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摘要：對(duì)日本等發(fā)達(dá)國(guó)家肉類調(diào)理食品加工中過(guò)熱蒸汽的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了較為系統(tǒng)的闡述。過(guò)熱蒸汽技術(shù)具有縮短加熱時(shí)間、提高出成率、脫油、減鹽、抑制油脂氧化、改善食品質(zhì)地、表面瞬時(shí)殺菌等效果，作為一種新型加熱調(diào)理技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于肉類調(diào)理食品等食品加工領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：過(guò)熱蒸汽；肉類調(diào)理食品；油脂氧化抑制；表面殺菌

中圖分類號(hào)：TS207.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2013）07-0048-05

熱處理是食品加工過(guò)程中的一種主要調(diào)理手段。熱處理可分為直接加熱、間接加熱和物料內(nèi)部加熱（自發(fā)加熱）等形式。飽和蒸汽是水在沸騰狀態(tài)下產(chǎn)生的水蒸汽，在常壓下為沸點(diǎn)溫度，是食品加工中常用的一種加熱介質(zhì)。而過(guò)熱蒸汽是指飽和蒸汽繼續(xù)加熱后，常壓下溫度高于沸點(diǎn)的無(wú)色透明的高溫水蒸汽。

隨著過(guò)熱蒸汽技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)、日本等國(guó)逐步生產(chǎn)出用于食品加工的過(guò)熱蒸汽裝置或者電器。過(guò)熱蒸汽在食品干燥、食品加工、食品烹飪等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1-10]。過(guò)熱蒸汽干燥對(duì)提高干燥效率、降低干燥能耗、減少環(huán)境污染、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義，將過(guò)熱蒸汽應(yīng)用于食品干燥有著廣闊的前景。使用過(guò)熱蒸汽進(jìn)行烹飪和食品加工具有食品受熱均勻、加熱速度快、食物更加美味、防止維生素流失等顯著優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)過(guò)熱蒸汽技術(shù)還可以用于食品加工廠中輸送帶的清洗、殺菌以及食材加熱處理、食物殘?jiān)姆勰┗俺舻?。本文?duì)日本等發(fā)達(dá)國(guó)家肉類調(diào)理食品加工中過(guò)熱蒸汽的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了較為系統(tǒng)的闡述，以期在肉類調(diào)理食品加工中更好地利用過(guò)熱蒸汽。

1 過(guò)熱蒸汽技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 過(guò)熱蒸汽技術(shù)介紹

過(guò)熱蒸汽具有以下優(yōu)點(diǎn)[11-12]：1）過(guò)熱蒸汽的熱容量大，具有極好的熱傳導(dǎo)性；2）加熱初期在被加熱體表面發(fā)生水的凝結(jié)，之后凝結(jié)水被干燥；3）可實(shí)現(xiàn)低氧環(huán)境中的加熱；4）可在常壓下實(shí)現(xiàn)高溫加熱，安全性高；5）設(shè)備共用性高、處理對(duì)象廣泛：通過(guò)改變過(guò)熱蒸汽溫度，可對(duì)食品原料進(jìn)行燒烤、熏蒸、干燥、炸制等各種不同的加工處理?？蓮V泛應(yīng)用于肉類、水產(chǎn)類[13]、野菜類、水果類、面包類、點(diǎn)心類、面類以及堅(jiān)果類等不同食品原料的加工。

1.2 傳熱特性

如圖1所示，普通烤箱是通過(guò)高溫空氣與被加熱體接觸，通過(guò)對(duì)流傳熱進(jìn)行加熱（空氣的比熱是1.00J/（g·℃））。與之不同，過(guò)熱蒸汽除了對(duì)流傳熱（水蒸氣的比熱是2.01J/（g·℃））之外，還通過(guò)過(guò)熱蒸汽在被加熱體表面發(fā)生凝結(jié)釋放出的凝結(jié)熱來(lái)加熱物體。凝結(jié)熱為2256.7J/g，熱量很大，被加熱體在過(guò)熱蒸汽凝結(jié)的同時(shí)吸收大量的熱量，可急速升溫。另外，過(guò)熱蒸汽具有在低溫部位優(yōu)先凝結(jié)的特性，因此可抑制加熱不均勻現(xiàn)象的發(fā)生。

1.3 凝結(jié)-干燥特性

圖2所示為過(guò)熱蒸汽加熱時(shí)，食品中的水分變化曲線，隨著加熱方式的不同而呈現(xiàn)不同的趨勢(shì)。過(guò)熱蒸汽與食品接觸后立即凝結(jié)為水，附著于食品表面，同時(shí)大量熱量被傳導(dǎo)到食品中，之后，隨著食品溫度的升高，食品中的水分開始被蒸發(fā)，經(jīng)過(guò)復(fù)原過(guò)程，食品開始干燥。因此，采用過(guò)熱蒸汽加熱，食品內(nèi)部的水分不會(huì)散失，所得產(chǎn)品內(nèi)部鮮嫩多汁而表面干燥。采用高溫空氣時(shí)，由于水分一直從食品內(nèi)部向外散失，食品內(nèi)外的水分均會(huì)減少。普通水蒸氣加熱時(shí)，由于水蒸氣會(huì)在食品表面凝結(jié)為水且不被干燥，導(dǎo)致最終產(chǎn)品內(nèi)外發(fā)黏，影響食品感官和品質(zhì)。

1.4 氧氣體積分?jǐn)?shù)

將過(guò)熱蒸汽充入加熱空間后，加熱室內(nèi)原本存在的空氣被排除出去，氧氣體積分?jǐn)?shù)降低。如圖3所示，熱空氣加熱時(shí)，加熱空間的氧氣體積分?jǐn)?shù)一直保持在21%左右。而過(guò)熱蒸汽加熱時(shí)，隨著過(guò)熱蒸汽充滿加熱空間，氧氣體積分?jǐn)?shù)急速減少，4min之后氧氣體積分?jǐn)?shù)可降低到0.1%以下。因此，過(guò)熱蒸汽技術(shù)可實(shí)現(xiàn)低氧或微氧環(huán)境下的食品加熱。

2 肉類調(diào)理食品加工中的過(guò)熱蒸汽技術(shù)研究現(xiàn)狀

日本各大研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)以及企業(yè)的研究人員致力于應(yīng)用過(guò)熱蒸汽技術(shù)開發(fā)肉類調(diào)理食品的調(diào)理技術(shù)與裝備。大量研究報(bào)告顯示，過(guò)熱蒸汽調(diào)理技術(shù)應(yīng)用于肉類調(diào)理食品加工中，具有縮短加熱時(shí)間、提高出成率、脫油、減鹽、抑制油脂氧化、改善食品質(zhì)地、表面瞬時(shí)殺菌等效果，可顯著提高肉類調(diào)理食品的保質(zhì)期與安全性。

2.1 加熱時(shí)間短縮與出成率增加

原料肉在煮制、燒烤等加熱調(diào)理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)變化，其中最明顯的是肉汁流失，質(zhì)量減輕。如何在保持調(diào)理肉制品品質(zhì)的前提下提高出成率，是降低生產(chǎn)成本、提高效益的有效途徑之一。大量數(shù)據(jù)表明，使用過(guò)熱蒸汽技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的煮制、烤制等加工方式，可減少被加熱食品原料的干燥，大幅提高出成率。其中，Kadoma等[14]以牛肋排、豬肉、雞翅等原料為研究對(duì)象，比較了熱風(fēng)烤爐和過(guò)熱蒸汽等不同加熱調(diào)理?xiàng)l件下的出成率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)過(guò)熱蒸汽可提高出成率5%左右。另外，Kawahara等[15]將瘦豬肉絞碎后加入1.5%的食鹽在乳缽中混合均勻制得肉糜，然后將肉糜制成厚度15～17mm，質(zhì)量約50g的肉餅。然后用過(guò)熱蒸汽（180、220、260℃）、烤箱（180℃）以及水煮（98℃）3種不同的加熱調(diào)理方式將肉餅中心溫度加熱到90℃。表1是各種加熱調(diào)理方式下豬肉餅的平均加熱時(shí)間及出成率，結(jié)果表明過(guò)熱蒸汽加熱可大幅縮短加熱時(shí)間及提高出成率，特別是與電烤箱相比，過(guò)熱蒸汽加熱可縮短加熱時(shí)間60%，提高出成率約18.5%。

2.2 脫油效果

日本研究人員以牛肉、雞腿、牛肋排、豬肉餅等為研究對(duì)象，采用熱空氣和過(guò)熱蒸汽對(duì)其進(jìn)行加熱調(diào)理，比較兩種不同加熱調(diào)理方式對(duì)脫油率的影響[14-15]。結(jié)果表明，在150℃和200℃兩種加熱溫度下，過(guò)熱蒸汽加熱的脫油率都是熱空氣加熱的2倍左右（圖4）。Kadoma等[12，14]認(rèn)為過(guò)熱蒸汽加熱時(shí)脫油效果是由以下原因所致：食品置入過(guò)熱蒸汽中之后，過(guò)熱蒸汽與食品接觸而導(dǎo)致溫度下降，凝結(jié)為凝結(jié)水附著在食品表面。同時(shí)由于凝結(jié)熱很大，食品的溫度迅速上升，食品中的油脂開始融化，繼續(xù)加熱后，油脂的黏度降低，流動(dòng)性變大而從食品中流出，另一方面食品的收縮也會(huì)促使油脂滲出。在食品表面積聚的油脂自然滴落或被凝結(jié)水洗脫下來(lái)。而高溫空氣是依靠對(duì)流傳熱來(lái)加熱食品的，食品升溫慢，食品表面不形成凝結(jié)水，所以食品表面積聚的油脂滴落所需的時(shí)間較長(zhǎng)，從而脫油量比過(guò)熱蒸汽加熱時(shí)少。

另外，應(yīng)用過(guò)熱蒸汽對(duì)油炸食品進(jìn)行脫油處理，可從油炸食品的外衣中脫掉大約80%的油脂，產(chǎn)品的形狀保持不變，而且冷凍以后再用微波爐解凍，仍可保持和剛炸好時(shí)的口感一樣。近年，日本研究人員為了減少油炸肉制品中油脂含量，成功開發(fā)出一種過(guò)熱蒸汽技術(shù)與油脂霧化技術(shù)相結(jié)合的新型炸制技術(shù)[16]。該技術(shù)采用高溫過(guò)熱蒸汽先將食品加熱到100℃以上，然后將經(jīng)特殊裝置霧化后的少量霧狀油脂噴射到食品表面，再經(jīng)短時(shí)間高溫加熱后即可達(dá)到油炸效果。所得產(chǎn)品既有傳統(tǒng)油炸食品的香酥風(fēng)味與口感，又大大降低脂肪含量。同時(shí)，由于炸制過(guò)程中只使用少量油脂，所以產(chǎn)生的廢油量大幅減少，可提高油脂的利用率，節(jié)約廢棄物處理費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。

2.3 減鹽效果

日本研究人員將雞胸肉絞碎后加入10%的食鹽混合攪拌均勻做成圓柱形肉餅（直徑33mm，高23mm，約45g），分別采用150℃的過(guò)熱蒸汽和高溫空氣對(duì)其進(jìn)行加熱調(diào)理對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高溫空氣加熱時(shí)，雞肉餅中的鹽分基本上沒有減少，而過(guò)熱蒸汽加熱時(shí)，雞肉餅的鹽分含量降低了10%以上[12]。由此可見，過(guò)熱蒸汽加熱具有減鹽效果。另外，過(guò)熱蒸汽加熱10min后，減鹽率就達(dá)到10%，之后基本不再增加，說(shuō)明減鹽效果是發(fā)生在加熱初期，而加熱后期則無(wú)此效果（圖5）。另外，為了研究減鹽效果的機(jī)理，日本研究人員用過(guò)熱蒸汽對(duì)表面用水清洗干凈的和未經(jīng)清洗的鹽鮭魚進(jìn)行了同樣的加熱調(diào)理實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者的減鹽率幾乎一樣。這說(shuō)明鹽分在過(guò)熱蒸汽加熱過(guò)程中會(huì)從食品內(nèi)部遷移到食品表面。由此推測(cè)減鹽效果的機(jī)理如下：由于離子具有從濃度高的部位往濃度低的方向移動(dòng)的特性（擴(kuò)散作用），加熱初期，食品表面食鹽中的鈉離子溶解于食品表面凝結(jié)水中而被洗脫下來(lái)。隨著食品表面食鹽鈉離子不斷溶解于凝結(jié)水中，食品內(nèi)部和表面的鹽分產(chǎn)生一定的濃度差，食鹽內(nèi)部的食鹽鈉離子因擴(kuò)散作用遷移到食品表面，而進(jìn)一步被凝結(jié)水洗脫，從而達(dá)到降低食品中鹽分的效果。

2.4 油脂氧化抑制作用

以鲹魚為樣品分別采用280℃的過(guò)熱蒸汽和電加熱燒烤對(duì)其加熱11min后，為防止加熱后的油脂氧化，加熱結(jié)束5min后用液氮對(duì)樣品進(jìn)行急速冷卻并對(duì)產(chǎn)品的過(guò)氧化值進(jìn)行了檢測(cè)。如圖6所示，電加熱燒烤后鲹魚的過(guò)氧化值為26.9mmol/kg，而過(guò)熱蒸汽加熱時(shí)過(guò)氧化值（peroxide value，POV）僅為14.8mmol/kg，降低了大約一半。由此可見，低氧環(huán)境下的過(guò)熱蒸汽加熱可有效抑制油脂的氧化。另外，其他研究人員以豬肉、雞肉、魚油為原料進(jìn)行了同樣的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果都表明，與傳統(tǒng)的烤制、炸制等調(diào)理方式相比，過(guò)熱蒸汽加熱均可顯著抑制油脂的氧化。同時(shí)，由于過(guò)熱蒸汽加熱調(diào)理是在低氧或者微氧環(huán)境下進(jìn)行，幾乎不形成苯并芘等致癌物質(zhì)（生成量是傳統(tǒng)燒烤方式的1/30以下），可提高食品安全性。

2.5 質(zhì)地改善效果

近年來(lái)，許多研究表明，過(guò)熱蒸汽加熱技術(shù)可最大限度保持被加熱食品的質(zhì)地不受破壞，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)調(diào)理加工[17-19]。最近，日本大阪府立大學(xué)通過(guò)采用熱空氣和過(guò)熱蒸汽兩種不同的加熱方式對(duì)雞腿肉進(jìn)行了調(diào)理對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究其對(duì)雞肉質(zhì)地的影響。研究人員將加熱調(diào)理后的雞腿肉中距離表面5mm的內(nèi)部組織切片取樣并電子顯微鏡下觀察雞肉組織質(zhì)地變化。結(jié)果如圖7所示，加熱前的雞腿肉組織結(jié)構(gòu)完整，經(jīng)過(guò)熱蒸汽加熱調(diào)理之后，雞肉組織中肌原纖維被部分分解，但仍保持完整的組織結(jié)構(gòu)。而經(jīng)熱空氣加熱后，雞肉組織中肌原纖維發(fā)生分解、凝集，組織結(jié)構(gòu)完全被破壞。這是由于過(guò)熱蒸汽加熱調(diào)理過(guò)程中，被加熱食品表在在和幾百度高溫過(guò)熱蒸汽接觸的瞬間急速升溫，同時(shí)過(guò)熱蒸汽在食品表面凝結(jié)為水，可保證食品在快速升溫過(guò)程中不發(fā)生水分散失，雞肉組織不易發(fā)生干燥斷裂，肉汁流失少，可保持雞肉內(nèi)部鮮嫩多汁，降低營(yíng)養(yǎng)損失。采用過(guò)熱蒸汽加熱調(diào)理的雞肉即使冷卻以后，也不易變硬，保持良好的口感。而熱空氣加熱調(diào)理時(shí)，水分散失嚴(yán)重，雞肉組織細(xì)胞易發(fā)生干燥斷裂，導(dǎo)致肉汁流失，營(yíng)養(yǎng)成分損失，口感變硬。

2.6 表面瞬時(shí)殺菌效果

通常牛肉、豬肉等原料肉表面沾有大量的微生物，其中包括大腸桿菌O-157等致命微生物。如果不在加工成肉制品之前將原料肉進(jìn)行減菌化處理，原料肉表面的致病微生物會(huì)在分割、絞碎、混勻等前處理工序中混入原料肉內(nèi)部，增加殺菌難度，大大增大食物中毒發(fā)生的概率。因此，對(duì)原料肉進(jìn)行表面殺菌對(duì)保證食品安全極其重要。目前，原料肉表面殺菌通常采用臭氧水、酸性電解水等化學(xué)殺菌方式，存在有害物殘留、變色、品質(zhì)下降等問題。另外，在日本也有采用火焰殺菌方式對(duì)生肉表面進(jìn)行殺菌的實(shí)例，但由于生鮮肉表面一般凹凸不平，導(dǎo)致殺菌不均勻。過(guò)熱蒸汽作為一種高效的表面瞬時(shí)殺菌方式，已被廣大食品加工技術(shù)研究人員用于黃瓜、土豆、生菜、西蘭花以及水產(chǎn)制品的表面殺菌[20-28]。最近，日本富士電機(jī)公司獨(dú)立開發(fā)出一種新型過(guò)熱蒸汽殺菌裝置并應(yīng)用于牛肉等原料肉的表面殺菌。該殺菌裝置采用電磁誘導(dǎo)加熱方式產(chǎn)生高溫過(guò)熱蒸汽（最高溫度可達(dá)450℃），溫度波動(dòng)范圍小于1℃，可對(duì)溫度進(jìn)行精密控制。采用該裝置對(duì)大塊牛肉進(jìn)行表面殺菌，結(jié)果顯示由于過(guò)熱蒸汽的滲透力強(qiáng)，牛肉表面的縫隙處都可實(shí)現(xiàn)高效殺菌，而整個(gè)殺菌過(guò)程只需數(shù)十秒，牛肉表面僅有0.1～0.2mm厚度的肉會(huì)因受熱而發(fā)生變性。目前，該裝置在日本已被應(yīng)用于對(duì)各種刺身等生食用原料的表面瞬時(shí)殺菌。

3 過(guò)熱蒸汽調(diào)理裝置研發(fā)現(xiàn)狀

通常，過(guò)熱蒸汽的發(fā)生方式通常分為燃油、燃?xì)獾乳g接加熱法和電阻加熱、誘導(dǎo)加熱等直接（電器）加熱方式。間接加熱法是采用燃燒煤、油、汽等燃料的加熱器對(duì)水進(jìn)行加熱產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽繼續(xù)加熱后成為過(guò)熱蒸汽，這種加熱方式熱能轉(zhuǎn)換率低，升溫速度慢，單位時(shí)間產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽量較少，能耗高，不能滿足大量加熱調(diào)理的需求。而電磁誘導(dǎo)加熱采用內(nèi)加熱方式，加熱體內(nèi)部分子直接感應(yīng)磁能而生熱；熱啟動(dòng)非常快，平均預(yù)熱時(shí)間比電阻圈加熱方式縮短60%以上；熱效率高達(dá)90%以上，可在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量高溫過(guò)熱蒸汽。同時(shí)，由于熱阻滯小、熱慣性低，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的溫度控制。目前，常見的電磁誘導(dǎo)過(guò)熱蒸汽發(fā)生裝置是先采用燃油、燃?xì)獾乳g接加熱法將水加熱成飽和水蒸汽，再采用電磁誘導(dǎo)加熱方式將飽和蒸汽進(jìn)一步加熱產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽[29]。日本研究人員為提高過(guò)熱蒸汽的產(chǎn)生效率，不斷對(duì)加熱方式進(jìn)行技術(shù)革新。最近，日本富士電機(jī)公司成功開發(fā)出一種完全采用電磁誘導(dǎo)加熱產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的發(fā)生裝置[30]。該發(fā)生裝置在電磁誘導(dǎo)加熱體的下方設(shè)有溫水槽，常溫的水進(jìn)入發(fā)生裝置后通過(guò)冷卻電磁誘導(dǎo)線圈獲得熱量而升溫產(chǎn)生溫水回流到溫水槽中，溫水在循環(huán)泵的作用下再次通過(guò)傳熱面積很大的電磁誘導(dǎo)加熱體而被加熱生成飽和蒸汽。飽和蒸汽通過(guò)加熱體上部的汽水分離槽，再次進(jìn)入電磁誘導(dǎo)加熱體構(gòu)造中，在磁場(chǎng)封閉的環(huán)境下，被繼續(xù)加熱生成溫度提高到450℃的過(guò)熱蒸汽。由于整個(gè)過(guò)程中基本不發(fā)生熱量散失，熱效率高達(dá)93%。另外，由于高溫過(guò)熱蒸汽會(huì)對(duì)電磁誘導(dǎo)加熱體本身產(chǎn)生侵蝕作用，因此如何改善加熱體的耐侵蝕性能也成為過(guò)熱蒸汽發(fā)生裝置的技術(shù)難題。近年，研究人員將加熱體成分組成調(diào)整為Al2O3（70%）、MgO（30%），采用溶射加工方式制得電磁誘導(dǎo)加熱體，其耐久性提高了5～10倍。

隨著過(guò)熱蒸汽發(fā)生技術(shù)的不斷進(jìn)步，日本食品機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)開發(fā)出了各種不同加工用途的過(guò)熱蒸汽調(diào)理設(shè)備，既有滿足廚房、小型企業(yè)需求的批量式調(diào)理裝置，也有可實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)的連續(xù)化、自動(dòng)化過(guò)熱蒸汽調(diào)理裝備。夏普、東芝、松下等日本著名家用電器制造公司先后開發(fā)出多系列家庭用過(guò)熱蒸汽調(diào)理器，同時(shí)為客戶提供與之相對(duì)應(yīng)的豐富的菜肴制作方法，深得日本消費(fèi)者的喜愛，廣泛應(yīng)用于家庭日常飲食調(diào)理制作中。

4 結(jié) 語(yǔ)

過(guò)熱蒸汽技術(shù)作為一種新型的健康調(diào)理技術(shù)在日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛的研究與應(yīng)用，而我國(guó)在這一食品加工技術(shù)領(lǐng)域鮮有研究。隨著我國(guó)居民對(duì)健康、美味、安全、方便的食品需求的不斷增長(zhǎng)，通過(guò)借鑒日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在過(guò)熱蒸汽調(diào)理技術(shù)方面的成功經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)適合我國(guó)肉類調(diào)理食品加工的過(guò)蒸汽技術(shù)將會(huì)成為未來(lái)食品加工技術(shù)研究的重要方向之一。

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