食品和能够加工成为食品的农副产品原料的变质，主要是由于细菌繁殖，酶的破坏，以及这些产品在收割或屠宰之后发生化学变化造成的。食品科学家和技术人员们用脱水，高低温处理，化学品，以及射线照射的方法来阻止这些变质反应，保护我们的食物来源。

热加工是食品防腐最普通和最有效的方法之一，可以单独用，也可以与其他防腐方法联合使用。热加工的主要作用是使蛋白质变性，从而杀灭微生物。此外，还可使食品中的细菌和一些固有的变质作用酶丧失活力。

大多数人认为，食品加工只会降低食品的营养价值，因为食物中的蛋白质、类脂和维生素有可能被破坏，但是，如果要使食品安全卫生，具有营养，并使我们能从某些食品中获得最大的营养价值，热加工还是有益和必要的。

许多食品是用加热的方法将其中一些有毒的蛋白质和肽、酶抑制物、抗维生素，以及其他一些会严重影响食品营养价位的天然毒物破坏，来提高它们的营养价值。许多研究者指出，为使豆类具有最大的营养价值，适当加热处理，将其中天然存在的胰蛋白酶抑制物，血球凝集素和其他一些有毒物质破坏是有必要的。另外热处理也可以改善机体对植物蛋白质中硫氨酸的消化能力和利用率。

植物蛋白质的营养价值，是人们广泛研究的一个课题，因为这些食物是世界上许多人口聚集地区居民饮食中蛋白质的一个重要来源，而且植物中天然存在的有毒组分要比动物性食物中更为普遍。

蛋白质

蛋白质的受热损失，是由于蛋白质中氨基酸的破坏，蛋白质与某种食物或复合食品中存在的非蛋白质组分发生反应，或者是在有氧或无氧存在的条件下，蛋白质相互之间，和分子内部发生了一些反应所造成的。对纯蛋白质制剂中氨基酸的含量随温度和时间变化的研究结果表明，色氨酸，蛋氨酸，胱氨酸，碱性氨基酸，以及β - 羟基氨基酸，与纯酪蛋白或溶菌酶制剂中所存在的酸性和中性氨基酸比较起来，是易于被破坏的。半胱氨酸对热不稳定，温度只要略微超过100℃就易破坏。这个温度在工业加工温度中是属于比较低的。含硫氨基酸在较高温度，115 ~ 145 ℃下破坏所得的产物，经鉴定是一些其他的含硫化合物，其中包括硫化氢，甲硫醇，二甲基硫化物，和二甲基二硫化物。

蛋白质中的氨基酸受热破坏，造成蛋白质以氨基酸形态的损失。这些情况虽然不同的研究者都有过报道，但这些损失并不重要，因为对美国人来说，饮食中的蛋白质是大量的，而且食品种类也多种多样。不过正规地来说，蛋白质受热影响其营养价值的原因，主要是改变了氨基酸的生物利用度，受其含量组分方面的变化是比较小的。

正如福特（Ford）在他的一篇杰出的评论文章中所指出的，与蛋白质营养价值损失有关的最重要因素之一，是蛋白质分子内部和分子之间形成了新的键合。这些反应造成蛋白质分子的重组，结果改变了与消化能力有关的酶解速率或程度，从而间接影响了蛋白质的营养价值。这些反应影响了在酶作用分解位置上的氨基酸的利用度，亦影响到邻近一些氨基酸的利用度。

米查姆（Mecham）和奥尔科特（Olocott）的早期研究工作，曾报道过蛋白质经热处理后会造成氨基氮的明显损失，可溶度降低，和妨碍消化。这是由于生成了内酰胺和形成?键的缘故。近年来，比杰纳森（Bjarnason）和卡彭特（Carpenter），以及莫朗（Mauron）报道了天冬氨酸或谷氨酸与羟基氨基酸的作用，二羧酸与胱氨酸之间形成硫酯，天冬酰胺或谷氨酰胺与天冬氨酸或谷氨酸之间形成内键，以及其他一些分子间的反应。还讨论了在蛋白质热处理过程中所发生的这些作用对氨基酸利用度的影响。赖氨酸由于其分子中的ε - 氨基与天冬酰胺或谷氨酰胺之词相互作用，使蛋白质分子内部或分子间发生键合，从而造成赖氨酸的失效，这已有充分的证据。

另外，氨基酸与不含氮的化合物相互作用，造成氨基酸的直接损失，以及妨碍消化吸收，这也影响了蛋白质的营养价值。蛋白质中的自由氨基与还原性糖或类脂氧化所得的次级降解产物中的自由羰基相互作用，造成非酶作用性质的褐变（美拉德褐变反应），这个反应特别重要。各类食品中非酶褐变的复杂性及其内在机制至今尚不完全清楚。有兴趣的读者可参阅有关的几篇研究和评述文章，在非酶褐变造成蛋白质营养价值损失所涉及的一些反应中，人们研究得最详细的反应之一，是赖氨酸与还原糖或类脂氧化产物中自由羰基的相互作用。研究表明，赖氨酸如果由于加合了一个自由羰基造成ε - 氨基阻断，那么胰蛋白酶就不能将赖氨酸单元中的肽链进行水解。

很多研究工作者报道，蛋白质在碳水化合物存在下加热会降低它的营养价值。在所有这些研究工作中，蛋白质的效率比（PER），受炙、烘、烤和脱水加工的影响。将正常发育所需的赖氨酸作为试验动物的补充食料，证实了赖氨酸PER损失的情况。有几位研究者采用多种氨基酸代换的方法作PER测定，明确指出，蛋氨酸，胱氨酸，色氨酸和精氨酸的利用度亦受褐变反应，加工时间和温度，含水量，还原物质的存在情况，湿度，以及pH的影响，据他们的研究报道，蛋白质的生物效价，视其加工程度，可以降低50 ~ 80%之多。

氨基酸如果转变成如赖氨基丙氨酸这类复合物，也可以影响到蛋白质的营养价值。赖氨基丙氨酸会降低蛋白质的利用度，有人认为这是蛋白质受热造成营养价值降低的一个因素。

碳水化合物

食品加工过程中对碳水化合物的保留或破坏，一般是并不注意的。单醣，以及从某种程度上说，低聚醣和多醣都可能由于加工过程中的浸中作用而造成损失。不过这些损失的量相对于所存在的碳水化合物的总量来说，是无关紧要的。事实上，加工对碳水化合物生物利用度的影响是利大于弊。众所周知，多醣类食物在水中或在含水分的环境中经过加热处理，比较容易消化吸收。这是由于多醣分子内部膨胀，氢键断裂，使唾液和肠道中的淀粉酶易于发挥消化作用的缘故。

在某些加工条件下，单醣和双醣由于发生了一些物理或化学反应，其生物利用度会明显下降。低分子量碳水化合物的大量损失由加工过程中的浸出作用所致。单醣和双醣溶解于水溶液介质并进行热加工时，也有可能发生一些由焦糖化作用引起的聚合反应，非酶褐变反应，即与自由氨基发生的一种反应。这些反应都会影响到这些醣类的生物利用度。

各类食品中的单糖在热加工过程中，特别是在有酸和碱存在时，会发生许多变化，结构单一的糖类，在食品加工通常所用的温度下进行加热处理，即使pH为中性，亦会发生降解和立体异构反应。葡萄糖和果糖溶液经过剧烈加热后，形成的化合物经鉴定有100多种。其中引起人们最注意的一种是羟甲基糠醛，因为已经知道这种物质在高浓度时是有毒性的。

脱水加工也可以引起碳水化合物生物利用度的降低。将淀粉在无水条件下，在200 ℃或更高温度下加热会发生热解，结果生成直链淀粉和支链淀粉、这些物质可以进一步生成糊精和一些挥发性的组分，如糠醛和羟甲基糠醛。

类脂

各类食品由于加工所造成的类脂的变质，可以由脂解、氧化或聚合作用引起的。这些作用的结果使类脂的物理、化学，以及它们的生物学性质发生改变。据研究者们报道，机体消化吸收不同剂量变了质的类脂物，会造成能值下降，酶系改变，体重增加速度和发育减慢，营养不良，在某些情况下甚至出现毒性反应。

食品在高温高压下，在有酸、碱或脂酶存在的水溶液介质中加工，可以对水解酸败起催化的作用。这种反应的产物是单甘油酯、双甘油酯和游离脂肪酸。水解酸败本身，不会对食品的营养价值有什么明显的影响，因为这种反应不过是使脂肪酸从甘油分子中解离而已。游离脂肪酸对食品的主要影响，是使味道难吃，以致这种食品不大受人欢迎。

类脂的氧化破坏是酸败的第二种类型。与其他机制比较起来，这可能是对食品质量和营养价值有较大影响的一种破坏机制。对这种氧化过程的复杂机理，这里不作评述。我们只要知道不饱和类脂化合物的氧化过程是一种链反应，一经引发就不会停止，直到其中一种反应物质，亦即氧或不饱和脂肪酸耗尽为止。氧化反应一经引发，即使有抗氧剂存在，反应亦不能抑制。不过，抗氧剂可以减慢反应速率，延长诱导期。影响的程度，与温度、辐射、光照、过渡金属、表体比增加、不饱和脂肪酸中双键的数目，以及反应中生成的氢过氧化物多少有一定的关系。

类脂氧化对食物营养价值的主要影响，是对基本脂肪酸，亚油酸和亚麻酸的破坏。这些物质对机体是有利的，因为它们具有不饱和性质。此外、其他一些不饱和类脂，如胡萝卜素、维生素A和生育酚的破坏，就更进一步降低了食物的营养价值。

类脂氧化的另外一个影响是使食物变味，变得不大好吃。许多研究者指出，用经过氧化的类脂物喂养动物，其结果是发育滞缓，体重不易增加。对发育滞缓的解释，科学家提出了五种机制：（1）食物味道不好，食量减少；（2）维生素在铜料或肠道中被破坏；（3）肠粘膜受过氧化物刺激影响吸收；（4）生成不能吸收的聚合物影响吸收；（5）蛋白质与类脂氧化的次级产物发生相互交联作用，影响蛋白质的吸收。

维生素

食品加工过程中维生素的损失程度，主要取决于温度、时间、pH、含水量、水质以及氧的浓度#热加工对食物中维生素的破坏性最大。由于热破坏的程度是一种时间 - 温度关系，因此食品短时高温处理，或者采用具有蒸发冷却作用的加工方法，维生素的损失最小。有些加工方法，如热烫去皮（blanching）、冷冻和低温灭菌，对维生素的破坏作用一般是很小的。但对个别的营养素（例如抗坏血酸），则视加工条件的不同，破坏率仍可高达90%之多。就保鲜和保营养而言，一般认为冷藏法是长期保藏食品的最好方法。如果所用的包装和冷冻方法适当，例如采用密封包装在10°C温度下冷藏，维生素的损失一般认为是不显著的。

冷冻食品解冻时，水溶性维生素滴渗流失的程度不一，一般为0 ~ 40%。这些损失与原先的冷冻速率，以及冻物随后的贮藏条件有关。脂溶性维生素一般不受冷冻本身的影响，但冷藏过程中由于包装不善，食品与氧接触，亦可能造成明显的破坏。冷冻浓缩由于使反应物浓度增加，可以在这方面起很重要的作用。损失的维生素主要是那些能够发生氧化变质的营养素。

食品的脱水保藏也会造成其中维生素的破坏和生物利用度的损失。在预脱水的全过程（清洗、整理、热烫、低温消毒或浓缩，或两法同用）中，维生素的损失可达10 ~ 50%。目前工业上很多脱水工艺都是利用加热的方法。最后的脱水温度、浓缩度以及浓缩食物的物理化学特性，与营养素的破坏程度有着重要的关系。

关于脱水食品中水渰性维生素的破坏问题，我们把它同脂溶性维生素分开讨论，因为两者的破坏机制是不一样的。抗坏血酸在脱水食品中是一种最不稳定的维生素，它在多数食品自身的pH范围内受热和受氧化会迅速破坏。脱水食品中硫胺的稳定性也是一个特殊的问题，因为防止水泉和蔬菜“褐变”要使用亚硫酸盐。已经知道亚硫酸盐会引起硫胺分解，用亚硫酸盐处理过的食品脱水时，还会进一步造成其余硫胺的损失。不过，硫胺对亚硫酸盐的敏感性与pH有关。如果pH低到能够阻止亚硫酸离解成亚硫酸氢盐离子，硫胺还是稳定的。不用亚硫酸盐处理的食品，硫胺的损失为5 ~ 20%。

脂溶性维生素破坏的反应机制与类脂的氧化作用有关。破坏的速率和程度取决于前面所讨论的，与类脂氧化有关的那些因素。在脂溶性维生素中，A、E. 和胡萝卜素（维生素A）受食品加工影响的程度是不一样的。影响的大小取决于食品的类型和加工方式。维生素A和胡萝卜素的生物利用度以反式构型的为最大，所以凡能使反式异构体转变为顺式异构体的任何物理或化学因素，如加热或氧化，都会明显影响这些化合物的生物利用度。有关维生素E损失方面的现有资料不多。由于这种维生素具有天然的抗氧性质，所以其稳定性取决于加工方法中的氧化条件。

维生素的生物利用度

目前的研究证明，食品加工对所含维生素生物利用度的影响，随加工的方法、包装环境、含水量、水质、氧浓度，以及贮藏的温度不同会有很大的差异，以前用模拟方法，对所挑选的一些食品进行研究的结果表明，抗坏血酸、硫胺、核黄素和烟酸的生物利用度，与用化学或微生物检定法所测得的这些单种营养素的数值是相同的。但是选择几种水溶性维生素作比较，它们的生物利用度可以受其他营养素的存在与否所影响，铁和抗坏血酸就是一例。

对叶酸和维生素B₆生物利用度的研究，要比对许多其他的B族维生素的研究更为广泛。但报道的结果很不一致。有人指出，叶酸的生物利用度与食品中叶酸的形态有关，并提出了几种可能会影响食品中叶酸生物利用度的因素。食品中的纤维素，可以通过离子键合、吸附或捕集作用妨碍叶酸的吸收；饮食中某些因素能影响叶酸结构的共轭活性。有人认为，这是食品中叶酸生物利用度降低的两个因素。

对维生素B₆生物利用度的研究更为广泛，尽管所得的结果并不比叶酸一致。B₆的生物利用度与这种维生素在食品中存在的形态有关。这些形态包括：吡哆醛，吡哆胺或吡哆醇，以及它们的磷酸化物。

食品长期贮藏可以影响其中B₆的生物利用度。影响的因素包括：食品中纤维成分对B₆同效维生素的吸留或捕集；生成B₆拮抗物；以及结构相类似的物质或化合物，如联氨、羟胺和氨基脲，与吡哆醛和吡哆醛磷酸酯络合生成了一些抑制性的产物。很多研究者还推测，B₆同效维生素可能与蛋白质、氨基酸或还原性糖相互作用，生成一些活性或利用度较低的络合物。但是，要完全确定人类食物中B₆生物利用度的情形，尚需作进一步的研究。

对脂溶性维生素的生物利用度还没有进行广泛的研究。现有的一些资料表明，如果这种维生素在贮藏期未经氧化破坏或发生异构它们还是可以被生物利用的。影响脂溶性维生素吸收的一个因素，可能是各类食品中类脂聚合的程度。这种聚合作用可以影响类脂，包括脂溶性维生素的摄入。

矿物质

一般地来说，食品中矿物质的稳定性和利用度受加工方法的影响，要比食品中所含的其他大量和微量营养素的影响来得小。在很多情况下，由于加工处理可以提高机体对食物的消化能力，从而也提高了对矿物质的利用度。化学加工，如酸化法，可以增加无机络合物的溶解度，使某些金属离子更易被机体所利用。

食品加工所致的损失通常是由沥滤作用，或生成了一些不易被吸收的不溶性金属络合物所致。热加工一般不会明显影响与蛋白质有关的那些矿物质的利用度。但蛋白质如发生了严重的热破坏又当别论。

[Journal of Chemical Education，1984年第4期]