食品物理加工技术存在的问题及优化对策

作者简介：雷洲（1997—），女，湖北郧县人，硕士。研究方向：食品科学与工程。

摘 要：食品营养价值是评价食品质量的重要指标之一，在食品加工过程中，通过采用物理加工技术可以有效改善食品的品质和口感，延长货架期。然而，采用不合适的物理加工技术可能导致食品中营养成分的损失，降低食品的营养价值。本文分析了机械去皮、挤压膨化和干燥脱水等食品物理加工技术存在的问题，提出了优化对策，旨在最大限度地保留食品的营养成分，提高食品加工过程中营养保留的效果。

关键词：食品营养价值；物理处理；机械去皮

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

食品营养价值是指食品中所含有的能够满足人体生理需求、维持机体正常生长发育和健康状况的各种营养素的综合性指标。其内涵不仅包括宏量营养素，如蛋白质、脂肪、碳水化合物等，还涵盖微量营养素，如维生素、矿物质和膳食纤维等。食品营养价值的高低取决于营养素的种类、含量及其生物利用度。例如，鱼肉中富含优质的蛋白质和多不饱和脂肪酸，其消化吸收率在95%以上[1-2]；谷类中的铁、锌等矿物质存在螯合剂的影响，导致其生物利用度相对较低。

1 食品物理加工技术概述

机械去皮、挤压膨化和干燥脱水是食品中常用的物理加工技术。机械去皮是通过物理作用力去除果蔬表皮，常见的方法有滚筒式去皮、辊刷式去皮和高压水射流去皮等，其中辊刷式去皮是利用高速旋转的毛刷辊与果蔬表面剧烈摩擦，在去除表皮的同时不可避免地削减了果肉，造成部分营养物质的流失。挤压膨化是利用高温、高压、高剪切等复合作用改变食品的组织结构和理化特性，使淀粉糊化、蛋白质变性，从而获得松脆的膨化食品。高温、高压的极端环境可能引起维生素破坏、氨基酸损失等一系列营养损失问题。干燥脱水是常见的保鲜方法，但因其通常在较高温度下进行，会破坏食品中一些热敏感营养素。由此可见，在追求高效加工的同时，必须评估物理加工技术对食品营养保留的影响，优化工艺参数，改进加工方式，最大限度减少营养损失。

2 食品物理加工技术存在的问题

2.1 机械去皮工艺导致的营养损失问题

机械去皮是食品加工中常用的物理处理方法，旨在去除果蔬表面的外皮，以改善食材的感官品质和加工适用性，但是传统的机械去皮工艺往往采用刀削、砂轮等方式，在去除外皮的同时，会对果蔬表层营养元素造成不同程度的损失。以马铃薯去皮为例，使用旋转刀片式去皮机时，刀片与马铃薯表面的剧烈摩擦会导致表皮组织破坏，薯皮中富含的维生素C、B族维生素、矿物质等水溶性营养素大量流失[3]。同理，在红薯去皮时，如果采用旋转毛刷式去皮机，刷毛和红薯表面的剧烈摩擦也会导致红薯皮层的β-胡萝卜素、花青素等有益色素的损失，影响产品的色泽和营养价值[3]。

2.2 挤压膨化过程营养素损失问题

挤压膨化技术在方便食品加工领域得到广泛应用，其通过高温、高压、高剪切等综合作用可将淀粉基料加工成松脆可口的膨化食品。在挤压膨化过程中，食品原料经历了复杂的理化反应，可能导致某些营养成分发生不同程度的损失。以全谷物燕麦为原料加工燕麦圈时，挤压膨化过程需要在150～180 ℃

的高温下进行，使得燕麦中的脂肪酸发生氧化酸败，产生反式脂肪酸，降低了燕麦圈的营养价值[4]，同时燕麦所含的膳食纤维尤其是β-葡聚糖在高温高压作用下发生降解，分子量减小，其生理活性和功能特性也明显下降。同理，在膨化玉米休闲食品加工过程中[5]，游离态的水溶性维生素，如维生素C极易在膨化前的调质过程中氧化降解，而结合态的脂溶性维生素，如维生素A、维生素E则可能在膨化过程中从玉米基质中游离出来，进而被氧化分解。此外，在膨化过程中淀粉与还原糖高温反应生成的美拉德反应产物，如5-羟甲基糠醛，也可能与蛋白质中的赖氨酸结合，降低蛋白质的消化率和生物学价值。

2.3 干燥脱水过程营养成分损失问题

干燥脱水是一种常见的物理加工方法，通过去除食品中的水分，可有效延长食品的货架期。传统的热风干燥、喷雾干燥等方式虽然操作简单、成本较低，但在干燥过程中容易造成食品中某些营养成分的损失。以果蔬干燥为例，水分的快速蒸发会导致表面硬化，阻碍内部水分的扩散，延长干燥时间，不仅耗能较高，且使得营养成分暴露在高温环境中的时间延长[6]。以胡萝卜热风干燥为例，α-胡萝卜素等类胡萝卜素物质极易在60 ℃以上高温条件下发生异构化和降解，失去其抗氧化活性[2]，同时维生素C等热敏感水溶性维生素也会随着干燥时间的延长而损失。对于富含不饱和脂肪酸的坚果类食品，较高的干燥温度也会加速脂肪酸的氧化酸败，产生异味并降低营养价值。

3 食品物理加工技术的优化对策

3.1 机械去皮工艺的优化研究

为了减少机械去皮过程中的营养损失，可以从调整设备参数和改进去皮方式两方面着手。以马铃薯去皮为例，可通过优化传统旋转刀片式去皮机的刀片角度、旋转速度等参数，在去皮效率和削皮厚度之间寻求平衡，减少因表皮组织破坏导致的营养流失[7-8]。同时，可在去皮机内壁增设柔性衬垫，利用马铃薯在刀片与衬垫之间的滚动和摩擦实现表皮的去除，替代直接的刀削式剥皮，从而将对薯肉的损伤降到较低水平。对于富含类胡萝卜素、类黄酮等营养成分的柑橘类水果，可优化滚筒式去皮机的滚筒材质和表面结构，采用弹性系数适中的材料，并在表面设置凹凸花纹，通过轻微的挤压和摩擦使果皮与果肉分离，避免传统滚筒直接挤压导致的营养元素残留在废弃橙皮上[9]。此外，在机械去皮前可采用蒸汽预处理的方式，利用高温蒸汽降低果蔬表皮与果肉组织的结合力，再进行后续去皮操作，既可降低去皮机械作用力，又能减少因表皮破坏导致的营养流失。

3.2 挤压膨化技术的优化研究

挤压膨化过程中普遍存在营养素损失的问题，优化工艺参数是减少营养流失的有效途径。以燕麦圈加工为例，传统的高温挤压膨化易导致燕麦中脂肪酸氧化和β-葡聚糖降解[5]。为此，可采用温和挤压技术，在保证膨化度的前提下，通过调控螺杆转速、物料水分、料筒温度等参数，将挤压温度控制在110～130 ℃，既能实现淀粉的充分糊化，又能最大限度减少脂肪酸的氧化和膳食纤维的降解，同时可以在配方中适当添加抗氧化剂，如维生素E，防止膨化过程中脂肪酸的过氧化。针对膨化玉米食品加工中游离态维生素的氧化损失问题，可在调质过程中通过真空脱气和氮气置换，减少玉米粉在高温高压下与氧气的接触，从而抑制维生素的氧化。对于结合态维生素，可通过优化糊化条件，如pH值、水分含量等增强其与玉米基质的结合，减少在膨化过程中的游离和氧化。此外，通过在挤压过程中添加稳定的维生素包埋剂，如变性淀粉、阿拉伯胶等，能在一定程度上减缓维生素的降解。在蛋白质营养保留方面，可优化挤压过程的水分含量和温度，选择合适的膨化终点温度和含水率，在蛋白质变性与美拉德反应之间寻求平衡，既满足蛋白质消化率提升的需要，又避免赖氨酸等必需氨基酸的过度损失。针对挤压膨化过程中产生的羟甲基糠醛等潜在有害物质，可在配方设计时适度增加还原糖用量，通过调控麦芽糖/蔗糖比例，降低羟甲基糠醛的生成量；在挤压过程中，还可以通过喷雾注入水分，抑制美拉德反应的发生，减少有害产物的产生。

3.3 干燥技术的改进研究

针对传统干燥方式普遍存在的营养损失问题，可从优化干燥工艺和创新干燥技术两方面入手。在热风干燥方面，可通过合理控制干燥温度和风速，缩短干燥时间，减少营养成分在高温中暴露时间。以胡萝卜干燥为例，采用阶段性降温干燥策略，在干燥初期采用较高温度快速去除表面自由水，随着干燥的进行逐步降低温度，可在保证干燥效率的同时最大限度保留胡萝卜中的类胡萝卜素[9]。同时，在干燥过程中适当提高气流风速，加快水分迁移和蒸发速率，缩短干燥时间，也能减少维生素C等热敏感营养素的损失。微波干燥技术以其加热均匀、干燥速度快等优势，为果蔬干燥提供了新的思路。通过优化微波功率和施加方式，可实现果蔬组织的快速、均匀加热，有效避免局部过热引起的营养破坏。例如，苹果干燥采用脉冲微波干燥，通过间歇性施加高功率微波[3]，在快速去除水分的同时，利用加热间歇期让热量在材料内部扩散，避免局部过热，从而有效保留苹果的维生素和抗氧化物质。真空冷冻干燥是一种温和的脱水方式，在低温真空条件下，水分以升华的形式从食品中去除，能最大限度保留食品的色、香、味和营养。以牛肉干制品为例，与传统热风干燥相比，真空冷冻干燥可更好地锁住牛肉中的血红蛋白铁和B族维生素，且由于氧化反应受抑制，脂肪酸等营养成分的损失也大为减少[8]。为进一步缩短干燥时间，可在真空冷冻干燥前，对原料进行真空渗透预处理，利用高渗溶液快速去除牛肉组织中的部分水分，缩短后续升华干燥的时间，在保证干燥效率的同时最大限度减少营养流失。此外，在干制品贮藏环节，应合理控制贮藏环境的温度、湿度和氧气浓度，避免产品回潮和脂肪酸氧化造成的营养价值下降。

4 结语

本文通过对食品加工过程中常见的物理加工技术进行分析，指出机械去皮、挤压膨化和干燥过程中存在的营养损失问题，并提出了相应的优化策略。通过调整设备参数、优化工艺流程以及引入新技术，有望在保证食品感官品质和安全性的同时，最大限度保留食品中的营养成分。食品加工企业应结合现代科技手段，不断提升食品加工的营养保留效果，为食品加工行业提供更科学的指导。

参考文献

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