添加剂对高水分挤压组织化复合蛋白理化性质的影响

为了改善高水分挤压组织化复合蛋白肉感不强,肉质纹理结构差的问题,该文以小麦蛋白为主要基料,采用双螺杆高水分挤压技术,研究了添加剂对高水分挤压组织化复合蛋白产品特性的改善效果,并探讨了高水分挤压组织化复合蛋白与市场上熟肉制品质构特性的差异。结果表明,不同种类添加剂对高水分挤压组织化复合蛋白产品特性的影响呈现差异性,其中,大豆磷脂、卡拉胶加入不利于高水分挤压组织化复合蛋白成型及网络状纤维结构的形成;氯化钠添加0.5%时,可改善其纤维结构,加大添加量,色泽差异较小,组织化度,硬度及咀嚼度呈下降趋势,不利于复合组织化蛋白网络状纤维结构的形成;碳酸氢钠添加0.2%～0.4%时,可改善其品质特性;L-半胱氨酸添加0.03%～0.09%时,其组织化度、硬度、咀嚼度均呈增加趋势,碳酸氢钠、L-半胱氨酸的添加均有利于复合组织化蛋白网络状纤维结构的形成。由各指标相关性评价可知,感官评分、L*值、组织化度、咀嚼度可作为其代表性评价指标。高水分复合蛋白的微观结构可直观地剖析添加剂对其组织化结构的影响效果。其中,大豆磷脂、卡拉胶加入时均未形成较多的网络状纤维结构。并与市场上熟肉制品的质构存在较大的差异性,其中硬度、弹性、聚结性、咀嚼度明显增加。适量添加氯化钠、碳酸氢钠、L-半胱氨酸,并结合市场上熟肉制品的质构特性,以感官评分、L*值、组织化度、咀嚼度为评价指标,将为创制肉感较强、具有肉质纹理的仿肉制品提供基础理论依据。     

高水分大豆蛋白组织化生产工艺和机理分析

以低温豆粕为原料，应用带冷却工艺的双螺杆挤压实验室工作站，开发出高水分组织化大豆蛋白产品的生产工艺；分析了螺杆转速、物料湿度、喂料速度和机筒温度等操作参数对产品质构和色泽的影响规律；利用扫描电镜对高水分组织化大豆蛋白产品的微观结构进行了观察和分析。结果表明：机筒温度在150℃左右时，产品具有较好的组织化度、色泽及口感；随着物料水分的增加，产品的组织化度、粘着性和明度指数逐渐增加，而硬度和咀嚼度逐渐降低；随着螺杆转速的增加，产品的组织化度、硬度、粘着性和咀嚼度均有增加的趋势；喂料速度对产品的表观形态影响较大，喂料速度较大时，产品表观粗糙、组织化度降低。单因素实验优选的操作参数为：机筒温度145℃～155℃，物料湿度45％～50％，螺杆转速90～160 r/min，喂料速度20～40 g/min。结合对生产工艺和产品微观结构分析，提出了高水分组织化大豆蛋白产品形成过程的“膜状气腔”理论假设，以供讨论和指导生产实践。     

不同来源豌豆分离蛋白高水分挤压特性

高水分挤压技术（水分含量40%～80%）制备的植物基肉制品具有更接近动物肉质构品质的特征,其中,以豌豆蛋白为原料的应用备受关注。然而,不同来源的豌豆分离蛋白（pea protein isolate, PPI）品质功能特性差异明显,高水分挤压特性尚不明确,这不利于豌豆蛋白在植物基肉制品中的开发应用。为探究PPI原料品质及冷却成型温度对高水分挤出物品质的影响,该研究选取了5种商业PPI,探究其组分含量、粒径、溶解性、凝胶性等差异,并探究了在不同冷却成型温度条件下（65、90 ℃）的高水分挤压特性。结果表明,PPI的原料品质、冷却成型温度与挤出物的质地品质密切相关,溶解度高（21.24%～25.51%）且凝胶性强（0.84 N～1.14 N）的PPI更有利于纤维结构的形成（组织化度>1.5）,同时发现,较低的冷却成型温度下,溶解度与组织化度呈显著正相关（P<0.05）,提高冷却成型温度后,PPI挤出物结构更加致密,能够显著提高PPI挤出物的弹性（P<0.05）,溶解度与组织化度呈显著正相关（P<0.05）,凝胶强度与组织化度呈极显著正相关（P<0.01）。该研究为豌豆蛋白在高水分挤压植物基肉制品产品创制中的应用提供支撑。     

复合组织蛋白挤压加工工艺的初步研究

该文利用FTS-50型双螺杆食品挤压机，进行了复合组织蛋白挤压加工工艺的研究。试验研究了各个工艺参数对产品组织化的影响，得出了较佳的工艺条件。结果表明：适量的油脂(2%～10%)可以降低主机功耗，并稳定组织化结构；原料的pH为6.5～7.5时，产品的纤维强度较好；淀粉添加量在10%以内，产品的纤维化结构明显而且口感适中；含水率和螺杆转速对挤压产品组织化质量有着复杂的影响；挤压变性段温度提高，产品的组织化程度提高。     

食品挤压技术装备及工艺机理研究进展

以营养、低能耗、快捷为特点的新型食品挤压技术如超临界流体挤压(supercritical fluid extrusion)、双阶或多级挤压、挤压机与3D打印机等设备联用、智能化控制模拟技术受到关注。该文梳理了食品挤压技术装备发展概况;比较了普通低水分和高水分挤压、超临界CO2挤压、双阶或多级挤压以及挤压-3D打印联用等工艺技术的特点;总结了食品挤压能量输入与蛋白构象变化关系机理。结果认为:1)通过改进挤压设备材料和结构及与中近红外设备、流变仪、拉曼光谱仪等设备联用,提高其通用性、可视性和智能性,实现挤压过程全程监控,是今后挤压设备研发的方向。2)控制挤压过程中能量输入方式或大小,是挤压工艺研究要解决的主要问题,也是挤压工艺放大生产的关键点。3)建立挤压能量输入方式或大小、物料组分结构变化及产品品质形成研究体系,研究结果为实现挤压过程中能量输入精准调控提供参考。     

植物蛋白肉3D打印工艺参数优化

为提高植物蛋白肉3D打印品质,该研究探究了3D打印工艺参数对植物蛋白肉品质的影响。通过单因素试验,分析打印速度、喷嘴高度和挤压流量等3D打印工艺参数对植物蛋白肉的硬度、弹性和咀嚼性的影响规律。采用Box-Behnken Design响应面试验设计,分别建立硬度、弹性和咀嚼性的多元回归拟合模型,提出基于多目标烟花算法的植物蛋白肉硬度、弹性和咀嚼性的3D打印工艺参数优化方法。研究结果表明,打印速度为49.06 mm/s、喷嘴高度为1.21 mm、挤压流量为80.75 mm³/s时,植物蛋白肉硬度、弹性和咀嚼性分别为43.14 N、2.78 mm、75.92 mJ,与鸡肉品质相似度最高。优化结果与验证性试验结果相比,硬度误差为2.21%、弹性误差为5.48%、咀嚼性误差为2.52%。该研究通过3D打印工艺参数的优化改善了植物蛋白肉的品质,可为高品质植物蛋白肉研究与生产提供参考。     

挤压制备高直链玉米淀粉脂工艺优化及结构功能特性

为提高淀粉-脂质复合物制备效率，拓宽其在低血糖指数食品中的应用，以高直链玉米淀粉和胡麻油为原料，双螺杆挤压为核心制备技术，复合指数为评价指标，采用单因素和正交优化试验获取最佳制备工艺条件，并对复合物结构及特性进行测定分析。结果表明，优化工艺参数为胡麻油与淀粉质量比0.24、喂料水分40%、机筒温度125 °C、螺杆转速150 r/min，在此条件下复合物的复合指数为85.63%。通过傅里叶红外光谱及形态学观察，表明胡麻油与淀粉分子发生结合，说明双螺杆挤压制备淀粉脂是可行的；挤压淀粉-脂质复合物表现较强的热稳定性、抗消化特性和较低的黏弹性。根据以上结果可知挤压处理促进淀粉与脂质分子的有效复合，进而改变淀粉分子的结构及理化特性, 研究结果可为淀粉-脂质复合物在低血糖指数食品中的应用提供参考。     

不同挤压参数对大豆粕蛋白质结构的影响

该文系统研究了油脂提取前挤压膨化预处理工艺对大豆粕蛋白质表面疏水性、游离巯基含量的影响，分析了物料水分、膨化温度、δ段长度、模孔长度、螺杆转速等不同挤压参数与蛋白质结构变化的关系，建立了挤压参数与粕蛋白质游离巯基含量关系的量化模型。结果表明：低物料水分、低膨化温度、短模孔可以减少挤压膨化预处理工艺过程中蛋白质结构的破坏程度。相反，高物料水分、高温挤压膨化时，会加剧蛋白质分子内部疏水基的暴露和蛋白质的交联。在此基础上改进的挤压膨化预处理工艺更有利于蛋白质结构的改善。     

挤压参数对组织化大豆蛋白持水性的影响

试验以脱脂低温豆粕为原料,以德国布拉本德双螺杆挤压实验室工作站（DSE-25型）为设备,研究了挤压温度、物料含水率以及螺杆构型对产品持水性的影响。结果表明：物料含水率和螺杆构型对产品持水率有极显著影响（p〈0.01）;挤压温度对产品的持水率没有显著影响;挤压温度、物料含水率和螺杆构型对产品吸水率有极显著影响（p〈0.01）。影响产品持水率程度的大小顺序为物料含水率、螺杆构型、挤压温度;影响产品吸水率程度的大小顺序为螺杆构型、挤压温度、物料含水率。产品吸水率随着挤压温度的升高而增加。产品的持水率和吸水率随着物料含水率的提高先增加,随后略有降低。与配备输送元件的构型相比,配备反向元件、齿型盘和捏合块的构型显著增加了产品的持水性。工艺参数和螺杆构型对大豆组织化蛋白的吸水率的影响相对较大,对持水率影响相对较小。产品良好的组织结构是提高产品持水性的必要条件。     

挤压加工参数变量对重组米生产过程中系统参数与产品膨胀度的影响

试验以杂交籼米为原料,利用响应面模型,研究双螺杆挤压生产重组米过程中螺杆转速(60-180rpm)、进料速度(20-60g/min)、物料水分含量(22-42%)以及末端机筒温度(80-100℃)对挤压系统参数和重组米膨胀度的影响。结果表明,压强、比机械能和产品膨胀度都受到四个挤压变量的显著影响,但是物料温度受进料速度影响不显著,马达扭矩受末端机筒温度影响不显著,产品水分含量仅受进料水分含量的显著影响。比机械能与螺杆转速正相关,与进料速度、物料水分含量和末端机筒温度负相关。所得二次回归模型均拟合情况良好,,达到设计要求。可以认为本文建立的挤压数学模型可以应用于重组米生产领域,为重组米工业化生产的过程预测和产品性质预测提供一定帮助参考。     

挤压引起食品特性变化的数学模型研究综述

挤压是一项有效的食品加工技术,物料在挤压机内既受到加热又受到剪切,经历的是一个非等温过程,且停留时间出现分布。正确建立挤压食品特性变化的数学模型是对产品质量进行预测和控制的基础,可以将描述挤压引起的食品特性变化的数学模型分为6类:流变模型、动力学模型、降解模型、膨胀模型、质构模型和统计模型。含水率、温度、停留时间分布(RTD)、时温历程、剪切历程等因素都可能对产品特性产生影响。该文详细论述了在建立前3种模型的过程中如何考虑这些因素的影响。该文最后简要论述了今后的研究方向。     

小麦分蘖形态学特征X射线-CT无损检测

针对传统小麦分蘖形态学特征需采用人工接触或有损方法获取,不仅过程繁琐、主观性强而且会影响小麦后续生长。为实现小麦分蘖性状快速、准确、无损测量,该文提出一种基于X射线断层成像的小麦分蘖形态学特征提取方法。首先构建了小麦分蘖X-ray CT断层扫描成像系统,采用滤波反投影(filtered back projection,FBP)断层重建算法和图形处理单元(graphics processing unit,GPU)加速算法快速获取小麦分蘖茎秆断层图像,设计了专门的分蘖图像分析算法实现对小麦分蘖形态学特征参数(分蘖数、分蘖角度、分蘖茎粗和分蘖壁厚)的无损检测。该研究对107株小麦植株测量结果表明:分蘖数测量准确率可达100%,分蘖角度、茎粗和壁厚的平均测量误差分别为3.65%,4.84%和7.86%。该技术相较于人工测量方法和石蜡切片方法,能够对小麦分蘖形态学特征进行较为精准无损检测,实现单株测量效率约200 s,对于小麦功能基因组和抗倒伏能力品种的筛选具有重要的研究意义。     

食品加工用三螺杆挤压机

发展挤压食品巨大的市场空间推动了中国螺杆类食品挤压机械的不断创新。结合作者对食品加工用螺杆类挤压机的研究实践及食品加工的特点，就“一”字排列的和三角形排布的两种三螺杆挤压机的几何设计构型，论述了凭借三螺杆挤压机成倍增多的啮合区，以小直径、小长径比的多螺杆组合，使食品的挤压蒸煮作用及产量得到有效提高，说明了三螺杆挤压机在食品加工技术经济上的优越性。     

挤压法生产固体焦糖色素流场分析

该文对螺杆挤压法生产固体焦糖色素的机理进行了分析。采用POLYFLOW软件包提供的网格重叠技术,模拟挤压机熔体输送段三维等温流动,并分析挤压加工焦糖色素过程中流道内的压力、速度、剪切速率和黏度分布规律,为了解挤压过程和对螺杆挤压机进一步优化提供参考依据。研究以蔗糖为原料,用挤压法生产固体焦糖色素,分析转速变化及机筒温度变化对焦糖色素色率的影响,得到色率随转速的增加先增加后减小,随机筒温度的增加而增加的结论。     

食品3D打印技术的发展现状

近年来,食品3D打印技术发展迅速,呈现的形式也多样化。该文介绍了挤出型、粉体凝结型和喷墨型食品3D打印技术的工作原理、应用范围、优缺点及市场应用情况。同时,3D打印的食品原料需要满足3个特性:打印性、适宜性和后加工性。目前,制约食品3D打印技术发展的因素主要是打印原料的局限性、流动性、打印速度、打印后模型的稳定性等。同时亟需将食品3D打印技术与食品营养学科相结合,在开发不同人群或个性化营养需求食品制造上寻找到突破口,为营养健康食品产业带来新革命。     

Chemical Composition and Antinutritional Factors of Field Peas (Pisum sativum), Chickpeas (Cicer arietinum), and Faba Beans (Vicia faba) as Affected by Extrusion Preconditioning and Drying Temperatures

Legumes are valuable plant sources of protein and energy and extrusion is one of the most common processing methods for manufacturing both human food and animal feeds. In the present study, three different legumes (field peas, chickpeas, and faba beans) were ground and processed in a pilot‐scale extrusion line. Various preconditioning and dryer temperatures were applied to each legume separately that reflected or differed from standard manufacturing conditions. Although literature exists regarding the effects of extrusion temperature and moisture on legume antinutrients, no data are available on the respective effects of preconditioning and drying. The aim of the study was to evaluate the effects of processing on both nutritional and antinutritional factors for each processing combination. Proximate composition, starch, oligosaccharides, total nonstarch polysaccharides (NSP), soluble (S‐NSP), and insoluble (I‐NSP) levels were evaluated. The antinutritional factors phytic acid, tannins, and trypsin inhibitors were also determined. Chickpea and field pea NSP values were not drastically affected by processing, while for most processing conditions, total NSP, S‐NSP, and I‐NSP were slightly reduced in faba beans. Preconditioning before extrusion processing generally improved the nutritional value of the ingredients by significantly reducing trypsin inhibitor level. Phytate and total tannin levels were greatly reduced irrespective of the preconditioning and drying treatment. Wet preconditioning can be used in combination with extrusion to improve the nutritional value of legumes, while drying at 90–150°C does not significantly further reduce antinutritional factor levels.     

Use of quantitative real-time PCR to estimate maize endogenous DNA degradation after cooking and extrusion or in food products

Polymerase chain reaction (PCR) is being used increasingly to detect DNA sequences for food quality testing for GM content, microbial contamination, and ingredient content. However, food processing often results in DNA degradation and therefore may affect the suitability of PCR or even DNA sequence detection for food quality assurance. This paper describes a novel approach using quantitative real-time PCR (qPCR) to estimate the extent of DNA degradation. With use of two maize endogenous nuclear sequences, sets of four qPCR assays were developed to amplify target sequences ranging from<100 bp to approximately 1000 bp. The maize nuclear sequences used encode chloroplastic glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and cell wall invertase. The utility of the qPCR approach for quantifying the effective concentration of maize DNA that is needed to amplify variable length DNA sequences was demonstrated using samples of maize cornmeal cooked in water for variable times, extrusion products developed using different barrel temperature and torque settings, and a range of food products from supermarket shelves. Results showed that maize DNA was substantially degraded by a number of processing procedures, including cooking for 5 min or more, extrusion at high temperatures and/or high torque settings, and in most processed foods from supermarket shelves. Processing also reduced the effective concentration of DNA sequences capable of directing amplification of the <100 bp assays as well, particularly after popping of popping corn or extrusion at a combination of high temperature and torque settings. The approach for quantifying DNA degradation described in this paper may also be of use in disciplines where understanding the extent of DNA degradation is important, such as in environmental, forensic, or historical samples.     

甘薯全粉加工及其挤压膨化食品特性的分析研究

探讨制备高品质甘薯全粉的简便方法，及以甘薯全粉为主要原料，通过挤压膨化技术生产甘薯营养食品的可能性，并对挤压膨化过程中营养成分及理化性质的变化进行了研究分析。结果表明，经挤压膨化后，原料中淀粉、蛋白质含量略有下降，总糖含量上升，吸水性，水溶性指数增大，色泽略有加深，并有浓郁的特征香味产生。