人类的食物除少数物质如盐类外,几乎全部来自动植物,这些食物原料易腐败,需要再进一步进行各种加工处理,才便于保藏和运输,以满足各种特殊需要。我国食品的加工保藏历史悠久,创造了许多优良的食品加工方法。如我国生产的火腿,在公元13世纪就传到欧洲。随着食品工业的迅速发展,新的食品类型不断出现,如方便食品、模拟食品、婴儿食品、疗效食品等不断问世。食品在加工储藏中由于营养与功能成分的稳定性等的不同,价值有升有降,食品加工的方法应尽量降低营养素的破坏和损失,并最大程度地提高食品的营养价值。
一、食品营养与功能成分在加工中的变化
无论是动物性食品还是植物性食品,一般都需要经过加工才可食用。食品加工方法很多,大致可归纳为加热、冷冻、发酵、盐渍、糖渍等,在这些物理、化学和生物因素的作用下,食品中原有的营养价值发生了积极或消极的变化。
1.食品加工的前处理
食品加工前必须进行清理、修整和漂洗处理。如谷类碾磨去壳,可改善食品的感官性质,便于食用,易于消化,但一部分无机盐和维生素受到损失,碾磨越精、损失越大,稻谷加工成精白米时Zn、Mn和Cr分别降低16%、45%和75%。淘米时营养素损失惊人,维生素B129%~26%、维生素B2和烟酸为23%~25%,无机盐70%,蛋白质15.7%、脂肪42.6%、碳水化合物2%,因此最好推广清洁米。在蔬菜前处理中,营养素大量流失,特别是水溶性维生素和无机盐分别达60%和35%,蔬菜切碎后维生素损失巨大,黄瓜切片放1h,维生素C的损失33%~35%,食品中铁的有效性在加工中降低,一方面Fe2+转化为Fe3+,另一方面铁转化为植酸铁和草酸铁,使铁的吸收率降低。
2.热处理的影响
加热处理对食品营养价值有积极和消极两方面的影响。
有利作用:加热使蛋白质变性,肽键展开;使淀粉颗粒膨胀,易受消化酶作用,从而提高消化率;可破坏新鲜食物中的酶、杀灭微生物,使营养物质免遭氧化分解和损失;可破坏食物中的天然有毒蛋白质、破坏生鸡蛋清中的抗生物素、生大豆中的抗胰蛋白酶因子、植物血球凝结素和其它有害物质也可加热破坏。大豆在0.14MPa蒸汽压下10min即可使天然毒物失活,但烹调时间太长可使蛋白质生物价降低。
不利作用主要表现在氨基酸和维生素的破坏:一些必需氨基酸,如赖氨酸、胱氨酸、色氨酸、精氨酸易受热的破坏,尤其赖氨酸的ε-NH2在美拉得反应中与还原糖作用,形成ε-N-去氧酮糖赖氨酸,不能被人体吸收利用,从而使蛋白质生物效价降低,如糕点在200℃烘烤15min,赖氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸和丝氨酸被破坏5%~17%,使生物效价下降;油脂长时间加热,营养价值下降,亚油酸损失,油脂中的类胡萝卜素、维生素A、维生素E大部分被破坏;维生素破坏最显著;短时高温比长时低温损失少一些,热处理后迅速冷却可降低损失。
3.碱处理的影响
制作面条等食品时,加入食品中的碱对蛋白质影响很大,变化最多的氨基酸是赖氨酸、丝氨酸、胱氨酸和精氨酸。如大豆在pH12.2、40℃下加热4h,上述氨基酸下降,赖氨酸与丙氨酸结合成赖氨基丙氨酸(几乎不被人体吸收利用)。碱性条件还会使精氨酸、胱氨酸、色氨酸、丝氨酸、赖氨酸由L型转化为D型,使营养价值下降;还破坏维生素,特别是维生素B族和维生素C;反之,烹调时加醋酸等除能促进食欲外,还能使维生素B1、维生素B2、维生素C免遭破坏,使骨中无机盐溶出,提高食品的营养价值。
4.脱水处理
脱水干燥使蛋白质结合水损失,同样会引起蛋白质变性,脱水加工时食品维生素的损失和加热灭菌损失相同,维生素B1损失最大;胡萝卜在冷冻干燥时脂溶性维生素损失低于10%,而在热风干燥时损失达26%;牛奶喷雾干燥制奶粉维生素A、维生素B1损失10%,如用传统滚筒干燥法,损失可达15%。
5.膨化
膨化加工是对营养素损失较少的方法,却使其消化率有所增加,如小鼠对米饭蛋白质消化率为76%(膨化后达84%),对米饭总糖消化率为99.1%(膨化后则为99.5%),且膨化加工对维生素破坏较一般的加热方法少。
6.生物加工
通常可提高食品的营养价值,如大豆炒熟食品,蛋白质消化率仅60%,制成豆腐可达92%~96%,在豆类发酵制成腐乳、豆豉、黄酱和酱油的过程中,蛋白质水解为肽和氨基酸,而易消化和吸收,豆类发酵对营养价值的最大贡献是提高了维生素B12量。
黄豆和绿豆发芽后蛋白质营养基本不变,但棉子糖和鼠李糖等不被人体吸收使腹部胀气的寡糖消失,植物凝结素和植酸盐分解,磷、锌等矿物质分解释放出来,黄豆发芽到根长1.5~6.5cm时,绿豆芽长4~6cm时,维生素C最高可达15.6mg/100g和19.5mg/100g(豆芽很短时维生素C不高),高寒地区冬季可把豆芽作为维生素C良好来源,黄豆发芽中胡萝卜素增加2倍,维生素B2增加3倍、烟酸增加2倍,维生素B12则达10倍。
二、食品营养与功能价值在贮藏过程中的变化
食品保藏的方法很多,有物理、化学和生物保藏法。目前最常用的保藏方法有:干制、高温杀菌、低温冷藏、辐射和加防腐剂。
1.常温保藏
目前大多数食品在常温下保藏。粮谷在储存初期,淀粉酶仍较活跃,继续储存酶活力下降,蛋白质转化为氨基酸,上述变化随粮食含水量增加而增加,如小麦含水12%时,5个月维生素B1损失12%;含水17%时则损失30%。隔绝空气可降低变化,稻谷连壳储存时维生素B1基本无损失。果蔬在贮存期损失最多的是维生素,苹果贮存2~3个月后,维生素C仅存1/3,绿色蔬菜在室温下存放数天,许多维生素丧失殆尽,在0℃则可保存一半。牲畜屠宰后发生一系列变化,肉由僵直→成熟→自溶三阶段,僵直状态的肉持水性低,成熟后的肉风味、营养价值都得到提高,但在常温下如继续贮存,肉就腐败,氨基酸转化为胺,如组氨酸、酪氨酸和色氨酸分别形成组胺、酪胺和色胺等有毒物质,营养价值降低。蛋类在贮藏中浓厚蛋白稀化,此时卵黏蛋白变性,蛋白pH由8→9,蛋黄pH6→7,含氨量和游离脂肪酸增加,长期贮存中苏氨酸和维生素A损失最多。牛奶损失较多的是维生素B2,室内光线下1d,维生素B2损失30%;室外阴天下2h损失45%;维生素B6对光也敏感,阳光下8小时损失21%,但紫外线照射可使奶中麦角固醇转化为维生素D3.
2.冷冻保藏
大多数食品在冷冻状态下贮存可降低营养素的损失,柑橘冷藏半年维生素C损失5%~10%,如再加上缺氧、低pH可进一步降低维生素C损失;浓缩橘汁在-22℃保存1年,维生素C仅损失2.5%,但动物性食品在化冻时会流失较多维生素和矿物质,可带走食品中10%的可溶性营养素,且还可使蛋白质发生不可逆变性,蛋白质侧链暴露出来,在水结晶挤压下,凝结沉淀;冷冻后鱼肉干韧、风味变劣,但豆腐冷却后,蛋白质质构化,风味变佳,冷冻速度越快形成的水结晶越小,挤压作用越小,变性也越小。
3.辐射保藏
和现有的保藏食品方法比较有其优越性的一面。和化学药物保藏比较,无化学物质残留物;和热处理保藏比较,可较好地保持食品原有的新鲜状态;和冷冻保藏比较,可节约能源。并且大多数学者认为辐射不会影响食品的营养价值,美国用5.58Mev辐射食品,发现其蛋白质、碳水化合物和脂肪等营养成分无明显变化,但辐射会影响食品风味,肉辐射后呈砖红色,有不良气味。辐射的方法不完全适用于所有的食品,要有选择性地应用。