高水分挤压过程中蛋白质形成纤维状结构机理研究

由高水分挤压技术生产的组织化植物蛋白（Textured Vegetable Protein，TVP）因具有类肉形层状和纤维状结构，作为膨化型TVP的更新换代产品，越来越受到人们关注。由于受挤压机"黑箱"特性和不规则形状样品纤维定向程度评价方法的限制，TVP产品类肉型纤维状结构的形成机理尚不清楚，高水分TVP仍处于研发阶段。本项目拟以大豆分离蛋白高水分挤压过程为载体，通过突然停机取得机筒内各段样品，建立X-射线衍射技术评价不规则形状挤压样品的纤维定向程度的定量方法，系统研究蛋白质对形成纤维状结构的具体作用、挤压过程中蛋白质发生的变化以及与纤维状结构形成之间的关系。本项目旨在阐明高水分挤压过程中纤维状结构的形成机理，为促进食品挤压理论发展和开发高品质TVP产品奠定理论和技术基础。

针对不规则形状样品纤维取向度评价方法缺乏，首先建立和优化了挤压组织化蛋白纤维化取向度的光学评价方法，并开发了纤维化取向度评价设备，可以完全区分纤维化程度差异的挤压组织化样品，为开发高纤维化产品和品质评价以及纤维状结构形成机理的深入研究提供了方法。其次，采用“缺失法”研究蛋白质在挤压形成纤维化结构中具体作用，研究发现，蛋白质适当热变性、具有较大分子量、较多侧链氨基、较多二硫键、氢键和疏水键以及存在能引起相分离的成分时，均大大有利于组织化产品内部纤维化结构的形成，而较多侧链羧基存在则不利于组织化产品内部纤维化结构的形成，该研究结果对挤压组织化蛋白产品生产原料的选择和搭配、产品纤维状结构形成程度的控制都有重要的意义。再次，针对挤压机的“黑箱”特性，采用“突然停机”法研究高水分挤压过程中机筒内蛋白质特性的变化，研究表明，由挤压机喂料端到模头端，蛋白质构象在挤压机二区开始展开，在三区发生变化程度最大，到四区、五区又恢复原来的结构，在这个过程中伴蛋白质分子量先降低后增加，在挤压机第四区达到最小；同时发现，7S仅在挤压机一区和二区存在，在三区到五区就消失了，而11S在所有的挤压区段都存在，由此可推测，11S应该是形成纤维状结构的主要成分。这些研究结果对于科学和直观地理解大豆蛋白由粉状物料到类肉纤维化结构形成的机理过程提供了重要的理论证据。. 截至目前，本项目已发表学术论文3篇，其中EI收录2篇，正在审稿SCI论文1篇；获得计算机软件著作权1项；受邀做特邀学术报告1次；开发挤压组织化蛋白纤维化取向度测定仪1台。