持續(xù)高溫天氣讓新鮮食品不易儲(chǔ)存,但我們卻仍然能夠享受到來(lái)自世界各地,甚至不同時(shí)令的美食。這背后離不開(kāi)冷凍技術(shù)的快速發(fā)展,它讓食品的長(zhǎng)距離運(yùn)輸、跨季節(jié)保存不再是難事。
近年來(lái)出現(xiàn)的物理場(chǎng)輔助冷凍、液氮冷凍、定容冷凍等多項(xiàng)新型冷凍技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)食物的長(zhǎng)時(shí)間保存,同時(shí)還能夠最大程度上保留其原始風(fēng)味,讓人們可以不再受時(shí)間、地點(diǎn)的限制,隨心所欲享受美食。
物理場(chǎng)輔助冷凍:
(相關(guān)資料圖)
最大程度保留果蔬原始風(fēng)味
“一騎紅塵妃子笑,無(wú)人知是荔枝來(lái)?!毖籽紫娜?,遠(yuǎn)在長(zhǎng)安的楊貴妃想吃上一口產(chǎn)自嶺南的荔枝,需要派良駒千里急遞。不過(guò),她如果想在冬天吃上荔枝,那在當(dāng)時(shí)是無(wú)論如何也無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
在冷凍技術(shù)快速發(fā)展的今天,想在冬天吃一口夏季收獲的荔枝,已經(jīng)不再是天方夜譚。華南理工大學(xué)教授孫大文團(tuán)隊(duì)的研究成果,可以讓新鮮荔枝最少保鮮6個(gè)月、最長(zhǎng)保鮮2年,并且能夠最大程度地保留新鮮荔枝的原始風(fēng)味。
食物長(zhǎng)時(shí)間保存的關(guān)鍵在于降低其內(nèi)部的生化反應(yīng)速率以及抑制微生物繁殖,低溫是最常采用的保鮮方法之一。冰箱等制冷設(shè)備的發(fā)明讓食品的保存時(shí)間得到延長(zhǎng),顯著提升了人們的生活質(zhì)量。不過(guò),人們漸漸發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)冰箱冷凍過(guò)后的食物在口感、營(yíng)養(yǎng)等方面總是存在各種不足。例如,傳統(tǒng)冰箱冷凍保存后的水果,在解凍后會(huì)出現(xiàn)變軟、加速變質(zhì)等現(xiàn)象,與新鮮水果的品質(zhì)相去甚遠(yuǎn)。
“過(guò)去人們覺(jué)得,冷凍食品的品質(zhì)不如新鮮食品,這主要是由于冷凍技術(shù)不過(guò)關(guān)導(dǎo)致的。如果技術(shù)過(guò)關(guān),冷凍食品的品質(zhì)可以媲美新鮮食品?!睂O大文介紹,在食品冷凍過(guò)程中,要想保住食品的口感與營(yíng)養(yǎng),關(guān)鍵在于控制食品內(nèi)冰晶的尺寸、大小及分布。大多數(shù)新鮮食品的主要成分是水,因此冷凍食品的本質(zhì)是冷凍其中的水分。不過(guò),由于生物熱阻的存在,食品在被放入冰箱后,并不會(huì)馬上凍結(jié),冷凍通常是一個(gè)緩慢的過(guò)程。
在這個(gè)過(guò)程中,食物細(xì)胞中的水分會(huì)慢慢凝結(jié)成冰晶。冰晶最先形成于細(xì)胞與細(xì)胞的空隙間,但細(xì)胞內(nèi)部也有水分,如果細(xì)胞內(nèi)部不結(jié)出冰晶,細(xì)胞內(nèi)的水分就會(huì)慢慢遷移到細(xì)胞外,細(xì)胞就會(huì)失水,而細(xì)胞外的冰晶長(zhǎng)大后就會(huì)刺破細(xì)胞,破壞整個(gè)細(xì)胞。在這種情況下,當(dāng)食物被解凍時(shí)就會(huì)口感欠佳,其營(yíng)養(yǎng)成分也會(huì)缺乏,最終使得解凍后的食物各方面品質(zhì)都難以令人滿(mǎn)意。
孫大文介紹,團(tuán)隊(duì)研究了物理場(chǎng)調(diào)控冰晶生長(zhǎng)的新型凍結(jié)技術(shù),避免冷凍初期冰晶無(wú)序生長(zhǎng)對(duì)果蔬細(xì)胞造成的影響,實(shí)現(xiàn)了讓冰晶的形成、增長(zhǎng)及分布從無(wú)序到有序可控。該團(tuán)隊(duì)借助超聲波、超高壓、電場(chǎng)和磁場(chǎng)等物理場(chǎng)調(diào)控冰晶生長(zhǎng)的新型凍結(jié)技術(shù)控制冰晶的形成、增長(zhǎng)與分布,讓食物細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外都長(zhǎng)出又小又細(xì)、分布均勻的冰晶。這意味著,細(xì)胞質(zhì)構(gòu)基本不被破壞,食物能夠保持原來(lái)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和口感。
在孫大文團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室里,團(tuán)隊(duì)成員利用物理場(chǎng)輔助冷凍技術(shù)對(duì)一顆2年前采摘的荔枝進(jìn)行快速保存,如今該荔枝不僅外觀(guān)依舊美麗、果肉晶瑩剔透,口感也能夠媲美新鮮荔枝。
液氮速凍:
迅速降溫減少細(xì)胞“凍傷”
除了利用物理場(chǎng)來(lái)調(diào)控冰晶生長(zhǎng),速凍技術(shù)同樣能夠有效抑制冰晶的無(wú)序生長(zhǎng)。其原理是,食物在冷凍過(guò)程中存在最大冰晶生成帶(溫度區(qū)間),通常為零下1攝氏度至零下5攝氏度。在該溫度范圍內(nèi),食物中近80%的水分會(huì)被凍成冰。如果能夠以最短時(shí)間使食物的溫度“躍”過(guò)最大冰晶生成帶,食品中便不會(huì)形成分布不均的較大冰晶,取而代之的是均勻分布的細(xì)小結(jié)晶,這會(huì)顯著降低細(xì)胞組織的“凍傷”程度,使食品在解凍后也能保持原有狀態(tài)。
液氮速凍是目前食品工業(yè)中最常采用的速凍技術(shù)之一,我們常吃的速凍水餃、冷凍海鮮、冷凍牛羊肉等基本都是液氮速凍技術(shù)的“作品”。
液氮即液態(tài)氮?dú)?,其溫度為零?95.8攝氏度,是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的透明液體,化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定,是冷凍強(qiáng)度極強(qiáng)的制冷媒介。液氮速凍技術(shù)可以使食品每分鐘降溫7攝氏度至15攝氏度,凍結(jié)速度比普通凍結(jié)方法快30倍到40倍,這也讓食品在凍結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生均勻細(xì)密的冰晶,保持更好的食用口感。例如,曾經(jīng)的“網(wǎng)紅”產(chǎn)品——分子冰激凌便是利用液氮速凍技術(shù)制成的,其可以使分子冰激凌擁有比傳統(tǒng)冰激凌更小的冰晶顆粒,進(jìn)而帶來(lái)柔滑、細(xì)膩的口感。
液氮作為一種液體,尤其適用于冷凍形狀不規(guī)則的食品。食品全部浸沒(méi)于液氮中后,食品的各個(gè)部分都能夠與液氮充分接觸,進(jìn)而使傳熱阻力降低到最小。此外,液氮本身作為一種惰性、無(wú)毒液體,幾乎不與任何成分發(fā)生反應(yīng),能夠隔絕食品與空氣的接觸,在為食品降溫的同時(shí)確保其幾乎不發(fā)生氧化變色和脂肪酸敗,保證食品最初的原始香味不受影響。這種特性也使得液氮十分適于肉類(lèi)加工,液氮速凍技術(shù)可以提升肉類(lèi)的保水性、減少脂肪氧化,使其保留最初的風(fēng)味。此外,由于液氮冷凍速度極快,食品在冷凍過(guò)程中被微生物污染的可能性也能降至最低。
除了能保鮮食品,液氮速凍還可以作為一種新的食品加工技術(shù),用于生產(chǎn)新型食品。食品的低溫粉碎是近幾年新興的一種食品加工方式,該技術(shù)特別適合用于加工含芳香成分多、含脂量高、含糖多以及含膠狀物質(zhì)多的食品。日本便有企業(yè)將經(jīng)液氮凍結(jié)后的海藻、蔬菜等,投入粉碎機(jī)粉碎,使成品顆粒直徑達(dá)到100微米以下,且基本保持原有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
定容冷凍:
食品保鮮過(guò)程不產(chǎn)生冰晶
無(wú)論是利用物理場(chǎng)輔助冷凍還是液氮速凍,冰晶都是冷凍過(guò)程中不可避免的存在,總會(huì)對(duì)食品中的細(xì)胞組織產(chǎn)生一定程度的影響。食品在冷凍保鮮過(guò)程中是否可以不產(chǎn)生冰晶呢?定容冷凍正是這樣一種冷凍保鮮技術(shù)。
定容冷凍是將食品放入定容腔,腔內(nèi)有水,當(dāng)溫度降低后,定容腔內(nèi)的水結(jié)成冰,進(jìn)而膨脹產(chǎn)生壓力。壓力會(huì)改變水凝固結(jié)晶的溫度,當(dāng)壓力增大時(shí),水的凝固溫度低于0攝氏度。
因此,當(dāng)水膨脹成冰,其產(chǎn)生的壓力被施加給定容腔內(nèi)的食品,此時(shí)水的凝固溫度會(huì)顯著降低,使其處于過(guò)冷狀態(tài),即溫度低于凝固點(diǎn)但卻未產(chǎn)生冰晶。由于食品內(nèi)部沒(méi)有冰晶,因此也就不會(huì)對(duì)組織細(xì)胞造成破壞,冷凍保存品質(zhì)顯著提升。
中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所博士趙遠(yuǎn)恒以土豆、櫻桃、番茄3種不同的食品為例,介紹了定容冷凍對(duì)食品品質(zhì)的影響。
土豆切條后可以制作薯?xiàng)l,但是切開(kāi)的土豆很容易氧化變色。中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所和美國(guó)加州大學(xué)的科研人員發(fā)現(xiàn),采用定容冷凍技術(shù)保存切塊后的土豆,可以在較大程度上保證其不變色,并使其維持高硬度。
美國(guó)農(nóng)業(yè)部的研究人員還曾利用定容冷凍技術(shù)對(duì)新鮮櫻桃進(jìn)行保存。他們發(fā)現(xiàn),與常壓冷凍相比,定容冷凍降低了櫻桃的失水率,并更好地保留了櫻桃原有的味道。
針對(duì)番茄,美國(guó)科學(xué)家分別運(yùn)用定容冷凍、10攝氏度冷藏、快速冷凍和常壓冷凍對(duì)番茄進(jìn)行冷凍,保存4周后解凍發(fā)現(xiàn),定容冷凍可讓新鮮番茄保持其原有的質(zhì)量、體積、顏色、營(yíng)養(yǎng)成分(抗壞血酸、番茄紅素和酚類(lèi))和抗氧化活性,對(duì)番茄的質(zhì)構(gòu)破壞最小。
除了能夠提高食品品質(zhì),定容冷凍技術(shù)還更加節(jié)能環(huán)保。常規(guī)冷鏈運(yùn)輸需要消耗大量能源,而中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所和美國(guó)加州大學(xué)的科研人員研究發(fā)現(xiàn),在定容冷凍保存過(guò)程中,食品本身不存在相變,因此可以有效降低設(shè)備運(yùn)行能耗、減少碳排放。目前,已經(jīng)有部分食品企業(yè)嘗試將定容冷凍技術(shù)應(yīng)用到食品、藥品以及相關(guān)生物材料的保存中。
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