植物蛋白组织化的动态流变学表征和微观分形研究

Plant protein by consumers in recent years. Extrusion texturization process canachieve the texture of the restructuring of the plant protein, the structural changes and formation mechanism to become a research hotspot. Currently limited tomacro-texture analysis of the organization of protein, the formation of fibrousreorganization of the structure of the micro-structural changes in mechanism is notclear. This topic will be the first use of the dynamic rheological and mechanical properties of analysis methods, to establish the broad applicability extrusionparameters and product dynamic rheological and mechanical properties between the mathematical model, and for the first time use of fractal theory to study theprotein structure of the organization rheology, micro learning, protein carbonskeleton and other means, to obtain the fractal dimension, and using fractal theoryand scaling theory derivation of organization of proteins fractal model, and furtherthe establishment of the extrusion parameters and protein content of the fractal dimension , the establishment of multi-factor on the fractal dimension of the changesin the protein structure of the organization. This will allow the organization of protein structure formation mechanism into the microscopic molecular field, andmicro-structure model with macro-texture characteristics to establish contact, to clarify the mechanism of the extrusion of the recombinant protein structural changeof the texture of the organization. Has important scientific significance of certainmethods and means to reveal the black box phenomenon during the extrusion process and theoretical basis.

植物蛋白近年来受到消费者的青睐。挤压组织化过程可以实现植物蛋白的质构重组，其结构变化和形成机制成为研究热点。目前对于组织化蛋白质的研究局限于宏观质地的分析，对其形成纤维状重组结构的微观结构变化机理尚不清晰。本课题将首次利用动态流变学和力学特性分析方法，建立具有广泛适用性的挤压参数与产物动态流变、力学特性间的数学模型，并首次利用分形理论对组织化蛋白质结构进行研究，采用流变学、微观学、蛋白质碳骨架等手段，获得分形维数，并采用分形理论和标度理论推导组织化蛋白质的分形模型，进一步建立挤压参数和蛋白质含量对分形维数的影响，建立多因素对组织化蛋白质结构变化分形维数的影响规律。这将使对组织化蛋白质结构形成机制的研究深入到微观分子领域，并且将微观结构模型与宏观质构特性建立联系，阐明挤压组织化质构重组蛋白质发生结构改变的作用机理，具有重要的科学意义。为揭示挤压过程中的黑箱现象提供一定方法手段和理论基础。

挤压组织化加工技术属于高温高压食品加工技术，该技术集破碎、捏合、混炼、熟化、杀菌、预干燥、成型于一体的高效加工过程，该加工过程使得产品获得一定的形状和组织形态，类似于纤维状结构的产物是由于蛋白质发生了质构重组。植物蛋白组织化过程和其结构形成机制是目前国内外研究者关注的热点，大量的研究仍局限于宏观质地和工艺参数的研究，对蛋白组织化形成纤维状三维络合物重组结构的微观结构改变机理尚不清晰，在揭示挤压过程的黑箱现象的方法还有局限。.课题引入了动态流变学和分形理论的方法，首先从挤压组织化蛋白的品质调控和特性表征入手，开展了大量基础实验研究，获得了表征组织化蛋白综合理化特性的多响应值优化方案，初步解释了挤压过程中存在共混体系形成稳定坚固聚合体的过程。基于上述因素分析，继续开展了挤压过程动态流变学演变规律的研究，并系统构建了挤压产物动态机械力学模型，建立了广泛适用的挤压参数与动态流变和机械力学模型的关系，模型拟合良好，整合了挤压过程中的热效应、剪切作用和组分变化对模型修正的影响。结果表明，植物蛋白在挤压过程中的流变学特性可以有效的反馈这种典型非牛顿流体的结构改变和质构重组规律；重点研究了热力学、结晶度、红外光谱结合扫描电子显微技术和共聚焦显微镜技术，对植物蛋白组织化产物进行了3D和2D层面的微观结构分析，引入了分形理论，用计算分形维度的视角，跳出传统的一维的线、二维的面、三维的立体乃至四维时空，更加趋近复杂和真是属性的描述了组织化蛋白质客观微观结构。基于蛋白质分子结构的自相似和迭代生成原则，我们的研究获得了组织化蛋白质的分形维数（1.6941-1.8404），取得了创新性的理论研究进展，为阐述植物蛋白在挤压机中的质构重组过程和揭示黑箱现象，具有比较重要的科学意义。.课题共发表学术论文8篇，其中SCI或EI论文4篇，申请国家发明专利1项，培养已获得学位研究生3名。