挤压机械能输入与蛋白质分子结构变化的关系研究

大豆蛋白挤压组织化过程中，改变螺杆元件的几何形状，挤压机扭矩、物料在挤压机内停留时间发生明显的变化；植物蛋白原料挤出物抗拉伸强度等也发生显著变化。挤出物强度的变化可能与蛋白质分子结构变化有关。项目通过改变螺杆上特殊元件的长度和位置等构型，输出不同梯度的机械能；以挤压过程中单位机械能耗、停留时间分布作为机械能输出表征参数；分析不同机械能输入条件下大豆分离蛋白分子量分布、亚基组成、二级结构和化学作用方式等蛋白质分子结构特性；采用因子分析、方差分析、回归分析等方法，建立挤压机螺杆构型参数、机械能输出参数和蛋白质分子结构三者之间的关系，阐明挤压组织化过程中输入的机械能与蛋白质分子结构变化的关系，进一步揭示挤压机械能在蛋白质分子结构变化中作用位点和量效关系，为控制挤压组织化过程中的蛋白质变性提供理论依据。

大豆蛋白在挤压机热能、机械能等作用下，形成纤维化结构，并具有类似动物肌肉的弹性和韧性，被称为挤压组织化大豆蛋白，是重要的大豆蛋白加工制品，其纤维状结构或质构特性与分子结构有关。本研究旨在揭示挤压机机械能输出与蛋白质分子结构的关系，以期指导大豆组织化蛋白的生产和产品开发。以大豆分离蛋白的挤压组织化过程为载体，在挤压温度、体系水分含量、喂料速率和螺杆转速等参数保持不变的条件下，以螺杆构型参数，如元件长度、元件间距和元件距模头距离等为试验因素，以挤压过程中单位机械能耗输出为指标，研究机械能输出与螺杆构型配置的关系。选择了5组螺杆构型，梯度输出单位机械能耗，在此条件下，检测分析了大豆分离蛋白分子量分布、表观粘度等变化规律，以及蛋白质挤出物的色泽、质构等特性的变化规律。研究发现，具有反向、厚捏合盘等阻流功能的元件将增加螺杆的填充度，进一步导致单位机械能耗的增加。阻流元件处于物料黏度相对较高的区域也会增加单位机械能耗的输出。蛋白质经过挤压处理后分子量增加，随着单位机械能耗的增加，分子量降低。蛋白质组分分布呈现分子量较大和较小组分增加，其余组分含量降低的趋势。蛋白质挤出物的颜色加深，抗拉伸强度、硬度等力学性能在增加，纤维状结构形成程度降低。