预处理按作用方式可分为机械、物理和化学预处理三类。机械预处理是通过机械手段来实现的原料预备处理,常见的有物料切分、粉碎、削皮、去蒂等,一般仅对脱水速度和产品外观品质有较大影响。物理预处理是利用物理因素的变化达到某种效果的预处理方法薪洗笥跋臁;гご硎峭ü侄卫锤缮嫖锪霞庸す讨械幕П浠佣刂破浔浠蛴欣谄分史较蜃脑ご矸椒āT诖吃ご碇校曰гご淼难芯亢涂⒐ぷ饕幌虮冉媳∪酢S捎诨гご砟勘旮饕欤砑蛹林掷喾倍啵砑雍蟮淖饔没砬Р钔虮穑斐8丛印R虼丝梢运祷гご淼姆⒄故谴吃ご淼难由臁?
干燥前预处理理论要点
生鲜食品预处理理论发展至今已形成了酶活力控制理论、抗氧化性理论和脱水速率控制理论等传统解释体系,近年来已逐渐吸收了生物化学中酶研究前沿、食品化学中色香味研究前沿和细胞学中细胞结构与环境研究前沿的一些研究成果,形成了现代预处理理论体系。
传统的预处理理论主要根据预处理的两大作用(即调控脱水产品的品质和提高脱水速率)来建立。具体来说,调控脱水产品的品质预处理主要通过控制酶的活力和提高产品的抗氧化性来实现;提高脱水速率预处理主要通过提高物料水分扩散能力和削弱细胞膜阻力来实现。现代预处理与传统预处理的区别除了上述的对传统预处理理论上深化外,还增添了通过特殊化学添加后的特定品质提高这部分新内容,其理论目前还不成熟,但揭示了现代预处理发展的方向。
酶活力控制理论传统的酶活力控制理论认为,所有生物体均含有氧化酶系统,虽然含量不一,但通过酶致褐变对脱水产品品质均有不同程度的不利影响,而预处理应起到控制酶活力的作用。值得庆幸的是,实际上酶对湿热环境非常敏感,据美国德斯洛尔的试验分析,确定了在100T下热水中只需保持lmin即可使各种酶失活的结论,但脱水所用热风温度并不能钝化酶活力,原因是温度和湿度均不够。因此要使酶失活,必须考虑在预处理时进行。热烫是一种行之有效的传统物理预处理方法,热烫使酶失活的化学解释是利用蛋白质(酶的主体是有特殊功能的蛋白质)遇热变性,从而失去催化反应功能的原理而设计的方法,但热烫后仍存在可逆失活现象。
现代酶分子学通过酶分子的显微研究认为,酶是蛋白质性的高分子催化剂,有时却是强抑制剂。其相对分子质量通常为1万至数万,相当于相对分子质量为100至数百的普通氨基酸分子的百倍。酶的催化作用与其他化学催化作用主要的不同点有二:①仅作用于特定的基质(即基质特异性);②有极高的催化或抑制能力。
现代酶前沿研究的成果表明,对生鲜食品褐变和气味恶化的主要有害酶为0-联苯酚氧化酶系统,对绿色果蔬贮藏有害的酶主要是叶绿素酶,不利的生化反应速度要比无酶系统快数十倍至数百倍。研究者还发现,生鲜食品中同时存在许多有益酶,如一些抗氧化物酶,由于这些酶的存在,在低氧环境下对抑制不利的生化反应,乃至消除加工中产生的自由基均有良好的效果。近年来酶工程学的研究人员已开始进行特定酶的化学变性条件研究,由此可能产生酶处理的可选择性。因此,如果某种生鲜食品脱水前具有不许热烫的特殊要求,则可利用酶处理来达到目的。
抗氧化性理论传统的抗氧化性理论认为,氧化变质是影响脱水食品品质的又一主要因素。其直接后果包括非酶褐变、维生素氧化分解和色素氧化褪色或变色等。通过预处理应提高产品的抗氧化能力。
非酶褐变的主要反应是羰氨反应,现代生物化学理论认为,该反应大体上由初期、中间和后期三个阶段组成,其反应图式见实际。图中A(糖-胺缩合)和B(Amadori分子重排)阶段为初期阶段,C(糖脱水)、D(糖裂解)和E(氨基酸分解)阶段属中间阶段,F(丁间醇醛缩合)和G(醛-胺缩合,杂环氮化合物的生成)阶段为后期阶段。适于脱水的果蔬中主要维生素氧化分解的反应有维生素C降解反应(实际)、硫胺素降解反应(实际),以及冷-胡萝卜素的裂解(实际)等。适于脱水的果蔬中主要色素氧化变色的反应有叶绿素脱镤反应(其分解机制见实际)和类胡萝卜素的氧化褪色。
防止氧化变质,传统的方法是在预处理后期加硫处理,加硫有亚硫酸盐浸泡和熏硫两种方法。其原理是利用残留于产品上的亚硫酸根离子的强还原作用来抗氧化。但近年来由于美国FDA的禁止,出口食品中的亚硫酸根离子受到严格检验。部分脱水食品作为一种出口创汇商品,正面临着挑战。
醛糖+胺化合物、今尽置换醛胺+h2o
实际羰氨反应褐变(J.E.Hodge,1953)
褐色素
实际维生素C降解反应
(H2A为还原性抗坏血酸,HA-为单负离子抗坏血酸,A为脱氧抗坏血酸,A_为抗坏血酸游离基负离子,DKG为2,3-二酮基古洛糖酸,为金属催化剂,冷库工程H0/为氢过氧游离基)实际硫胺素降解反应聚合物,挥发性化合物反式胡萝卜素
叶绿素
Mg2。/酸
叶绿醇
叶绿醇
素
实际叶绿素分解机制(N.A.M.Eskin,1971)现代抗氧化性研究通过吸收生物化学中一些天然抗氧化剂和天然抗氧化酶的研究成果拓展了传统抗氧化剂的范围,显示了广阔的前景,但目前发现有效的种类由于成本及生产上可操作性的原因,离实际应用仍有一定的距离。
①控制物料水分扩散理论。该理论认为,控制物料水分扩散主要通过调节其蒸发面积来实现。机械预处理以切割、粉碎等手段加大了物料脱水过程中的水分蒸发面积,从脱水机理来看,既减少了内扩散的距离,又增大了外扩散面的面积,从而有效地提高了脱水速率。但迄今为止,切割形状(切块、条、片等)及其厚度,切割方式(各种机械、手工方式),以及预处理工艺参数对脱水速率的影响及其优化的研究报道较多,这些研究大多是试验型的,尚缺乏从机理的角度定量地分析内外扩散参数,分析有意义的单元体,在此基础上建立数学模型。在扩散分析中,水分蒸发面积是一个重要的参数,由于蒸发水分总是向上,而蒸发面积在物料堆积时具有方向性,即蒸发面积是一个矢量,使有效蒸发面积存在。堆积的随机性,可应用随机理论加以研究。但这方面的工作研究还不多。
②控制细胞膜阻力理论。现代细胞学理论认为:在物理参数,缺乏考虑烂糊率因素对推荐值的影响。
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