小麥蛋白雙螺桿擠壓組織化工藝及機(jī)理研究.pdf

1、小麥蛋白是小麥淀粉加工過程中的副產(chǎn)物。小麥蛋白含有較多的疏水性氨基酸，還存在較多的分子內(nèi)、分子間二硫鍵，導(dǎo)致其溶解、分散等性能較差，難以滿足食品加工的要求。采用擠壓組織化技術(shù)對(duì)小麥蛋白進(jìn)行加工，可以顯著改善小麥蛋白的質(zhì)地、口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，有利于人體對(duì)蛋白的消化吸收，對(duì)小麥蛋白資源充分利用具有重要意義。本文對(duì)小麥蛋白擠壓組織化工藝參數(shù)和添加劑對(duì)小麥蛋白的理化、質(zhì)構(gòu)、化學(xué)鍵及功能特性進(jìn)行了研究，主要研究結(jié)論如下:
　　(1)采用單因素

2、試驗(yàn)方法，研究擠壓組織化過程中工藝參數(shù)（加水量、擠壓溫度、螺桿轉(zhuǎn)速和喂料量）對(duì)組織化小麥蛋白外觀、理化性質(zhì)（氮溶解指數(shù)、膨化度、復(fù)水率）、質(zhì)構(gòu)特性（彈性、硬度、粘著性、咀嚼度）和組織化度等影響，確定擠壓工藝參數(shù)范圍為:加水量為40％～45％，擠壓溫度為150～170℃，螺桿轉(zhuǎn)速為240～300r/min，喂料量為19～23kg/h。通過響應(yīng)面和多元回歸分析方法優(yōu)化出擠壓工藝參數(shù)為:加水量44％、擠壓溫度160℃、螺桿轉(zhuǎn)速280r/min

3、、喂料量21kg/h。該工藝參數(shù)條件下制備的組織化小麥蛋白復(fù)水率為249.49％，彈性為0.549，硬度為9988.08g，粘著力-60.498g·sec，咀嚼度2650.42，恢復(fù)力0.112，膨化度為126.46％，組織化度達(dá)到2.33。
　　(2)研究了L-半胱氨酸、單甘酯、海藻酸鈉和三聚磷酸鈉對(duì)小麥蛋白擠壓組織化的影響。結(jié)果表明:隨著L-半胱氨酸和單甘酯添加量的增加，組織化小麥蛋白外觀逐漸變的不平整，膨化度和組織化程度逐漸

4、降低，當(dāng)L-半胱氨酸和單甘酯添加量分別大于0.09％和0.6％時(shí)，擠壓產(chǎn)品未產(chǎn)生組織化結(jié)構(gòu)。添加海藻酸鈉擠壓出的產(chǎn)品膨化充分，氣孔大小均一，在不同的添加量條件下，產(chǎn)品的膨化度和復(fù)水率均大于120％和180％。添加三聚磷酸鈉能促進(jìn)小麥蛋白組織化的形成，擠壓產(chǎn)品表面顏色較淺，外觀光滑平整，氣孔較大且均一;在添加量為0.3％時(shí)，產(chǎn)品膨化度達(dá)到最高(129.18％)，復(fù)水率相比未添加的擠壓產(chǎn)品高出50％以上。
　　(3)紅外光譜(FT-I

5、R)分析表明，在不同添加劑（單甘酯、海藻酸鈉和三聚磷酸鈉）和擠壓工藝參數(shù)（加水量、擠壓溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、喂料量）條件下，擠壓產(chǎn)品中不穩(wěn)定的α-螺旋含量均降低至0％，β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲含量均有增加，說明不穩(wěn)定的α-螺旋全部或部分轉(zhuǎn)化為相對(duì)穩(wěn)定的β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)。而添加L-半胱氨酸制備出的組織化蛋白中α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲含量分別增加了3.37％、2.94％和1.26％，β-折疊含量降低了7.58％。在上

6、述不同工藝參數(shù)和添加劑條件下，擠壓產(chǎn)品在紅外光譜1600～1700cm-1范圍內(nèi)二級(jí)結(jié)構(gòu)各子峰峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)基本未產(chǎn)生漂移，說明沒有新的二級(jí)結(jié)構(gòu)生成。
　　(4)對(duì)小麥蛋白原料和組織化小麥蛋白的理化功能性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果表明:組織化小麥蛋白的持水力和蛋白質(zhì)消化率比未擠壓原料分別增加70.21％和11.88％。氮溶解指數(shù)和游離巰基含量分別降低37.71％和36.10％。蛋白質(zhì)溶解度分析表明，擠壓前后維持小麥蛋白和組織化小麥蛋白

7、作用力的大小依次為:二硫鍵和非共價(jià)鍵交互作用＞非共價(jià)鍵作用＞天然狀態(tài)＞二硫鍵作用。氨基酸分析結(jié)果顯示，擠壓組織化小麥蛋白半胱氨酸損失最大，為15.70％。熱力學(xué)性質(zhì)變化可知，組織化小麥蛋白較小麥蛋白原料的熱變焓（ΔH)增加了147.63％，說明組織化小麥蛋白中可能形成了新的、鍵能較高的化學(xué)交聯(lián)鍵。傅里葉紅外圖譜中沒有新的吸收峰，表明組織化小麥蛋白中沒有新的酰胺鍵（即肽鍵）生成。蛋白質(zhì)凝膠電泳結(jié)果顯示，擠壓過程中蛋白質(zhì)間發(fā)生了化學(xué)鍵的斷裂