广东海洋大学食品科技学院、广东海洋大学机械与动力工程学院的任婷婷、关志强、李敏综合分析了渗透脱水、超声波、微波、烫漂和其他预处理方法在肉制品冷冻干燥中的应用现状、作用原理和研究进展,为肉品材料冻干预处理方法的选择提供参考。
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渗透脱水预处理
渗透脱水是在一定的温度条件下将动物材料置于高浓度渗透液中,利用生物细胞膜的半透性使水从细胞组织渗出的过程。低温无相变的渗透脱水可以除去食品材料中的部分水,进而能够减少能耗,且能够减少食品品质的损坏。
目前,常用于冻干的预处理渗透溶液主要分为冻干保护剂、水分活度抑制剂和氯化钠等,它们可以作为渗透脱水剂的原理在于溶质的离解导致溶液渗透压增加,但是对肉制品的渗透速率没有直接影响。
冻干保护剂可分为糖类、多元醇类、甲胺和氨基酸类等。作为最普遍的冻干保护剂的糖类主要有单糖、低聚糖等,常用于冻干前预处理的渗透液溶质有葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、麦芽糊精和玉米糖浆等。有时,单一预处理试剂效果不显着,这时采用不同添加剂组合预处理可以获得很好的效果。
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超声波预处理
超声波是在介质中传播的物理能量,采用超声波对肉制品进行预处理时,其高频率的机械振动会使物料压缩和拉伸,形成絮状构造,当作用力大于肉制品等食物材料内部表面的水分附着力时,水分就容易通过微小管出来,有利于冻干时水分的去除。另外,超声波还可以促进微细通道的形成,影响物料形变,增加对流传质速率,缩小传热表面层的厚度,进而缩短有效时长。
不同的超声波预处理条件,如超声波频率、功率、温度及时间等,对冻干食品的品质与能耗也会产生不一样的效果。适宜的超声波处理可以瞬间击穿肉制品的细胞膜,对最终的物料不产生破坏作用,有利于物料中物质的提取。在物料冻干预处理中,超声波的应用不但可以改变材料的组织结构、降低材料的含水率,还可以降低能源消耗,提高冻干肉制品质量,因此超声波预处理是食品冻干预处理的常用方法之一。
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微波预处理
微波是一种能在短时间内使食品材料内部发热的处理技术,高频率的电磁波通过热量反应作用于食品材料的各个部分,能够瞬时使食品材料均匀受热,缓解对肉制品等食品材料的品质损坏。
微波预处理技术对冻干来说是一种新型、高效的方法,微波预处理技术有很多特点,如处理时微波与食物材料直接接触而使其均匀受热、加热腔的密闭空腔反射微波,避免泄漏,从而能够全部被食物材料吸收、避免一些大型器壁及设备的输送、从内而外的干燥方式以及不需要对空气加热等,均大大降低了能量消耗,为微波预处理改善食品的冻干品质提供了保障,为微波冻干新技术的研究提供了有力支撑。
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烫漂预处理
烫漂是对一些新鲜的食物材料在热水、沸水或是蒸汽中进行适当的预处理,使之具有更好的食品品质的工艺。不同性质的食物材料采用不同的烫漂方法,效果也不尽相同。一系列研究表明,烫漂技术可以有效保护营养物质的流失,改善食物材料的品质。
影响烫漂护色的主要因素是预处理的时间和温度,为了得到优良产品,必须要求在烫漂处理时能瞬时达到食物材料所需要的温度,并控制在一定时间范围内,才能够使烫漂处理效果显着。
目前烫漂技术已运用到肉制品的处理中,烫漂预处理技术本身的特点包括对食物材料进行杀菌消毒、除去污染物和黏性物质、缩小物料体积、使组织结构变软和富有弹性,这些特点均能缩短肉制品的冻干时长、降低能耗。国内外研究人员已成熟运用烫漂预处理技术,在提高果蔬的冻干品质、降低能量消耗和缩短冷冻干燥时间等方面已有大量验证,但对肉制品的研究还需进一步加强。总之,针对烫漂预处理技术的研究为冻干技术提供了良好的参考价值。
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其他预处理方法
肉制品冻干技术的预处理方法多种多样,除了上述常见的方法外,还有一些其他的预处理方法,如高压脉冲电场、真空冷却、冻融和热风等,这些方法也陆续被研究人员挖掘,大量研究证明,这些预处理方法对肉类制品的冻干有重要的指导作用。
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组合预处理
我国对冻干预处理技术的研究已比较成熟,根据肉制品材料本身的性质,采用的预处理技术和方法也各不相同。为了得到更好的冻干制品品质,在遵循优势互补原则的前提下对预处理方法进行优化,从而达到缩短冻干时长、加快冻干速率和减小能耗的目的,进一步实现生产加工工艺与利用的高值化。
为优化预处理技术,通常以微波和超声波等机械力处理肉品等食品材料来改变食品内部的结构特性,以提高冻干速率。组合预处理方法是解决冷冻干燥技术瓶颈问题的一个重要方向,也是未来研究和技术开发的关注点,在推进冻干技术在肉制品干燥加工的应用中起着不可或缺的作用。
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结 语
作为所有干燥方式中能获得较好干燥品质的技术,冻干技术可以获得高质量的干燥肉制品,满足人们的需求;同时,较大的能耗又抑制了它的大力推广及应用。结合其他领域的技术进步,采用合适的预处理方法可以较好地解决冻干技术推广及应用中的能耗问题。通过有效的预处理技术还可以进一步改善冻干肉制品的色泽、外观和质构等品质,改善其营养结构,有望很大程度地拓宽肉制品冻干技术的应用市场。