第十章 食品质构调整技术

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4.挤压过程中物质成分的变化
淀粉 蛋白质 脂肪 甜味剂 调味料 色素 维生素和矿物质
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（1）淀粉
淀粉在挤压食品中所起的作用 赋形作用 密度控制作用 硬度控制作用 吸水速度控制 风味调解作用（支链淀粉）
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淀粉在挤压过程中的变化
糊化作用
淀粉在一定的水分含量和一定的温度下，其颗粒 会溶胀分裂，内部有序态的分子之间的氢键断裂，分 散成无序状态，这个作用称为糊化作用。 糊化之后的淀粉也称α－淀粉。 淀粉糊化后，吸水性增大，易受酶的作用，进入人体 后易消化，产品质地柔软。
挤压食品的特点
不易产生“回生”现象，便于长期保存 营养成分损失少，食物易消化吸收 产品口感细腻 风味好、食用方便 产品卫生水平高，保存性能好
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回生现象
糊化后的淀粉，在保存放置期间，慢慢 失水，淀粉分子之间重新形成氢键而相 互结合在一起，由糊化后无序的分子排 布状态重新变为有序的分子排布状态， 即α- 淀粉β化。
第十讲 食品质构调整技术技术
蒸煮挤压 气流膨化
食品质构（texture）也称为食品质地， 是指眼睛、口中的粘膜及肌肉所感觉到 的食品的性质，包括粗细、滑爽、颗粒 感等。
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食品质构是食品的一个重要属性。作为一门相 对独立的科学技术，食品质构学起步较晚。目 前，在我国食品科学与工程教学领域，其内容 与食品物性学、食品感官评价以及胶体化学等 课程有较大的交叉或者关联。食品质构的属性 取决于食品的组分以及之间的相互作用，但是 宏观上却以物理特征为主。因此，新质构产品 的开发需要很强的高分子化学和高分子物理等 知识背景。
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（4 ）其他物质成分在挤压过程中的变化
甜味剂：糖的焦糖化作用，美拉德反应 调味剂：香气损失，异味产生，也有利 于一部分风味物质的形成 色素：分解褪色，与蛋白质、糖、金属 离子等发生反应。 维生素和矿物质：
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二、 气流膨化
气流膨化是以空气为加热介质，利 用水的瞬时相变及空气压力的变化，使 原料在瞬间由高温，高压突然降到常温， 常压，原料水分突然汽化，发生闪蒸， 使谷物组织呈海绵状结构，体积增大到 几倍到十几倍，从而完成谷物产品的膨 化。
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由于螺槽逐渐变浅，继续升温升压， 食品物料得到蒸煮，出现淀粉糊化，脂肪、 蛋白质变性等一系列复杂的生化反应，组 织进一步均化，最后定量、定压地由机头 通道均匀挤出，称为计量均化段。
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2.挤压技术特点
连续化生产 生产工艺简单 生产效率高、原料浪费少、能耗低 应用广泛 投资少、见效快 生产费用低
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在高温、高压、高剪切力的作用下，原 有的蛋白质结构变为线性结构，分子发 生重排，从而蛋白质变性、组织化。 蛋白质在挤压过程中含量有所下降。 经挤压的蛋白质消化性增加。
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（3）挤压过程中的脂肪变化
许多研究表明，在挤压过程中，原料中 绝大多数脂肪与淀粉、蛋白质形成了复 合物。降低了挤出物中游离脂肪的含量。 例如玉米经挤压之后，游离脂肪含量由 4.22%下降至1.65%.
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随着剪切的不断进行，呈线性的蛋白质分子链 不断增多，相邻的蛋白质分子链之间由于分子 间的相互吸引而趋于结合。当物料被挤压经过 模具时，较高的剪切力和定向流动的作用更加 促使蛋白质分子的线状化、纤维化和直线排列。 这样，经过挤出的物料就形成了一定的纤维状 结构和多孔的结构。纤维状结构的形成给产品 以良好的口感和弹性，而多孔的结构给产品以 良好的复水性和松脆性。
直链淀粉含量高时，挤出物光亮，表面和 组织均匀有弹性，挤出过程所需动力较少。含 量过高的原料制成的产品较硬，膨化度小。
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制作小吃食品时，为达到良好的口感和一定的 硬度，直链淀粉含量一般需20％～50％之间 超过50％以上，则制品的结构便过度密实，膨 化欠佳，硬度大。 由于直链淀粉含量高时，膨化度、溶解度较小、 吸水速度较慢，故产品浸于水中或牛奶中保持 形状不会马上变成糊状的相对时间较长，这对 于提高某些谷物早餐制品的质量是有好处的。
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降解作用 淀粉在挤压过程中，除了发生糊化 作用外，还会产生部分降解的糊精化现 象。 温度高、水分含量低时，产生糊精化 现象显著。 转速增加会使降解程度增大。降解度 和糊精度高会使产品产生粘牙感。
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直链淀粉和支链淀粉在挤压过程中变化
淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比例会影响挤压 制品的质构特性： 脆； 支链淀粉能促进膨化，使产品变轻，变松
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一、蒸煮挤压技术
挤压成型技术是指物料经预处理（粉碎、 调湿、混合）后，经机械作用强使其通 过一个专门设计的孔口（模具），以形 成一定形状和组织状态的产品。 作为食品加工用的挤压机是将蒸煮和挤 压成型两种作用结合起来。 目前，膨化食品生产上主要采用挤压式 膨化的方法。
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气流膨化的特点
1）气流膨化所需热量全部靠外部加热， （过热蒸汽加热，电加热或直接明火加 热）； 2）气流膨化高压的形成是靠密封容器 中加热热时水分的汽化和气体的膨胀所 产生。
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3）对象原料基本上是粒状的。 4）气流膨化过程中物料没受剪切作用， 也不存在混炼与均质效果。 5）不能进行组织化的生产。 6）在较高水分和脂肪含量下，仍能完成 膨化过程。 7）气流膨化一般仅限于小吃食品的生产。
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图9—2
挤压加工过程示意图
1、加料输送段 2、压缩熔融段 3、计量均化段
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挤压过程可分为三阶段： 当疏松的食品原料从ห้องสมุดไป่ตู้料斗进入机筒 内时，随着螺杆的转动，沿着螺槽方向向 前输送，称为加料输送段。
由于受到机头的阻力作用，固体物料逐渐压实， 又由于物料受到来自机筒的外部加热以及物料在 螺杆与机筒的强烈搅拌、混合、剪切等作用，温 度升高、开始熔融，直至全部熔融，称为压缩熔 融段
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脂肪复合体：原料一般经过挤压加工之 后，脂肪氧化酶和脂肪水解酶也破坏。 不饱和脂肪酸的顺、反式异构现象
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脂肪复合体生成的作用
防止氧化、延长货架期:脂肪复合体的生 成，使得脂肪受到淀粉和蛋白质的保护 作用，对降低脂肪的氧化速度和氧化程 度，延长产品的货架期起到了积极的作 用。 改善产品的质构和口感。有的研究者认 为，小吃食品的含油量在20%以上，会提 高产品的口味，产生继续想吃的食欲。
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1.挤压膨化的原理
物料处于3～8Mpa的高压和200℃左右的高混 状态，在如此的高温高压下物料呈现熔融状态。 一旦物料有模具口挤出，压力骤然降为常压， 水分便发生急剧的蒸发，产生了类似于“爆炸” 的情况，产品随之膨胀，水分从物料中失散， 带走了大量热量，使物料在瞬间从挤压状态时 的高温迅速降至80℃左右，从而使物料固化成 型，并保持膨胀后的形状。
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挤压膨化和气流膨化的区别
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3、气流膨化的工艺过程： 原料处理 → 水分调整→ 进料→ 加热升温、升压 → 出料膨化→ 调味 → 包装。
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3.挤压食品的特点
膨化食品
指将原料 (谷物原料)进行高温高压处理 后，迅速降低压力，使其体积膨胀若干倍， 且内部组织呈多孔海绵状态的食品.
组织化产品
将原料(蛋白原料)经处理后。使蛋白质的原始结 构发生变化，在外加条件作用下，产生了分子间 的重组，形成一类似于肉类组织结构的产品。
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（2）挤压过程中的蛋白质变化
含有较多蛋白质(50%以上)的原料，在挤压机 内由于所受的剪切和摩擦力的作用，使维持蛋 白质三级结构的氢键、范德华力、离子键、二 硫键遭到破坏。 随着蛋白质的三级结构被破坏，形成了相对呈 线性的蛋白质分子链。这些相对呈线性的分子 链在一定的温度和一定的水分含量下，变得更 为自由，从而更容易发生定向的再结合。也就 是说，热变性和剪切促使蛋白质结构成为类似 纤维状的结构。
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挤压加工方法是借助挤压机螺杆的推动力， 将物料向前挤压，物料受到混合、搅拌和摩擦以 及高剪切力作用，使得淀粉粒解体，同时机腔内 温度压力升高(温度可达 150～200℃，压力可达 到 1MPa以上 )，然后从一定形状的模孔瞬间挤出， 由高温高压突然降至常温常压，其中游离水分在 此压差下急剧汽化，水的体积可膨胀大约2000倍。 膨化的瞬间，谷物结构发生了变化，它使生淀粉 (β-淀粉)转化成熟淀粉(α-淀粉)，同时变成片 层状疏松的海绵体，谷物体积膨大几倍到十几倍。