微波設備在水產品加工中的應用！
水產品是海洋和淡水漁業生產的動植物及其加工產品的統稱，分為魚、蝦、蟹、貝四大類，是日常生活消費中不可缺少的的一部分，因其特有的特性，對其的加工要求不斷提升，才能滿足現在日益增近的消費需求。保鮮加工技術一直是水產加工的難題。這幾年起來的微波技術正好符合水產加工的特點，本文從保鮮、解凍、凍藏、殺菌等幾個方面介紹了微波加熱較傳統加工工藝而言突出的特點，不足之處。
微波技術在食品工業中的應用雖然起步較晚，但近幾年發展快速。我國從20世紀70年代開始進行微波技術的研究與開發，目前在食品加工等領域已得到廣泛應用。微波食品工業在起步時應用、開發速度緩慢，直到1986年才有微波設備用于食品調溫、預煮熏肉、家禽、肉餅加工、面條、快餐和果蔬的干燥與面包和酸奶的消毒。近幾年來，微波食品工業發展極快，全世界微波食品加工設備增長迅速，專用的微波設備已有微波干燥設備、微波殺菌設備、微波加熱設備等多種類型。
一、微波設備加熱的機理及特點
微波是一種頻率在300MHz- 300GHz間的電磁波，它具有波動性、高效性、熱特性和，非熱特性四大基本特性。它能夠滲透到物料內部，使物料內部的分子相互作用而轉化為熱能。現有理論對微波加熱機制的描述一般是從極性分子及離子在微波場中的旋轉和電泳遷移這兩個角度來進行的。
微波加熱是通過微波透入物料內，與物料的極性分子相互作用，使其極性取向隨著外電磁場的變化而變化，致使分子急劇摩擦、碰撞，使物料內各部分在同一瞬間獲得熱量而升溫。微波加熱具有選擇性和即時性，加熱效率高、節約能源，穿透性好等特點。
微波設備殺菌機理主要包括熱效應理論和非熱效應理論。熱效應理論認為微波具有高頻特性，當它穿透介質時，水、蛋白質、核酸等極性分子受交變電場的作用而取向運動，相互摩擦產生熱量，從而導致溫度升高，使微生物的蛋白質、核酸分子改性或失活，從而殺滅微生物。非熱效應理論主要有細胞膜離子通道模型和蛋白質變性模型。前者認為微波對細菌的生物反應是微波電場改變細胞膜斷面的電子分布，影響細胞膜周圍電子和離子濃度，從而改變細胞膜的通透性能，細菌因此不能正常代謝，細菌結構功能紊亂，生長發育受到抑制而死去。后者認為，微生物中的蛋白質、核酸物質和水等極性分子在高頻率、強電場的微波場中隨著微波極性的改變而引起蛋白質分子團的旋轉或振動，使其蛋白質分子變性，從而達到殺菌目的。微波殺菌的特點：微波殺菌是微波的熱效應和生物效應的共同結果，且后者為細菌致死的主導因素，打破了常規加熱殺菌以熱力為惟一主宰力量的格局。
二、微波設備在水產品加工中的應用
1、微波設備在魚類保鮮中的應用
微波加熱方式是瞬間穿透式加熱，被加熱的食品直接吸收微波能而即刻生熱，因而速度快，內外受熱均勻，同時食品中的微生物也會吸收電能而使溫度升高，破壞菌體中的蛋白質成分，起到殺死微生物的作用。魚類正是適合這一生產加工方式的主要對象，魚類含有較多的不穩定結構蛋白、氨基酸、單雙低聚糖等呈味和風味物質，如果加以高溫殺菌或者保鮮，那么其結構和風味定會有較大的影響，反言之微博殺菌保鮮技術所消耗的能量小，產熱高，只需確定相應的輻射量，對于保鮮效果和殺菌效果是十分顯著的。另一方面，細菌處在微波電場環境下，受到電磁場作用，細菌會對電磁場作出應答效應，這時細菌賴以生存的細胞膜與外界交換營養物質的“離子通道”關閉，正常的生理活動受到干擾停頓，造成細胞膜的瞬間破裂，成為細菌致死的重要原因。Fiemin、Nyrop，等人己證實高頻電磁波對微生物的致死作用。Robert等人把幾種對象菌接種到食品中，然后用2450MHZ的微波進行處理，并將處理結果與傳統的加熱方祛進行比較。結果表明，要取得相同的滅菌效果，微波技術所需時間僅為傳統加熱時間的。日本東芝公司早在1972年成功地用微波對榻榻米進行工業化殺蟲處理，取得很好的效果。20世紀80年代，荷蘭每日食品公司將盒裝魚、肉食品經微波72-75℃快速均勻殺菌后，產品能夠在0-4℃冷藏柜保存180d。瑞典、德國和丹麥均使用微波進行對切片面包殺菌、防霉、保鮮的工業化生產，其保鮮期由原3-4d延長到30-60d。在歐洲，微波主要應用在肉類、面包和面食等產品的巴氏殺菌中。Bengtsson等用60MH:和2450MHZ的微波對脆火腿進行巴氏殺菌，與熱水處理相比，其汁液流失量減少，加熱時間縮短，較好地保存了食品的風味。目前，微波技術也可用于魚類的瞬間殺菌。微波的快速熱效應有助于褐變初期控制醒的形成，減少了非酶促反應褐變底物的濃度，阻滯了褐變的發展，可有效地提水產品的品質，延長水產保質期。此外，在微波的激發下，氨基酸、單雙低聚糖等呈味和風味物質形成的化學反應速度加快。可能是由于微波加速了分子活性，提高了分子的活性，增加反應物分子的碰撞頻率，風味物質化學轉化速度可提高5-40倍。此外，微波技術在一定程度上還可以抑制某些酶的活性，從而達到保鮮的目的。
2、微波設備在水產品干燥方面的應用
水產品進行冷凍干燥時需要外部提供冰塊升華所需的熱量，升華的速率則取決于熱源所能提供的能量的多寡。水產品的新鮮程度往往與其含水量呈正相關性，新鮮的魚類產品肌肉較有彈性，持水力高，肉色鮮艷，但是冷凍后的水產肉色暗沉，持水力下降。這取決于魚類在冷凍干燥種所發再生的一系列化學變化。如肉質的冷凍干耗，油燒的現象，致使魚類的肉質在冷凍過程中呈現出多孔的性質。微波技術對于食品加熱方面有較為突出的優點，從食物內部進行脫水，干燥。魚類進行較短時間的微波加熱干燥，除去內部多余的水分，再進行低溫冷凍，可較好的保持原有的新鮮程度，避免干耗等不必要的新鮮程度損失。在解凍之后魚類組織可以較好的恢復期彈性，比較直接冷凍干燥而言其肌肉的持水性、色澤有顯著提高。
3、微波設備在水產品殺菌中的應用
微波滅菌的特點是食品整體升溫迅速，所需滅菌時間短，為滅菌食品保持色、香、味和營養成分創造下極有利的條件，并且改變了目前常規殺菌方法設備龐大、費用高、不易實現自動化生產的缺點。要取得相同的殺茵效果，微波技術所需時間僅為傳統加熱時間的1 /9 - 1 /2微波防止月餅霉變的研究結果表明，微波處理30 s，溫度升為54.4oC，可殺死78.8 %黃曲霉菌和64.77 %的圓弧青霉；照射120 s時可殺滅100 %的黃曲霉菌和99.99 %的圓弧青霉；照射150 s時，中心溫度可達104 oC 可保持月餅 80 d以上不發生霉變.這說明要從根本上解決月餅霉變問題，微波照射完全可行。另外，利用微波加熱對牛乳進行殺菌消毒，鮮奶經微波處理30s到鮮奶中細菌總數的質控指標；處理90s，對雜菌和大腸桿菌殺滅非常徹底，即使保存7 d后仍無細菌生長。
水產品類的深加工過程中，殺菌是十分重要的環節。既要達到國家標準度，嚴格控制細菌數量，但是又不能破壞水產的新鮮程度，影響水產類的風味。傳統的殺菌方式以直接加熱為主，消耗能量較高，并且是利用熱源提高水產品溫度，使得物料升溫，達到殺菌的目地。效果比較明顯，但是殺菌溫度往往過高，魚類的蛋白肉質性質改變，僅從單一的殺菌角度來說是不夠經濟和合理的。微波殺菌正好克服了傳統殺菌的缺點，消耗能量低，產生熱值小，殺菌效果顯著，殺菌時間短。，大大的提高了生產效率、縮短了生產時間。只需嚴格的控制輻射量和輻射時間就可以避免不必要的影響。綜合考慮而言，微波殺菌較傳統加熱殺菌而言，保鮮性和殺菌效率都大大提高。
4.微波設備在水產品加工膠原蛋白的提取中的應用
魚皮中含有大量的膠原蛋白，膠原蛋白經水解后，具有一定的生理功能特性，魚皮膠原蛋白作為一種天然的高分子化合物，具有一定的凝膠性、高分散性、低粘度性、吸水性及乳化性。經過張聯英和曾名勇的實驗研究證明，未經微波預處理的鳙魚、鱸魚、鯽魚等魚皮采用熱水提取的得率分別為8.5%、8.3%、8.4%。例外他們對比Jamilah等從紅、黑羅非魚皮重提取的熱水溶性膠原蛋白實驗得知，熱水法提取的魚皮膠原蛋白結果相近。在解凍條件下，微波預處理2min，采用熱水法提取膠原蛋白提取率分別為8.7%、8.4%、8.6%。與未經處理的提取率有所提高。但隨微波預處理的時間加長，到達一定時間提取率反而下降。實驗表明適當的預處理可以提高魚皮膠原蛋白的提取率
5.微波設備在水產品解凍方面的應用
目前水產品保鮮最有效的方法就是冷凍。利用低溫保鮮的原理降低酶的活性，抑制微生物的生長繁殖，減少魚體自身的生化反應。從而可達到長期儲藏或者長途運輸保鮮的目的。冷凍對水產的影響是不容忽視的，但是解凍的技術和方法也會較大的影響魚類的新鮮程度和色覺程度。
水產品在冷凍過程中會產生干耗、油燒等不利的因素。使得水產品肉質干癟、疏松，失去彈性，風味改變。所以在解凍過程中就應盡量的避免物質重復性的損傷。傳統解凍主要是利用高溫使魚類的冰層融化，恢復原有的理化狀態。但是加工過程中由于高溫使得水分流失程度加劇，同時改變魚類的風味加速的脂肪的氧化，種種不利因素都導致了水產品品質的敗壞。微波冷凍技術在這幾年不斷興起，利用較低的能量，是的水分在最短時間揮發，并且減少了自身水分的流失。因為加熱溫度不高，風味物質得到了較好的保存，脂肪氧化現象大大的減少。
但是微波技術在食品解凍方面的應用傳統的解凍作業有以下幾個缺點：時間長；占地面積大；消耗大量清潔水。由于微波加熱的特性，使得微波加熱解凍可以完全或部分地克服上述缺點。自然解凍是失水率最小的方法，但微波解凍與自然解凍相比，微波解凍比自然解凍快得多，而失水率兩者基本上處于同一水平。工業上已用微波加熱解凍的食品有：肉、肉制品、水產品、水果和水果制品。家用微波爐用于冷凍食品的解凍極為方便和快捷，并已為大多數家庭所采用。
微波技術作為一種現代高新技術在食品中的應用將越來越廣泛。微波技術在很大程度上促進了食品工業的發展，尤其對于產品價值高，質量要求嚴，熱傳導率低，用傳統工藝難以解決的物料，微波干燥設備、微波殺菌設備發揮了重要作用。
