工程水文
[拼音]：shipin yingyang
[英文]：food nutrition
食品對人體生命活動所能提供的效能和價值。食品營養價值的簡稱。是食品科學研究的領域之一。食品原料的營養價值決定於原料的種類、品種、栽培或養殖等條件。同一種原料又因採收、加工、製造、包裝、貯運等條件的不同，使營養價值也有所變化。食品從加工到包裝的過程對各種營養素的影響有增益或減損兩種可能。現代的食品加工和食品包裝技術，既要使產品具有良好的感觀質量，更要最大限度地增加或保持食品的營養價值。
食品的營養效能
主要有4個方面：
（1）作為能量的來源；
（2）作為蛋白質的來源；
（3）作為礦物質、微量元素的來源；
（4）作為維生素的來源。沒有一種天然食物能提供符合人體所需的數量和所希望的適宜配比的營養素。為了滿足營養需要，必須攝取多種多樣的食物。已知人體所需要的物質約50種。通常將人體本身代謝不能產生，而且也不能為其他物質所代替的稱為必需營養素，反之為非必需營養素。必需營養素包括礦物質、微量元素、必需氨基酸、必需脂肪酸和絕大多數的維生素。非必需營養素包括糖類、脂類（磷脂、固醇）、脂肪酸（必需的除外）、非必需氨基酸、肌酸、嘧啶、嘌呤等。各種營養素對人體的作用不同，缺少哪一種都會影響人體健康，發生營養素缺乏症。但營養素過多，對人體也會有不利影響，甚至中毒。為此必須瞭解各種營養素對人體的功能和含於何種食物內。大多數情況下並不確切知道人體對必需營養素的需要量，因此，只能提出每日膳食中營養素供給量的建議。根據此建議量按照食物成分表計劃每天的膳食，使其符合人體的營養需要。中國的食物成分表（表1 ）是中國營養學家測定的各種食物的營養素含量，不包括食物的所有成分。
食物的能量
維持人體體溫和一切生命活動都需要能量。這種能量來源於食物中的碳水化合物、脂肪和蛋白質3種營養素。每克營養素在體內氧化時能釋放多少熱能取決於其化學本質。每克碳水化合物、脂肪和蛋白質在體內氧化釋放的熱能分別為16.74kJ、37.66kJ和16.74kJ。無論是以碳水化合物、脂肪或蛋白質作為能源物質，其相互的能量關係為:1g脂肪=2.27g碳水化合物＝2.27g蛋白質。
蛋白質
蛋白質是一種複雜的高分子化合物，是生命的物質基礎。人體蛋白質由20多種氨基酸組成，其中9種是人體內所需要而不能自行合成的必需氨基酸，需由食物提供。食物蛋白質所含必需氨基酸的數量和比例若符合人體需要，其營養價值就高。食物所含蛋白質的量和質因品種而異。營養學認為，評價食物營養價值的高低主要取決於各自所含氨基酸的種類、數量及其相互比例。評價指標除估算蛋白質數量外，還有：
（1）蛋白質消化率：一種蛋白質可被消化分解的程度。蛋白質消化率高則營養價值高。
（2）蛋白質生物價：可用氮在體內的貯存量與氮在體內的吸收量的比值表示。
（3）蛋白質淨利用率：以生物價與消化率的乘積的值表示。
（4）蛋白質的氨基酸評分：以每克待評定蛋白質中必需氨基酸量與每克參考蛋白質中某種氨基酸量的比值表示。一般以牛奶和雞蛋蛋白質中所含氨基酸的相互比例作為參考標準。為方便起見，有時將其中含量最少的色氨酸作為1，計算出其他氨基酸的相互比例。
（5）蛋白質功效比：動物體重增加克數與攝入食物蛋白質克數之比。肉、魚、禽、乳和蛋等動物性食物的蛋白質營養價值比植物性蛋白質高。（見蛋白質）
脂肪
一切天然食物中均含有脂肪。動物性脂肪含飽和脂肪酸多，植物性脂肪含不飽和脂肪酸多。人體所需某些不飽和脂肪酸如亞油酸必須從食物中攝取，通常稱為必需脂肪酸。亞油酸的最佳來源是植物油，以豆油、玉米胚油、芝麻油和花生油中含量較高。必需脂肪酸在體內參與磷脂合成，對膽固醇代謝起重要作用。膳食中亞油酸攝入量佔總熱能供給量的1％時，即可維持人體內的正常比值。（見脂類）
礦物質和微量元素
是人體內碳、氫、氧、氮以外的各種元素。已發現在人體中有21種礦物質，其中含量較多的有鈣、磷、鈉、鉀、鎂、硫、氯 7種元素。其他14種元素含量很少，但人體必須從外界獲取，稱為必需微量元素，包括鐵、鋅、銅、鉬、鈷、錫、錳、碘、鉻、氟、硒、矽、鎳和釩。礦物質是構成人體骨骼、牙齒、肌肉、血液和各組織的重要材料，並具有維持體內酸鹼平衡和神經、肌肉的應激性，維顫a href='http://www.baiven.com/baike/220/260259.html' target='_blank' >中腦嗾２┒約凹せ釤迥詼嘀置傅幕鈽緣裙δ堋Ｈ頌迕刻煲懦鮃歡康目笪鎦剩匭氪郵澄鎦猩閎〔鉤洹Ｕ廡┛笪鎦使惴捍嬖謨詬髦質澄鎦小Ｊ稱分械奈⒘拷鶚粼匾月綰銜鋃皇且雜衛胩胱有問醬嬖凇Ⅻ/p>
維生素
是維持人體正常功能必需的一類化合物。維生素在體內一般不能合成或合成數量較少，必須經常由食物供給。各種食物含有的維生素種類和數量均不相同。各種維生素對人體的生理功能不一，人體對它們的需要量也是可變的。人體缺乏維生素會引起維生素缺乏症，但攝食過多也會帶來不良後果。例如，長期攝食過量維生素A可引起厭食和過度興奮等症狀。（見維生素）
食品加工與營養價值
食品加工的主要目的是阻止微生物生長，增加食用性和穩定性。食品加工方法，一般有脫水乾燥、熱處理、低溫處理、調酸處理、輻照處理、加入食品新增劑和發酵等。食品在各處理過程中要發生物理和化學變化，這些變化對營養素均有不同程度的影響。營養素的穩定與否隨條件而變(表2)。
脫水乾燥
食物所含的水分有結合水和遊離水。其中只有遊離水才能被微生物和化學反應所觸及，此水即為有效水分，可用水分活度（Aw）進行估量，通常用它來衡量微生物忍受乾燥程度的能力。脫水乾燥可阻止微生物的生長，延緩化學反應，因此阻止了食物的哈敗和腐敗。脫水乾燥過程對營養素的破壞程度因食品種類、加工方式和營養素種類不同而異。經噴霧乾燥的全脂奶粉的有效賴氨酸損失為3～10％，而滾筒乾燥的損失為5～40％（蛋白質功效比下降8％），營養價值也是噴霧的比滾筒乾燥法的高，噴霧法幾乎無變化。生大豆中含有一種妨礙人體對大豆蛋白質的消化吸收的有害物質──胰蛋白酶抑制素，在豆粉加工中要考慮採用對它破壞較多而又較少影響營養價值的方法。噴霧乾燥大豆粉，裝置進口溫度166℃時胰蛋白酶抑制素存留10％，蛋白質功效比為2.22；升至277℃時存留5％，蛋白質功效比為1.63；升至316℃時存留3%，蛋白質功效比為0.16。其中以277℃為最佳條件。滾筒乾燥（150℃）豆粉，胰蛋白酶抑制素存留 5％。冷凍乾燥和高溫短時法乾燥時胰蛋白酶抑制素破壞小。蔬菜脫水後維生素損失20～40％，硫胺素損失5～70％，β-胡蘿蔔素損失5～40％不等，其他維生素損失小。水果富含維生素C，為在加工中做到最小限度的損失，一般在脫氣和低溫條件下加工果醬、果汁。冷凍濃縮果汁中，維生素C存留92～97％。B族維生素中，硫胺素對溫度較敏感。63℃時乾燥豬肉，硫胺素損失50％。同一食品在49℃下儲存，其水分含量不同，硫胺素損失不同，水分含量為0、2、4、6及9％時，硫胺素分別損失9、40、80、90和89％。
熱處理
它對食品中營養素的影響隨處理時間、溫度和pH等條件的不同而異。熱處理對食品有利方面是：
（1）改進產品的風味和增強可口性。
（2）破壞有害微生物（經巴氏殺菌和殺菌）。
（3）滅酶（如過氧化酶、抗壞血酸酶和硫胺素酶等）。
（4）改進營養素的利用率（如澱粉糊化和提高蛋白質的消化率）。
（5）破壞食物中的有害因素(如蛋中的卵白素和豆類中的胰蛋白酶抑制素)。食品中的蛋白在熱處理過程中與糖共存時，其中的氨基酸（包括遊離氨基酸和肽）與還原糖反應發生美拉德反應，引起某些氨基酸的破壞，食品的風味和色澤變差，營養價值降低。碳水化合物不易受加熱的影響，但澱粉的糊化增加了消化率。脂肪經高溫加熱後，不但不易被人體吸收，並且要降低人體對其他食物的吸收率。水溶性維生素對熱的敏感性要比脂溶性維生素強。蔬菜在燙漂（主要是破壞影響產品在加工和貯藏中的色澤、風味和營養性質的酶）中維生素要受到影響，用熱水燙漂要比蒸汽燙漂損失多，維生素C在熱水燙漂中損失16～58％，蒸汽燙漂損失16～34％。罐藏蔬菜中維生素C損失26～90％，葉酸損失35～84％，煙酸損失33～75％，泛酸損失30～85％。牛奶經巴氏殺菌後蛋白質和脂肪幾乎不受損害，維生素C損失10～25％，維生素B1、B2和葉酸各損失10％以下；高溫短時法使維生素C損失5～30％，維生素B1損失0～20％，維生素B12和葉酸各損失5～20％；煮沸法使維生素C損失15～30％，維生素B1損失10～20％，維生素B12損失20％，葉酸損失15％;高溫殺菌法使維生素C損失30～100％，維生素B1損失20～50％，維生素B1損失20～50%，維生素B12損失20～100%，葉酸損失30～50。生大豆中的抗胰蛋白酶以100℃蒸汽處理20分鐘，活性下降21％；120℃蒸汽處理30分鐘，全部失活。豆漿在93℃下煮15分鐘，抗胰蛋白酶34％失活，煮240分鐘全部失活，在121℃下煮32分鐘95％失活。卵白素在80℃下煮 5分鐘即可除去。與傳統的殺菌法相比，高溫短時殺菌對硫胺素與泛酸的影響較小。焙烤食品加工中，蘇打的加入量與維生素的損失有關。當pH為6時，硫胺素幾乎全部被破壞；核黃素損失小，僅損失11％。pH5.4時，核黃素幾乎無損失。煙酸在焙烤過程中約損失5％以下，葉酸損失7.2～15.3％。賴氨酸是穀類食品的限制氨基酸（一種或幾種必需氨基酸缺少或數量不足，使食物蛋白質合成為人體蛋白質的過程受到限制，也即限制了此種蛋白質的營養價值，這一種或幾種氨基酸即稱為限制氨基酸），它的損失程度因加熱處理條件不同而異。在焙烤中，麵包表層的賴氨酸嚴重破壞；餅乾、糕點中的賴氨酸損失程度與其厚度有關，厚度為3.7mm的餅乾，在140℃爐溫下烤8小時後，賴氨酸損失48％，色氨酸損失28％，蛋氨酸損失34％。還原糖的存在更增加賴氨酸的損失。擠壓蒸煮加工法對食品中的有效賴氨酸有影響，其生物有效程度因溫度的升高或水分的減少而下降（4～12％），同時發現含硫氨基酸如精氨酸、色氨酸的有效程度隨擠壓強度的增加而降低。以蛋白質增富的餅乾經擠壓後，有效賴氨酸損失的程度與焙烤對其的影響相似。食品中的維生素經擠壓後有不同程度的損失維生素B1比B2損失大。擠壓蒸煮對食品中的植酸無影響，對纖維素也無任何影響，能降低棉酚量，但同時也降低了賴氨酸的有效性。擠壓加工能破壞豆類中的胰蛋白酶抑制素。
低溫處理
目的是抑制微生物生長，減慢化學反應和酶反應，低溫處理包括預冷(冷卻)、冷凍、凍藏和解凍。各工序對食品中的營養素均有不同程度的影響（表3 ）。冷凍食品品質取決於冷凍前組織自溶分解的程度和解凍時的生化狀態。在不合適的冷凍、凍藏和解凍條件下，動植物體的生化反應會阻礙組織的親水性，增加汁液的流失。而食品汁液中溶有各種酸類、鹽類、可溶性蛋白質和維生素等，汁液流失也即失去了營養成分並影響製品的風味。
輻照處理
又稱低溫巴氏殺菌、冷殺菌。是較新的食品保藏技術。輻照對食物中營養素的影響，隨劑量、溫度和氧等因素而異。碳水化合物含量高的食物如穀粒、蔬菜等經5.58Mrad輻照後，其營養效價不受影響；馬鈴薯經10～100krad輻照後，其中澱粉被人體利用率也無變化。輻照對食品蛋白質的營養價值無大影響，其消化率、生物價和淨蛋白質利用率均無顯著變化。商業上希望對類脂物的輻照劑量不要超過7Mrad，此劑量對營養價值無顯著影響。輻照對食品中維生素的影響不比其他食品保藏法大，其受損害程度與劑量和時間成正比。硫胺素和維生素C對射線很敏感，核黃素和煙酸次之。經4.8Mrad輻照的青刀豆、胡蘿蔔和玉米中的維生素C分別存留73％、78％和 71％。脂溶性的維生素對輻照也很敏感，經400krad輻照的全脂牛奶中維生素E損失61％；經100krad輻照的燕麥片中的維生素E損失 17％。低溫凍結輻照可減少營養素的損失。輻照能增加乾製食品的覆水性，促進白蘭地等酒類的後熟作用。輻照殺菌劑量不能使酶鈍化，只能增強酶的分解能力。
調酸處理
低酸性食品較易腐敗變質，高酸則能抑制食品腐敗微生物的生長。為此，可通過加醋酸、檸檬酸來增加某些食品酸度以達到抑制腐敗微生物的生長，也可通過厭氧發酵產生乳酸來保藏食品。在pH≤4時，維生素A要轉換成順式而活性降低，維生素B12在稀酸溶液中要失活，葉酸、泛酸和蘇氨酸也被破壞；蛋白質變性不能被酶水解和被人體利用。鹼處理食品要降低硫胺素含量，故在製作糕餅時，色氨酸、蘇氨酸、組氨酸和精氨酸有顯著損失。
加入食品新增劑
食品加工時使用新增劑的目的之一是提高食品的營養價值，但用之不當則會促使營養素的破壞。亞硫酸鹽類中的亞硫酸氫鈉和二氧化硫要破壞食品的硫胺素，但它們能增加溶液中抗壞血酸的穩定性；二氧化硫對抗壞血酸和β－胡蘿蔔素有保護作用。食品加工中經常使用的檸檬酸、乳酸、磷酸、蘋果酸、酒石酸、醋酸、鹽酸、富馬酸和乙二酸等，當pH值為4或更低時則食品中的維生素 A去酯化與異構化為生物活性低的順式。葉酸、泛酸和蘇氨酸在酸性條件下也將分解。鹽醃、煙燻和醃製是保藏食品的方法，鹽醃對蛋白質及維生素無大影響，但胃蛋白酶和胰蛋白酶對蛋白質的消化率將隨鹽濃度的增加而降低。醃製（除加有食鹽外，還加少量糖、亞硝酸鹽、抗壞血酸鹽、磷酸鹽等）對食品中必需氨基酸的營養價值及消化率影響小，對維生素和礦物質的影響很小。輕度鹽醃再加磷酸鹽能顯著減少肉汁的滲出，因而降低了水溶性維生素、礦物質及蛋白質的損失。薰煙中有多環芳香烴，尤其是具有強致癌性的苯並芘，使用薰液則幾乎可消除多環芳香烴。（見食品新增劑）
發酵
利用微生物對食品進行處理的一種方法。發酵可改變食品的質地、風味和營養價值。在發酵過程中營養素的損失小，並且可促進植物結構和細胞內的營養素的釋放，有利於人體的吸收。又如黴菌含有的纖維素酶生長時的菌絲體會深入到食品結構內部，改變食品組織結構，便於蒸煮和浸泡。賴氨酸在酪乳發酵過程中有所增加，但用嗜酸乳桿菌發酵脫脂奶時賴氨酸約降低40%。大豆發酵製品不論是賴氨酸或蛋氨酸均沒有什麼變化。不同食品中的維生素在食品發酵前後有不同的變化。大豆發酵製品中核黃素有所增加。通過發酵法可以生產核黃素、維生素B12、維生素C、乳酸、β－胡蘿蔔素和9種必需氨基酸等營養素。
參考書目
E.Karmas，R.S.Harris，Nutritional Evaluation of Food Processing，3rd Edition，The AVI Publ.Co.，New York，1988.
Report of a Joint FAO / WHO / UNU Exert Consultation， Energy andProteinRequirements，1985.
武漢醫學院等編：《營養與食品衛生學》，人民衛生出版社，北京，1982。