食品物理加工技術存在的問題及優化對策

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

摘 要：食品營養價值是評價食品質量的重要指標之一，在食品加工過程中，通過采用物理加工技術可以有效改善食品的品質和口感，延長貨架期。然而，采用不合適的物理加工技術可能導致食品中營養成分的損失，降低食品的營養價值。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存在的問題，提出了優化對策，旨在最大限度地保留食品的營養成分，提高食品加工過程中營養保留的效果。

關鍵詞：食品營養價值；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育和健康狀況的各種營養素的綜合性指標。其內涵不僅包括宏量營養素，如蛋白質、脂肪、碳水化合物等，還涵蓋微量營養素，如維生素、礦物質和膳食纖維等。食品營養價值的高低取決于營養素的種類、含量及其生物利用度。例如，魚肉中富含優質的蛋白質和多不飽和脂肪酸，其消化吸收率在95%以上[1-2]；谷類中的鐵、鋅等礦物質存在螯合劑的影響，導致其生物利用度相對較低。

1 食品物理加工技術概述

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。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，造成部分營養物質的流失。擠壓膨化是利用高溫、高壓、高剪切等復合作用改變食品的組織結構和理化特性，使淀粉糊化、蛋白質變性，從而獲得松脆的膨化食品。高溫、高壓的極端環境可能引起維生素破壞、氨基酸損失等一系列營養損失問題。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對食品營養保留的影響，優化工藝參數，改進加工方式，最大限度減少營養損失。

2 食品物理加工技術存在的問題

2.1 機械去皮工藝導致的營養損失問題

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和加工適用性，但是傳統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，會對果蔬表層營養元素造成不同程度的損失。以馬鈴薯去皮為例，使用旋轉刀片式去皮機時，刀片與馬鈴薯表面的劇烈摩擦會導致表皮組織破壞，薯皮中富含的維生素C、B族維生素、礦物質等水溶性營養素大量流失[3]。同理，在紅薯去皮時，如果采用旋轉毛刷式去皮機，刷毛和紅薯表面的劇烈摩擦也會導致紅薯皮層的β-胡蘿卜素、花青素等有益色素的損失，影響產品的色澤和營養價值[3]。

2.2 擠壓膨化過程營養素損失問題

擠壓膨化技術在方便食品加工領域得到廣泛應用，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，食品原料經歷了復雜的理化反應，可能導致某些營養成分發生不同程度的損失。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生氧化酸敗，產生反式脂肪酸，降低了燕麥圈的營養價值[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]，游離態的水溶性維生素，如維生素C極易在膨化前的調質過程中氧化降解，而結合態的脂溶性維生素，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生成的美拉德反應產物，如5-羥甲基糠醛，也可能與蛋白質中的賴氨酸結合，降低蛋白質的消化率和生物學價值。

2.3 干燥脫水過程營養成分損失問題

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。傳統的熱風干燥、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成分的損失。以果蔬干燥為例，水分的快速蒸發會導致表面硬化，阻礙內部水分的擴散，延長干燥時間，不僅耗能較高，且使得營養成分暴露在高溫環境中的時間延長[6]。以胡蘿卜熱風干燥為例，α-胡蘿卜素等類胡蘿卜素物質極易在60 ℃以上高溫條件下發生異構化和降解，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，產生異味并降低營養價值。

3 食品物理加工技術的優化對策

3.1 機械去皮工藝的優化研究

為了減少機械去皮過程中的營養損失，可以從調整設備參數和改進去皮方式兩方面著手。以馬鈴薯去皮為例，可通過優化傳統旋轉刀片式去皮機的刀片角度、旋轉速度等參數，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致的營養流失[7-8]。同時，可在去皮機內壁增設柔性襯墊，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、類黃酮等營養成分的柑橘類水果，可優化滾筒式去皮機的滾筒材質和表面結構，采用彈性系數適中的材料，并在表面設置凹凸花紋，通過輕微的擠壓和摩擦使果皮與果肉分離，避免傳統滾筒直接擠壓導致的營養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處理的方式，利用高溫蒸汽降低果蔬表皮與果肉組織的結合力，再進行后續去皮操作，既可降低去皮機械作用力，又能減少因表皮破壞導致的營養流失。

3.2 擠壓膨化技術的優化研究

擠壓膨化過程中普遍存在營養素損失的問題，優化工藝參數是減少營養流失的有效途徑。以燕麥圈加工為例，傳統的高溫擠壓膨化易導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，在保證膨化度的前提下，通過調控螺桿轉速、物料水分、料筒溫度等參數，將擠壓溫度控制在110～130 ℃，既能實現淀粉的充分糊化，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維生素的氧化損失問題，可在調質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。對于結合態維生素，可通過優化糊化條件，如pH值、水分含量等增強其與玉米基質的結合，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。在蛋白質營養保留方面，可優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，在蛋白質變性與美拉德反應之間尋求平衡，既滿足蛋白質消化率提升的需要，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生的羥甲基糠醛等潛在有害物質，可在配方設計時適度增加還原糖用量，通過調控麥芽糖/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，抑制美拉德反應的發生，減少有害產物的產生。

3.3 干燥技術的改進研究

針對傳統干燥方式普遍存在的營養損失問題，可從優化干燥工藝和創新干燥技術兩方面入手。在熱風干燥方面，可通過合理控制干燥溫度和風速，縮短干燥時間，減少營養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，在干燥過程中適當提高氣流風速，加快水分遷移和蒸發速率，縮短干燥時間，也能減少維生素C等熱敏感營養素的損失。微波干燥技術以其加熱均勻、干燥速度快等優勢，為果蔬干燥提供了新的思路。通過優化微波功率和施加方式，可實現果蔬組織的快速、均勻加熱，有效避免局部過熱引起的營養破壞。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。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。以牛肉干制品為例，與傳統熱風干燥相比，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，且由于氧化反應受抑制，脂肪酸等營養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流失。此外，在干制品貯藏環節，應合理控制貯藏環境的溫度、濕度和氧氣濃度，避免產品回潮和脂肪酸氧化造成的營養價值下降。

4 結語

本文通過對食品加工過程中常見的物理加工技術進行分析，指出機械去皮、擠壓膨化和干燥過程中存在的營養損失問題，并提出了相應的優化策略。通過調整設備參數、優化工藝流程以及引入新技術，有望在保證食品感官品質和安全性的同時，最大限度保留食品中的營養成分。食品加工企業應結合現代科技手段，不斷提升食品加工的營養保留效果，為食品加工行業提供更科學的指導。

參考文獻

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

[2]艾麥提·巴熱提.殺菌技術在食品加工中的應用與發展探究[J].農產品加工，2024（2）：81-83.

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

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

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

[6]佚名.吃水果還是削皮為宜[J].農業技術與裝備，2020（9）：91.

[7]蒲洪彬，楊李益，李秉璋，等.復雜球形大果智能視覺削皮技術及裝備研究[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計與仿真[J].山東工業技術，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新設計[J].農業科技與裝備，2015（10）：14-16.