减少食品加工过程中营养素损失的策略

作者: 薛逸秋

摘 要:食品加工是保证食品安全和提高品质的重要手段,但同时也会导致营养素的损失。本文探讨了食品加工过程中营养素损失的主要原因,包括热处理、氧化作用、浸出和溶解以及光照等。针对这些问题,文章提出了一系列减少营养素损失的策略,如优化热处理工艺、采用抗氧化技术、改进加工设备和工艺流程、改进包装和储存方法等。这些策略的应用有助于最大限度地保留食品中的营养成分,提高食品的营养价值。

关键词:营养素损失;食品加工;保护策略;加工技术

Strategies to Reduce Nutrient Loss in Food Processing

XUE Yiqiu

(Jiangsu Changshu Secondary Specialized School, Changshu 215500, China)

Abstract: Food processing is an important means to ensure food safety and improve quality, but it can also lead to nutrient loss. This article explores the main causes of nutrient loss during food processing, including heat treatment, oxidation, leaching and dissolution, and light exposure. In response to these issues, the article proposes a series of strategies to reduce nutrient loss, such as optimizing heat treatment processes, adopting antioxidant technologies, improving processing equipment and processes, and improving packaging and storage methods. The application of these strategies helps to maximize the retention of nutrients in food and improve its nutritional value.

Keywords: nutrient loss; food processing; protection strategies; processing technology

食品加工是保证食品安全、延长保质期、提高口感和便利性的重要手段。然而,在加工过程中,食品中的营养成分如维生素、矿物质、蛋白质等往往会发生不同程度的损失,导致营养价值下降[1]。这不仅降低了食品的品质,也影响消费者的健康。因此,如何在食品加工中最大限度地保留营养素,减少加工过程中的损失,是食品工业面临的一大挑战。本文将从食品加工过程中营养素损失的主要原因出发,包括热处理、氧化作用、浸出和溶解、光照等方面,探讨减少营养素损失的策略,如优化热处理工艺、采用抗氧化技术、改进加工设备和工艺流程、改进包装和储存方法等,以期为食品工业提供参考和指导,生产出营养、健康、品质优良的食品。

1 食品加工过程中营养素损失的主要原因

1.1 热处理导致的损失

食品加工过程中的热处理是导致营养素损失的主要原因之一。热处理过程通常涉及高温加热,如灭菌、巴氏杀菌、烘烤、油炸等,这些过程会引起食品中营养素的化学变化和物理变化[2]。①高温会直接破坏营养物质的化学结构,导致其功能的丧失。许多营养素,如维生素、蛋白质和酶等,都是由特定的化学结构决定其生物活性的。当食品暴露于高温环境时,这些化合物的结构会发生改变,如断裂、异构化等,使其失去原有的营养功能。以蛋白质为例,高温会造成蛋白质分子内部以及分子之间的共价键和非共价键断裂,引起蛋白质变性,进而影响其消化吸收和生物利用度。②食品中的各类营养素在加热过程中还会发生相互作用,间接导致营养价值的下降。例如,还原糖和氨基酸在高温下会发生美拉德反应,生成一系列褐变物质,不仅改变了食品的色泽和风味,还会降低蛋白质的利用率。③食品在加热过程中还会发生物理结构的改变,间接加剧营养素的流失。如淀粉在加热过程中会发生糊化,使得食品基质变得疏松多孔,加速了水分和水溶性营养素的迁移和流失。

1.2 氧化作用导致的损失

氧化作用是导致食品加工过程中营养素损失的另一个重要因素。在食品暴露于氧气环境中时,许多营养物质容易发生氧化反应,导致其化学结构改变,进而丧失原有的生物活性和营养价值。这一过程通常涉及自由基链式反应机制,其中活性氧物质(如超氧阴离子、羟基自由基等)扮演着关键角色。以不饱和脂肪酸为例,其C=C容易被活性氧物质攻击,形成脂质过氧化物,继而分解为醛、酮等小分子化合物,不仅降低了脂质的营养价值,还可能产生异味,影响食品品质。类似地,维生素A、维生素E、维生素C等抗氧化维生素在氧化过程中会失去电子,转变为氧化态,从而丧失其抗氧化能力和生理活性。氧化反应的程度受多种因素影响,包括氧气浓度、温度、光照、pH值以及食品组分的性质等,这些因素的复杂交互作用共同决定了氧化导致的营养素损失程度。

1.3 浸出和溶解导致的损失

食品加工过程中,浸出作用是导致水溶性营养素损失的主要机制之一。浸出是指固体食品中的可溶性成分在液体介质中的溶出和迁移过程。在食品的洗涤、浸泡、蒸煮等环节,食品组织中的水溶性营养素,如维生素C、B族维生素、矿物质等,会溶解于水相,随加工液体的废弃而流失[3]。浸出液中营养素的浓度主要取决于食品基质的组成和结构特点、加工介质的性质以及温度、时间等因素。例如,经过切割、破碎等预处理的食材,由于细胞壁破损,组织结构疏松,其营养成分更易浸出而损失。为了减少浸出损失,应尽量缩短食品在水中的浸泡时间,低温操作,避免不必要的搅拌,并合理控制浸出液的用量。

除浸出作用外,溶解作用也是引起营养素损失的重要因素。溶解是指固体营养物质在液相中达到均相分散的过程,是浸出作用的进一步延伸。食品在加工过程中的切割、破碎、捣碎等处理,会破坏细胞和组织的完整性,使得细胞内的营养物质暴露于溶剂环境中,大大增加了营养素的溶解性。一旦溶解于液相,这些营养物质极易在后续的加工操作中随加工液体流失。溶解损失的程度不仅与食品基质和营养素的性质有关,还受加工条件如温度、pH值等的影响。例如,脂溶性营养素在高温条件下会发生熔融,溶解于油相而流失;而钙、镁等矿物质在酸性环境中的溶解性大大增加,更易发生损失。

1.4 光照导致的损失

食品加工过程中,光照也是导致某些营养素损失的重要因素之一。许多营养物质,尤其是维生素类化合物,对光照具有较高的敏感性。当食品暴露于光照环境中时,这些光敏感营养素会吸收光能,发生一系列光化学反应,导致其结构发生改变,活性降低甚至完全丧失。例如,核黄素在光照下会发生光降解,生成多种降解产物如鲁米黄素等,从而失去固有的生理功能。类似地,维生素A、维生素C、维生素D等也易受光照影响而发生降解。光照引起的营养素损失程度取决于多个因素,如光照强度、光谱分布、照射时间以及食品基质的性质等。一般来说,紫外光和可见光中的高能短波部分对营养素的破坏作用更大。此外,食品中水分含量较高,氧气浓度较大时,光降解反应也会加剧。

2 减少营养素损失的策略

2.1 优化热处理工艺

为了减少食品加工过程中热处理引起的营养素损失,优化热处理工艺是一项重要的策略。传统的热处理方法如高温长时间的烘焙、蒸煮等,虽然能够有效地提高食品的安全性和货架期,但往往会造成营养成分的大量流失[4]。因此,食品工业应积极研究和应用一些新型的热处理技术,如微波加热、射频加热、欧姆加热等,这些技术能够在短时间内实现食品的快速加热,大大缩短热处理时间,从而最大限度地保留营养物质。例如,微波加热技术利用微波的穿透性和选择性,使食品内部和外部同时升温,加热速度快,能有效减少维生素等热敏感营养素的损失[5]。同时,在传统热处理工艺中,优化加热温度和时间参数也十分重要。通过合理设计温度-时间组合,在保证食品安全和品质的前提下,尽可能缩短加热时间,降低加热温度,也能显著减少营养素的热降解。例如,在蔬菜热加工过程中,适当降低烹饪温度,控制加热时间,可有效保留维生素C等营养成分。

2.2 采用抗氧化技术

在食品加工过程中,采用抗氧化技术是减少营养素氧化损失的重要策略之一。抗氧化技术主要通过添加抗氧化剂、调控加工环境等手段,来延缓或阻断食品中脂质、维生素等营养物质的氧化反应,从而达到保护营养成分的目的。其中,添加抗氧化剂是最为常用和有效的方法。食品工业中常见的抗氧化剂包括天然抗氧化剂和合成抗氧化剂两大类。天然抗氧化剂主要来源于植物、动物和微生物,如茶多酚、生育酚、姜黄素等,这些物质不仅具有优异的抗氧化活性,而且安全无毒,符合消费者对天然、健康食品的需求。合成抗氧化剂如丁基羟基茴香醚(Butyl Hydroxyanisole,BHA)、特丁基对苯二酚(Tert-Butyl Hydroquinone,TBHQ)等,抗氧化效果强,价格低廉,在食品工业中也有广泛应用。

此外,在食品加工过程中,调控加工环境如温度、湿度、pH值等,也是控制氧化反应的重要手段。例如,在较低温度下进行加工操作,可减缓氧化反应速率;而在酸性条件下,某些营养物质如维生素C的稳定性会有所提高。因此,针对不同食品的特点,优化加工工艺参数,为氧化敏感型营养素创造一个相对稳定的环境,对于延缓氧化损失具有积极意义。

2.3 改进加工设备和工艺流程

针对食品加工过程中浸出和溶解导致的营养素损失,改进加工设备和优化工艺流程是一项行之有效的策略。传统的浸泡、煮沸等方式虽然简单易行,但往往会造成大量水溶性营养素的流失。因此,食品工业应积极开发和应用新型加工设备和技术,通过创新加工方式,最大限度地减少浸出和溶解损失。例如,采用低温浸提技术可以在较低温度下实现食品组分的选择性萃取,与传统的高温浸提相比,该技术不仅能够显著降低热敏感营养素的损失,还能减少其他食品组分的同时溶出。再如,微波辅助萃取技术利用微波的选择性加热原理,可以在极短时间内实现目标组分的快速溶出,大大缩短浸提时间,从而减少营养素在浸提过程中的降解和流失。

除了浸提环节,优化其他加工工序的设备和流程也是控制营养素溶解流失的重要手段。例如,在果蔬汁等液态食品的加工中,采用冷榨技术替代传统的热榨工艺,可最大限度地保留原料中的维生素、酶等热敏感营养成分。在膜浓缩、膜分离等过程中,选用截留分子量合适的膜材料,控制操作压力和温度参数,也能有效降低小分子营养物质的透过流失。

2.4 改进包装和储存方法

为了减少食品加工和储存过程中光照引起的营养素损失,改进食品包装和储存方法至关重要。传统的透明包装材料和明亮的储存环境,虽然方便了商品的展示和销售,但却为光敏感营养素的降解创造了条件。因此,食品工业应重视包装和储存环节的设计优化,通过创新包装材料、改善储存条件等多种手段,最大限度地隔绝光照,延缓光降解反应,从而提高食品营养保留率。

在包装材料的选择上,应根据食品的光敏感特性,采用不同性能的阻隔材料。例如,对于对紫外光敏感的营养素如核黄素、叶酸等,可选用含UV吸收剂的包装材料,如掺杂二氧化钛的聚乙烯薄膜等,以吸收和阻挡紫外光。对于容易被可见光降解的营养素如维生素A、叶绿素等,可采用不透明或有色包装材料,如铝箔复合膜、茶色玻璃瓶等,通过遮光和滤光来防止光损失。

除了选用功能性包装材料,优化包装结构设计也是降低光照影响的有效策略。例如,采用真空包装、充氮包装等方式,可以有效减少包装内氧气含量,延缓光氧化反应。同时,合理设计包装容器的形状和大小,减少食品与包装材料的接触面积,也能在一定程度上减少光照引起的营养损失。

食品在储存和运输过程中的光照管理也不容忽视。应根据食品的光稳定性,合理设定储存条件,尽可能将光敏感食品储存于阴凉避光处,必要时可配备遮光帘、隔光板等设施,减少库内照度。对于陈列销售环节,可选用带有遮光功能的货架或展示柜,避免食品长时间暴露于光照之下。

3 结语

食品加工过程中营养素的损失是一个复杂的问题,涉及热处理、氧化、浸出溶解和光照等多种因素。本文探讨了减少营养素损失的策略,包括优化热处理工艺、采用抗氧化技术、改进加工设备和工艺流程、改进包装和储存方法等。随着科技的进步,未来将会出现更多创新的加工技术和设备,如精准控温技术、智能包装材料等,这些将为保护食品营养素提供新的解决方案。同时,需要加强对食品加工过程中营养素变化规律的研究,建立更加完善的营养素损失评估体系,为食品工业生产更加营养、健康的产品提供科学指导。

参考文献

[1]罗云波,郝梦真,车会莲.必要的食品加工是人类健康和社会可持续发展的必须[J].中国食品学报,2023,23(1):1-12.

[2]兰晓芳,何湘漪,范志红,等.3种叶菜烹调后硬度与营养素保存率[J].中国食品学报,2018,18(9):317-324.

[3]唐卫国.不同烹调方法对食品营养素的影响分析[J].家庭生活指南,2018(7):54.

[4]刘艳芳.用营养法规引领食品加工转型[J].食品界,2018(3):78-82.

[5]严朝阳.探讨不同烹调方法对食品营养素的作用[J].现代职业教育,2015(18):145.

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