[科普中國(guó)]-食品微結(jié)構(gòu)

定義

食品結(jié)構(gòu)按尺寸的大小可以分為宏觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)( 或微細(xì)結(jié)構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)、微結(jié)構(gòu)等) 。食品的功能性、質(zhì)構(gòu)特性和感觀特性等的加工操作一般都在100～0.01μm的微細(xì)結(jié)構(gòu)水平上。在本世紀(jì)，進(jìn)一步提高現(xiàn)有食品的質(zhì)量以及生產(chǎn)新的產(chǎn)品，關(guān)鍵也是微觀水平上的操作。這是因?yàn)橛绊憘鬟f特性、物理和流變學(xué)特性、質(zhì)構(gòu)和感官特性的主要因素涉及的尺度都在100μm 以下。

微結(jié)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)功能組分相同的食品由于微結(jié)構(gòu)的不同，其營(yíng)養(yǎng)功能有著很大的差異。與人們的普遍認(rèn)識(shí)相反，天然的水果或蔬菜并不一定比加工過(guò)的制品更有營(yíng)養(yǎng)。

Tydeman等指出，細(xì)胞壁可能成為生物營(yíng)養(yǎng)成分被內(nèi)臟吸收的比例，以及過(guò)后能在血漿中測(cè)出量的控制因素1。明確的例子之一是胡蘿卜素的有效性取決于破碎細(xì)胞的不同處理方法。胡蘿卜搗碎榨汁，破壞其細(xì)胞結(jié)構(gòu)，釋放出細(xì)胞內(nèi)容物，使的微量營(yíng)養(yǎng)素更易于吸收。相反，烹調(diào)過(guò)的胡蘿卜在咀嚼時(shí)只能使細(xì)胞分離并保持細(xì)胞壁的原狀，這樣在通過(guò)內(nèi)臟時(shí)細(xì)胞內(nèi)容物就很難被有效吸收。另一個(gè)例子是番茄紅素的有效性，通過(guò)全面的細(xì)胞破碎將番茄加工成番茄醬，再經(jīng)加熱處理會(huì)將番茄紅素從細(xì)胞中釋放出來(lái)。研究表明攝入番茄醬比攝入同量的新鮮番茄所能從血漿中檢測(cè)出的番茄紅素高22%～380%2。

對(duì)食品感官性質(zhì)和風(fēng)味物質(zhì)釋放的影響固體和半固體食品固體和半固體食品需要通過(guò)咀嚼才能被吞咽。在咀嚼過(guò)程中，食品被破碎，并與唾液混合形成一個(gè)潤(rùn)滑的食團(tuán)（bolus）。食品的微結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)會(huì)極大的影響人們對(duì)食品的感受。根據(jù)咀嚼的進(jìn)行，研究人員用于描述食品性質(zhì)的感官評(píng)價(jià)參數(shù)隨咀嚼階段的不同而變化，主要可以分為：咀嚼前、第一口咀嚼、連續(xù)咀嚼過(guò)程和吞咽后殘?jiān)目诟?。

當(dāng)開(kāi)始咀嚼，第一口咀嚼時(shí)的感受對(duì)整體感官性質(zhì)的評(píng)價(jià)十分重要。食品通過(guò)舌頭和上顎的壓縮或被牙齒的咬合導(dǎo)致破裂，此時(shí)的咀嚼的方式（壓縮/咬合）與食品的硬度高度相關(guān)。在咀嚼過(guò)程中，食品會(huì)被咀嚼破碎成小顆粒，在此過(guò)程中，食品中的水分會(huì)因?yàn)楸旧斫Y(jié)構(gòu)破壞而被釋放出來(lái)，提高食品的潤(rùn)濕度。潤(rùn)濕度也是食品感官評(píng)價(jià)中的一個(gè)重要指標(biāo)，研究表明，該感官指標(biāo)與食品的微結(jié)構(gòu)高度相關(guān)。通過(guò)蛋白-多糖混合凝膠的研究表明，具有更高孔隙度的凝膠，潤(rùn)濕度也越高。所以，具有顆粒網(wǎng)絡(luò)、雙連續(xù)網(wǎng)絡(luò)、粗糙網(wǎng)絡(luò)和多糖連續(xù)網(wǎng)絡(luò)的混合凝膠具有更高的潤(rùn)濕度。

乳液食品乳液的成分和結(jié)構(gòu)對(duì)其口感起關(guān)鍵作用4。已有大量的感官指標(biāo)用于評(píng)價(jià)食品乳液的感官性質(zhì)，如乳脂感（creaminess）、豐滿度（richness）、順滑度（smoothness）、濃厚度（thickness）、硬度（firmness）和收斂性（astringency）等。

對(duì)風(fēng)味物質(zhì)釋放的影響風(fēng)味物質(zhì)的釋放是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、復(fù)雜的過(guò)程。食品進(jìn)入口腔后，食品的結(jié)構(gòu)被咀嚼和舌頭的擾動(dòng)破壞，并且破碎的顆粒與唾液混合，在這個(gè)過(guò)程中，食品的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)也不斷地發(fā)生變化。風(fēng)味物質(zhì)就會(huì)在這個(gè)過(guò)程中不斷的釋放出來(lái)，風(fēng)味物質(zhì)在食品、唾液及口腔內(nèi)的分布也極大的影響著咀嚼過(guò)程中人對(duì)風(fēng)味物質(zhì)的感受。改變食品的微結(jié)構(gòu)和成分不僅會(huì)改變食品的感官性質(zhì)，同時(shí)也會(huì)影響風(fēng)味物質(zhì)的釋放。

固體-半固體食品Sala等人使用乳清分離蛋白和結(jié)冷膠制備了一系列具有不同果糖含量和乳清析出量的混合凝膠5。研究發(fā)現(xiàn)，增加蛋白的含量能提高凝膠的機(jī)械強(qiáng)度，但是對(duì)乳清析出量無(wú)顯著影響。乳清析出量主要受蛋白/結(jié)冷膠的比例影響，當(dāng)混合凝膠中不含結(jié)冷膠時(shí)，乳清析出量約為2 wt%；當(dāng)結(jié)冷膠含量增加至0.04%時(shí)，乳清析出量增加至
40 wt%，此時(shí)凝膠的微結(jié)構(gòu)為蛋白-多糖雙連續(xù)結(jié)構(gòu)。在固定蛋白濃度的條件下，果糖濃度對(duì)凝膠的機(jī)械性質(zhì)和乳清析出量無(wú)顯著影響。感官評(píng)定的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甜度與乳清析出高度相關(guān)，混合凝膠的乳清析出量越大，甜度越高。該研究表明，可以通過(guò)改變食品的微結(jié)構(gòu)，增加食品的水分析出量提高風(fēng)味物質(zhì)的感受。原則上來(lái)說(shuō)，這可以極大地降低食品中糖或鹽的含量，并保持其原有的甜度或咸度。

乳液風(fēng)味物質(zhì)從乳液中的釋放主要受風(fēng)味物質(zhì)與乳液中各項(xiàng)的相互作用（如與油相、界面相、連續(xù)相）和乳液性質(zhì)的影響?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)定風(fēng)味物質(zhì)的各項(xiàng)分配系數(shù)和傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)對(duì)風(fēng)味物質(zhì)的釋放進(jìn)行評(píng)價(jià)6。乳液中的油相性質(zhì)，如油的種類、性質(zhì)對(duì)風(fēng)味釋放動(dòng)力學(xué)有重要影響，因?yàn)槊糠N油的性質(zhì)差異，風(fēng)味物質(zhì)和不同油脂的親和力不同，最終影響風(fēng)味的釋放。另外，油脂的含量會(huì)改變風(fēng)味物質(zhì)在油相、連續(xù)相和頂空中的分配，對(duì)風(fēng)味的釋放也起相當(dāng)重要的作用。當(dāng)增加油脂的含量時(shí)，非極性的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)在頂空中的濃度下降，因此，其風(fēng)味感受程度下降。然而，極性的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的頂空濃度和感受強(qiáng)度會(huì)隨油脂含量的增加而增加。該現(xiàn)象在設(shè)計(jì)食品時(shí)尤為重要。在低脂食品中，非極性的風(fēng)味物質(zhì)可能會(huì)因?yàn)橛椭康臏p少，在剛?cè)肟跁r(shí)出現(xiàn)快速釋放的現(xiàn)象，降低食品的風(fēng)味品質(zhì)。所以，在設(shè)計(jì)低脂食品時(shí)，要通過(guò)改變其成分和結(jié)構(gòu)，讓其風(fēng)味感受與原來(lái)的情況一致。