胡愛(ài)軍 ，李靖，于作昌，王璽章，于敏燕

1.山東魯海食品有限公司（萊陽(yáng) 265224）；2.天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（天津 300457）

果品中營(yíng)養(yǎng)成分豐富，適量食用可對(duì)人體健康產(chǎn)生有益作用。我國(guó)是果品生產(chǎn)大國(guó)，果品種植總面積和總產(chǎn)量穩(wěn)居全球第一。但是果品的儲(chǔ)藏期普遍較短，極易腐爛變質(zhì)，從而會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)一系列處理將其加工成各種產(chǎn)品（如水果調(diào)制品、果汁、水果罐頭、果干、果酒、果醬等），不僅可以延長(zhǎng)果品的保質(zhì)期，而且能提高其附加值，改善其營(yíng)養(yǎng)組成，迎合市場(chǎng)需要。

隨著科技的發(fā)展，各種新技術(shù)在果品加工領(lǐng)域相繼應(yīng)用。其中，微波作為一種綠色加工技術(shù)，在果品加工中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。微波是頻率范圍為300 MHz~300 GHz，相應(yīng)波長(zhǎng)范圍為1 m~1 mm的電磁波。微波場(chǎng)的高頻振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致極性分子和離子不斷重排，并通過(guò)電磁感應(yīng)與周?chē)姆肿幽Σ僚鲎?，從而產(chǎn)生熱能[1]。與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱技術(shù)具有較強(qiáng)的穿透力，能夠同時(shí)對(duì)物料內(nèi)部和外部加熱，避免物料出現(xiàn)內(nèi)外受熱不均勻的情況。微波加熱速度非?？欤訜嵝瘦^高，能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速達(dá)到加熱效果。除此之外，微波技術(shù)還具有營(yíng)養(yǎng)成分破壞程度低、空間占用小等一系列優(yōu)點(diǎn)。微波技術(shù)在果品的解凍、殺菌和干燥等方面具有廣闊的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景[2-4]。為推動(dòng)微波技術(shù)的發(fā)展、提高果品產(chǎn)品的質(zhì)量、提升果品加工技術(shù)，綜述微波技術(shù)在果品加工中的應(yīng)用及微波加工對(duì)果品感官品質(zhì)、理化性質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分的影響，并指出這一領(lǐng)域現(xiàn)存問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展方向。

1 微波技術(shù)加工果品的原理

微波對(duì)果品的作用主要取決于2種效應(yīng)，即熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。熱效應(yīng)是指進(jìn)入果品的電磁能轉(zhuǎn)化為熱能所引起的效應(yīng)，是由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，表現(xiàn)為果品的溫度逐漸上升[5]。微波是一種高頻率的電磁波，具有很好的穿透性，能使果品中的極性分子隨之運(yùn)動(dòng)。在這種環(huán)境下，分子間會(huì)產(chǎn)生劇烈的摩擦和碰撞，引起果品溫度的升高，實(shí)現(xiàn)果品的解凍、脫水和滅菌等過(guò)程。微波熱效應(yīng)對(duì)果品的影響取決于其介電性能。介電特性通常指束縛電荷（即只能在分子線性范圍內(nèi)移動(dòng)的電荷）對(duì)外加電場(chǎng)的響應(yīng)，與果品的含水量密切相關(guān)[6]。果品的介電特性反映它們將微波能轉(zhuǎn)化為熱能的能力，介電特性的大小決定微波在果品中的穿透深度，從而可以對(duì)加工效果產(chǎn)生影響。除了對(duì)果品加熱以外，微波對(duì)果品還有其他特殊的生理影響，這些影響在傳統(tǒng)加熱方式中不會(huì)出現(xiàn)。這種無(wú)法用溫度變化闡釋的特殊效應(yīng)稱(chēng)為微波非熱效應(yīng)。非熱效應(yīng)也會(huì)對(duì)果品中微生物的細(xì)胞產(chǎn)生破壞作用，使細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸等分子結(jié)構(gòu)變性或失活，從而起到滅菌作用[5]。

2 微波技術(shù)在果品加工中的應(yīng)用

傳統(tǒng)加工方式往往會(huì)降低果品的抗氧化活性，并對(duì)果品的色、香、味等感官品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)造成破壞。微波技術(shù)在果品加工中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。其中，常見(jiàn)的幾種應(yīng)用包括微波解凍、微波干燥、微波殺菌和微波膨化。

2.1 微波解凍

果品在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和售賣(mài)過(guò)程中極易腐爛，這會(huì)為市場(chǎng)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。冷凍一直被認(rèn)為是保存果品及加工半成品的有效方法之一，它對(duì)維持果品質(zhì)量和延長(zhǎng)果品保質(zhì)期非常重要。解凍是冷凍的反向過(guò)程，是冷凍果品后續(xù)食用或加工之前的重要步驟[7]。如果解凍方式不當(dāng)，則會(huì)對(duì)果品的質(zhì)量產(chǎn)生影響，如顏色、質(zhì)地和口味等。因此選擇合適的解凍方式對(duì)保持果品的品質(zhì)至關(guān)重要。傳統(tǒng)解凍方式（空氣解凍和水解凍）具有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，包括解凍過(guò)程緩慢、有利于微生物繁殖、汁液損失率大及解凍后果品質(zhì)量差等。微波解凍是一種新型解凍方式，微波加熱的高效性為實(shí)現(xiàn)冷凍果品的快速解凍提供支撐。另外，微波處理對(duì)果品中營(yíng)養(yǎng)成分和生物活性化合物的影響較小，能夠最大限度保持果品的新鮮度。

微波作用導(dǎo)致果品中極性分子的高頻運(yùn)動(dòng)，使分子間不斷摩擦碰撞，將微波能轉(zhuǎn)化成熱能，從而釋放熱量。在微波解凍過(guò)程中，冷凍果品及其加工半成品的內(nèi)部和外部能夠同時(shí)吸收微波能量，從而均一受熱，實(shí)現(xiàn)高效解凍。在-5~0 ℃溫度范圍內(nèi)，果品極易變色變味，造成品質(zhì)劣變[8]。而微波解凍能夠使果品迅速穿過(guò)這個(gè)溫度帶，因此對(duì)果品品質(zhì)的影響較小，甚至沒(méi)有影響。

近年來(lái)，微波解凍在果品加工中的應(yīng)用廣泛?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)微波解凍技術(shù)的研究情況，如表1所示。這些研究集中探討微波解凍技術(shù)對(duì)果品感官品質(zhì)、理化性質(zhì)、生物活性化合物、酶活性和抗氧化能力的影響。吳新怡等[9]利用熱水、微波、超聲波、超高壓和常溫5種方式對(duì)西梅進(jìn)行解凍，并探討這5種解凍方式對(duì)西梅的營(yíng)養(yǎng)成分、微觀結(jié)構(gòu)、酶活性等品質(zhì)的影響。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，經(jīng)微波解凍后，西梅的汁液流失率最低，并且細(xì)胞結(jié)構(gòu)得到較完整的保持。Peng等[10]比較傳統(tǒng)解凍方法（空氣解凍和水解凍）和微波解凍對(duì)芒果感官品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微波解凍減少了汁液流失率、顏色變化和硬度損失，感官評(píng)分最高。Lu等[11]研究發(fā)現(xiàn)用微波對(duì)樹(shù)莓進(jìn)行解凍只需要0.57 min。解凍后的樹(shù)莓味道較好，消費(fèi)者容易接受。Watanabe等[3]探究不同解凍方法（空氣、微波和真空微波解凍）對(duì)冷凍蘋(píng)果物理特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)微波和真空微波解凍處理造成的蘋(píng)果褐變水平顯著低于空氣解凍的褐變程度，并且與單獨(dú)使用微波技術(shù)相比，微波和真空聯(lián)用解凍效果更好。這些研究表明微波解凍能夠保持果品感官品質(zhì)，能在最大程度上減少果品營(yíng)養(yǎng)成分的損失，從而保證果品的質(zhì)量。

表1 微波解凍技術(shù)在果品中的應(yīng)用

2.2 微波殺菌

果品在加工過(guò)程中容易受微生物污染而腐爛變質(zhì)，殺菌是保持產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定和延長(zhǎng)其貨架期的必要工藝。傳統(tǒng)的巴氏殺菌方法往往會(huì)導(dǎo)致果品中熱敏性營(yíng)養(yǎng)素的損失，同時(shí)也會(huì)對(duì)果品的顏色、風(fēng)味等感官品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。因此，選擇合適的殺菌方法對(duì)于保證果品質(zhì)量至關(guān)重要。微波殺菌是一種新型殺菌方式，在微波輻射產(chǎn)生的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)的共同作用下，果品中存在的大多數(shù)有害微生物都能夠快速被消滅。微波升溫速度快，可以在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到與傳統(tǒng)殺菌方式相同的效果，從而有效減少果品中營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味物質(zhì)的損失，提高加工產(chǎn)品的質(zhì)量。微波殺菌技術(shù)在果品中的應(yīng)用有很多，如表2所示。李根等[23]對(duì)微波殺菌和傳統(tǒng)巴氏殺菌后的蘋(píng)果汁在不同貯藏溫度下菌落總數(shù)的變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)巴氏殺菌相比，微波殺菌后蘋(píng)果汁中菌落總數(shù)的上升速率降低。María等[24]研究常規(guī)加熱和微波加熱對(duì)獼猴桃果泥中單核細(xì)胞增生李斯特菌的滅活作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：微波加熱對(duì)李斯特菌的滅活效果比常規(guī)加熱更好；微波功率與滅活率有一定關(guān)系，即微波功率越高，李斯特菌的失活速度越快。另有學(xué)者對(duì)微波殺菌后果品的品質(zhì)變化進(jìn)行探究。Amaro等[25]研究微波處理后橙汁中抗壞血酸的降解情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在所研究的工藝條件下抗壞血酸的保留率可達(dá)85%。érica等[26]通過(guò)分析微波殺菌后混濁蘋(píng)果汁的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)特性的變化發(fā)現(xiàn)，微波處理能夠更好保持果品的新鮮品質(zhì)。

表2 微波殺菌技術(shù)在果品加工中的應(yīng)用

2.3 微波干燥

將新鮮果品進(jìn)行脫水干燥可有效抑制微生物的繁殖，延長(zhǎng)果品貨架期。微波干燥可使果品內(nèi)外部同時(shí)加熱，從而實(shí)現(xiàn)快速干燥[34]。鄭先哲等[35]采用不同的微波強(qiáng)度對(duì)漿果進(jìn)行干燥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著微波強(qiáng)度的提高，漿果的水分蒸發(fā)速率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。這是因?yàn)槲⒉◤?qiáng)度越大，漿果吸收的微波能越多，水分的蒸發(fā)就會(huì)越迅速，在6 W/g微波強(qiáng)度下漿果的干燥速率較快，花青素保留率也較高。Pham等[4]探究微波對(duì)流干燥對(duì)木瓜質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，在合適的處理?xiàng)l件下，木瓜中抗壞血酸的保留率達(dá)64%，且總多酚含量比新鮮木瓜高4%。事實(shí)上，微波干燥也存在一些缺點(diǎn)，如由于果品形狀等特性引起的不均勻加熱可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品燒焦。研究表明，將微波與其他干燥技術(shù)聯(lián)用可以成功避免這一影響，并更好地提高加工果品的品質(zhì)。Botha等[36]采用微波輔助空氣干燥法對(duì)菠蘿進(jìn)行干燥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用可變微波功率結(jié)合低空氣溫度可以實(shí)現(xiàn)快速干燥，并且不會(huì)顯著燒焦菠蘿片。Ozcelik等[34]比較微波輔助冷凍干燥和常規(guī)冷凍干燥對(duì)樹(shù)莓果泥特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)微波和冷凍干燥聯(lián)用能夠縮短干燥時(shí)間，降低能源消耗，同時(shí)提高果泥中抗壞血酸和花青素的保留率。任茹娜等[37]也發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥可以綜合單一干燥的優(yōu)點(diǎn)，提高干燥果品品質(zhì)。

2.4 微波膨化

膨化是指將食品放入密閉容器中，對(duì)其加熱加壓后突然減壓，食品中的水分會(huì)迅速汽化膨脹，使食品內(nèi)部和表面出現(xiàn)許多小孔，且口感變得松脆的加工方法。微波膨化常用于加工膨化果品。在果品加工過(guò)程中，微波膨化技術(shù)主要利用果品中的水、碳水化合物等電解質(zhì)吸收微波能，分子由原來(lái)的無(wú)序狀態(tài)變?yōu)橛行蚍植?，在此過(guò)程中，果品中的極性分子間通過(guò)相互碰撞和摩擦產(chǎn)生的熱量，能夠使產(chǎn)品內(nèi)部水分迅速蒸發(fā)進(jìn)而達(dá)到膨化目的[38]。近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)微波膨化技術(shù)在果品加工中的應(yīng)用進(jìn)行研究。Ma等[39]采用微波膨化法加工樹(shù)莓零食，結(jié)果發(fā)現(xiàn)樹(shù)莓零食硬度和脆度的形成取決于微波膨化參數(shù)。在微波強(qiáng)度7.5 W/g、膨化時(shí)間6 min的條件下，可以獲得具有內(nèi)部孔隙均勻、形狀規(guī)則的樹(shù)莓零食。研究表明，通過(guò)控制微波膨化的加熱速度，可以獲得高質(zhì)量的樹(shù)莓小吃。Zhang等[40]的研究也發(fā)現(xiàn)微波強(qiáng)度和膨化時(shí)間對(duì)漿果零食的質(zhì)構(gòu)影響較大，通過(guò)優(yōu)化膨化技術(shù)參數(shù)可以獲得具有理想質(zhì)構(gòu)的產(chǎn)品。這些研究證明，膨化果品的質(zhì)構(gòu)與產(chǎn)品內(nèi)部孔隙的結(jié)構(gòu)和分布有關(guān)，而產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性又取決于膨化技術(shù)參數(shù)。因此，在使用微波膨化技術(shù)時(shí)，要對(duì)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，以獲得符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。

3 微波處理對(duì)果品感官品質(zhì)的影響

色澤、香氣和質(zhì)地是果品重要的感官特性，直接影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的接受度。果品的感官特性在加工過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列變化。一些傳統(tǒng)加工方式由于加熱速度較慢、溫度過(guò)高會(huì)對(duì)果品的質(zhì)地造成破壞并使果品中的色素發(fā)生降解，從而降低產(chǎn)品的感官評(píng)分。而微波處理能在短時(shí)間內(nèi)快速加熱，減少果品在高溫環(huán)境中的滯留時(shí)間，因此對(duì)果品感官特性的影響較小。Peng等[10]發(fā)現(xiàn)，與空氣解凍、水解凍和超高壓解凍相比，微波解凍后芒果的L*值（L*反映果品顏色的明亮度，L*=100表示白色，L*=0表示黑色）最高，微波處理對(duì)芒果色澤的影響較小。這可能是因?yàn)槲⒉ǖ目焖俳鈨鏊俾蕼p少對(duì)芒果細(xì)胞膜的機(jī)械損傷，從而減少解凍后的顏色變化。另外，微波解凍的芒果其硬度損失也最小。陳宏運(yùn)等[14]研究發(fā)現(xiàn)微波處理后的荔枝僅在表皮色澤上有輕微褐變，其口感仍飽滿(mǎn)多汁、酸甜可口，并且保留荔枝特有的香氣，感官評(píng)分高于其他處理方法。沈海亮等[41]探究傳統(tǒng)巴氏殺菌和微波殺菌對(duì)橙汁中揮發(fā)性香氣成分的影響，結(jié)果顯示，與沒(méi)有經(jīng)過(guò)殺菌處理的橙汁相比，傳統(tǒng)巴氏殺菌后產(chǎn)生2種新的揮發(fā)性成分，但有10種揮發(fā)性成分消失，而微波殺菌后則產(chǎn)生5種新?lián)]發(fā)性成分，同時(shí)有3種揮發(fā)性成分消失，這表明微波處理更有利于橙汁中香氣物質(zhì)的保留。

4 微波處理對(duì)果品理化性質(zhì)的影響

可溶性固形物含量和pH是果品重要的理化指標(biāo)，與果品的口感和質(zhì)量密切相關(guān)。陳曉維等[19]研究發(fā)現(xiàn)微波解凍后藍(lán)莓中的可溶性固形物含量和pH與未處理的藍(lán)莓差異不顯著。曾小峰等[42]發(fā)現(xiàn)微波處理后的橙汁在貯藏過(guò)程中可溶性固形物含量的變化較小。pH在貯藏第1周時(shí)下降比較明顯，這可能是由于橙汁中的還原糖與氨基化合物發(fā)生美拉德反應(yīng)而形成還原性醛酮，它們極易氧化成酸性物質(zhì)，從而造成pH的下降。從第2周開(kāi)始，橙汁的pH開(kāi)始保持穩(wěn)定，變化較小。Ergün等[43]分析微波處理對(duì)杏和無(wú)花果pH的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在微波處理后杏的pH升高，而無(wú)花果的pH則有所降低，該結(jié)果表明微波處理對(duì)果品pH的影響可能與果品的種類(lèi)有關(guān)。

5 微波處理對(duì)果品中營(yíng)養(yǎng)成分的影響

果品中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，其中一些營(yíng)養(yǎng)成分，如維生素C、花色素、總酚等，具有抗氧化、延緩細(xì)胞衰老和凋亡、預(yù)防心血管疾病等多種功能，對(duì)人體健康十分有益，但是它們?cè)诩庸み^(guò)程中極易受到影響而發(fā)生改變。多項(xiàng)研究證明微波處理對(duì)果品中營(yíng)養(yǎng)成分的破壞作用較小，能夠顯著減少營(yíng)養(yǎng)損失。Amaro等[25]測(cè)定經(jīng)微波處理后橙汁中的維生素C含量，結(jié)果顯示，在所研究的工藝條件下觀察到維生素C的最低保留率達(dá)到85%。Zhou等[44]研究發(fā)現(xiàn)微波處理沒(méi)有顯著改變桃泥中的總酚含量，并發(fā)現(xiàn)這可能是因?yàn)槲⒉ㄌ幚頃?huì)使果品中的多酚氧化酶失活，從而減少總酚的消耗。還有一些研究表明在微波作用下一些生物活性化合物能夠更好地被提取，從而提高果品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。Brenda等[45]的研究顯示微波處理的黑莓果汁中檢測(cè)出更高水平的總酚含量。另外，黑莓果泥用微波加熱60 s時(shí)，果汁中的花青素含量顯著增加，這可能是因?yàn)槲⒉ㄌ幚頃?huì)導(dǎo)致細(xì)胞壁的膨脹，從而使更多的花青素和總酚等化合物從細(xì)胞中游離出來(lái)。張婷婷等[46]發(fā)現(xiàn)在微波功率800 W、時(shí)間140 s條件下，微波預(yù)處理能夠顯著提高蘋(píng)果汁中的總酚含量。

6 結(jié)語(yǔ)與展望

微波技術(shù)由于處理效率高、操作方便且能最大程度保持果品的感官品質(zhì)、理化性質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，在果品加工中的應(yīng)用廣泛。但微波技術(shù)在果品加工應(yīng)用中仍存在一些有待解決的問(wèn)題，包括微波對(duì)果品品質(zhì)和果品中微生物的影響規(guī)律和機(jī)制未完全闡明；微波技術(shù)影響因素的多樣性及其在一些工業(yè)化場(chǎng)景下處理的不均勻性限制其應(yīng)用；微波工業(yè)化裝備的先進(jìn)性不足，阻礙微波技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，今后的研究重點(diǎn)應(yīng)主要聚焦在幾個(gè)方向：探究微波加工過(guò)程中果品介電特性和品質(zhì)的變化規(guī)律，揭示微波技術(shù)對(duì)果品特性和品質(zhì)及其微生物的影響機(jī)理，為微波技術(shù)在果品中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)；揭示微波技術(shù)各因素對(duì)果品品質(zhì)和化學(xué)成分的影響規(guī)律，優(yōu)化微波技術(shù)參數(shù)和工藝過(guò)程；加強(qiáng)微波裝備研發(fā)，融合互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)微波裝備自動(dòng)化、智能化和信息化。相信隨著微波技術(shù)理論的不斷發(fā)展及微波裝備研發(fā)的不斷深入，微波技術(shù)在果品加工中的應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊。