一种花生油和面筋蛋白共同挤压制备面筋蛋白产品的方法与流程

1.本发明涉及一种花生油和面筋蛋白共同挤压制备面筋蛋白产品的方法，具体涉及一种将花生油作为加工助剂在低水分含量的挤压条件下制备面筋蛋白产品的方法，属于人造食品加工技术领域。


背景技术：

2.到2050年，全球人口预计将达到90亿，全球粮食安全面临的最大挑战之一是确保以经济的、健康的和对环境负责的方式满足对蛋白质的需求。由于动物蛋白生产加工具有高能耗、高污染的不利因素，未来饮食中蛋白质的需求缺口很难仅靠动物蛋白来补充。随着近年来对植物基蛋白的倡导和宣传，环境友好、营养健康的植物基蛋白产品正逐渐被更多的人们选择，面筋蛋白的加工和开发是人造肉研究和应用的重要组成部分。
3.植物蛋白挤压技术可以在提供高营养成分的产品同时也使得产品具有肉类的质地和外观，但是植物蛋白挤压产品的口感不佳是制约其在消费者中推广的主要原因。植物蛋白的结构与动物蛋白结构之间的差异使得挤压后的蛋白产品不易获得动物肌肉般的纹理，制备所得植物蛋白产品与真正的肉制品的口感有一定的差距。因此，提升产品的口感是植物蛋白挤压生产中最主要的技术难题。
4.植物蛋白分子间互作关系是影响产品组织化和结构的根本原因。由于面筋蛋白具有独特的网状结构，具有很强的粘性，因此对面筋蛋白而言，链状的麦谷蛋白亚基能够为产品形成丝状的纹理和结构提供物质基础。在植物蛋白产品的实际生产中存在对挤压操作的要求较高、生产成本大，在高温加工条件下很容易堵塞挤压机，降低挤压温度又使产品结构松散，难以达到消费者的需求等的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种花生油和面筋蛋白共同挤压制备面筋蛋白产品的方法，能够增强面筋蛋白在挤压过程中的聚合程度，改善了产品的加工特性。
6.本发明的技术方案，一种花生油和面筋蛋白共同挤压制备面筋蛋白产品的方法，将花生油分为若干份逐次与同一份面筋蛋白混合，每次混合后都进行和面，使得物料充分混匀；随后将混合物料送入挤压机进行挤压出料，成型后即得面筋蛋白产品。
7.进一步地，步骤如下：（1）混合：将花生油和面筋蛋白按照质量比0.5
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10：100混合，混合过程中将花生油分为若干份逐次加入面筋蛋白中，每次加入花生油后，都进行持续和面，使其充分混合，混合总时间不少于1h；（2）挤压：将步骤（1）所得物料喂入挤压机，在挤压机进水口进水，保证物料水分含量为20%
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25%；随后通过挤压套筒挤出面筋蛋白油脂混合物，挤压温度范围为100
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180℃；（3）成型：通过挤压套筒的面筋蛋白油脂混合物在冷却区段冷却成型，冷却温度控制在30
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60℃，即得面筋蛋白产品。
8.进一步地，步骤（1）为将面筋蛋白称量后加入和面机中，花生油和面筋蛋白按照质量比0.5
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10 ：100混合，混合过程中将花生油分为2
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4份逐次加入面筋蛋白中；每次加入花生油后，和面机保持160
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200rpm，持续15
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25min。
9.进一步地，步骤（1）中所述面筋蛋白的蛋白干基含量＞80%。
10.进一步地，步骤（2）中将步骤（1）所得物料以2
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4kg/h的速度喂入双螺杆挤压机，在挤压机的进水口以1
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2kg/h速度喂水，保证物料的水分含量在20%
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25%；充分混合后，物料被螺杆以100
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140rpm的转速推动通过挤压套筒，挤压温度的设置范围为100
‑
180℃。
11.进一步地，所述双螺杆挤压机沿着物料挤出方向共有五个独立的控温单元，挤压过程中控温单元的温度以10
‑
30℃的梯度升高，最终达到设置的挤压温度100
‑
180℃；挤压过程中挤压机模口的压力控制在15
‑
50 bar。
12.进一步地，步骤（2）中挤压过程的初始温度均为40℃，之后物料通过五级独立控温的挤压腔体，挤压温度逐渐升高，在挤出模口的温度分别为100，120，140，160，180℃；共得到物中不同挤压温度的挤压产品。
13.进一步地，步骤（3）中冷却区段长度为15
‑
25cm；使用2 mpa的高压空气来为冷却区段降温，冷却区段温度需控制在30
‑
60℃。
14.进一步地，步骤（3）所得面筋蛋白产品根据需要进行切段，长度为20
‑
30cm。
15.进一步地，步骤（3）所得到的产品的加工特性主要为质构特性和流变学特性，其包括硬度、弹性、粘性和咀嚼度以及弹性模量和粘性模量。
16.制备所得产品硬度为517~12282g；弹性为0.86~1.07g；粘性为304~9500g.sec；咀嚼度为286~8746g；弹性模量为12378~39879pa；粘性模量为1860~7656pa。
17.挤压处理是一种集合了温度、剪切力和压力等多物理场的耦合加工方式，能够改变蛋白质的空间结构和蛋白质分子间聚集方式，使蛋白质通过疏水作用、静电键以及二硫键形成聚集体，从而提高面筋蛋白制品的品质。面筋蛋白在挤压的过程中收到高温、高压以及剪切力的作用不仅发生了聚合，同时伴随了面筋蛋白的变性、解聚。这些反应对面筋蛋白及其制品的品质影响是不同的，为了有效地提高面筋蛋白挤压产品的品质，我们需要适当的控制上述反应发生的程度。
18.花生油作为日常饮食中的重要成分，广泛的被应用于食品加工中。研究表明，在挤压过程中添加花生油，能够起到软化面筋蛋白、降低原料在挤压过程中受到的阻力作用，同时花生油的存在能够有效降低挤压过程中由于水分剧烈蒸发所导致的产品出现大量气泡的现象，有效提高产品的比重，提升产品的品质，同时也提高了挤压效率，降低能耗和水资源依赖。花生油的加入促进了面筋蛋白中的疏水性的侧链与花生油分子中疏水性官能团之间的相互作用，面筋蛋白和花生油之间的作用力通过疏水相互作用得到加强。在挤压过程中花生油小分子能够充分填充在面筋蛋白聚合体的间隙中，导致面筋蛋白的构象发生变化，其中螺旋结构含量降低，折叠结构含量上升，从而改善了产品的粘弹性，使挤压后面筋蛋白
‑
花生油混合物具有良好质构特性和形貌外观，同时有效地提高了能源利用率。
19.本发明的有益效果：本发明首次选用花生油
‑
面筋蛋白的二元体系作为挤压原料，来提升产品的加工特性，花生油作为一种加工助剂，能够有效的改善面筋蛋白产品的口感；同时花生油的加入能够一定程度上抑制挤压过程中水分的剧烈蒸发，从而使该方法添加的水量要显著低于传
统的面筋蛋白高水分挤压所需水量（40%
‑
80%），有效节约了水资源，避免了资源的过度使用。
20.本发明该方法加工过程中利用的能源较传统方法有显著减少，操作简单，绿色环保；从产品角度而言，本发明所述加工法所生产的面筋蛋白的质地致密，口感与同类型的高水分挤压面筋蛋白产品无异。
具体实施方式
21.以下实施例所用面筋蛋白购自益海嘉里（东莞）有限公司；二级谷朊粉，蛋白干基含量85.2%，水分含量9.0%，碳水化合物含量5.5%；花生油购自益海嘉里（青岛）有限公司，一级花生油。
22.所述ev25型挤压机购自法国clextral公司；ta.xt plus质构仪购自英国sms公司；和面机购自东方孚德技术发展中心。
23.下面结合说明书实施例对本发明作进一步说明。
24.实施例1（1）混料：将花生油和面筋蛋白按照质量比2：100混合，使用和面机混合使物料混合充分；混合过程中将花生油分为3份逐次加入面筋蛋白中；每次加入花生油后，和面机保持180rpm，持续20min；（2）挤压：将混匀的物料以3kg/h的速度喂入双螺杆挤压机，在挤压机的进水口以1kg/h速度喂水，保证物料的水分含量在25%；物料和水分在双螺杆挤压机内充分混合后，被螺杆以120 rpm的转速推动通过挤压套筒，挤压过程的初始温度为40℃，挤出模口的温度分别为70
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100
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100
‑
100
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100℃；挤压过程中挤压机模口的压力控制在15
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50bar，挤压过程中输入的特殊机械能控制在100
‑
150wh/kg；（3）成型：经挤压的面筋蛋白油脂混合物在通过挤压套筒后，经过长度为20cm，模口直径为7mm的冷却区段后切成20cm的条状，即得面筋蛋白产品。
25.使用质构仪分析所得挤出面筋蛋白产品的硬度、弹性、粘性和咀嚼度，具体依次分别为7226g，0.92g，5450g.sec，5014g。
26.使用旋转流变仪分析所得挤出面筋蛋白产品的粘弹性（振荡频率为1 hz）：弹性模量13616 pa；粘性模量 2360 pa。
27.实施例2挤压温度为140℃，其余工艺同实施例1。
28.混料和成型步骤同实施例1；挤压时，挤压过程的初始温度为40℃，挤出模口的温度分别为70
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100
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100
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120
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140℃。
29.使用质构仪分析所得挤出面筋蛋白产品的硬度、弹性、粘性和咀嚼度，依次分别为1482g，0.96g，871g.sec，834g。
30.使用旋转流变仪分析所得挤出面筋蛋白产品的粘弹性：弹性模量26951
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31152 pa；粘性模量 3361
‑
4657 pa。
31.实施例3挤压温度为180℃，其余工艺同实施例1。
32.混料和成型步骤同实施例1；挤压时，挤压过程的初始温度为40℃，挤出模口的温度分别为70
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100
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130
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150
‑
180℃。
33.使用质构仪分析所得挤出面筋蛋白产品的硬度、弹性、粘性和咀嚼度分别为4775g，0.97g，2713g.sec，2615g。
34.使用旋转流变仪分析所得挤出面筋蛋白产品的粘弹性：弹性模量26151
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30059pa；粘性模量 3867
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6895pa。
35.对比实施例1挤出物中不含有花生油，其余工艺同实施例1。
36.称取适量的纯面筋蛋白，不经过和面机混料过程，直接放入挤压机的喂料系统喂料；面筋蛋白的挤压和成型的步骤同实施例1。
37.使用质构仪分析所得挤出面筋蛋白的硬度、弹性、粘性和咀嚼度，分别依次为11021g，0.92g，8613g.sec，7877g。
38.使用旋转流变仪分析所得挤出面筋蛋白的粘弹性（振荡频率为1 hz）：弹性模量14821 pa；粘性模量 2343 pa。
39.对比实施例2挤出物中不含有花生油，其余工艺同实施例2。
40.称取适量的纯面筋蛋白，不经过和面机混料过程，直接放入挤压机的喂料系统喂料；面筋蛋白的挤压和成型的步骤同实施例2。
41.使用质构仪分析所得挤出面筋蛋白的硬度、弹性、粘性和咀嚼度，依次分别为517g，0.95g，301g.sec，286g。
42.使用旋转流变仪分析所得挤出面筋蛋白的粘弹性（振荡频率为1 hz）：弹性模量28504 pa；粘性模量 4417 pa。
43.对比实施例3挤出物中不含有花生油，其余工艺同实施例3。
44.称取适量的纯面筋蛋白，不经过和面机混料过程，直接放入挤压机的喂料系统喂料；面筋蛋白的挤压和成型的步骤同实施例3。
45.使用质构仪分析所得挤出面筋蛋白的硬度、弹性、粘性和咀嚼度，依次分别为3299g，0.94g，1900g.sec，1804g。
46.使用旋转流变仪分析所得挤出面筋蛋白的粘弹性（振荡频率为1 hz）：弹性模量26341 pa；粘性模量 4771 pa。
47.由上述实施例对比可知，添加花生油和选择合理的挤压温度能够改善面筋蛋白的加工特性。根据实施例对比数据，在不同的挤压温度条件下添加2%的花生油，使得挤出面筋蛋白的硬度为1482~7226 g，弹性为0.94~1.07 g，粘性为871~5450 g.sec，咀嚼度为834~5014 g；弹性模量为12378~39879 pa；粘性模量为1860~7656 pa，明显优于未添加花生油的挤压面筋蛋白品质。
48.应用实施例1对实施例1
‑
3及对比实施例1
‑
3制备所得产品进行感官评价试验。
49.具体地，以20位随机选取的感官评价人员（男女各10人）为产品感官评价小组，对实施例1
‑
6进行感官评价，每项指标满分10分，产品的感官评价平均得分如下表1所示。
50.表1根据感官评价结果，同样实验条件下，添加花生油的实施例明显优于未添加花生油的对比实施例。
51.说明采用本发明所述方法，添加花生油能够有效的提高产品的口感、色泽和风味。当挤压温度依次为100℃，140℃，180℃时，实施例1，2，3的口感评分相较于未添加花生油的挤出物有显著提高。
52.在本发明所采用的挤压温度范围内（100
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180℃），添加的花生油在挤压过程中填充在面筋蛋白网络中，能够有效地加强挤出物的加工特性，改善其弹性、咀嚼性等质构特性，使挤出物的口感品质提升。
53.挤压温度为140℃时，挤出物的口感评分最高，挤压温度升高使面筋蛋白发生热聚合，使挤出物的口感得到改善。挤压温度升高的180℃时，面筋蛋白的解聚和变性可能会导致蛋白结构的疏松，不利于产品口感的改善；在本发明中，面筋蛋白中添加的花生油会加深产品的色泽。相较于对比实施例，花生油在挤压过程中会发生一定程度的氧化和水解，而花生油的氧化及水解产物是加深产品颜色，使之具有“肉制品”色泽的原因。
54.在本发明所采用的挤压温度范围内，产品的颜色会随着挤压温度升高逐渐加深，改善了产品的外观品质；在本发明中，花生油的加入使实施例1
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3具有了油脂的香气，产品的香气特征更加丰富。对比实施例1
‑
3的香味评分随着挤压温度的升高也逐渐提高，因为挤压温度的升高也能够使面筋蛋白“熟化”，形成独特的烘烤香味。在较高的温度环境中，油脂的氧化、水解反应加速，造成产品中氧化产物，以及过氧化的累积，这种具有独特气味的物质并不被所有的评分人员所认可，这是导致实施例3的香味评分低于实施例2的主要原因。
55.本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。