1、食品科学与工程学院,食品科学,食品科学与工程学院,挤压技工技术对淀粉和蛋白质的影响,食品挤压膨化加工技术是集混合、搅拌 、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型等为一体的高新技术 , 正广泛地应用于食品与饲料工业。随着人们生活水平的不 断提高, 随着对挤压机理研究的不断深入和新型挤压设备的研制开发,用挤压膨化法加工富含营养、风味多样、美味、食用方便的新型休闲食品将成为我国食品工业发展的重点,挤压膨化食品以其所具有的特点深受广大消费者喜爱,具 有广阔的市场前景。在整个挤压膨化过程中,食品物料在质构、组织和外观上都发生了很大的变化。,食品科学与工程学院,1.挤压膨化加工原理物料被送入挤压膨化机中,在螺
2、杆、螺旋的推动作用下,物料向前成轴向移动。同时,由于螺旋与物料、物料与机筒以及物料内部的机械摩擦作用,物料被强烈地挤压、搅拌、剪切,其结果使物料进一步细化、均化。随着机腔内部压力的逐渐加大,温度相应的不断升高,在高温、高压、高剪切力的条件下,物料物性发生了变化,由粉状变成糊状,淀粉发生糊化、裂解,蛋白质发生变性、重组,纤维发生部分降解、细化,致病菌被杀死,有毒成份失活。当糊状物料由模孔喷出的瞬间,在强大压力差的作用下,水分急骤汽化,物料被膨化,形成结构疏松、多孔、酥脆的膨化产品,从而达到挤压膨化的目的。,食品科学与工程学院,食品物料在挤压机腔内主要经历了固体输送、过渡态到熔融态,最后由模头排出
3、。在挤压膨化加工的整个过程中,物料主要组分(如淀粉、蛋白质及脂肪等)发生了复杂理化变化,这些组分的变化情况与挤压膨化加工条件如挤压温度、进料速度、原料水分含量、螺杆转速、 模口大小等有密切关系。,食品科学与工程学院,食品科学与工程学院,2.挤压膨化食品生产工艺挤压膨化食品是指将原料经粉碎、混合、调湿,送入螺旋挤压机, 物料在挤压机中经高温蒸煮并通过特殊设计的模孔而制得的膨化成型的食品。在实际生产中一般还需将挤压膨化后的食品再经过烘焙或油炸使其进一步脱水和膨松,这既可降低对挤压机的要求,又能降低食品中的水分、赋予食品较好的质构和香味并起到杀菌的作用,还能降低生产成本。挤压膨化食品的工艺流程如下所
4、示。,原料,挤压蒸煮、膨化、切割,称重、包装,烘烤或油炸,冷却,调味,调理,混合,食品科学与工程学院,3、挤压过程中淀粉的变化,挤压膨化技术广泛应用于制造谷物小吃食品。在挤压膨化谷物食品的加工中,挤压膨化原料一般都含有大量淀粉。淀粉在挤压过程中的变化直接影响到小吃食品的质构、碳水化合物在体内的消化程度、所制造挤压食品在贮存过程中的变化等各个方面。淀粉是谷物中的主要组成成分,在挤压膨化加工中,淀粉主要发生以下变化。,食品科学与工程学院,3.1 淀粉的糊化,淀粉的糊化本质是淀粉分子间的氢键断裂。挤压膨化过程中高温、高压及强大的机械剪切力,很容易使淀粉分子间的氢 键断裂,使淀粉产生糊化。其糊化程度与
5、挤压膨化过程中的工艺参数如螺杆转速、加工温度和物料水分含量有着十分密切的关系。,食品科学与工程学院,总体来说，影响淀粉糊化度的因素大小为： 膨化温度物料水分含量螺杆转速。膨化温度太高,产品易焦化,糊化度降低;温度太低则水分子运动不剧烈,不易渗透到淀粉的空间结构内,也降低糊化度。物料水分含量太高,挤压机腔内摩擦力小,挤压物僵硬,熔融段短;而水分含量太低,淀粉吸水少且不均匀,也难以形成熔融状态,因而降低了糊化度。螺杆转速对糊化度没有明显影响,随着螺杆转速的升高,糊化度略有下降,这可能是因为物料在机腔内停留时间短而造成的。只有在水分、温度适宜的情况下,淀粉颗粒吸水充分溶胀分裂,使内部分子间氢键断裂,
6、分散成无序状态,原来的晶体结构被破坏,从而使淀粉充分糊化。膨化淀粉的糊化度越高,则越易被人体消化吸收。,食品科学与工程学院,3.2 淀粉的降解挤压加工过程是一个力化学过程。谷物原料和淀粉在挤压、剪切等机械力的作用下,会发生一系列化学变化。在挤压过程中,最明显的化学变化是力降解,即淀粉分子在机腔内部各种机械力的作用下,导致氢键断裂,大分子降解。淀粉降解程度与淀粉分子所受处理的环境条件有关。在高温和剪切环境条件下,淀粉链被部分打断,淀粉主要发生降解现象,生成小分子寡糖。在低温(135)下,水分含量为22%时，淀粉所挤压出的产物为V型结构,而在185下,水分含量为13%时,挤压出的产物为E型结构。E
7、型结构淀粉在30%湿度下会转化成V型结构淀粉。,食品科学与工程学院,挤压蒸煮过程中,除了过度剪切作用可导致淀粉分子降解外,长时间的高温加热也可使之降解,这种降解作用既可发生在挤压机的套筒中,也能发生于模头内;挤出产物的糊化度是淀粉糊化和降解综合作用的结果。 此外,许多研究结果表明,玉米淀粉或其它支链淀粉含量较高的淀粉原料在挤压过程中的降解,发生在支链部分的几率显著地高于直链部分,挤压对支链淀粉的降解类似于普鲁兰酶（普鲁兰酶( pullulanase) 是一类淀粉脱支酶，能专一性水解普鲁兰糖，切开支链淀粉分支点中的-1，6糖苷键，切下整个分支结构，形成直链淀粉）的作用。,食品科学与工程学院,3.
8、3 其他淀粉有直链淀粉与支链淀粉之分,它们在挤压膨化过程中表现出不同的特性。淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比率影响挤压制品的组织特性。支链淀粉能促进膨化,使产品很轻、很松脆;相反,用直链淀粉含量高的淀粉或块茎植物的淀粉制成的产品质地较硬,膨化程度较小。淀粉中直链淀粉含量越高,膨化物的膨化指数越小。Bhattacharya和Hanna研究发现50%直链淀粉与50%支链淀粉混合挤压时,可得到最佳的膨化效果。另外,来源不同的淀粉其挤压效果也存在差异,小麦、玉米、大米中的谷物淀粉具有较好的膨化效果,块茎淀粉不仅具有很好的膨化性能,而且还具有十分好的粘结能力。,食品科学与工程学院,参考文献1、高福成. 现代
9、食品工程高新技术.北京:中国轻工 业出版社,1997. 2、 LawtonB.T.,Henderson G.A.,DerlaktaE.JThe effect of extruder variables on gelatinization of corn starch.Can.J.Chem.Eng.,1972,50(4):168-173. 3、Bhattacharya M.,Hanna M.AExtrusion processing of wet corn gluten meal J . Food Sci,1986,50:1508-1510. 4、Bhattacharya M.,Hanna M.AKinetics of starch gelatinization during extrusion cooking.J. Food Sci,1987,52:764-7 66 5、阎莉瑾,于继洲,郭艳,等.水杨酸在园艺植物中的应用J.广西园艺,2006,17(2):50-51. 10、王宁,卢承前,黄志，等.大米粉在挤压蒸煮过程中酶法糊化度数学模型.食品科学,1995,16(9):20-24.,,Thank You !,食品科学与工程学院,
