作者簡介：雷洲（1997—），女，湖北鄖縣人，碩士。研究方向：食品科學(xué)與工程。

摘 要：食品營養(yǎng)價值是評價食品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，在食品加工過程中，通過采用物理加工技術(shù)可以有效改善食品的品質(zhì)和口感，延長貨架期。然而，采用不合適的物理加工技術(shù)可能導(dǎo)致食品中營養(yǎng)成分的損失，降低食品的營養(yǎng)價值。本文分析了機械去皮、擠壓膨化和干燥脫水等食品物理加工技術(shù)存在的問題，提出了優(yōu)化對策，旨在最大限度地保留食品的營養(yǎng)成分，提高食品加工過程中營養(yǎng)保留的效果。

關(guān)鍵詞：食品營養(yǎng)價值；物理處理；機械去皮

The Problems and Optimization Strategies of Food Physical Processing Technology

LEI Zhou

（Guiyang Vocational College， Guiyang 550000， China）

Abstract： The nutritional value of food is one of the important indicators for evaluating food quality. In the food processing process， physical processing technology can effectively improve the quality and taste of food， and extend the shelf life. However， inappropriate physical processing techniques may lead to the loss of nutrients in food and reduce its nutritional value. This article analyzes the problems in food physical processing technologies such as mechanical peeling， extrusion puffing， and drying， and proposes corresponding optimization strategies aimed at maximizing the retention of food nutrients and improving the effectiveness of nutrient retention in food processing.

Keywords： nutritional value of food; physical processing; mechanical peeling

食品營養(yǎng)價值是指食品中所含有的能夠滿足人體生理需求、維持機體正常生長發(fā)育和健康狀況的各種營養(yǎng)素的綜合性指標(biāo)。其內(nèi)涵不僅包括宏量營養(yǎng)素，如蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等，還涵蓋微量營養(yǎng)素，如維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維等。食品營養(yǎng)價值的高低取決于營養(yǎng)素的種類、含量及其生物利用度。例如，魚肉中富含優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)和多不飽和脂肪酸，其消化吸收率在95%以上[1-2]；谷類中的鐵、鋅等礦物質(zhì)存在螯合劑的影響，導(dǎo)致其生物利用度相對較低。

1 食品物理加工技術(shù)概述

機械去皮、擠壓膨化和干燥脫水是食品中常用的物理加工技術(shù)。機械去皮是通過物理作用力去除果蔬表皮，常見的方法有滾筒式去皮、輥刷式去皮和高壓水射流去皮等，其中輥刷式去皮是利用高速旋轉(zhuǎn)的毛刷輥與果蔬表面劇烈摩擦，在去除表皮的同時不可避免地削減了果肉，造成部分營養(yǎng)物質(zhì)的流失。擠壓膨化是利用高溫、高壓、高剪切等復(fù)合作用改變食品的組織結(jié)構(gòu)和理化特性，使淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性，從而獲得松脆的膨化食品。高溫、高壓的極端環(huán)境可能引起維生素破壞、氨基酸損失等一系列營養(yǎng)損失問題。干燥脫水是常見的保鮮方法，但因其通常在較高溫度下進行，會破壞食品中一些熱敏感營養(yǎng)素。由此可見，在追求高效加工的同時，必須評估物理加工技術(shù)對食品營養(yǎng)保留的影響，優(yōu)化工藝參數(shù)，改進加工方式，最大限度減少營養(yǎng)損失。

2 食品物理加工技術(shù)存在的問題

2.1 機械去皮工藝導(dǎo)致的營養(yǎng)損失問題

機械去皮是食品加工中常用的物理處理方法，旨在去除果蔬表面的外皮，以改善食材的感官品質(zhì)和加工適用性，但是傳統(tǒng)的機械去皮工藝往往采用刀削、砂輪等方式，在去除外皮的同時，會對果蔬表層營養(yǎng)元素造成不同程度的損失。以馬鈴薯去皮為例，使用旋轉(zhuǎn)刀片式去皮機時，刀片與馬鈴薯表面的劇烈摩擦?xí)?dǎo)致表皮組織破壞，薯皮中富含的維生素C、B族維生素、礦物質(zhì)等水溶性營養(yǎng)素大量流失[3]。同理，在紅薯去皮時，如果采用旋轉(zhuǎn)毛刷式去皮機，刷毛和紅薯表面的劇烈摩擦也會導(dǎo)致紅薯皮層的β-胡蘿卜素、花青素等有益色素的損失，影響產(chǎn)品的色澤和營養(yǎng)價值[3]。

2.2 擠壓膨化過程營養(yǎng)素損失問題

擠壓膨化技術(shù)在方便食品加工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其通過高溫、高壓、高剪切等綜合作用可將淀粉基料加工成松脆可口的膨化食品。在擠壓膨化過程中，食品原料經(jīng)歷了復(fù)雜的理化反應(yīng)，可能導(dǎo)致某些營養(yǎng)成分發(fā)生不同程度的損失。以全谷物燕麥為原料加工燕麥圈時，擠壓膨化過程需要在150～180 ℃

的高溫下進行，使得燕麥中的脂肪酸發(fā)生氧化酸敗，產(chǎn)生反式脂肪酸，降低了燕麥圈的營養(yǎng)價值[4]，同時燕麥所含的膳食纖維尤其是β-葡聚糖在高溫高壓作用下發(fā)生降解，分子量減小，其生理活性和功能特性也明顯下降。同理，在膨化玉米休閑食品加工過程中[5]，游離態(tài)的水溶性維生素，如維生素C極易在膨化前的調(diào)質(zhì)過程中氧化降解，而結(jié)合態(tài)的脂溶性維生素，如維生素A、維生素E則可能在膨化過程中從玉米基質(zhì)中游離出來，進而被氧化分解。此外，在膨化過程中淀粉與還原糖高溫反應(yīng)生成的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，如5-羥甲基糠醛，也可能與蛋白質(zhì)中的賴氨酸結(jié)合，降低蛋白質(zhì)的消化率和生物學(xué)價值。

2.3 干燥脫水過程營養(yǎng)成分損失問題

干燥脫水是一種常見的物理加工方法，通過去除食品中的水分，可有效延長食品的貨架期。傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥、噴霧干燥等方式雖然操作簡單、成本較低，但在干燥過程中容易造成食品中某些營養(yǎng)成分的損失。以果蔬干燥為例，水分的快速蒸發(fā)會導(dǎo)致表面硬化，阻礙內(nèi)部水分的擴散，延長干燥時間，不僅耗能較高，且使得營養(yǎng)成分暴露在高溫環(huán)境中的時間延長[6]。以胡蘿卜熱風(fēng)干燥為例，α-胡蘿卜素等類胡蘿卜素物質(zhì)極易在60 ℃以上高溫條件下發(fā)生異構(gòu)化和降解，失去其抗氧化活性[2]，同時維生素C等熱敏感水溶性維生素也會隨著干燥時間的延長而損失。對于富含不飽和脂肪酸的堅果類食品，較高的干燥溫度也會加速脂肪酸的氧化酸敗，產(chǎn)生異味并降低營養(yǎng)價值。

3 食品物理加工技術(shù)的優(yōu)化對策

3.1 機械去皮工藝的優(yōu)化研究

為了減少機械去皮過程中的營養(yǎng)損失，可以從調(diào)整設(shè)備參數(shù)和改進去皮方式兩方面著手。以馬鈴薯去皮為例，可通過優(yōu)化傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)刀片式去皮機的刀片角度、旋轉(zhuǎn)速度等參數(shù)，在去皮效率和削皮厚度之間尋求平衡，減少因表皮組織破壞導(dǎo)致的營養(yǎng)流失[7-8]。同時，可在去皮機內(nèi)壁增設(shè)柔性襯墊，利用馬鈴薯在刀片與襯墊之間的滾動和摩擦實現(xiàn)表皮的去除，替代直接的刀削式剝皮，從而將對薯肉的損傷降到較低水平。對于富含類胡蘿卜素、類黃酮等營養(yǎng)成分的柑橘類水果，可優(yōu)化滾筒式去皮機的滾筒材質(zhì)和表面結(jié)構(gòu)，采用彈性系數(shù)適中的材料，并在表面設(shè)置凹凸花紋，通過輕微的擠壓和摩擦使果皮與果肉分離，避免傳統(tǒng)滾筒直接擠壓導(dǎo)致的營養(yǎng)元素殘留在廢棄橙皮上[9]。此外，在機械去皮前可采用蒸汽預(yù)處理的方式，利用高溫蒸汽降低果蔬表皮與果肉組織的結(jié)合力，再進行后續(xù)去皮操作，既可降低去皮機械作用力，又能減少因表皮破壞導(dǎo)致的營養(yǎng)流失。

3.2 擠壓膨化技術(shù)的優(yōu)化研究

擠壓膨化過程中普遍存在營養(yǎng)素損失的問題，優(yōu)化工藝參數(shù)是減少營養(yǎng)流失的有效途徑。以燕麥圈加工為例，傳統(tǒng)的高溫擠壓膨化易導(dǎo)致燕麥中脂肪酸氧化和β-葡聚糖降解[5]。為此，可采用溫和擠壓技術(shù)，在保證膨化度的前提下，通過調(diào)控螺桿轉(zhuǎn)速、物料水分、料筒溫度等參數(shù)，將擠壓溫度控制在110～130 ℃，既能實現(xiàn)淀粉的充分糊化，又能最大限度減少脂肪酸的氧化和膳食纖維的降解，同時可以在配方中適當(dāng)添加抗氧化劑，如維生素E，防止膨化過程中脂肪酸的過氧化。針對膨化玉米食品加工中游離態(tài)維生素的氧化損失問題，可在調(diào)質(zhì)過程中通過真空脫氣和氮氣置換，減少玉米粉在高溫高壓下與氧氣的接觸，從而抑制維生素的氧化。對于結(jié)合態(tài)維生素，可通過優(yōu)化糊化條件，如pH值、水分含量等增強其與玉米基質(zhì)的結(jié)合，減少在膨化過程中的游離和氧化。此外，通過在擠壓過程中添加穩(wěn)定的維生素包埋劑，如變性淀粉、阿拉伯膠等，能在一定程度上減緩維生素的降解。在蛋白質(zhì)營養(yǎng)保留方面，可優(yōu)化擠壓過程的水分含量和溫度，選擇合適的膨化終點溫度和含水率，在蛋白質(zhì)變性與美拉德反應(yīng)之間尋求平衡，既滿足蛋白質(zhì)消化率提升的需要，又避免賴氨酸等必需氨基酸的過度損失。針對擠壓膨化過程中產(chǎn)生的羥甲基糠醛等潛在有害物質(zhì)，可在配方設(shè)計時適度增加還原糖用量，通過調(diào)控麥芽糖/蔗糖比例，降低羥甲基糠醛的生成量；在擠壓過程中，還可以通過噴霧注入水分，抑制美拉德反應(yīng)的發(fā)生，減少有害產(chǎn)物的產(chǎn)生。

3.3 干燥技術(shù)的改進研究

針對傳統(tǒng)干燥方式普遍存在的營養(yǎng)損失問題，可從優(yōu)化干燥工藝和創(chuàng)新干燥技術(shù)兩方面入手。在熱風(fēng)干燥方面，可通過合理控制干燥溫度和風(fēng)速，縮短干燥時間，減少營養(yǎng)成分在高溫中暴露時間。以胡蘿卜干燥為例，采用階段性降溫干燥策略，在干燥初期采用較高溫度快速去除表面自由水，隨著干燥的進行逐步降低溫度，可在保證干燥效率的同時最大限度保留胡蘿卜中的類胡蘿卜素[9]。同時，在干燥過程中適當(dāng)提高氣流風(fēng)速，加快水分遷移和蒸發(fā)速率，縮短干燥時間，也能減少維生素C等熱敏感營養(yǎng)素的損失。微波干燥技術(shù)以其加熱均勻、干燥速度快等優(yōu)勢，為果蔬干燥提供了新的思路。通過優(yōu)化微波功率和施加方式，可實現(xiàn)果蔬組織的快速、均勻加熱，有效避免局部過熱引起的營養(yǎng)破壞。例如，蘋果干燥采用脈沖微波干燥，通過間歇性施加高功率微波[3]，在快速去除水分的同時，利用加熱間歇期讓熱量在材料內(nèi)部擴散，避免局部過熱，從而有效保留蘋果的維生素和抗氧化物質(zhì)。真空冷凍干燥是一種溫和的脫水方式，在低溫真空條件下，水分以升華的形式從食品中去除，能最大限度保留食品的色、香、味和營養(yǎng)。以牛肉干制品為例，與傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥相比，真空冷凍干燥可更好地鎖住牛肉中的血紅蛋白鐵和B族維生素，且由于氧化反應(yīng)受抑制，脂肪酸等營養(yǎng)成分的損失也大為減少[8]。為進一步縮短干燥時間，可在真空冷凍干燥前，對原料進行真空滲透預(yù)處理，利用高滲溶液快速去除牛肉組織中的部分水分，縮短后續(xù)升華干燥的時間，在保證干燥效率的同時最大限度減少營養(yǎng)流失。此外，在干制品貯藏環(huán)節(jié)，應(yīng)合理控制貯藏環(huán)境的溫度、濕度和氧氣濃度，避免產(chǎn)品回潮和脂肪酸氧化造成的營養(yǎng)價值下降。

4 結(jié)語

本文通過對食品加工過程中常見的物理加工技術(shù)進行分析，指出機械去皮、擠壓膨化和干燥過程中存在的營養(yǎng)損失問題，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化策略。通過調(diào)整設(shè)備參數(shù)、優(yōu)化工藝流程以及引入新技術(shù)，有望在保證食品感官品質(zhì)和安全性的同時，最大限度保留食品中的營養(yǎng)成分。食品加工企業(yè)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代科技手段，不斷提升食品加工的營養(yǎng)保留效果，為食品加工行業(yè)提供更科學(xué)的指導(dǎo)。

參考文獻

[1]李慕蓉.食品加工工藝對質(zhì)量和安全性的影響[J].中國食品工業(yè)，2024（3）：67-69.

[2]艾麥提·巴熱提.殺菌技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用與發(fā)展探究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2024（2）：81-83.

[3]陳今朝，華曉曼.現(xiàn)代生物技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用探析[J].中國食品，2024（6）：96-98.

[4]馮曉明，馮曉陽，楊迪.淺析食品加工技術(shù)對食品安全及營養(yǎng)的影響[J].現(xiàn)代食品，2023，29（22）：34-36.

[5]康玉輝，李景陽.水果自動削皮機的設(shè)計與試驗[J].食品工業(yè)，2020，41（10）：232-234.

[6]佚名.吃水果還是削皮為宜[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2020（9）：91.

[7]蒲洪彬，楊李益，李秉璋，等.復(fù)雜球形大果智能視覺削皮技術(shù)及裝備研究[EB/OL].（2019-12-17）[2024-02-13].https：//kns.cnki.net/kcms2/article/abstract？v=m22VhQxdXydRoCUYcZpaHzArgQjn0D5ZVsbtnDyl-2AmDFQfN--zDpCzDOgTPLNrtP0Cx4_9MZTWxFNkG1ikpAw-j8xNPaPc-T8FBRdv0Va6Mr2wTeH7EyjOsqvy0Y-7AVVWiiuzXPdXnz-7KtZG1g==amp;uniplatform=NZKPTamp;language=CHS.

[8]侯欣欣，宋健，解福祥，等.小型自動水果削皮機的設(shè)計與仿真[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（7）：9.

[9]鄧樂陽，張靜，張兵兵，等.基于Solid Works的水果自動削皮機創(chuàng)新設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2015（10）：14-16.