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(shù)，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(zhì)更大程度地釋放出來。原料預處理技術(shù)主要有三大類，分別是物理法、化學法和酶法。

       化學技術(shù)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(shù)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(chǎn)；

       物理處理技術(shù)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(chǎn)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(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的一種食品原料預處理方法。

       02、蒸汽爆破技術(shù)

       W H Mason于1928年第一次提出并使用蒸汽爆破技術(shù)，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(nèi))，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(zhì)從細胞內(nèi)釋放。

       03、蒸汽爆破技術(shù)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(nèi)部空隙，甚至滲透到細胞壁里，部分纖維素降解產(chǎn)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(zhì)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(nèi)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(jié)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(nèi)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(jié)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(xiàn)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(jié)構(gòu)變化。

       04、蒸汽爆破技術(shù)的三大優(yōu)勢

       蒸汽爆破技術(shù)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(zhì)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(shù)能夠?qū)⒏邷厮魵鉂B入原料內(nèi)部空隙及植物細胞間，當壓力瞬間釋放時，其內(nèi)部的水汽急劇膨脹迫使細胞壁破裂，促使原料內(nèi)部阻止結(jié)構(gòu)被破壞，空隙間比表面積迅速增加，這樣溶劑提取時傳質(zhì)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(tǒng)水解預處理技術(shù)的潛力。

       改變食品原料中組分的分子構(gòu)象和理化性質(zhì)：蒸汽爆破技術(shù)不僅促使食品原料中物質(zhì)更多地釋放，還可改變一些組分的分子構(gòu)象，進而改善原料的加工性能及其產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhì)地粗糲，結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu)重排等協(xié)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(zhuǎn)化。

       05、蒸汽爆破技術(shù)的應用

       通過蒸汽爆破技術(shù)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(jīng)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(shù)應用于全麥粉的生產(chǎn)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(shù)處理花粉，能夠?qū)⒒ǚ蹆?nèi)溶出的營養(yǎng)物質(zhì)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(shù)、霉菌總數(shù)以及大腸桿菌明顯降低，營養(yǎng)物質(zhì)溶出的比例、破壁率以及A280值在工藝放大生產(chǎn)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(chǎn)品產(chǎn)品開發(fā)。