感应电场在食品加工中的应用
热效应,励磁,水解,1感应电场的工作原理,2感应电场的应用,1微生物杀灭及酶钝化,2多糖的改性,3天然产物提取,4其它应用,3结语
张令涛,金亚美,吴石林,徐 悦,徐学明,杨 哪(江南大学食品学院 江南大学食品科学与技术国家重点实验室 江苏无锡 214122)
随着人们对食品风味以及营养物质要求的不断提高,非热加工技术在食品领域得到很好的发展。这是因为非热加工在不破坏功能物质的情况下,保证了产品的安全[1]。食品热加工的诸多弊端使得各种非热技术得以快速发展,目前部分非热加工能部分替代传统的热加工[2-4]。物理场的热加工包括微波处理[5]、射频处理[6]等,都具有非热效应,而涉及电场的加工主要有欧姆加热OH(Ohmic heating)[7]、脉冲电场PEF(Pulsed electric field)[8]和中等电场MEF(Moderate electric field)[9]3 种,主要应用它们的非热效应。这3 种电场技术都是通过通电的电极直接接触食品原料进行处理,以完成加工的目的,因此不可避免地产生电极污染或金属腐蚀,造成产品风味和色泽发生改变。
在食品加工领域,单独将非热技术应用于工业化生产的情况相对较少,常见的是热加工与非热加工的结合。Riener 等[10]将温度预处理和高压脉冲电场相结合对新鲜苹果汁进行灭活试验,结果表明:50 ℃预处理和40 kV/cm 的脉冲电场处理100 μs 时,多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)的酶活性降低最多。Mok 等[11]将中强度电场和剪切应力(相当于一个产热处理)相结合,研究苹果汁中大肠杆菌的灭活情况,结果表明高剪切和高强度MEF 处理相结合,在使微生物灭活的同时,可使热处理温度降至最低水平,且复合处理对苹果汁的pH 值、颜色和自由基清除能力均无显著影响。鉴于此,设计一种热效应与非热效应相结合的IEF 技术,将对食品加工领域产生深远影响。
近年来,基于变压器原理的IEF(感应电场,induced electric field)技术正处于萌芽阶段,国内外对其报道较少。本文简述IEF 的作用原理,IEF在食品微生物灭活及酶的钝化、多糖改性、天然产物提取等领域的应用,分析IEF 优缺点及改进方法,指出利用IEF 技术弥补食品热和非热加工领域的空白,并展望其未来发展趋势。
1 感应电场的工作原理
基于变压器原理的IEF 技术是依据法拉第电磁感应定律建立的,通过交变磁场感应出的交变感应电场用于食品的加工[12]。传统的变压器结构主要由初级线圈、磁芯及次级线圈组成(图1a),初次级线圈均为金属线圈。IEF 系统的次级线圈是绝缘材料包裹的连续流样品缠绕而成(图1b) ......
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