膨化过程中原料发生了哪些变化？

admin

一、定义及原理

　　定义：一种食品加工方法。把被加工的食品放入密闭容器中，加热加压后突然减压，食品中的水分汽化膨胀，使食品中出现许多小孔，变得松脆，成为膨化食品。其特点为高温(130-180℃)、短时(15-30s)。

　　原理：当把粮食置于膨化器以后，随着加温、加压的进行，粮粒中的水分呈过热状态，粮粒本身变得柔软。当到达一定高压而启开膨化器盖时，高压迅速变成常压。这时粮粒内呈过热状态的水分便一下子在瞬间汽化而发生强烈爆炸，水分子可膨胀约2000倍。巨大的膨胀压力不仅破坏了粮粒的外部形态，而且也拉断了粮粒内在的分子结构，将不溶性长链淀粉切短成水溶性短链淀粉、糊精和糖。

　　于是膨化食品中的不溶性物质减少了，水溶性物质增多了。

　　二、设备

　　根据螺杆数量可分为：单螺杆挤压机(依靠物料与筒壁的摩擦推送物料)、双螺杆挤压机(两根螺杆并排安放)。

　　根据处理步骤可分为：干法膨化机(一步膨化)、混法膨化机(二步膨化，原料先进行预加热、预熟化处理)

　　三、影响膨化效果的因素

　　原料：类型、水分、物理状态、化学组成(淀粉、蛋白质、脂肪、糖的数量及类型)、pH。

　　膨化机类型及物理参数：螺杆数量、几何尺寸及转速、筒体内径及长度、压缩比、螺旋升角。

　　膨化工艺：时间、压力、温度、口模直径、剪切力。

　　四、膨化处理对饲料的利弊及原则

　　利：适当膨化可降低抗营养因子及提高饲料蛋白质、油脂、碳水化合物、纤维消化利用率。

　　弊：过度膨化导致营养物质(氨基酸、维生素等)损失。

　　原则：保持降低抗营养因子、提高营养素消化率、降低营养素损失三者间的平衡。

　　五、膨化过程中原料营养素的理化特性变化

　　1、蛋白质

　　适度膨化可使蛋白质空间折叠结构破坏，消化率提高、抗营养因子失活(胰蛋白酶抑制剂、血凝素、单宁、植酸等)，膨化时高温、高比例蛋白原料、高螺杆转速均可提高物料蛋白质消化率。过度膨化将导致美拉德反应发生。

　　2、氨基酸

　　部分损失，参与美拉德反应或形成丙烯酰胺。膨化时高螺杆转速、高给料速率可提高物料赖氨酸存留率，高环模直径、高水分可降低物料赖氨酸存留率。

　　美拉德反应(Maillard reaction)：羰基化合物(还原糖类)+氨基化合物(氨基酸和蛋白质)→棕色(黑色)类黑精(拟黑素)。

　　参与反应还原糖：五碳糖褐变速度>>六碳糖(约为10倍)，且核糖>阿拉伯糖>木糖、半乳糖>甘露糖>葡萄糖。

　　参与反应氨基酸：赖氨酸、精氨酸、色氨酸、半胱氨酸、组氨酸，且赖氨酸反应活性最高。

　　温度：20～25℃即可发生反应。一般每相差10℃，反应速度相差3～5倍。30℃以上速度加快，高于80℃时，反应速度受温度和氧气影响小。

　　水分：10%～15%时，反应易发生，完全干燥的食品难以发生。

　　pH:3以上时，反应随pH值增加而加快。

　　丙烯酰胺：致癌物质，存在于超过120℃制作的土豆、饼干、面包等食物中。

　　参与反应氨基酸：天冬酰胺>>半胱氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、冬氨酸。

　　参与反应还原糖：葡萄糖、低聚糖。

　　抑制反应氨基酸：甘氨酸、赖氨酸。

　　3、碳水化合物--淀粉糊化，消化率提高;不可消化的纤维转化成可溶性纤维或简单糖

　　单糖：部分损失，膨化过程中单糖可与其它物质发生多种反应，故需控制膨化原料中游离单糖的水平。

　　有害低聚糖：棉子糖、水苏糖水平显著下降。

　　淀粉：糊化，支链淀粉更易被降解，直链淀粉可与日粮中甘油一酯、游离脂肪酸形成直链淀粉-脂肪复合物。

　　纤维：轻、中度膨化条件下对原料纤维无影响，但高条件下膨化可增加原料可溶性纤维水平。

　　4、脂肪--酸败率降低，货架期延长;脂肪细胞破裂，油脂消化率提高

　　水解酶失活：脂肪酶、脂肪氧合酶、过氧化物酶。

　　天然抗氧化物质释放：维生素E及其类似物。

　　与碳水化合物形成复合物：结合比例1比10(需用酸水解法测定总脂肪含量，而不是用一般的乙醚浸提法)。

　　更高的储存、运输要求：细胞破裂，游离脂肪酸显露。

　　5、维生素--损失率为15-100%，可使用耐高温的原料或膨化后补充

　　脂溶性维生素：维生素D、K对热、氧(膨化)稳定性优于A、E。

　　维生素B1：高温、高螺杆转速、高pH可降低物料B1存留率，高水分、高给料速度可提高物料B1存留率。

　　维生素B2：高温、高水分对B2稳定性无影响，高螺杆转速降低物料B2存留率。

　　6、矿物质--提高植物磷的利用率，但对其它矿物质元素无益处。

　　7、水分--降低