您好, 访客   登录/注册

微波预处理苹果原料能够有效防止苹果汁褐变

来源:用户上传      作者: 本刊编辑部

  据《农业工程学报》2010年5月31日报道,微波预处理苹果原料可以提高苹果汁的色值(表征苹果汁的褐变程度,数值越大,苹果汁颜色越浅,褐变越轻),降低多酚氧化酶的活性,引起氨基态氮含量下降,并使苹果汁的略微酸度提高。
  此研究报告刊登于《农业工程学报》2010年第5期,题为《微波预处理原料对苹果汁褐变的影响》,第一作者为山西师范大学工程学院的张少颖博士,通讯作者为该校的王向东教授。
  防止苹果汁褐变一直是果汁研究的热点难题之一。苹果汁褐变是苹果汁在加工或储存过程中颜色由诱人的金黄色逐渐转变为发暗的红棕色过程。其褐变主要是酶促褐变和非酶褐变。酶促褐变是由于在打浆、取汁等工序过程中,由于果肉组织破碎,酶与底物的细胞区域化被打破,在有氧气的条件下。果蔬中的多酚氧化酶(PPO)催化酚类物质氧化变色所致。非酶褐变是在果蔬汁的加工和储藏过程中引起的,这类褐变主要是由还原糖和氨基酸之间的美拉德反应引起的,而还原糖和氨基酸都是果蔬汁本身所含的成分,因此较难控制。通常果汁发生褐变时,感官品质变差,营养价值降低,商品价值也随之下降。目前,人们或者通过活性炭、树脂吸附脱色等方式来减轻褐变;或者添加苯甲酸、亚硫酸氢钠等食品添加剂来防止褐变。这些加工方式成本偏高,也不符合当前食品安全的发展趋势。
  为了在符合食品安全的条件下经济合理地寻找一种防止苹果汁褐变的方法,山西师范大学王向东教授课题组应用微波预处理苹果原料,首次探讨微波的处理功率和处理时间对苹果汁褐变的影响。
  他们采用藤木1号苹果为原料,将苹果洗净,切成1厘米×1厘米的小方块。分别以90、270、450、720、900瓦的微波功率和25、50、75、100、125秒时间梯度进行组合,分别辐照果块。考察微波处理对苹果汁褐变的影响。同时测定了经不同功率和不同时间微波处理后苹果汁的色值、多酚氧化酶的活性、氨基态氮含量和酸度的变化,并观察了苹果汁储存45天后的色值。课题组研究发现,微波功率720-900瓦和处理时间75-125秒,能够有效防止苹果汁的褐变。在微波处理功率900瓦,处理时间100秒时,所得苹果汁的色值为82.0,且在室温储存45天后,其色值为67.8,比未经微波处理的高91.5%,此结果说明经微波处理的原料所得苹果汁的颜色稳定性较好。
  由试验结果可推断。微波在较短时间(0-25秒)和较低功率(90-270瓦)作用下,促进酶促褐变。此时的多酚氧化酶的活性高于对照;而微波在长时间(125秒)和大功率(900瓦)作用下,加速非酶褐变(美拉德反应);微波在较长时间(75~125秒)和较高功率(720~900瓦)下处理原料果块,能有效抑制褐变。在中等强度微波作用条件下,既可以迅速钝化酶,防止发生酶促褐变,又不至于使原料果块过度受到微波作用,引发剧烈的美拉德反应。
  有研究表明,在胡萝卜片和苹果片的干燥加工中,中等强度微波处理可使果片的褐变程度较热风干燥降低。也有研究发现,微波处理苹果浆可以提高出汁率,并且能改善苹果汁的营养品质。而对于微波处理对苹果汁色值方面的影响还未见报道。本试验研究结果为苹果汁的生产提供了一种简便安全、合理经济的防止褐变的方法。
  
  拓展阅读――微波
  
  什么是微波
  微波是指频率为300MHz~300GHz的电磁波,是无线电波中一个有限频带的简称。即波长在1米(不合1米)到1毫米之间的电磁波。是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。
  
  微波的性质
  
  微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西,则会反射微波。
  
  微波的特点
  
  从电子学和物理学观点来看,微波这段电磁频谱具有不同于其他波段的如下重要特点:
  穿透性微波比其他用于辐射加热的电磁波。如红外线、远红外线等波长更长,因此具有更好的穿透性。微波透入介质时,由于介质损耗引起的介质温度的升高。使介质材料内部、外部几乎同时加热升温,形成体热源状态,大大缩短了常规加热中的热传导时间,且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时,物料内外加热均匀一致。
  选择性加热物质吸收微波的能力,主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强,相反。介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异。微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同,产生的热效果也不同。水分子属极性分子,介电常数较大,其介质损耗因数也很大,对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小,其对微波的吸收能力比水小得多。因此,对于食品来说,含水量的多少对微波加热效果影响很大。
  热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温,能耗也很低。另一方面,微波的输出功率随时可调,介质温升可无惰性的随之改变,不存在“余热”现象,极有利于自动控制和连续化生产的需要。
  似光性和似声性微波波长很短,比地球上的一般物体(如飞机、舰船、汽车建筑物等)尺寸相对要小得多,或在同一量级上,使得微波的特点与几何光学相似,即所谓的似光性。因此使用微波工作,能使电路元件尺寸减小,使系统更加紧凑,可以制成体积小、波束窄方向性很强、增益很高的天线系统,接受来自地面或空间各种物体反射回来的微弱信号,从而确定物体方位和距离,分析目标特征。
  由于微波波长与物体(实验室中无线设备)的尺寸有相同的量级,使得微波的特点又与声波相似,即所谓的似声性。例如微波波导类似于声学中的传声筒:喇叭天线和缝隙天线类似与声学喇叭,萧与笛:微波谐振腔类似于声学共鸣腔。
  非电离性微波的量子能量还不够大。不足与改变物质分子的内部结构或破坏分子之间的键。原子核在外加电磁场的周期力作用下所呈现的许多共振现象都发生在微波范围,因而微波为探索物质的内部结构和基本特性提供了有效的研究手段。另一方面,利用这一特性,还可以制作许多微波器件。
  信息性 由于微波频率很高,所以在不大的相对带宽下,其可用的频带很宽。可达数百甚至上千兆赫兹。这是低频无线电波无法比拟的。这意味着微波的信息容量大,所以现代多路通信系统,包括卫星通信系统,几乎无例外都是工作在

微波波段。另外,微波信号还可以提供相位信息,极化信息。多普勒频率信息。这在目标检测。遥感目标特征分析等应用中十分重要。
  
  微波的产生
  
  微波能通常由直流电或50Hz交流电通过一个特殊的器件来获得。可以产生微波的器件有许多种,但主要分为两大类:半导体器件和电真空器件。电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件,或称之为电子管。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、多腔速调管、微波三/四极管、行波管等。在目前微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。
  
  微波的热效应
  
  微波对生物体的热效应是指由微波引起的生物组织或系统受热而对生物体产生的生理影响。热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热:体内离子在微波作用下振动也会将振动能量转化为热量:一般分子也会吸收微波能量后使热运动能量增加。如果生物体组织吸收的微波能量较少,它可借助自身的热调节系统通过血循环将吸收的微波能量(热量)散发至全身或体外。如果微波功率很强,生物组织吸收的微波能量多于生物体所能散发的能量,则引起该部位体温升高。局部组织温度升高将产生一系列生理反应,如使局部血管扩张。并通过热调节系统使血循环加速,组织代谢增强。白细胞吞噬作用增强,促进病理产物的吸收和消散等。
  
  微波的非热效应
  
  微波的非热效应是指除热效应以外的其他效应,如电效应、磁效应及化学效应等。在微波电磁场的作用下,生物体内的一些分子将会产生变形和振动,使细胞膜功能受到影响,使细胞膜内外液体的电状况发生变化,引起生物作用的改变,进而可影响中枢神经系统等。微波干扰生物电(如心电、脑电、肌电、神经传导电位、细胞活动膜电位等)的节律,会导致心脏活动、脑神经活动及内分泌活动等一系列障碍。对微波的非热效应,人们还了解的不很多。当生物体受强功率微波照射时,热效应是主要的(一般认为,功率密度在在10mw/cm2者多产生微热效应,且频率越高产生热效应的阍强度越低);长期的低功率密度(1mW/cm2以下)微波辐射主要引起非热效应。
  
  微波加热的原理
  
  微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波,被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频点磁场作用下。其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的运动秀相互摩擦效应,此时微波场的场能转化为介质内的热能,使物料温度升高,产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。
  
  微波杀菌的原理
  
  微波杀菌是利用了电磁场的热效应和生物效应的共同作用的结果。微波对细菌的热效应是使蛋白质变化,使细菌失去营养,繁殖和生存的条件而死亡。微波对细菌的生物效应是微波电场改变细胞膜断面的电位分布,影响细胞膜周围电子和离子浓度。从而改变细胞膜的通透性能,细菌因此营养不良。不能正常新陈代谢,细胞结构功能紊乱,生长发育受到抑制而死亡。此外,微波能使细茵正常生长和稳定遗传繁殖的核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA),是由若干氢键松弛。断裂和重组,从而诱发遗传基因突变。或染色体畸变甚至断裂。
  
  微波萃取的原理
  
  利用微波能来提高萃取率的一种最新发展起来的新技术。它的原理是在微波场中,吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热,从而使得被萃取物质从基体或体系中分离,进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中:微波萃取具有设备简单、适用范围广、萃取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小等特点。目前,除主要用于环境样品预处理外,还用于生化、食品、工业分析和天然产物提取等领域。


转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-1058938.htm