食品微結構

食品微觀結構研究是最近發展起來的一門新的分支學科，主要涵蓋顯微觀察，微流變，乳化穩定體系研究，膠體科學，營養學科和食品安全的研究。

基本介紹

• 中文名：食品微結構
• 外文名：Microstructure of Food

定義

食品結構按尺寸的大小可以分為巨觀結構和微觀結構( 或微細結構、細觀結構、微結構等) 。食品的功能性、質構特性和感觀特性等的加工操作一般都在100～0.01μm的微細結構水平上。在本世紀，進一步提高現有食品的質量以及生產新的產品，關鍵也是微觀水平上的操作。這是因為影響傳遞特性、物理和流變學特性、質構和感官特性的主要因素涉及的尺度都在100μm 以下。

微結構與營養功能

組分相同的食品由於微結構的不同，其營養功能有著很大的差異。與人們的普遍認識相反，天然的水果或蔬菜並不一定比加工過的製品更有營養。

Tydeman等指出，細胞壁可能成為生物營養成分被內臟吸收的比例，以及過後能在血漿中測出量的控制因素。明確的例子之一是胡蘿蔔素的有效性取決於破碎細胞的不同處理方法。胡蘿蔔搗碎榨汁，破壞其細胞結構，釋放出細胞內容物，使的微量營養素更易於吸收。相反，烹調過的胡蘿蔔在咀嚼時只能使細胞分離並保持細胞壁的原狀，這樣在通過內臟時細胞內容物就很難被有效吸收。另一個例子是番茄紅素的有效性，通過全面的細胞破碎將番茄加工成番茄醬，再經加熱處理會將番茄紅素從細胞中釋放出來。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出的番茄紅素高22%～380%。

對食品感官性質和風味物質釋放的影響

固體和半固體食品

固體和半固體食品需要通過咀嚼才能被吞咽。在咀嚼過程中，食品被破碎，並與唾液混合形成一個潤滑的食團（bolus）。食品的微結構和質構性質會極大的影響人們對食品的感受。根據咀嚼的進行，研究人員用於描述食品性質的感官評價參數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、連續咀嚼過程和吞咽後殘渣的口感。

當開始咀嚼，第一口咀嚼時的感受對整體感官性質的評價十分重要。食品通過舌頭和上顎的壓縮或被牙齒的咬合導致破裂，此時的咀嚼的方式（壓縮/咬合）與食品的硬度高度相關。在咀嚼過程中，食品會被咀嚼破碎成小顆粒，在此過程中，食品中的水分會因為本身結構破壞而被釋放出來，提高食品的潤濕度。潤濕度也是食品感官評價中的一個重要指標，研究表明，該感官指標與食品的微結構高度相關。通過蛋白-多糖混合凝膠的研究表明，具有更高孔隙度的凝膠，潤濕度也越高。所以，具有顆粒網路、雙連續網路、粗糙網路和多糖連續網路的混合凝膠具有更高的潤濕度。

乳液

食品乳液的成分和結構對其口感起關鍵作用。已有大量的感官指標用於評價食品乳液的感官性質，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。

對風味物質釋放的影響

風味物質的釋放是一個動態的、複雜的過程。食品進入口腔後，食品的結構被咀嚼和舌頭的擾動破壞，並且破碎的顆粒與唾液混合，在這個過程中，食品的質構性質也不斷地發生變化。風味物質就會在這個過程中不斷的釋放出來，風味物質在食品、唾液及口腔內的分布也極大的影響著咀嚼過程中人對風味物質的感受。改變食品的微結構和成分不僅會改變食品的感官性質，同時也會影響風味物質的釋放。

固體-半固體食品

Sala等人使用乳清分離蛋白和結冷膠製備了一系列具有不同果糖含量和乳清析出量的混合凝膠。研究發現，增加蛋白的含量能提高凝膠的機械強度，但是對乳清析出量無顯著影響。乳清析出量主要受蛋白/結冷膠的比例影響，當混合凝膠中不含結冷膠時，乳清析出量約為2 wt%；當結冷膠含量增加至0.04%時，乳清析出量增加至
40 wt%，此時凝膠的微結構為蛋白-多糖雙連續結構。在固定蛋白濃度的條件下，果糖濃度對凝膠的機械性質和乳清析出量無顯著影響。感官評定的結果發現，甜度與乳清析出高度相關，混合凝膠的乳清析出量越大，甜度越高。該研究表明，可以通過改變食品的微結構，增加食品的水分析出量提高風味物質的感受。原則上來說，這可以極大地降低食品中糖或鹽的含量，並保持其原有的甜度或鹹度。

乳液

風味物質從乳液中的釋放主要受風味物質與乳液中各項的相互作用（如與油相、界面相、連續相）和乳液性質的影響。可以通過測定風味物質的各項分配係數和傳質動力學對風味物質的釋放進行評價。乳液中的油相性質，如油的種類、性質對風味釋放動力學有重要影響，因為每種油的性質差異，風味物質和不同油脂的親和力不同，最終影響風味的釋放。另外，油脂的含量會改變風味物質在油相、連續相和頂空中的分配，對風味的釋放也起相當重要的作用。當增加油脂的含量時，非極性的揮發性風味物質在頂空中的濃度下降，因此，其風味感受程度下降。然而，極性的揮發性風味物質的頂空濃度和感受強度會隨油脂含量的增加而增加。該現象在設計食品時尤為重要。在低脂食品中，非極性的風味物質可能會因為油脂含量的減少，在剛入口時出現快速釋放的現象，降低食品的風味品質。所以，在設計低脂食品時，要通過改變其成分和結構，讓其風味感受與原來的情況一致。