微波處理對食品風(fēng)味及營養(yǎng)成分影響的研究進展

崔亞鵬，張國治，張康逸

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，鄭州 450001；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心，鄭州 450002）

隨著各大城市中食品生產(chǎn)、運輸及貯藏的冷鏈系統(tǒng)初步形成，微波食品的消費量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。由于食品傳統(tǒng)的煮、燉等烹飪方式費時費力；食品煎和炸雖然改善了食品風(fēng)味，但易產(chǎn)生有害物質(zhì)并面臨著油脂攝入過多等危害[1]，多方面因素促使近年來微波技術(shù)飛速發(fā)展，其應(yīng)用范圍也更加廣泛，常見的有以下幾種：微波烘烤技術(shù)、微波解凍技術(shù)、微波干燥技術(shù)、微波殺菌技術(shù)、微波滅酶技術(shù)、微波提取技術(shù)。

微波是頻率在300 MHz～300 GHz 之間的高頻電磁波，家用微波及工業(yè)微波主要使用的頻率為915 MHz 和2 450 MHz[2]，它通過透射到食品內(nèi)部并使極性分子振動摩擦而產(chǎn)生熱量并使食品中的水分子受熱汽化，對食品細胞產(chǎn)生一定的破壞作用。微波加熱具有穿透力強、熱效率高、熱慣性小、易于控制等優(yōu)點，在農(nóng)產(chǎn)品干燥滅酶和畜產(chǎn)品殺菌烹飪等需要熱處理的工藝中顯著優(yōu)于其它處理方式[3]，使其在食品加工中發(fā)揮著不可或缺的作用。

此外，微波能改變食品自身的結(jié)構(gòu)和密度從而影響食品的營養(yǎng)成分，因而在一定程度上增強某種營養(yǎng)成分，亦會產(chǎn)生有害物質(zhì)對人體健康造成不利影響。其中營養(yǎng)成分和揮發(fā)性風(fēng)味的變化也成為國內(nèi)外研究的熱點，并用來評判微波加熱的安全性和可接受性。本文對微波處理食品時內(nèi)部成分的變化做出總結(jié)，以期對微波加工各類食品提供參考，提高被加工食品的質(zhì)量。

1 微波處理對食品風(fēng)味及營養(yǎng)的影響

1.1 果蔬及其制品

果蔬因自身碳水化合物含量高，剛摘的果實呼吸作用較強并且各種酶活性較高而難以保存，經(jīng)加工后其本身的風(fēng)味和香氣成分也極易發(fā)生變化，所以在果蔬加工中風(fēng)味的變化問題不容小覷。

果蔬類食品含有多種維生素、碳水化合物、類胡蘿卜素和類黃酮物質(zhì)。用傳統(tǒng)烹飪的方式處理果蔬時，往往需要添加水，會導(dǎo)致多種水溶性的維生素嚴(yán)重流失；而微波烹飪對維生素C、類黃酮物質(zhì)和可溶性糖的影響較小，但較強的微波功率仍會使小分子糖發(fā)生焦糖化反應(yīng)或美拉德反應(yīng)，造成營養(yǎng)成分的損失[4-5]。Ye 等[6]在對比不同條件烹飪馬鈴薯的實驗中發(fā)現(xiàn)，微波使原材料中的水分含量迅速降低，此條件可能有利于丙烯酰胺的形成[7]。有研究表明，草莓、獼猴桃等果漿在微波處理時能很好地保留其中的葉綠素、花青素和胡蘿卜素，從而減少果漿的色澤變化。周笑犁等[8]在對比不同殺菌方式對獼猴桃汁品質(zhì)影響的實驗中發(fā)現(xiàn):微波處理不僅滅菌效果更好，能抑制獼猴桃汁的褐變，減少其中茶多酚的損失，還有效避免灌裝過程中的二次污染。在對滅菌后的獼猴桃汁理化性質(zhì)的分析時，發(fā)現(xiàn)微波處理使總糖、總酸和可溶性固形物的含量增加。在風(fēng)味分析中，微波通過減緩多酚類物質(zhì)酶促褐變的進程而降低了獼猴桃汁中黃色加深的程度。

果蔬中的維生素C 含量在微波處理時會呈現(xiàn)降低的趨勢，在對此類食材進行處理時應(yīng)調(diào)節(jié)加熱時間和加熱功率以減少維生素C 損失。余秀麗等[9]在對比微波殺菌和巴氏殺菌對番木瓜營養(yǎng)成分的實驗中發(fā)現(xiàn)微波處理后果漿中的維生素C 的保留率可達86.5%，類胡蘿卜素的保留率為91.6%，總黃酮的保留率為67.9%[10]，表明微波殺菌在保留營養(yǎng)成分方面優(yōu)于巴氏殺菌。

微波不僅具有熱效應(yīng)，其生物學(xué)效應(yīng)也值得加以利用。它可以對綠豆的萌發(fā)起到一定的促進作用，其作用機理為：適當(dāng)功率的微波會可逆性地增加綠豆種子細胞膜和細胞壁的通透性，使種子內(nèi)部的多種酶受到激發(fā)，通過加快細胞內(nèi)外物質(zhì)交換而達到促進種子萌發(fā)的作用。在趙萌萌等[11]的實驗中發(fā)現(xiàn)綠豆經(jīng)微波處理后能促進糖類物質(zhì)分解，在萌發(fā)過程中淀粉酶和蛋白酶活力也得到提升，以達到加快種子萌發(fā)的作用。與傳統(tǒng)的試劑法促進萌發(fā)相比，微波處理不僅可以增加種子的萌發(fā)率，而且能最大程度地降低試劑殘留。

1.2 谷物及其制品

隨著微波技術(shù)的逐漸普及和發(fā)展，市場上可微波加工食用的面制品種類層出不窮，主要分為速凍食品和速凍半成品兩大類，如：速凍餃子、湯圓、春卷、包子、油條、手抓餅等。

微波處理使食品中的水快速震動產(chǎn)生加熱效果，所以淀粉類食品的水分含量越高[12]，微波處理的滅菌效果越好。由于淀粉吸收微波能力很弱，在微波干燥或滅菌時應(yīng)保持適當(dāng)?shù)臐穸萚13]。

食品的風(fēng)味是由醇、醛、酸、酯以及其它低沸點的芳香族化合物在高溫條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生揮發(fā)性的特征風(fēng)味化合物所呈現(xiàn)的[14]。與常規(guī)加熱相比，微波加熱使食品表面溫度較低且加熱時間較短而不利于美拉德反應(yīng)的進行，制約了風(fēng)味物質(zhì)的形成。由于食品中的水分揮發(fā)較快，對其中的水溶性風(fēng)味分子也會造成較大散失[15]。為提高可微波面制品的品質(zhì)，可添加適當(dāng)?shù)谋Ｋ畡┖腿榛瘎﹣硐拗苾霾剡^程中水分的遷移和微波加工過程中水分的蒸發(fā)，提高了面制品的可塑性[16]。

此外，微波可提高谷物的保藏穩(wěn)定性，孫軍等[17]在微波處理米糠時發(fā)現(xiàn)，處理時間為4 min 時，其中的絕大部分脂解酶失活，脂肪氧化酶完全失活，與對照樣品相比顯著降低了儲藏過程中的游離脂肪酸增長速度[18]，延長了谷物的儲藏期。王春輝[19]在微波處理甜玉米的保鮮實驗中發(fā)現(xiàn)：甜玉米經(jīng)微波處理后，儲藏期間的還原糖含量和可溶性糖含量分別比對照組高23.2%、43.9%，但可溶性蛋白質(zhì)的含量卻降低了40.7%。在對甜玉米質(zhì)構(gòu)特性的分析實驗中發(fā)現(xiàn)。果膠酸酶和原果膠酶的活力會在微波處理后降低，從而使甜玉米在儲藏期間仍能保持硬度[20]。

另有實驗表明微波處理能使面筋蛋白中的親水基團產(chǎn)生交聯(lián)現(xiàn)象，使面筋蛋白的親水作用降低，在加工過程中保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)[21]。

1.3 肉類及其加工制品

肉質(zhì)品在我們的日常生活中是必不可少的食品，它含有的營養(yǎng)成分十分豐富，可以滿足人們對蛋白質(zhì)、必須脂肪酸、維生素和礦物質(zhì)的需求。當(dāng)前我國的豬肉消費以熱鮮肉為主，由于肉質(zhì)品消費量巨大以及人們飲食習(xí)慣的改變，未來的加工冷鮮肉將占據(jù)廣闊的市場[22]，為家用微波爐的發(fā)展提供機遇。

在肉質(zhì)品的工業(yè)加工和日常食用時，高溫條件下易產(chǎn)生苯并芘等對人體有害的物質(zhì)，不僅會造成油煙污染，還會威脅到人體健康。所以，微波低溫烹飪應(yīng)運而生。

微波低溫烹飪的條件為50～80 ℃，它可以保持肉質(zhì)品的水分，使肉質(zhì)品完美地保持色澤并呈現(xiàn)鮮嫩的口感。王君翠[23]在關(guān)于低溫烹飪的安全性問題中描述到，可以通過嚴(yán)格控制微波烹飪的溫度區(qū)間并嚴(yán)格把控肉質(zhì)品原料的新鮮度來保障低溫加工肉質(zhì)品的安全性[24]。羅嫚[25]在微波低溫加工豬肉的實驗中發(fā)現(xiàn)：微波處理在殺菌的過程中顯著優(yōu)于水浴處理，并且可以在保證食品安全性的前提下最大程度地保持肉質(zhì)品的營養(yǎng)成分。吳永清等[26]在分析微波加熱對豬肝中維生素A 的保留率實驗中發(fā)現(xiàn)，微波烹飪和傳統(tǒng)烹飪后豬肝的維生素A 保留率分別為84%和58%，為微波處理豬肝提供了指引。

應(yīng)用微波技術(shù)處理肉質(zhì)品時，其中的蛋白質(zhì)會發(fā)生改性，加熱時間越長改性程度越高。此外，微波功率、蛋白質(zhì)種類及自身特性也會影響微波變性，需控制微波處理時間以避免食品本身性質(zhì)被破壞[27]。

1.4 乳制品

在乳制品的加工工業(yè)中，微波加熱能最大程度地保留其中維生素及蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分，但加熱時間會顯著影響牛乳的品質(zhì)。徐煜等[28]實驗發(fā)現(xiàn)牛乳在微波功率800 W 的條件下，加熱時間超過31.8s時，其中的脂肪和蛋白質(zhì)含量、乳糖濃度等會顯著地下降[29]。其中，煮沸條件下乳清蛋白的含量急劇下降，而微波加熱可以很好保留其營養(yǎng)成分并使脂肪球的直徑變小，使脂肪分離的程度顯著降低。此外，Takahashi 等[30]在對牛乳過敏原的分析中發(fā)現(xiàn)，微波預(yù)處理可以降低過敏人群的過敏反應(yīng)。

1.5 油脂加工制品

在油脂加工過程中，微波的干燥作用可以選擇性加熱，油料內(nèi)部的水分發(fā)生汽化使其細胞膜破裂，從而提高出油率。在適當(dāng)?shù)奈⒉üβ氏?，油料細胞和組織會被破壞，內(nèi)部的油易流出而提高出油率；過高的微波功率則會改變油料的結(jié)構(gòu)，局部過熱時可能會導(dǎo)致油料出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象，使出油率下降且易產(chǎn)生有害物質(zhì)[31]。Uquiche 等[32]研究微波對榛子油出油率的影響時發(fā)現(xiàn)，經(jīng)微波處理后的榛子油中酸值和過氧化值有一定升高，而碘值和皂化值下降。

此外，微波處理后的油脂穩(wěn)定性提高。其它植物油在微波處理后發(fā)現(xiàn)油脂的抗氧化能力有下降的現(xiàn)象[33]。究其原因，是因為微波將油脂所含的維生素E降解，其中的不飽和脂肪酸發(fā)生氧化，飽和脂肪酸受熱降解，使油脂中過氧化物和自由基的含量增加，維生素E 與其發(fā)生反應(yīng)后會降低甚至失去其抗氧化能力[34]。

1.6 食用菌類及其他制品

食用菌類具有呼吸作用強且含水量較高的特點，所以難以長時間保鮮，可采用干燥的方式進行長時間保藏[35]。但其中營養(yǎng)成分以及風(fēng)味物質(zhì)易在干燥過程中受到損失，從而間接影響食用菌類的品質(zhì)。唐秋實等[36]在干燥菌類的實驗中發(fā)現(xiàn)：杏鮑菇經(jīng)真空微波處理后的樣品中總糖含量比其他樣品低，這是由于微波產(chǎn)生的輻射使糖分解的進程加快，同時減少了褐變反應(yīng)程度而保護了杏鮑菇的色澤。

可食用昆蟲所含的營養(yǎng)成分十分豐富，并且對生產(chǎn)的環(huán)境影響相對較小，在亞洲、非洲和拉丁美洲的熱帶地區(qū)，它被當(dāng)作人們?nèi)粘ｏ嬍车囊徊糠?。常見的有黃粉蟲，蚱蜢，蝗蟲，蟋蟀等等，它們含有大量的單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸。但是加工儲藏過程中易受微生物和多種氧化酶的影響，為探尋烹飪方式對其營養(yǎng)成分的影響，S.Lenaertsab 等[37]在對比冷凍干燥與微波干燥對黃粉蟲的成分影響時發(fā)現(xiàn)，微波處理后的維生素B12含量顯著降低，可能是由于轉(zhuǎn)化成無生物活性的維生素B12降解產(chǎn)物導(dǎo)致的。Minhee Baek 等[38]在分析眾多烹飪方式對黃粉蟲幼蟲的營養(yǎng)成分分析后也得出一致結(jié)論。

2 微波處理的發(fā)展前景

在微波發(fā)揮殺菌作用時，雖然殺菌率可達99%，但可能只是對細胞產(chǎn)生損傷，并沒有完全殺死細菌，所以需要對儲藏過程中菌種的變化進行深入研究[39]。

此外，微波的應(yīng)用受到以下缺點的限制：首先，其腔內(nèi)電磁場的分布也不均勻以及干燥速度過快產(chǎn)生膨化會使被加熱食品的質(zhì)地變得不均勻。其次，微波加熱時內(nèi)外同時被加熱，使水分遷移速度快，難以形成酥脆的外皮。最后食品受到微波電場疊加的效應(yīng)會出現(xiàn)“熱點”和“冷點”，會導(dǎo)致內(nèi)部的淀粉糊化程度不同而使內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得粗糙。雖然微波的熱效應(yīng)在殺菌滅酶等工藝中發(fā)揮巨大作用，但是其生物學(xué)效應(yīng)還有待探究[40]，有必要分析微波處理時內(nèi)部水分遷移的機制，同時注重對微波處理后食品的成分分析，為改善微波食品的風(fēng)味并提高安全性提供實驗依據(jù)。

微波加工食品具有諸多優(yōu)點，但也存在一些不足之處。在工業(yè)化的生產(chǎn)中可以與其它工藝協(xié)同作用，以達到效益最大化。