01、你所不知道的原料預處理黑科技

       食品在加工過程中不僅需要加工技術，往往還需要對原料進行預處理，從而令其性狀更適宜加工并促使其中的營養(yǎng)成分或活性物質更大程度地釋放出來。原料預處理技術主要有三大類，分別是物理法、化學法和酶法。

       化學技術的成本最低，但副反應較多、且存在化學試劑污染嚴重等問題；

       酶處理技術相對而言反應條件溫和、安全無毒，但會造成加工成本過高，不利于工業(yè)化生產；

       物理處理技術具有操作簡單、耗時短、處理量大、無化學試劑污染等優(yōu)點，在食品原料處理方面具有較好的應用前景，用溫差法破壁花粉破壁率低，破壁時間長，二氧化碳超臨界萃取法、液氮研磨法及超聲波破壁法破壁花粉由于缺乏產業(yè)化的設備而只能停留在實驗室研究水平。所以我們亟需尋找一種安全、簡單和可實現工業(yè)化生產的一種食品原料預處理方法。

       02、蒸汽爆破技術

       W H Mason于1928年第一次提出并使用蒸汽爆破技術，采用160-260℃飽和水蒸汽加熱原料至一定的壓力下，作用時間為幾秒到幾分鐘，隨后壓力突然降至常壓。蒸汽爆破的主要工作原理是將原料置于高溫、高壓的環(huán)境中，原料被過熱液體潤脹，蒸汽充滿孔隙，當瞬間解除高壓時(毫秒級，0.00875秒以內)，原料空隙中的過熱液體迅速汽化，體積瞬間膨脹導致細胞爆破，細胞壁破裂形成多孔，小分子物質從細胞內釋放。

       03、蒸汽爆破技術的三大物化變化

       熱降解及類酸性水解作用：蒸汽爆破預處理過程中，蒸汽在高壓作用下溫度驟至200℃以上，同時部分蒸汽充填至物料內部空隙，甚至滲透到細胞壁里，部分纖維素降解產生醋酸，高溫和弱酸共同作用促進了纖維素的進一步降解，進而促使小分子物質更易溶出，纖維束更加疏松。

       類機械斷裂作用：在壓力瞬間降低時，滲入纖維內部的熱蒸汽以氣流的方式從相對封閉的孔隙中瞬間釋放出來。物料中原有的液態(tài)水爆沸并快速膨脹。此時形成的沖擊力使纖維素等大分子的化學鍵和氫鍵發(fā)生斷裂，還原端基增加。并且無定形區(qū)和部分結晶區(qū)也發(fā)生一定程度改變。

       氫鍵的破壞與重排：在高壓高溫下，一些纖維素內的氫鍵就會發(fā)生斷裂，并游離出羥基和水蒸氣發(fā)生重排進而形成氫鍵。一旦蒸汽爆破結束并被快速冷卻后，大部分斷裂的氫鍵就無法再重組，導致出現了大量的游離基團，氫鍵的變化改變了纖維素鏈的可動性，能夠使其更易向有序結構變化。

       04、蒸汽爆破技術的三大優(yōu)勢

       蒸汽爆破技術由于其沒有化學劑的添加，污染程度幾乎為零，低消耗且價格低廉，因而廣泛應用于低質原料高效利用的預處理過程中。

       提高食品原料中營養(yǎng)成分的溶出率和提取率：蒸汽爆破技術能夠將高溫水蒸氣滲入原料內部空隙及植物細胞間，當壓力瞬間釋放時，其內部的水汽急劇膨脹迫使細胞壁破裂，促使原料內部阻止結構被破壞，空隙間比表面積迅速增加，這樣溶劑提取時傳質阻力大大減少，因此在提高食品原料中營養(yǎng)成分的溶出率和提取率方面具有巨大的優(yōu)勢，具備了替代傳統水解預處理技術的潛力。

       改變食品原料中組分的分子構象和理化性質：蒸汽爆破技術不僅促使食品原料中物質更多地釋放，還可改變一些組分的分子構象，進而改善原料的加工性能及其產品的生理功能。例如，通過蒸汽爆破預處理甘薯后，再從甘薯渣中提取的可溶性膳食纖維的持油力、持水力、吸水膨脹力等都會得更好。良好的持水力和膨脹力等能增加焙烤食品的保水性和柔軟性，進而增強其促進腸道蠕動的能力，更好的改善胃腸健康。

       促進食品原料中功能因子的釋放和轉化：很多植物不僅營養(yǎng)價值高而且含有多種功能成分，但由于它們的外殼質地粗糲，結構緊致，常常會影響其主要功能因子的釋放。但是通過蒸汽爆破技術的預處理，就相當于有著類似熱降解、酸水解、類機械斷裂、氫鍵破壞和結構重排等協同作用的預處理，將會極大促進食品原料中功能因子的釋放和轉化。

       05、蒸汽爆破技術的應用

       通過蒸汽爆破技術處理漆樹果及無花果葉，在合適的條件下漆樹果中槲皮素的得率能提高8倍，而與未經過蒸汽爆破處理的無花果葉中黃酮的提取量相比，在蒸汽爆破壓力為0.2 MPa、維壓3 min條件下，黃酮的提取量可以增加55.9%。

       將蒸汽爆破技術應用于全麥粉的生產過程中，通過瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)下的小麥粉，可以進一步制得全麥粉，從而有效降低小麥麩皮的機械強度，能夠改善麩皮發(fā)粗、發(fā)澀、難易消化的問題，有利于推廣小麥全粉食品。利用蒸汽爆破技術處理花粉，能夠將花粉內溶出的營養(yǎng)物質比例提高到86%以上，溶出的維生素A、維生素C以及粗脂肪均能顯著增加，菌落總數、霉菌總數以及大腸桿菌明顯降低，營養(yǎng)物質溶出的比例、破壁率以及A280值在工藝放大生產過程中無明顯差異。

       作者：Kevin.F

       Kevin.F，食品科學研究生，主要從事功能性食品研發(fā)，尤其擅長于糖尿病、痛風、體重管理等領域的產品產品開發(fā)。