微波技术在低糖果脯加工中的应用进展

杨淑纯，刘晓艳，白卫东，钱敏，刘巧瑜，赵文红

1. 仲恺农业工程学院轻工食品学院（广州 510225）；2. 现代农业工程创新研究院（广州 510225）；3. 广东省岭南特色食品科学与技术重点实验室（广州 510225）；4. 岭南特色食品绿色加工与智能创造农业部重点实验室（广州市 510225）

低糖果脯是指含糖量在40%～50%[1]的果脯，比传统果脯[2]含糖量降低20%左右，其原果风味浓，口感好，符合人们对健康食品的追求，更易被消费者接受，因此在当今发展健康食品[3]的大趋势下，果脯蜜饯的低糖化生产成为一种发展趋势，越来越多种类的低糖果脯被研发出来，比如：有较为常见的低糖猕猴桃果脯、低糖芒果果脯、低糖山楂果脯[4-9]，受大众喜欢的水果类果脯；也有低糖胡萝卜果脯、低糖莲藕果脯、低糖玫瑰果脯等[10-14]比较独特的新产品。但是低糖果脯在生产过程中也出现许多问题：干燥不均匀，干燥周期较长，水分相对较高，导致产品易霉变、难保质，不利于贮藏；氧化硫残留量超标，危害人体健康；低糖含量也容易使果实外观干瘪、光泽灰暗、饱满感不足及原果味流失等[15]。因此，具备甜味低、原果味浓、更安全、卫生、营养价值高等特性的低糖果脯成为众多研究者的研究对象。

随着低糖果脯的需求量增大，微波技术作为一项新兴技术领域也被充分利用到果脯加工中[16]。微波作为一种非电离辐射[17]，在低糖果脯中的应用主要是利用其热效应和非热效应[18]的原理。微波热效应发生的同时，在微波的作用下，食物中的有害菌、虫害等生物体因蛋白质变性而失活并使细胞中核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）的若干氢键松驰、断裂或重组，干扰或破坏其正常的代谢、遗传和增殖，抑制或致死菌体或害虫的生长，达到杀虫、灭菌、保鲜的效果[19]，即微波的非热效应。微波干燥[20]和微波渗糖[21]主要是因为其热效应的作用，由于其速度快且效果比传统方式更好，因此深受研究者喜欢。而起步稍微晚的微波灭酶和微波灭菌技术主要利用其中的非热效应作用，近年来也逐渐发展。基于此，主要对微波技术在低糖果脯加工中的应用进行综述。

1 微波技术在低糖果脯加工中的应用进展

1.1 微波灭酶技术

护色是果脯加工中的关键工艺之一，对果脯质量有很大的影响。由于硫酸盐和亚硫酸盐等可以有效抑制果脯制作过程中产生褐变，护色效果也比较好，因此以往在果脯制作时大多采用硫处理的方法。但随着研究的不断深入，发现硫处理后的果脯中氧化硫残留严重超标，这对人体的健康造成一定威胁。因此，在果脯的灭酶方面，人们不断摸索更加安全有效的灭酶技术。吴永年等[22]发现，食品中常见的酶对微波较为敏感，微波也能大幅缩短物料中酶的存活时间，有效保留果脯的香气和减少物料处理时因酶的活动而对物料内部营养和结构的过多损坏[23]。蔡佳昂等[24]发现微波处理能够有效抑制鲜切山药中褐变相关的多酚氧化酶与过氧化物酶的活性，从而延缓整体褐变速度。早在1997年，黄金忠等[25]就通过试验得出，微波灭酶的较佳工艺为750 W/kg、4 min。另外，微波处理还具有减少VC损失、驱除氧气代替SO2护色、减少酶褐变和缩短处理时间等优点[26]。因此，微波灭酶作为一种新型的安全技术，越来越多应用在低糖果脯护色领域。

国内外学者通过采用微波灭酶技术对果脯进行处理后的结果分析得出，该技术的处理效果比传统的灭酶技术更为明显。Moreno等[27]在草莓加工试验中和Cano等[28]在香蕉片加工试验中，利用微波灭酶都取得满意效果。康健等[29]采用微波灭酶技术代替过去的熏硫护色工艺，说明微波处理对无硫杏脯制作的优越性。郑苏珠等[30]在低糖黄皮果脯的开发与研制时发现，用微波80 ℃灭酶5 min，便能达到最佳护色效果。杨金英[31]在农产品护色和干燥工艺及其模型研究中用不同方式对甘薯脯进行灭酶处理，结果发现微波质量功率1.25 kW/kg，灭酶时间180 s的条件下对甘薯片酶活性抑制更为彻底，该方法也降低灭酶的成本。

1.2 微波干燥技术

传统的干燥方法使果脯在干燥过程中不仅受热不均匀，表层先受热，干燥完成时，果脯内外含水量不均匀，以至于果脯表皮过硬，口感较差，而且干燥周期过长，这是低糖果脯传统生产过程中要解决的问题，而微波干燥技术恰好可以解决果脯风干的这些特点，干燥速率大幅提升的同时也大幅提高果脯的口感[32]。用微波对果蔬进行干燥，比其他方法更有利于保留果蔬中的维生素C含量[33]，如菠菜叶[34]、杏[35]和土豆[36]。另外，微波干燥技术还具有节能、生产效率高、干燥均匀、清洁生产、易实现自动化控制和提高产品质量等优点[37]，因此在低糖果脯的加工领域深受喜爱。

在研究微波干燥对果脯干燥的效果时，不仅通过不同微波条件对干燥效果的影响开展研究，也通过不同干燥方法突出微波干燥的处理效果的优势，同时，将微波干燥与其他新型干燥方法进行联用，也是近年来研究的热点。王仕钰等[38]研究不同微波功率密度对低糖枇杷果脯干燥特性的影响，并对干燥过程进行建模分析，结果表明，可用Page方程描述低糖枇杷果脯的微波干燥过程，模型中的系数受微波功率密度的影响。肖春玲[39]研究不同的干燥方式对樱桃番茄果脯感官品质的影响，研究发现与其他干燥方式相比，用915～2 450 MHz微波频率加热干燥8 min后所得的樱桃番茄果脯的饱满度最高，原果香味浓，且VC含量最高，达29.94 mg/100 g，在保质期方面，经过微波干燥方式处理的番茄果脯在常温下贮藏 300 d，仍未发现产品有腐败现象，说明微波干燥效果是很好的，并且可以最大程度保持樱桃番茄果脯的营养素。祝美云等[40]采用鼓风微波组合干燥的烘烤方式烘烤制作马铃薯菠萝复合低糖果脯，干燥速率提高1.4倍以上，干燥时间缩短3 h，所得产品得到较佳的口感与外观，且保存期长。

1.3 微波渗糖技术

传统果脯大多为煮制渗糖，由于煮制渗糖加热温度高、所需时间长，导致营养成分损失较严重[1]。低糖果脯含糖量较低，因此存在糖液渗入难度大、外形不饱满、贮藏期短等缺点，不适合使用传统渗糖方法[41]。生产低糖果脯的关键是渗糖，果蔬组织的渗糖速度和效果与果蔬组织结构密切相关[42]。微波渗糖是近几年发展起来的新型渗糖方式。使用微波处理果蔬时，浸入糖液的果蔬组织一开始内部即被加热，气体迅速排除，产生渗透压，周围环境中的糖分快速渗透到果蔬组织中去，因而有效地提高果蔬组织的渗糖效果[43]。与此同时，果蔬原有的品质和风味也被最大限度地保持下来，因此，微波渗糖是一种加工果脯蜜饯的良好处理方法[44]。

微波渗糖技术对低糖果脯的发展作出非常显著的技术支持，是低糖果脯加工中最常见的渗糖技术之一。早在2005年，Huo等[45]建立微波三维加热模型，研究结果为微波渗糖在低糖果脯加工工艺中的应用提供理论依据。蔡华珍等[46]发现，在微波渗糖前采用微波渗糖促进液处理，能明显提升微波渗糖效果，渗糖促进液有效地改变细胞膜的通透性，对微波渗糖起很好的促进作用。马道荣等[47]以苹果为试验对象，研究不同预处理方式及微波渗糖工艺对苹果脯加工品质的影响规律。结果表明，以硫处理作为预处理，结合微波低档条件渗糖进行苹果脯加工的产品得到含糖量为20%，VC含量4.11 mg/100 g，感官特性评分90分的最佳品质指标。祝美云等[48]通过对苹果果脯的研究也发现微波渗糖可以有效缩短时间，并能较好保持果蔬组织营养成分及原有风味。冯媛媛等[49]通过单因素对影响低糖欧李果脯品质的预处理的关键工艺技术进行研究，并通过正交试验得到最佳微波工艺条件为30%微波火力下渗糖20 min，在此条件下可加工出欧李味浓郁、色泽、软硬度均较好、酸甜适中的低糖欧李果脯。胡永正等[50]、刘艳等[51]、桑田[52]、马艳弘等[53]和赵广河等[54]分别研究微波渗糖技术加工低糖芒果果脯、低糖山楂果脯、低糖黑莓果脯、低糖蓝莓果脯及低糖姜脯工艺，均得到了色泽、组织、口感等感官品质更好的产品。

1.4 微波灭菌技术

果脯杀菌是果脯加工中最后，也是最重要的一道加工工序，它对果脯的货架期长短起着重要的作用，但为了保持果脯原有的风味及口感，产品在包装之后不再适合采用传统的高温、高压的杀菌方法进行处理[55]。微波杀菌属于新型热杀菌技术，与传统的热力杀菌相比，微波杀菌具有加热时间短、升温速度快、杀菌均匀、穿透力强、节约能源、加热效率高、适用范围广等特点[56]。与化学方法杀菌相比，微波杀菌无化学物质残留而使安全性提高[57]。同时，微波杀菌便于控制，食品的营养成分及色、香、味在杀菌后仍接近食物的天然品质[58]，已证明对李斯特菌[59]、霉菌[60]、大肠杆菌[61]和金黄色葡萄球菌[62]等多种有害微生物具有明显的抑制作用。因此，应用微波杀菌处理低糖果脯，不仅可以有效抑制微生物的生长，还能获得感官品质较好的产品。

郭淼等[63]在研究苹果脯的保藏性研究中发现，采用650 W的微波功率照射200 g已用聚丙烯包装的低糖苹果脯120 s，对霉菌的杀灭率达到80%以上，对酵母菌杀灭率也可达72%以上，经过此处理后的产品在室温下的安全贮存期可到180 d以上。于华洋[64]采用微波照射低糖姜脯，研究发现120 s综合效果最好，此条件对霉菌的杀灭率达到84.87%，对酵母菌的杀灭率达到69.67%，水分散失率为6.61%，微波照射后的低糖姜脯储藏期限可达90 d。王春荣[65]研究低糖蓝莓果脯保藏性时发现，微波杀菌可以有效延长果脯的保藏期，从而提高果脯的质量，通过不同的微波杀菌时间的比较，最终结果表明，微波处理20 s后，产品的菌落总数就能达到国家卫生标准，此结果与王磊[14]处理低糖板栗果脯时一致。高海生等[66]在研究不同的杀菌方式对低糖桃脯的杀菌保藏试验中发现，微波杀菌效果最好，处理后VC保存率高达64.5%，而100 ℃的巴氏杀菌，VC保存率仅为17.8%，方差分析表明，VC保存率在几种杀菌方法间差异极显著。王家园等 在无硫低糖杏脯制作过程中，用功率为650 W微波照射120 s，产品常温下储藏180 d后微生物指标符合国家卫生标准，且产品无返砂、褐变、干缩现象，外型饱满、色泽黄亮，感官品质较好。由此可见，微波杀菌技术不仅在处理时间方面，还是处理效果上，都有较好的优势，这是对低糖果脯的加工非常有利的一项技术。

2 结语与展望

微波技术在低糖果脯加工领域的相关基础研究和应用研究已取得相当不错的成果，随着健康理念及休闲食品越来越深入人心，低糖果脯的市场前景良好，微波技术作为相对健康绿色的新兴加工技术，也将会有很大的发展前途。另外，微波技术作为一种型发展技术，可以在整个果脯加工过程中贯穿，但现有研究只局限于一个工艺步骤，可不可以综合应用，如在渗糖或者干燥的同时对果脯进行灭酶？还需要进一步探索研究，以充分发挥微波技术的最大优势。