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。     

大豆分离蛋白-玉米淀粉-谷朊粉共混体系热转变特性

【目的】蛋白质和淀粉的热转变特性对食品加工有重要的理论指导价值,系统研究蛋白质-淀粉共混体系的热转变特性,优化热加工参数,控制食品质量和节能。【方法】以大豆分离蛋白、玉米淀粉和小麦谷朊粉为研究对象,采用差式扫描量热技术,在20—130℃,水分含量为30%—70%,升温速率为10℃·min^-1条件下,测定大豆分离蛋白-玉米淀粉、大豆分离蛋白-谷朊粉、谷朊粉-玉米淀粉和大豆分离蛋白-玉米淀粉-谷朊粉混合体系在0—100%比例范围时的热转变特性。【结果】随着水分含量从30%增加至70%,大豆分离蛋白11 S亚基的热转变起始温度和峰值温度分别从105.17℃降至94.80℃,从113.75℃降至99.49℃;峰宽从20.72℃降低至10.59℃,焓变从2.79 J·g^-1增加至6.18 J·g^-1;玉米淀粉的热转变焓值从3.62 J·g^-1增至14.14 J·g^-1。谷朊粉则无热转变现象。增加水分含量促进了蛋白质和淀粉分子链的运动性是大豆蛋白热转变温度降低,焓值升高,玉米淀粉热转变焓值升高的主要原因。当物料含水率为50%,相对于单一体系,大豆分离蛋白-玉米淀粉混合体系中大豆蛋白11S亚基的热转变焓值显著降低,平均降低1.41 J·g^-1;混合体系中玉米淀粉的热转变起始温度和峰值温度显著升高,分别平均升高14℃和13℃。大豆分离蛋白-谷朊粉混合体系仅显示大豆分离蛋白的热转变,11S亚基热转变的焓值呈降低的趋势,与未添加谷朊粉相比,平均降低了2.40 J·g^-1。谷朊粉-玉米淀粉混合体系仅显示玉米淀粉的热转变,与未添加谷朊粉相比,玉米淀粉热转变的峰值温度和峰宽显著升高,平均增加12℃。大豆分离蛋白-玉米淀粉-谷朊粉混合体系中,当玉米淀粉和谷朊粉等比例增加时,大豆蛋白11S亚基与未添加玉米淀粉和谷朊粉相比,其热转变起始温度、峰值温度、焓值和峰宽均显著降低,分别平均降低4℃、5℃、1.64 J·g^-1和3℃。当固定大豆分离蛋白含量为40%,和添加40%谷朊粉相比,添加40%玉米淀粉的11S亚基热转变起始温度和峰值温度均显著降低了3℃。蛋白质与淀粉竞争水分可能是导致混合体系中淀粉热转变温度升高的主要原因,而玉米淀粉和谷朊粉分子的空间位阻是导致大豆蛋白11S亚基热转变焓值下降的主要原因。【结论】添加玉米淀粉或谷朊粉能降低大豆蛋白热转变焓,添加大豆分离蛋白或谷朊粉能增加玉米淀粉热转变温度。     

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。