味品市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。通過微波熱反應(yīng)制備調(diào)味料，可顯著提高其生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，能大大促進調(diào)味品行業(yè)的發(fā)展。
    3.2 微波殺菌
傳統(tǒng)的殺菌或抑菌技術(shù)如高溫，冷凍以及加防腐劑等，一方面處理時間長，滅菌不徹底，不易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；另一方面，往往會影響食品的原有風(fēng)味以及營養(yǎng)成分，甚至還引入一些不利于食品品質(zhì)的成分，很能達(dá)到較高的安全衛(wèi)生要求，限制了產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。微波殺菌是利用熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)的雙重作用殺菌。熱效應(yīng)殺菌是利用微波作用快速快速升溫，使生物細(xì)胞空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或破壞，蛋白質(zhì)變性而達(dá)到殺菌，而非熱效應(yīng)則是利用微波作用能改變細(xì)胞的生物性排列組合狀態(tài)及其運動規(guī)律，同時微波場感應(yīng)的離子流，會影響細(xì)胞膜附近的電荷分布，導(dǎo)致膜的屏障作用受到損傷，影響 Na—K 泵的功能，產(chǎn)生膜功能障礙，從而干擾或破壞細(xì)胞的正常新陳代謝功能，導(dǎo)致細(xì)菌生長抑制，停止或死亡；另外細(xì)胞中的 RNA 和 DNA 在微波場力作用下可導(dǎo)致氫鍵的松弛、斷裂或重組，誘發(fā)基因突變或染色體畸變，從而影響細(xì)胞生物活性的改變、延緩或中斷細(xì)胞的穩(wěn)定遺傳和增殖  。由于微波殺菌是兩種效應(yīng)共同作用的結(jié)果，其殺菌溫度一般低于傳統(tǒng)方法。通常，傳統(tǒng)方法殺菌溫度要在 100 ℃以上，時間為十幾分鐘至幾十分鐘，而微波殺菌溫度僅 70－－-90 ℃，時間一般為 3－－-5 分鐘。殺菌均勻徹底，營養(yǎng)素和風(fēng)味保存良好，產(chǎn)品安全可靠，保存期長。
    3.3 微波干燥
由于微波能夠深入到物料內(nèi)部，使被加熱體本身成為發(fā)熱體，物料的溫度梯度和含水率梯度二者方向一致，各部位同時均勻升溫，對物料形狀無要求，避免了傳統(tǒng)加熱方法產(chǎn)生由外向內(nèi)形成的溫度梯度導(dǎo)致物料表面硬化或不均勻現(xiàn)象，干燥速度快，時間短，通常只需常規(guī)加熱方法的 1/10—1/100 時間就能完成整個加熱和干燥過程，因此可以保持食品的色、香、味，減少營養(yǎng)成分的損失。另外物料在干燥過程中對微波頻率的吸收主要取決于物料的介電損失，不同物質(zhì)的介電損失不同，如水比干物質(zhì)大，故吸收能量多，濕物料內(nèi)部水分或濕介質(zhì)溫度高于趕物料溫度，水分蒸發(fā)快，微波能量不會集中在已干的物質(zhì)部分，避免物料過剩，具有自動平衡能力，也有利于保證物質(zhì)原有的特性。目前研究的微波干燥方法主要有物料直接進行微波干燥，微波冷凍干燥和微波真空冷凍干燥。這些方法都具有良好的保持食品的營養(yǎng)，色，香。味能力。以及綜合加工成本低的特點，具體特點及適合熱敏性物料和厭氧物料  。將微波干燥技術(shù)應(yīng)用于調(diào)味品，可以有效的提高調(diào)味品的品質(zhì)以及調(diào)味品的質(zhì)量一致性，促進調(diào)味品的生產(chǎn)自動化，標(biāo)準(zhǔn)化。
       3.4 微波萃取
微波萃取技術(shù)起步較晚，國際上***篇應(yīng)用文章發(fā)表于 1986 年， 90 年代初加拿大環(huán)境保護部和加拿大 CWT—TRAN 公司共同開發(fā)了微波萃取系統(tǒng)，只有短短十幾年的時間，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用到香料，調(diào)味品，天然色素，中草藥，化裝品和土壤分析等領(lǐng)域。
    微波萃取的機理可從兩方面理解，一方面微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)，到達(dá)物料的內(nèi)部維管束和腺胞系統(tǒng)。細(xì)胞內(nèi)部吸收微波能迅速升溫，使其內(nèi)部壓力超過細(xì)胞壁膨脹承受能力，導(dǎo)致細(xì)胞破裂。細(xì)胞內(nèi)有效成分自由流出，在較低的溫度條件下被萃取介質(zhì)捕獲并溶解，再通過過濾和分離，邊獲得萃取物料。另一方面，微波所產(chǎn)生的電磁場，加速萃取被萃取成分向萃取溶劑界面擴散速率，用水作溶劑時，在微波場下，水分子高速轉(zhuǎn)動成為激發(fā)態(tài)，這是一種高能量不穩(wěn)定狀態(tài)，或者水分子汽化，加強萃取組分的驅(qū)動力，或者水分子本身釋放能量回到基態(tài)，所釋放的能量傳遞給其他物質(zhì)分子，加速其熱運動，縮短萃取組分的分子由物料內(nèi)部擴散到萃取溶劑界面的時間，從而時萃取速率提高倍數(shù)，同時可降低萃取溫度，***大限度保證萃取的質(zhì)量 。微波萃取適用于任何天然物的萃取，尤其適合天然熱敏性物質(zhì)萃取，可以直接應(yīng)用新采集的香料植物進行提取，不必象其他常規(guī)方法那樣在萃取前要求物料干燥等預(yù)處理步驟；可通過選取合理的萃取介質(zhì)，使萃取具有高度選擇性，溶劑用量?。杀瘸Ｒ?guī)方法少 50%－－-90% ），回收成分精度高，揮手率高，不需要特殊的萃取分離步驟，易于回收，萃取時間比水蒸氣蒸餾法，溶劑萃取法或壓榨法短的多  。應(yīng)用微波萃取調(diào)味料天然成分，可有效的保護其功能成分，提高產(chǎn)量，后處理方便，屬于綠色工程，能極大地保證萃取成分質(zhì)量量，提高調(diào)味品的檔次。