挤压膨化法组织化大豆蛋白的研究分析

挤压膨化法组织化大豆蛋白的研究分析

摘要：本文总结和阐述了挤压膨化法组织化大豆蛋白的各种影响因素，并

其影响机理进行分析，从而对组织化大豆蛋白的进一步研究提供依据。

关键词：挤压，组织化，大豆蛋白

1前言

挤压膨化技术是一种新兴的大豆加工技术。其原理是在挤压处理过程中，利

用摩擦产生的热量使物料升温，在挤压螺旋的作用下，强迫物料通过模孔，同时

获得一定的压力，物料挤出模孔后，压力急剧下降，水分蒸发，物料内部形成多

孔结构，体积增大，从而达到膨化的目的。

近些年来，由于社会的不断发展，人们对食品的要求有了更高得要求，大豆

蛋白开始进入了人们的生活。大豆蛋白的主要成分是球蛋白，直接使用这种球状

大豆蛋白的缺点是产品强度低，缺乏应有的组织化结构，感官质量很难达到要求。国内外研究者通过大量实验证明了挤压膨化对于大豆蛋白的性质与结构的改变，

可以通过这种方法，进行大豆蛋白的组织化。本文经过多次大量阅读中外文献，

介绍了利用挤压膨化法组织化大豆蛋白的各种方法并进行讨论分析。

2大豆蛋白的定义

蛋白质是大豆中重要组成成分，其含量约为大豆的40%，含8种人体必需氨

基酸，其中的色氨酸与赖氨酸是一般植物蛋白缺乏的2种必需氨基酸。

大豆蛋白在挤压过程产生的高温、高压和高剪切的作用下，维持蛋白质结构

的化学键发生一系列变化，大豆蛋白失去天然结构，蛋白质分子伸展，形成纤维

状且具有类肉类组织结构的产品——组织化蛋白。

3大豆蛋白的挤压

大豆蛋白调成一定的含水量后（最大为80%，最小为20%），从挤压膨

化机的喂料口加入进去，在螺杆的推动下向前移动，由于物料在机腔内受到高压、高热和强剪切力，使得蛋白质发生变性，蛋白质分子定向排列并致密起来，在物

料挤出的瞬间，物料从机腔内的高压降为机腔外的常压，水分迅速蒸发逸出，得

到的组织化大豆蛋白产品是层状多孔且疏松的，外观呈肉丝状。

大豆蛋白产生组织化的重要原因是因为蛋白质本身结构发生变化。大豆

蛋白质分子间存在空隙，当物料进入机腔内，在螺杆的强行推动及热的作用下，

蛋白质分子获得了很大的能量，在自身位置附近作强烈振动，趋于定向排列，同

时物料随着螺杆向前移动，机腔的压力也随之增大，蛋白质分子中的碳、氢、氧、氮原子获得更大的能量，由β-折叠变为α-螺旋结构，使得蛋白质分子间排列

更加紧密。

大豆蛋白挤压组织化的主要目的：使植物蛋白具有类似于动物蛋白的纤

维化结构，产品在口感、质地、外观等方面更容场被消费者接受；钝化大豆蛋白

中的抗营养因子，提高机体对蛋白质的消化吸收能力，提高大豆蛋白的营养价值；提高大豆蛋白的功能特性，使它具有更强的吸水性、吸油性等。

4影响大豆蛋白挤压膨化的条件

大豆蛋白在挤压膨化过程中，受到原料的组成、物料水分、螺杆转速、挤压

温度、喂料速度的影响，与其他物料混合也会受到影响。

4.1原料的组成

原料中所含的蛋白质、淀粉和脂肪的量对挤组织化影响很大，尤其是蛋白质，增加蛋白质可以明显提高组织化蛋白的流变学特性。通过电镜扫描可以观察到，在蛋白质含量相同的情况下，蛋白质含量高则结构完整，组织化和纤维化程度高。而也有研究表明，在挤压的过程中，物料中的脂肪会和蛋白质、直链淀粉形成复合物，形成复合物的量越多，产品的膨化率就越高。

4.2物料水分

物料水分含量对产品的质量影响显著，它在挤压过程中具有降黏、增塑、产

生气化热及作为反应溶剂等作用，对产品的色泽、质构和营养特性有着重要的影响。随着水分含量的增加，产品的组织化程度和粘着性逐渐升高，而硬度、弹性

和阻嚼度逐渐降低。较低的水分含量（60%-65%）使得物料温度和模头压力较高，得到的产品质地较硬、咀嚼性强，具有较强的黏着性和较好的纤维结构。

物料水分在挤压过程中剧烈蒸发，不同的水分，蒸发速度和时间不同。充分

组织化的大豆蛋白结构致密，有弹性，具有明显的组织化结构。可以看出物料水

分对挤压膨化过程，有着极其重要的作用，在挤压过程中，找到一个适宜的水分

含量，是一个重要的关键。

4.3螺杆转速

螺杆转速在挤压过程中也影响着产品品质，通常螺杆转速与物料在挤压腔中

的滞留时间有关，螺杆转速过高或进料过快，物料在挤压腔停留太短，膨化率下降；螺杆转速过低或进料过慢，物料在挤压腔停留太长，膨化率下降。对螺杆的

转速要求是：既能保证物料在整个过程中处于均质的状态，又能使螺杆的输送能

力与进料量相匹配。

这主要是随着螺杆转速的增大，剪切力也在增大，蛋白受到的力也大，表面

的电荷重新分布且趋于均一化，分子结构伸展、重组，分子间氢键、二硫键等次

级键部分断裂，有利于蛋白重新排列，形成组织化蛋白。但当温度继续升高，物

料在机筒内的滞留时间变短，组织化度就低。虽然螺杆转速对大豆蛋白的挤压膨

化有着一定程度的影响，但螺杆转速对大豆蛋白组织化的影响不如套筒温度和物

料含水率显著。

4.4套筒温度

套筒温度在一定范围内可以支持着大豆蛋白的组织化，超过一定温度时就会

降低大豆蛋白的组织化。挤压温度为130 ℃时, 挤出物的溶解度很低, 持水量和

保水量很小, 产品的组织化程度较好，有较明显的纤维化结构。挤压温度在

150～180℃范围内，组织化度随着温度的上升而增加，当温度高于180℃时，组

织化开始降低。这主要是随着温度的升高，物料呈凝胶状，更有利于蛋白变性，

蛋白从原来的无序状重新排列，变成有序排列形成组织蛋白，但随着温度继续升高，由于热量过剩，易使膨化料“焦糊”，不利于挤压。大豆蛋白挤压产品有良好的热稳定性，但是温度对产品是否添加淀粉影响小。

4.5喂料速度

较高的喂料速度，可以增大机腔内的压力，也是螺杆承受的扭矩增大，这都有利于产品的组织化，但是喂料速度过高会导致物料在机筒内停留的时间较短，会出现夹生或组织化不充分的现象，又不利于组织化，因此喂料速度不宜过高，长期的实践证明，较低的喂料速度可以得到较为理想的组织化度。

提出随着喂料速度的增大，机筒内的压力逐渐增大，有利于蛋白变性，形成组织蛋白；如喂料速度太大，螺杆被物料完全充满，不利于物料吸收能量，达到蛋白变性的要求，变性不充分，不利于形成组织蛋白，组织化度就低。

4.6螺杆构造和模头结构

螺杆构造不同会造成挤压机、物料受到的剪切力和停留时间的不同，这些都会影响产品的组织化程度和营养价值等。而模头的结构不同也会造成挤压机内的压力不同，从而影响产品组织化程度。

5结论

在挤压组织化过程中，挤压机为大豆蛋白提供了一种特殊的变性环境。在此环境中，通过挤压作用使蛋白质受到高能作用并在分子水平上发生了可控制的变化。我们应在优化工艺流程和机械设备的同时，对以上的参数进行优化，为挤压大豆蛋白的发展提供理论依据。

参考文献

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[2] 王瑞红，郭兴凤．菜籽蛋白的功能特性及其在食品中的应用[J]．食品工业， 2016（2）：265-268．