微波与射频协同两步烘烤技术提升花生仁加热效率与风味品质的研究

为解决传统花生加工能耗高、时间长且风味不均的问题，西北农林科技大学团队创新性采用微波(MW)和射频(RF)预加热结合烤箱烘烤的两步法工艺。研究发现：MW预加热70秒后130°C烘烤5分钟的样品(MWPK2)比传统油炸缩短16分钟，且生成更多2,5-二甲基吡嗪等关键风味物质，感官评分显著提升。该研究为坚果加工提供了高效节能的新方案。

　　

花生作为全球重要的油料作物，其加工方式直接影响产品风味和经济效益。传统油炸工艺需18分钟才能达到90°C，不仅能耗高，还易导致花生仁(Peanut Kernels, PKs)外皮破损、色泽不均。如何通过新型加热技术实现高效均匀的热处理，同时保留花生特有的坚果香气，成为食品加工领域的重大挑战。

西北农林科技大学的研究团队在《Food Chemistry: X》发表论文，创新性地提出微波(Microwave, MW)和射频(Radio Frequency, RF)协同的两步烘烤技术。通过对比传统干炸花生(DFPK)、微波预烤花生(MWPK)和射频预烤花生(RFPK)三类样品，发现MW预加热70秒即可使花生温度升至130°C，比传统方法节省94%时间。更关键的是，这种快速加热促进了美拉德反应(Maillard Reaction)，生成2,5-二甲基吡嗪(2,5-dimethyl-pyrazine)和2-乙基-3-甲基吡嗪(2-ethyl-3-methyl-pyrazine)等关键风味物质，使MWPK样品在50人感官评价中获得最高分。

研究采用四项关键技术：1) 红外热成像仪监测温度分布；2) 顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(HS-SPME-GC/MS)分析挥发性成分；3) 质构仪测定硬度和脆性；4) 分光光度计测定色泽参数(L, a, b^*值)。所有实验均采用陕西杨凌当地采购的白沙品种花生，确保样本一致性。

【加热参数优化】
通过调整RF极板间距(118-130mm)和MW时间(30-100秒)，发现118mm间距下RF加热180秒和MW加热70秒时，花生核心温度均达130°C。MW加热速率是RF的2倍，但RF因穿透深度更大，加热均匀性指数(λ)更低(0.025 vs 0.09)。

【风味物质解析】
GC-MS检测到49种挥发性成分，其中DFPK含8种吡嗪类物质总量最高，但MWPK2的2-乙基-3-甲基吡嗪含量突出(气味活性值OAV=3.15)。醛类物质如2-甲基丁醛(2-methyl-butanal)在MWPK中OAV达280，赋予典型坚果香。

【品质指标】
MWPK2的b^*值(22.66±3.83)和断裂力(1870.93±251.23g)被确定为最佳烹饪阈值。其粗脂肪含量(48.42±0.62g/100g)显著高于对照组(p<0.05)，而水分(1.46±0.10g/100g)保持适中。

该研究证实两步法烘烤能协同发挥MW快速加热与RF均匀穿透的优势。MWPK2工艺在5分10秒内完成加工，比传统30分钟油炸效率提升83%，且每批次节能约40%。研究建立的b^*>22.0和断裂力1800-2000g的质量标准，为工业化生产提供量化指标。未来可通过优化MW腔体设计进一步提高加热均匀性，这项技术也有望拓展至杏仁、榛子等坚果加工领域。