胡蕾琪，郭長(zhǎng)凱，潘志海，欒東磊*

1(上海海洋大學(xué)食品熱加工工程技術(shù)中心，上海，201306)2(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海，201306)

微波是頻率在300 MHz～300 GHz的電磁波。微波最早應(yīng)用于通訊行業(yè)，SPENCER在1945年做雷達(dá)實(shí)驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了微波的熱效應(yīng)，此后微波加熱被廣泛應(yīng)用于食品加工中[1-3]。微波加熱食品時(shí)，食品中的極性分子隨交變電場(chǎng)的方向不斷發(fā)生改變，通過(guò)分子之間劇烈的摩擦、碰撞，將電磁能轉(zhuǎn)化成熱能，使食品的溫度升高[4]。因此，微波加熱具有速度快、熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的傳導(dǎo)加熱相比，微波可以大幅縮短加熱時(shí)間，降低因長(zhǎng)時(shí)間加熱造成的食品營(yíng)養(yǎng)成分的損失[5]。

微波會(huì)產(chǎn)生特殊的加熱效果，比如微波加熱液體時(shí)，溶液沸騰時(shí)的平衡溫度超過(guò)了常壓下的沸點(diǎn)，這稱為微波的過(guò)熱效應(yīng)。此外，微波的內(nèi)外整體加熱還可以消除傳統(tǒng)的傳導(dǎo)加熱中存在的容器和反應(yīng)體系的溫差，但是微波加熱的不均勻性也會(huì)造成體系中某些點(diǎn)過(guò)熱，從而形成加熱過(guò)程中的熱點(diǎn)效應(yīng)。由于不同材料的介質(zhì)損耗不同，其對(duì)微波的吸收能力不同，比如微波干燥過(guò)程中水分含量高的位置，介電損耗因子大，因而吸收微波能量多，加熱速度快，這種現(xiàn)象稱為微波的選擇性加熱[6-7]。這些現(xiàn)象是由于微波特殊的加熱方式產(chǎn)生的，本質(zhì)上仍然屬于熱效應(yīng)的范疇。

微波在食品領(lǐng)域的應(yīng)用主要是基于其熱效應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)食品的溫度和受熱時(shí)間來(lái)評(píng)估處理效果。但是在微波處理過(guò)程中，研究者還發(fā)現(xiàn)一些僅用溫度和時(shí)間無(wú)法解釋的現(xiàn)象，即微波的非熱效應(yīng)。已發(fā)現(xiàn)的微波非熱效應(yīng)有顯著提高微生物的滅活效率[8-9]，改善蛋白質(zhì)的理化特性和功能特性，提高蛋白質(zhì)的分析效率[10-11]。此外在生物化學(xué)反應(yīng)中，以微波作為熱源可以獲得比傳統(tǒng)加熱更快的反應(yīng)速度，如在酶促反應(yīng)過(guò)程中，微波的非熱效應(yīng)可以增加酶的催化活性，提高反應(yīng)速率[12-13]。

微波非熱效應(yīng)的作用機(jī)理因作用對(duì)象和效果其解釋也有所不同。在微波提高微生物的滅活效率方面，微波非熱效應(yīng)的作用機(jī)理分為以下幾種：微波場(chǎng)破壞微生物的細(xì)胞膜，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)外漏，影響其正常生理活動(dòng)，引起微生物死亡[14]；高頻率、強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度的微波場(chǎng)導(dǎo)致微生物細(xì)胞膜附近的荷電位發(fā)生變化，影響細(xì)胞的離子通道，進(jìn)而影響細(xì)胞正常的新陳代謝，甚至引起微生物死亡[15]；組成微生物的蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子和水分子在高頻率、強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度的微波場(chǎng)中被極化，引起蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵的斷裂，導(dǎo)致其發(fā)生變性等變化，進(jìn)而破壞微生物正常的生理活動(dòng)功能，達(dá)到殺菌的目的[16]；微波場(chǎng)引起微生物細(xì)胞內(nèi)DNA和RNA結(jié)構(gòu)中的氫鍵松弛、斷裂和重新組合，誘發(fā)基因突變和染色體畸變等[17]。在微波處理改善食品中蛋白質(zhì)的理化功能特性方面，微波非熱效應(yīng)的作用機(jī)理有：微波場(chǎng)能夠破壞氨基酸之間的肽鍵，使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而影響其功能特性[10, 18]；微波場(chǎng)影響蛋白質(zhì)分子的折疊與展開，進(jìn)而影響其功能特性，因此以蛋白質(zhì)為主要成分的酶分子的催化活性也會(huì)受到微波場(chǎng)的影響[10, 18-19]。在微波場(chǎng)加速生物化學(xué)反應(yīng)方面，微波的非熱效應(yīng)可以改變反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，降低反應(yīng)的活化能和指前因子，從而加快生物化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程[20]。

微波的非熱效應(yīng)在食品加工過(guò)程中有很多的優(yōu)勢(shì)，如提高微生物的滅活效率，降低熱處理的程度，減少食品營(yíng)養(yǎng)成分的損失；改善蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)，賦予食品特定的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和感官特性，滿足消費(fèi)者的需求。目前微波正在被應(yīng)用到更多的食品工業(yè)領(lǐng)域，深入了解微波場(chǎng)對(duì)食品的非熱效應(yīng)有助于優(yōu)化微波加工食品的條件，提高產(chǎn)品品質(zhì)，節(jié)省能源。本文總結(jié)了研究微波非熱效應(yīng)的方法，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍，整理了當(dāng)前微波非熱效應(yīng)在食品領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及最新的研究成果和應(yīng)用前景，為微波場(chǎng)的非熱效應(yīng)在食品加工中的廣泛應(yīng)用提供理論參考。

1 微波非熱效應(yīng)的研究方法

在微波作用于食品的過(guò)程中，微波的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)是同時(shí)存在的，因此研究微波的非熱效應(yīng)，就需要把熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)完全分開，從而獲得非熱效應(yīng)的作用效果。實(shí)驗(yàn)中有2種方式可以分開熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)：一是設(shè)計(jì)和微波處理具有同樣熱效應(yīng)的對(duì)照組，就是使對(duì)照組和微波處理有同樣的溫度變化；二是使微波處理過(guò)程中沒(méi)有熱效應(yīng)，一般通過(guò)控制反應(yīng)的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)?；诖耍Ｓ玫难芯课⒉ǚ菬嵝?yīng)的方法有以下幾種。

1.1 同步升溫法

同步升溫法是通過(guò)控制微波處理和傳統(tǒng)處理的參數(shù)，使2種處理方式具有相同的升溫速率，獲得相同的時(shí)間溫度曲線，使經(jīng)2種方式處理后的樣品經(jīng)歷相同的熱處理。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，排除微波處理中的熱效應(yīng)，分析微波場(chǎng)的非熱效應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)2種升溫方式以獲得相同的時(shí)間溫度曲線是實(shí)現(xiàn)該研究方法的關(guān)鍵[21]。而在設(shè)計(jì)同步升溫曲線時(shí)，準(zhǔn)確地測(cè)量反應(yīng)內(nèi)部的真實(shí)溫度是至關(guān)重要的。

常用的溫度測(cè)量?jī)x器有紅外測(cè)溫儀、光纖傳感器、熱電偶和無(wú)線金屬溫度傳感器等。紅外測(cè)溫儀只能從容器或者物料的外部進(jìn)行測(cè)溫，并不能代表反應(yīng)內(nèi)部的溫度，在使用時(shí)有局限性[22]。光纖傳感器可以檢測(cè)反應(yīng)體系內(nèi)部的溫度，不會(huì)受到微波場(chǎng)的干擾，不會(huì)破壞固態(tài)、液態(tài)食品的外形，適用于微波非熱效應(yīng)的研究中，但是在使用時(shí)需要與外界相連，限制了其在連續(xù)微波系統(tǒng)中的使用。熱電偶同樣可以檢測(cè)反應(yīng)體系內(nèi)部的溫度，但是其內(nèi)部的金屬組件會(huì)受到電場(chǎng)的影響，不適合測(cè)量微波反應(yīng)體系內(nèi)部的溫度。無(wú)線金屬溫度傳感器的表面有金屬層，可以屏蔽微波場(chǎng)的干擾，準(zhǔn)確地測(cè)量反應(yīng)體系內(nèi)部的溫度，且無(wú)需與外界相連，可以應(yīng)用到連續(xù)微波加熱系統(tǒng)中[24]。在食品加工過(guò)程中建議使用小體積的無(wú)線金屬溫度傳感器，以減少其對(duì)食品形態(tài)和加熱效果的影響，且傳感器在使用時(shí)要與系統(tǒng)中主電場(chǎng)分量垂直，以消除對(duì)溫度分布的影響[25]。因此在研究微波對(duì)食品的非熱效應(yīng)時(shí)，需要根據(jù)反應(yīng)體系的不同選擇合適的測(cè)溫方式準(zhǔn)確地記錄反應(yīng)體系的溫度。

馬申嫣等[26]用同步升溫法研究了微波加熱對(duì)馬鈴薯淀粉顆粒內(nèi)部水的狀態(tài)及分布的影響，實(shí)驗(yàn)采用200 ℃的油浴以27.2 ℃/min的速率實(shí)現(xiàn)了快速升溫以匹配微波的快速加熱過(guò)程，使用光纖測(cè)溫探頭在線監(jiān)測(cè)反應(yīng)過(guò)程中的溫度。之后，為了驗(yàn)證2條時(shí)間溫度曲線的相似程度，分析了其復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.998 1，從而說(shuō)明2條曲線擬合程度非常高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明同樣的時(shí)間溫度曲線下，微波加熱和油浴加熱的馬鈴薯淀粉內(nèi)部水分狀態(tài)和比例有顯著性差異。WU等[27]用同步升溫法研究了微波加熱對(duì)牛奶熱穩(wěn)定性的影響，在這項(xiàng)研究中，傳統(tǒng)加熱和微波加熱分別使用熱電偶和紅外測(cè)溫儀實(shí)時(shí)測(cè)量反應(yīng)試管中的溫度(起始和終點(diǎn)溫度分別為25 ℃和95 ℃)。實(shí)驗(yàn)計(jì)算出2種加熱方式的時(shí)間溫度曲線的均方根誤差為1.77，表明2條曲線有較好的匹配性，2種加熱方式實(shí)現(xiàn)了同步升溫。結(jié)果表明不同的加熱方法對(duì)牛奶系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性影響很小。

1.2 低功率微波輻射法

低功率微波輻射法是通過(guò)控制反應(yīng)溫度來(lái)研究非熱效應(yīng)的方法之一，具體來(lái)說(shuō)就是使用低功率的微波對(duì)食品進(jìn)行處理，使反應(yīng)體系處于較低的溫度，沒(méi)有熱效應(yīng)的影響，進(jìn)而研究微波的非熱效應(yīng)。何雨婷等[28]用低功率微波輻射法研究了微波處理對(duì)香菇采后生理及品質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)采用130 W的微波輸出功率連續(xù)照射處理新鮮香菇2～5 min，處理后香菇的溫度均低于25 ℃，結(jié)果顯示低功率微波處理組香菇的呼吸速率、多酚氧化酶的活性和丙二醛含量均顯著低于對(duì)照組。李明霞等[29]采用低功率微波處理獼猴桃果實(shí)，控制果實(shí)溫度不超過(guò)29 ℃。研究結(jié)果表明，32.5 W/5min和65 W/3min的低強(qiáng)度微波處理可以延緩有機(jī)酸、可溶性糖和VC的降解，抑制果膠甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、β-半乳糖苷酶和纖維酶的活性，保持較高的果肉硬度，有利于獼猴桃的貯藏保鮮。陳孟雅等[30]用低功率微波輻射法研究了微波處理對(duì)巨峰葡萄貯藏品質(zhì)的影響。結(jié)果表明在0～2 ℃的冷藏條件下，32.5 W/2min的微波處理可以降低多酚氧化酶、過(guò)氧化物酶的活性和丙二醛的含量，低功率微波處理顯著延緩了葡萄的衰老。使用低功率微波輻射法的關(guān)鍵在于要使微波的功率處于一個(gè)較低的工作水平不會(huì)對(duì)反應(yīng)帶來(lái)明顯的升溫作用。

1.3 微波輻射同步冷卻法

微波輻射同步冷卻法(簡(jiǎn)稱同步冷卻法)是通過(guò)控制反應(yīng)溫度來(lái)研究微波非熱效應(yīng)的另一種方法，在微波加熱的同時(shí)，通過(guò)壓縮空氣或冷卻介質(zhì)從外部對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行冷卻，去除微波輻射產(chǎn)生的熱量，從而分開熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。通常反應(yīng)物在微波輻射下經(jīng)迅速升溫達(dá)到設(shè)定溫度后，需要停止微波輻射，因此反應(yīng)體系接受微波輻射的時(shí)間很短。同步冷卻法既能夠保證反應(yīng)在設(shè)定的溫度下進(jìn)行，又可以延長(zhǎng)微波輻射的時(shí)間。范大明等[31]用微波輻射同步冷卻法測(cè)定了經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間微波非熱處理的小麥面漿在不同溫度時(shí)的流變學(xué)特性，反應(yīng)所用的儀器是一種微波非熱處理裝置，在變頻微波爐中加入低溫循環(huán)水浴，使樣品可以快速恒定在較低的溫度，達(dá)到非熱處理效果，體系的溫度是通過(guò)光纖探頭在線測(cè)量。實(shí)驗(yàn)將混勻的小麥面漿用250 W的微波率加熱15 000 s，體系的溫度維持在(5.8±0.05) ℃，結(jié)果顯示微波非熱處理的小麥面漿在不同溫度下測(cè)定的流變學(xué)特性有差異。

在研究微波非熱效應(yīng)時(shí)，同步升溫法是使用最多的方法，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中只需要精確測(cè)量反應(yīng)體系內(nèi)部的溫度，保持一致的時(shí)間溫度曲線即可，而且此方法對(duì)反應(yīng)容器和反應(yīng)條件沒(méi)有嚴(yán)格的要求。低功率微波輻射法雖然可以使反應(yīng)體系保持較低的溫度，但是并沒(méi)有完全消除熱效應(yīng)的影響，且在較低的溫度下，非熱效應(yīng)的作用效果并不明顯。微波輻射同步冷卻法雖然可以去除熱效應(yīng)，但是此方法對(duì)反應(yīng)容器有著嚴(yán)格的要求，目前應(yīng)用于食品體系的研究還很少。

2 微波場(chǎng)的非熱效應(yīng)對(duì)食品加工的影響

在食品加工過(guò)程中，首先要考慮的就是微生物的安全問(wèn)題，微波殺菌的微生物安全性早已得到驗(yàn)證，微波處理對(duì)食品中微生物影響的相關(guān)研究已有很多。隨著研究的深入，微波非熱效應(yīng)對(duì)微生物的影響逐漸成為研究者們關(guān)注的熱點(diǎn)[32-33]。此外蛋白質(zhì)作為食品的主要物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分，其結(jié)構(gòu)及功能特性的改變會(huì)對(duì)食品品質(zhì)產(chǎn)生重要的影響，以蛋白質(zhì)為主要成分的酶分子在食品加工中也起到重要的作用，目前已有很多研究表明微波場(chǎng)對(duì)食品中蛋白質(zhì)和酶的作用會(huì)影響食品的加工特性[34-36]。

2.1 微波場(chǎng)對(duì)微生物的影響

與傳統(tǒng)熱處理相比，微波處理能夠顯著提高食品中微生物的滅活效率。如TAJCHAKAVIT等[37]研究了微波加熱和傳統(tǒng)加熱對(duì)蘋果汁中的釀酒酵母菌和胚芽乳桿菌的影響，結(jié)果表明微波場(chǎng)對(duì)微生物的破壞效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)水浴加熱。SIGUEMOTO等[38]通過(guò)比較微生物的存活率發(fā)現(xiàn)微波加熱對(duì)接種在蘋果汁中的大腸桿菌和單核細(xì)胞增生李斯特菌的滅活比傳統(tǒng)熱處理更有效。MARA等[39]研究了微波加熱和傳統(tǒng)加熱對(duì)奇異果泥中李斯特氏菌的滅活作用，結(jié)果表明微波處理對(duì)單核細(xì)胞增生李斯特菌的失活速度比傳統(tǒng)加熱快約2倍。ANAYA等[40]用2種不同的熱處理方法測(cè)定了爆米花中沙門氏菌(Salmonella)的存活率，證明經(jīng)過(guò)微波處理后細(xì)菌存活率顯著低于傳統(tǒng)熱處理方法。

微波處理的殺菌效率較高是因?yàn)槲⒉▓?chǎng)能夠直接與微生物相互作用，如破壞微生物的細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)等，CAO等[41]從即食鹵水鵝中分離得到蠟樣芽孢桿菌，并用商業(yè)微波滅菌條件(1 800 W/5 min)進(jìn)行處理，反應(yīng)溫度控制在85 ℃以下，觀察微波對(duì)細(xì)菌形態(tài)、細(xì)胞膜通透性和總蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果表明與傳統(tǒng)熱處理不同，微波可以誘導(dǎo)細(xì)菌核染色清除，破壞細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)的表達(dá)，從而增加微生物的致死率。上述研究中反應(yīng)溫度較高，不能完全排除熱效應(yīng)的影響，為了進(jìn)一步探究微波的非熱效應(yīng)對(duì)微生物的作用機(jī)制，有學(xué)者研究了亞致死溫度下微波和傳統(tǒng)熱處理滅活微生物的機(jī)理，在該溫度下微波處理后微生物微觀結(jié)構(gòu)的變化是無(wú)法用熱效應(yīng)解釋的，因此可以證明微波非熱效應(yīng)的存在，進(jìn)而研究非熱效應(yīng)的作用機(jī)制。如ROUGIER等[42]比較了微波處理和傳統(tǒng)處理對(duì)大腸桿菌細(xì)胞膜的影響，實(shí)驗(yàn)中細(xì)胞懸浮液的溫度始終維持在37 ℃。結(jié)果表明當(dāng)微波功率上升到400～2 000 W時(shí)，大腸桿菌細(xì)胞膜被破壞，完整性較差，而傳統(tǒng)水浴加熱條件下大腸桿菌細(xì)胞膜的完整性無(wú)變化。這種通過(guò)降低反應(yīng)體系的溫度去除熱效應(yīng)，是一種有效的研究微波非熱效應(yīng)的方法。

大量研究結(jié)果表明，在一定的微波功率下，微波處理會(huì)對(duì)微生物造成不可逆的損壞，破壞其細(xì)胞膜，導(dǎo)致遺傳物質(zhì)泄露，對(duì)微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和核酸也有不同程度的破壞。雖然較低溫度下微波對(duì)微生物細(xì)胞滅活機(jī)理的研究并不多，但是亞致死溫度下的微波處理對(duì)細(xì)胞膜通透性和完整性的影響已被證實(shí)。因此在食品加工過(guò)程中，由于非熱效應(yīng)的存在，微波能夠在較短時(shí)間內(nèi)殺滅更多微生物，避免長(zhǎng)時(shí)間的熱處理對(duì)食品品質(zhì)的損壞，從而維持產(chǎn)品品質(zhì)。

2.2 微波場(chǎng)對(duì)蛋白質(zhì)和酶的影響

蛋白質(zhì)是食品中主要的基礎(chǔ)功能成分，在決定食品的組織結(jié)構(gòu)、感官和營(yíng)養(yǎng)特性方面具有重要作用。在食品加工貯藏過(guò)程中，蛋白質(zhì)理化性質(zhì)和酶活性的改變都會(huì)直接影響食品品質(zhì)[18]。了解微波場(chǎng)對(duì)蛋白質(zhì)和酶的影響對(duì)微波加工產(chǎn)品的研發(fā)與優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。

2.2.1 微波場(chǎng)對(duì)蛋白質(zhì)理化功能特性的影響

食品中的蛋白質(zhì)不僅可以為人體提供能量和基礎(chǔ)代謝物，而且具有重要的營(yíng)養(yǎng)特性和獨(dú)特的功能特性，包括凝膠性、水合性、起泡性、乳化性等，對(duì)產(chǎn)品加工品質(zhì)有顯著影響[43]。微波非熱效應(yīng)引起的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化最終會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能特性的改變。如郝天舒等[44]研究了微波處理對(duì)米糠蛋白結(jié)構(gòu)及功能性質(zhì)的影響，結(jié)果顯示微波處理總體降低了米糠蛋白的α-螺旋結(jié)構(gòu)和β-折疊結(jié)構(gòu)含量，但增加了β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)和無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)含量。微波場(chǎng)使極化的蛋白分子之間相互吸引，通過(guò)疏水相互作用、二硫鍵、靜電相互作用及氫鍵等重新形成分子聚集體。蛋白質(zhì)這種結(jié)構(gòu)的變化，有利于水分子的浸入，進(jìn)而增強(qiáng)水合作用，提高米糠蛋白的溶解性。

蛋白質(zhì)的凝膠性在食品工業(yè)生產(chǎn)中有重要的作用，凝膠形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以吸附食品體系中的風(fēng)味物質(zhì)、碳水化合物、脂肪等，進(jìn)而影響食品的感官和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。目前很多研究表明，微波場(chǎng)可以改善蛋白質(zhì)的凝膠特性，包括提高凝膠強(qiáng)度，增加凝膠持水力和降低凝膠蒸煮損失等[10, 18]。如BI等[45]用同步升溫法研究了微波和水浴加熱對(duì)酪蛋白凝膠性質(zhì)和結(jié)構(gòu)變化的影響。結(jié)果顯示與水浴加熱相比，微波場(chǎng)可以加速酪蛋白和糖的美拉德反應(yīng)，經(jīng)微波處理的酪蛋白溶液形成的凝膠更硬且具有更緊湊的微觀結(jié)構(gòu)，與未折疊的酪蛋白中巰基與疏水殘基之間的相互作用有關(guān)。JI等[46]的研究也表明與水浴加熱的凝膠相比，微波加熱的凝膠具有明顯的稠密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且凝膠有更好的持水性。

2.2.2 微波場(chǎng)對(duì)酶活性的影響

酶只有在保持其特有的三維空間結(jié)構(gòu)時(shí)，才具有特定的催化活性。酶蛋白分子的三維空間結(jié)構(gòu)稍有破壞，其生物活性就會(huì)降低，甚至失活[43]。在食品加工貯藏過(guò)程中，通常需要改變酶蛋白分子的構(gòu)象使酶的活性喪失，如通過(guò)抑制和細(xì)胞壁降解相關(guān)酶的活性來(lái)防止果實(shí)的軟化，或者破壞綠色蔬菜中的酚酶和其他相關(guān)酶的活性達(dá)到護(hù)綠的目的。大量的研究表明微波場(chǎng)能通過(guò)改變酶蛋白分子的構(gòu)象影響酶的催化活性。

戴美娟[47]、費(fèi)莉娟[48]開展的微波果蔬保鮮的相關(guān)研究表明，采用低功率微波處理水果，可以抑制纖維素酶、果膠甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶等酶的活性，有效的抑制果實(shí)的軟化，延長(zhǎng)水果的保鮮時(shí)間。MARA等[49]用同步升溫法研究了傳統(tǒng)的和微波處理對(duì)紅甜菜中多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶的滅活作用，結(jié)果表明在同樣的溫度時(shí)間曲線下，微波處理后酶的失活速率快于傳統(tǒng)水浴加熱，這歸因于微波的非熱效應(yīng)。KERMASHA等[50]研究了傳統(tǒng)水浴加熱和微波加熱下小麥胚芽脂肪酶的失活情況，發(fā)現(xiàn)在相同的溫度條件下微波處理后脂肪酶的失活速率常數(shù)較高，這是因?yàn)槲⒉訜嵯赂邚?qiáng)度的交變電場(chǎng)穿透酶溶液并破壞了酶蛋白分子的非共價(jià)鍵。

此外，在特定的條件下，微波場(chǎng)還可以增強(qiáng)酶的活性。如CAO等[51]選擇了魚糜凝膠化過(guò)程中最重要的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(TGase)作為模型酶，采用同步升溫法研究微波加熱和傳統(tǒng)水浴加熱對(duì)TGase活性的影響。結(jié)果表明，微波非熱效應(yīng)使TGase分子更容易和底物結(jié)合，增加了酶的活性，微波處理20 s內(nèi)酶分子的活性逐漸增加到最大值，而在相同時(shí)間內(nèi)傳統(tǒng)的水浴加熱對(duì)TGase活性的影響并不明顯。因此，在食品加工過(guò)程中，使用微波進(jìn)行處理時(shí)要注意選擇合適的微波功率和時(shí)間，過(guò)長(zhǎng)時(shí)間或過(guò)高功率加熱會(huì)破壞酶分子的結(jié)構(gòu)，從而造成不利影響。

3 結(jié)論

在微波加熱食品的過(guò)程中，微波的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)同時(shí)存在，因此研究微波的非熱效應(yīng)時(shí)需要將兩者完全分開，常用的方法有同步升溫法、低功率微波輻射法和微波輻射同步冷卻法。其中使用較多的是同步升溫法，因?yàn)樵摲椒ú皇芊磻?yīng)條件和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響，操作簡(jiǎn)單易于控制。在食品加工過(guò)程中，微波場(chǎng)能夠破壞微生物的結(jié)構(gòu)，在較短時(shí)間內(nèi)殺滅更多的微生物，避免長(zhǎng)時(shí)間的熱處理對(duì)食品的不利影響，從而提高產(chǎn)品品質(zhì)。微波場(chǎng)還能夠改變蛋白質(zhì)的理化功能特性和酶的活性，賦予食品特定的營(yíng)養(yǎng)功能，改善食品的加工和貯藏特性，從而滿足消費(fèi)者的需求。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于微波場(chǎng)對(duì)食品影響的研究較為廣泛，涉及到很多食品體系，如肉制品、糧油制品、乳制品、果蔬制品等，但相關(guān)的研究?jī)?nèi)容仍不全面，除了文中總結(jié)的對(duì)食品中微生物、蛋白質(zhì)和酶的影響研究較多之外，微波場(chǎng)對(duì)食品中脂質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等其他物質(zhì)和食品品質(zhì)的非熱效應(yīng)影響研究還沒(méi)有相關(guān)的報(bào)道。微波處理已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品加工領(lǐng)域，深入研究微波場(chǎng)對(duì)食品的非熱效應(yīng)，在食品的微波加工工藝的優(yōu)化和微波輔助其他加工方式的開發(fā)方面具有重要的意義。