植物蛋白螺杆挤压组织化技术的研究进展

螺杆挤压组织化技术是植物蛋白肉生产加工的主要方式,具有规模化、产业化、连续化、高效节能等优点。旨在对植物蛋白螺杆挤压组织化技术进行梳理,从螺杆挤压组织化技术及其设备方面综述了植物蛋白螺杆挤压组织化技术的研究进展,阐述了螺杆挤压组织化过程的影响因素。螺杆挤出机是植物蛋白挤压组织化加工的主要设备,螺杆为螺杆挤出机的核心部件,螺杆元件及螺杆构型对挤压压力、剪切力、扭矩和平均停留时间具有较大影响。温度、剪切力、压力、原料等都是影响植物蛋白螺杆挤压组织化过程的重要因素。

挤压组织化对芝麻蛋白理化性质及结构的影响

以亚临界芝麻蛋白粉为主要原料,利用双螺杆挤压技术研究挤压组织化处理对蛋白原料理化性质及结构的影响,探讨组织化蛋白形成机理。结果表明,挤压组织化对蛋白原料理化性质及结构都造成了一定的影响。挤压后蛋白原料持水性增加了14.16%,吸油性减少了14.52%,蛋白消化率增加了11.18%,游离巯基含量减少了11.55%,氨基酸各组分含量均有一定损失,挤压组织化过程中没有新的肽键生成,有大量的二硫键生成,挤压得到的组织化蛋白结构主要是由二硫键和非共价键共同作用维持。挤压组织化并未完全破坏蛋白质二级结构,只有部分不稳定的α-螺旋和无规则卷曲向相对稳定的β-折叠和β-转角转化,蛋白原料由无序变为有序,并产生了大量的纤维结构,本文为后续深入开展组织化蛋白形成机理研究、开发组织化芝麻蛋白产品提供理论基础。

核桃蛋白高水分挤压组织化特性研究

以脱脂核桃蛋白粉为原料,使用自研SLJ36-24型植物蛋白挤出机,采用单因素和响应面试验方法研究了进水量、喂料量、挤压温度、螺杆转速和冷却温度5个挤压工艺参数对核桃蛋白挤压组织化产品品质特性的影响。结果表明,水分含量和挤压温度对产品品质特性的影响最为显著,其次是螺杆转速和冷却温度;响应面优化后的适宜核桃蛋白挤压组织化的最佳工艺参数为水分含量48.6%、挤压温度130℃、螺杆转速281r/min和冷却温度68℃,在此工艺条件下制得的核桃蛋白挤压组织化产品质地均匀,纤维结构良好且富有弹性,品质特性理想。

花生蛋白高水分挤压组织化过程中的化学键变化

【目的】从挤压产品微观结构、化学键变化和蛋白质酰化改性等方面,探讨花生蛋白高水分挤压组织化结构的形成机理。【方法】采用扫描电子显微镜观察挤压产品的微观结构,利用物性测定仪分析挤压产品的质构特性,用化学分析方法对蛋白质中的总巯基和二硫键含量进行分析,采用琥珀酰化的方法对花生蛋白进行酰化处理。【结果】蛋白质溶解度试验结果显示,随挤压温度的升高,花生蛋白的溶解度迅速降低,在含2%SDS和2%SDS+2%2-ME缓冲液中的溶解度显著增加,最高达76.89%(140℃),说明挤压产品中以非共价键结合的蛋白质含量显著增加。随挤压温度的增加,二硫键含量在140～150℃范围内呈缓慢下降趋势,在155℃时显著降低。花生蛋白质酰化后,挤压产品的硬度、咀嚼度和组织化度等显著降低,相应的微观结构也显示出显著的变化。【结论】在花生蛋白高水分挤压组织化过程中,疏水作用和氢键起主要作用,其次是二硫键。在挤压过程中,花生蛋白分子内原有的二硫键含量降低,可能发生了部分断裂,高温会加速该反应的进行。酰化改性明显干扰了蛋白质分子间的相互作用,不利于挤压产品良好组织化结构的形成。

挤压组织化对小麦面筋蛋白结构影响的研究

通过分析挤压组织化对小麦面筋蛋白的影响,探讨了小麦面筋蛋白挤压组织化的机理。研究结果表明:挤压组织化使小麦面筋蛋白的亚基以二硫键和酰胺键的形式发生聚合。挤压过程中有大量的二硫键生成,维持小麦组织化蛋白(TWP)的主要化学作用力是二硫键和非共价键的交互作用,其次是非共价键。挤压组织化并未完全破坏小麦面筋蛋白的二级结构,而是部分α-螺旋、无规则卷曲、β-折叠转化成了较稳定的β-转角。

物料含水率对大豆蛋白挤压组织化产品特性的影响

物料含水率是植物蛋白挤压组织化过程中重要的操作参数之一,是区分高、低水分挤压工艺的标志。以低温脱脂豆粕为原料,应用德国Brabender DSE-25型双螺杆挤压实验室工作站,研究了物料含水率（28%~53%）对大豆蛋白挤压组织化产品特性的影响。结果表明：物料含水率对大豆蛋白挤压组织化产品特性有重要影响。随着物料含水率的增加,挤压产品的组织化度、吸水率和弹性增大,色泽趋向亮白,硬度和咀嚼度变小。

大豆理化特性与挤压组织化产品特性的关系

【目的】研究不同大豆品种籽粒理化特性、脱脂大豆粉理化特性与挤压组织化产品特性的关系,探讨用于评价加工挤压组织化大豆产品品种的特性指标。【方法】以东北三省18个大豆品种为原料,以德国Bradender DSE-25型同向啮合双螺杆挤压机为挤压组织化设备,分析不同大豆品种籽粒理化指标、脱脂粉理化指标与挤压组织化加工工艺系统参数、产品特性的相关关系。【结果】大豆籽粒、脱脂粉粗蛋白含量与挤压组织化单位机械能耗、表观黏度呈显著正相关(α=0.05)。籽粒粗蛋白、水溶性蛋白及脱脂粉粗蛋白含量与产品的拉伸强度、抗剪切力呈显著正相关(α=0.05)。脱脂粉粗纤维含量与产品的横切力、组织化度、弹性呈显著负相关(α=0.05)。脱脂粉灰分含量与单位机械能耗、表观黏度呈显著负相关,与产品聚结性呈负相关(α=0.05)。【结论】选择粗蛋白含量高、水溶性蛋白含量高、粗纤维含量较低的原料或大豆品种,可以生产出组织化度较好、弹性、拉伸强度较大的挤压组织化产品。选育适用于挤压组织化加工的大豆品种时,应重点考虑提高粗蛋白含量、水溶性蛋白含量,同时降低粗纤维含量。

谷朊粉特性与挤压组织化特性的关系

【目的】探讨不同小麦品种谷朊粉特性与挤压组织化系统参数和产品特性的关系,提出适宜谷朊粉挤压专用小麦品种的主要特性和品种选育目标。【方法】以小麦品种制得的谷朊粉为原料,以德国布拉本德食品仪器公司DSE-25型双螺杆挤压实验室工作站为设备,分析小麦品种的谷朊粉特性与挤压加工系统参数、挤压组织化产品质构特性之间的相关关系。【结果】在相同挤压组织化工艺条件下,不同小麦品种谷朊粉的挤压组织化特性有较大差异。谷朊粉蛋白质含量与扭矩、模头压力、剪切力、硬度、黏聚性、弹性和咀嚼度等均呈极显著正相关(α=0.01),与组织化度呈显著负相关(α=0.05)。谷蛋白含量与扭矩、模头压力、产品黏聚性呈显著正相关(α=0.05),与组织化度呈极显著负相关(α=0.01)。【结论】谷朊粉蛋白质含量和谷蛋白含量影响挤压工艺的系统参数和挤压产品的质构特性。较高的谷朊粉蛋白质含量和谷蛋白含量可以增加挤压组织化产品的强度。由于谷朊粉主要作为原辅料,用于改善植物蛋白挤压组织化产品质量,在专用品种鉴定和选育时,重点应提高蛋白质含量、谷蛋白含量和谷朊粉吸水率。

挤压组织化对脱脂花生蛋白粉持水性和持油性的影响

采用挤压组织化方法加工花生脱脂蛋白粉,分析挤压组织化前后花生蛋白持水性和持油性的变化,探讨了挤压组织化对花生蛋白在不同蒸煮温度和蒸煮时间下持水性和持油性的影响规律。结果发现,挤压组织化前后花生蛋白粉的持水性随蒸煮温度的升高而增大,随蒸煮时间的延长先增大后减小,在40min时达到最大值;而持油性受蒸煮温度和蒸煮时间的影响不显著;挤压组织化对花生蛋白粉在各蒸煮条件下的持水性和持油性均影响显著(P<0.01)。

套筒温度对谷朊粉高水分挤压组织化产品特性的影响

研究套筒温度对谷朊粉高水分挤压组织化产品特性的影响。以不同套筒温度条件下生产的高水分谷朊粉挤压组织化产品为实验材料,观察产品的感官形态、测定产品的色泽、硬度、咀嚼度、弹性、组织化度、氮溶解指数及持水性。结果表明:随着套筒温度升高,挤压产品逐渐出现组织化现象,但高温会造成产品的焦化,使组织化程度变差;随套筒温度的升高,挤压产品的亮度指数(L*)和黄蓝值(b*)逐渐降低,氮溶解指数(NSI)和红绿值(a*)逐渐升高,感官评分、硬度、咀嚼度、弹性和持水性先升高后降低。套筒温度对谷朊粉高水分挤压组织化产品特性有极显著影响。

含水量对脱脂大豆粉挤压组织化产品特性的影响

为提高大豆副产品的利用率,采用挤压机对脱脂大豆粉进行加工得到具有纤维结构的挤压组织化蛋白.研究了含水量对脱脂大豆粉挤压组织化产品特性的影响,对产品的色度、质构特性、脲酶活性、溶剂保持力、体外消化率指标进行了分析.结果表明:当机筒温度为140,℃,螺杆转速125,r/min,含水量为37%时,产品的亮度指数最高、色差值最小,分别为39.48和59.40;相比于设定的最低含水量24%,产品硬度降低46.30%,弹性提高34.40%;脲酶活性最低为0.25,U,此时产品的消化性和营养价值最高;溶剂保持力最佳,蔗糖溶剂保持力(SSRC)、碳酸钠溶剂保持力(SCSRC)、乳酸溶剂保持力(LASRC)、水溶性保持力(WSRC)与原料相比分别增加了2.21%、24.70%、4.60%、18.90%,水分的作用增加了脱脂大豆粉分子的运行性,其分子溶胀程度和形成分子网络的能力增加,因而溶剂保持力提高;体外消化率提高6.11%.

操作参数对挤压组织化花生蛋白质构特性的影响

采用TXLL110型双螺杆挤压膨化机,以高温脱脂花生粕为原料,利用质地剖面分析(TPA)法,研究了机筒温度、物料含水率、喂料速度、螺杆转速对挤压组织化花生蛋白质构特性的影响。结果表明:随着机筒温度的升高,挤压组织化花生蛋白硬度、弹性、剪切力均呈现先升后降的趋势;随着物料含水率的增大,挤压组织化花生蛋白硬度、剪切力均下降,弹性先升后降;随着喂料速度的增大,挤压组织化花生蛋白硬度、弹性、剪切力均先升后降,弹性与剪切力降幅较小;随着螺杆转速的增大,挤压组织化花生蛋白硬度略有下降,弹性略有升高,剪切力先升高后略有下降;试验最佳的操作参数为机筒温度150℃,物料含水率30%,喂料速度550 kg/h,螺杆转速350 r/min。

结构参数对花生蛋白挤压组织化感官评定的影响

研究了螺杆长径比、熔融区长径比、模口直径对花生蛋白双螺杆挤压组织化感官评定的影响,利用响应面分析法优化结构参数。结果表明:在螺杆长径比25.5∶1,熔融区长径比12∶1,模口直径16 mm的条件下,花生蛋白产品具有良好的挤压组织化感官质量。感官评定得分随着螺杆长径比、熔融区长径比及模口直径的增大均表现出先升后降的趋势。

复配蛋白对小麦蛋白挤压组织化产品特性的影响

以小麦蛋白为主料,复配大豆分离蛋白、花生蛋白、豌豆蛋白等植物蛋白,采用单纯形格子点集混料实验设计进行挤压实验,并用因子分析法对产品进行综合评价,研究原料复配比例对小麦高水分挤压组织化蛋白品质特性的影响。得到原料配比与综合评分的回归模型,以及原料最优配比:W_(小麦蛋白)∶W_(花生蛋白)∶W_(豌豆蛋白)=0.655∶0.135∶0.21。

螺杆构型对植物蛋白挤压组织化感官评定的影响

采用TXLL110型双螺杆挤压膨化机,以高温脱脂花生粕为原料,研究3种螺杆构型对植物蛋白挤压组织化感官评定的影响,并分析整根螺杆的功能分区与配置原则。结果表明:通过合理配置的螺杆构型可显著改善拉丝蛋白产品感官质量。

大豆蛋白的挤压组织化及其应用

综述了挤压组织化大豆蛋白的生产原理、工艺流程、特点以及挤压过程中蛋白质的作用及性质变化,并介绍了组织化大豆蛋白的应用。

液熏高水分挤压组织化植物蛋白加工工艺优化

以高水分挤压组织化植物蛋白为原料,感官综合评分为指标,运用单因素结合响应面法对其液熏工艺进行优化,确定了最佳工艺参数:液熏温度45℃,液熏时间150 min,烟熏液体积份数5.7%,在此条件下感官综合评分87.4分,制备的液熏高水分挤压组织化植物蛋白呈有光泽的烟熏色,组织紧密,富有弹性,且烟熏味浓郁。品质分析表明,液熏后的高水分挤压组织化植物蛋白主要营养成分无明显变化;理化性质发生一定程度的变化,色差的L^(*)值下降,a^(*)值和b^(*)值均增加,呈有光泽的烟熏色,有效酸度略有下降,质构的硬度、胶黏性和咀嚼性有所降低,而弹性略有增加。挥发性风味物质中增加酚类化合物等6类物质,其中,酚类化合物相对含量为17.668%,而其它类化合物在种类和相对含量上有一定的变化,改善了产品的品质。液熏前、后的安全指标无明显变化,菌落总数均较低,大肠菌群和苯并芘均未检出。结论:制备的液熏高水分挤压组织化植物蛋白具有较高的品质。

低温脱脂大豆粕理化性质与挤压组织化特性关系研究

以2012年9家大豆蛋白生产企业的9份低温脱脂大豆粕为原料,以同向啮合双螺杆挤压机为挤压设备,采用相关性和主成分法分析大豆粕理化性质与挤压组织化系统参数、产品特性的关系。结果显示,挤压机扭矩与挤压组织化蛋白的硬度、咀嚼度、拉断强度呈极显著正相关(P<0.01);模头处物料的表观黏度与挤压组织化蛋白硬度呈极显著正相关(P<0.01),与挤压组织化蛋白咀嚼度、拉伸强度呈显著正相关(P<0.05);单位机械能耗与色差ΔE*、咀嚼度、拉断强度之间呈显著正相关(P<0.05);大豆粕粗蛋白含量和挤压组织化产品硬度、咀嚼度、拉断强度之间正相关系数大于0.543;乳化性与挤压组织化蛋白组织化度的正相关系数为0.627。主成分载荷分布和得分分布图显示,参试大豆粕中P_1、P_2和P_7的粗蛋白含量及其产品硬度较高;P_3和P_9的乳化性及其产品组织化度较高;P_5和P_7的粗纤维含量较高。结论认为,粗蛋白含量较高的大豆粕可生产出拉断强度较大、硬度和咀嚼度较高的挤压组织化蛋白;粗蛋白含量、乳化性可作为挤压组织化蛋白生产原料大豆粕的分类性状。

复合蛋白原料组成对挤压组织化产品特性的影响

以脱脂大豆粉为主要原料,通过SYSLG 32–Ⅱ挤压膨化实验机,在水分含量37%,、机筒温度140,℃、螺杆转速175,r/min的挤压操作条件下,采用单纯形格子点集混料实验设计,研究脱脂大豆粉、大豆蛋白、小麦蛋白和乳清蛋白等复合蛋白的组成对挤压组织化产品特性的影响.采用因子分析法对复合蛋白挤压组织化产品进行综合评价,并应用因子分析法和Scheffe混料回归分析,得到复合蛋白混料实验中原料组成对挤压组织化产品综合评分的评分方程.当挤压组织化产品的综合品质最优时,蛋白原料组成比例为脱脂大豆粉﹕大豆蛋白﹕小麦蛋白﹕乳清蛋白=7.30﹕0.75﹕0.90﹕1.05.

不同来源蛋白对谷朊粉挤压组织化产品特性的影响

以谷朊粉为主要原料,研究分别添加花生蛋白、豌豆蛋白、大豆分离蛋白对谷朊粉挤压组织化产品特性的影响。结果表明:花生蛋白、豌豆蛋白、大豆分离蛋白的添加对谷朊粉挤压组织化产品特性均有显著性影响。随着蛋白粉添加量的增大,产品色泽呈现不同程度降低,花生蛋白和豌豆蛋白降幅平缓,大豆分离蛋白下降迅速;添加适量的花生蛋白(10%~20%)可以改善产品感官品质和质构特性(硬度、咀嚼度略有下降);添加适量的豌豆蛋白(20%)、大豆分离蛋白(20%)均可提高产品质构特性。