食品大分子改性如何使用高压微射流均质机
2021-07-20 22:27:50
蛋白质、酶、非淀粉 多糖、淀粉、膳食纤维等这些食品中的生物大分子是食品的主要营养成分 ，使食品具有良好质构和功能特性的重要因素。现在越来越多的消费者希望获得品质高、过敏性低、质构特性新、货架期长的食品，这就对食品大分子的改性是趋势所向。高压微射流均质机是一种集输送、混合、微粉碎、加压、膨化等多种功能一体的特殊物理改性技术。在其核心部件金刚石交互容腔中，高压流体的线速度增至300m/s以上，在内部微孔流道中被分成两股或更多股细流后进行对射撞击，产生巨大的压力降和能量，从而对物料起到乳化、均一化、微化或改性修饰的处理效果，以改善物料的加工性能和营养特性。
1.蛋白质的改性实质是对蛋白质分子侧链基团进行修饰或切断蛋白质分子中主链，使其氨基酸残基和多肽链发生某种变化，从而改变蛋白空间结构和理化性质，使其功能特性和营养特性得到改善。高压微射流均质机处理乳清蛋白溶液，发现处理后的乳清蛋白溶解性、起泡性及起泡稳定性得到提高，并且在一定压力范围内随着压力的增大效果愈加显著，且可有效减小酪蛋白及酪蛋白胶束的粒径，减小粒度分布范围。也有研究表明可以使小麦面筋蛋白大的亚基被破坏，生成更多的小亚基，进而形成 新的具有更加紧凑结构的水溶性聚集体，从而影响了小麦面筋蛋白的功能性质如溶解度、起泡性乳化性等。
2.多糖具有多种生物功能，如增强免疫特性、抗肿瘤、抗病毒、抗凝血、延缓衰老等。多糖类的改性包括对黄原胶流动 性、持水性和分子质量等的影响，表明高压微射流处理使得黄原胶的这些功能性质都有所降低，并认为DHPM的高速剪切，涡流以及空穴作用使得黄 原胶分子的打开。分子构象从有序向无序转变，从而引起其降解。对高酯果胶进行处理，发现高酯果胶的表观黏度、分子质量和粒径均随处理压力的升高而降低，而还原糖含量则随压力的升高而增大; 其认为果胶的降解可能源于分子内糖苷键的断裂。对于壳聚糖在反应初期、高压阶段、适宜的温度(30°C)、以及采用滤处理移除小分子片段均有助于壳聚糖的降解。
3.天然淀粉具有许多性质上的 缺陷，如淀粉糊易老化脱水、不溶于冷水、成膜性差、缺乏乳化力等。对木薯淀粉结构、结晶性、以及热力学性质的影响。结果表明经DHPM处理后，淀粉颗粒部分发生凝胶化，在颗粒表面形成凝胶样结构。单次处理6%的玉米直链淀粉，结果发现80MPa处理时平均粒径略微降低，而压力大于120MPa时粒径明显增大。扫描电镜显示玉米直链淀粉的表观形貌在DHPM处理后发生明显变化，经处理后淀粉颗粒有部分糊化，且透光率和膨胀力增高，但是溶解性降低，冻融稳定性没有发生明显的变化。
4.膳食纤维是人体不可缺少的重要营养素，被称为“第七营养素”。膳食纤维摄入不足会增加肥胖、高血脂、高血压、糖尿病等疾病的患病风险，因此补充富含膳食纤维的食物就成为预防这些疾病的良好途径。不少天然膳食纤维的一些特性尚存在缺陷，如口感 粗糙，持水力和膨胀力差，生理活性更强的可溶性膳食纤维含量低等，限制了膳食纤维资源的开发和利用。用于大豆膳食纤维的改性，结果表明处理后的大豆膳食纤维溶液水化性能得到改善，具有更高的表观黏度、屈服应力和流变学模型拟合度，可溶性纤维含 量显著增加，膳食纤维悬浮液具有更稳定的分散体系，纤维颗粒从局部凝集变成均匀分散。未改性的可溶性大豆膳食纤维在电镜下为完整的块状结构，经高压均质机微射流处理后基本上被粉碎成许多薄片，表面出现细小的孔洞，说明在DHPM的作用下，物料被细化，同时可溶性大豆膳食纤维内部发生膨化作用，结构变得松散。其分子氢键断裂重组，侧链断裂，分子结构中的羧基和羟基等基团更多的 暴露，分子质量降低; 改变了可溶性膳食纤维糖苷键比例、单糖组成、官能团，使其粒径分布、表观黏度及乳化起泡能力等得到极大改善; 同时提高了改性可溶性膳食纤维的生物活性: 改性后可溶性膳食纤维对有益菌(双歧杆菌、乳酸菌)有增殖效果，对有害菌(大肠杆菌)有抑制效果。
