高水分挤压下蚕豆蛋白富集与进料速率对其技术功能特性的影响研究

《Future Foods》：IMPACT OF ENRICHMENT AND FEED RATE ON THE TECHNO-FUNCTIONAL PROPERTIES OF EXTRUDED FAVA BEAN PROTEIN

本研究针对植物基肉类似物在质构和营养复刻方面的挑战，通过在高水分挤压过程中富集蚕豆蛋白分离物(FBPI)并调控进料速率，系统评估了其对产品技术功能特性的影响。结果表明，纤维富集显著改善了蛋白质基质的吸湿性和吸油性，而较低的进料速率(25 rpm)在降低能耗的同时获得了更优的产品结构。该研究为开发清洁标签、高纤维的豆类基肉类似物提供了可行的配方与加工策略。

　　

随着全球人口增长和饮食结构变化，肉类消费量持续攀升，但过度消费红肉对健康和环境的负面影响日益凸显。与此同时，消费者对可持续和健康饮食的关注推动了植物基食品的快速发展。然而，当前植物基肉类似物面临两大挑战：一是质构上难以完美模拟真实肉类的纤维结构和口感，二是营养上常常缺乏膳食纤维和某些微量营养素，许多产品甚至被归类为超加工食品。蚕豆(Vicia faba)作为一种高蛋白、高纤维的豆类，具有固氮能力，环境可持续性突出，但其在肉类似物开发中的应用仍待深入探索。

在此背景下，发表于《Future Foods》的研究论文《IMPACT OF ENRICHMENT AND FEED RATE ON THE TECHNO-FUNCTIONAL PROPERTIES OF EXTRUDED FAVA BEAN PROTEIN》应运而生。该研究由穆尔西亚大学食品科学与技术系的Jaime Madrona、M Dolores Garrido和Irene Pe?aranda合作完成，旨在开发一种基于蚕豆的全植物成分高水分挤压肉类似物，并系统评估纤维富集和加工参数对产品特性的影响。

研究人员采用了几项关键技术方法：首先制备了由75%蚕豆蛋白分离物(FBPI)、15%蚕豆粉和10%豆荚提取物组成的富集蛋白(FBEP)；随后使用双螺杆挤压机在固定参数(螺杆转速150 rpm、模头直径3 mm、水喂入速率23.5 g/min、机筒温度65-120-150°C)下进行高水分挤压，重点比较了两种进料速率(25 rpm和35 rpm)的效果；最后对原料和挤压产品进行了全面的技术功能特性分析，包括水分特性、吸水性、吸油性、乳化稳定性、膨化特性以及质构分析。

3.1. 蚕豆蛋白的技术功能特性

研究发现，与纯蚕豆蛋白分离物(FBPI)相比，富集蛋白(FBEP)表现出更高的水分含量、水分活度、吸湿性、吸油性和水溶性指数。这表明纤维成分的加入改变了蛋白质基质的结构特性，为后续挤压加工奠定了基础。

3.2. 蛋白质质构化

挤压过程参数显示，较低的进料速率(25 rpm)导致较高的水分含量(53.66%)和较低的特定机械能(SME)(2698.65 J/g)，表明该条件能效更优。较高的进料速率(35 rpm)则需更多能量输入(3651.69 J/g)，产品水分含量较低(50.42%)。

3.3. 质构化和进料速率对富集蛋白技术功能参数的影响

挤压处理后，所有样品的吸油指数(FAI)、吸水指数(WAI)、水溶性指数(WSI)和膨化指数(SWE)均显著降低，表明蛋白质在挤压过程中发生变性和聚集，形成了更稳定的结构。两种进料速率产品在多数参数上无显著差异，但25 rpm产品(EPT1)的膨化指数显著低于35 rpm产品(EPT2)，且直径更小、密度更高，结构更为致密。

质构分析进一步揭示，较低进料速率产品(EPT1)硬度(66.00 g)、弹性(1.54 mm)和咀嚼性(0.18 mJ)均显著低于较高进料速率产品(EPT2)，表明确保更柔软、多汁的质地，更接近某些肉类的口感特征。

研究结论表明，通过富集蚕豆蛋白并优化挤压参数，成功开发出具有良好纤维结构和功能特性的高水分肉类似物。纤维成分的加入不仅提升了产品的营养价值，还改善了其技术功能特性。较低的进料速率(25 rpm)在保证产品品质的同时降低了能耗，符合可持续发展目标。该研究为开发清洁标签、营养均衡的植物基肉类似物提供了理论与实践依据，推动了豆类蛋白在食品工业中的更广泛应用。

这项研究的创新之处在于首次系统评估了蚕豆蛋白在纤维富集条件下的高水分挤压行为，并明确了进料速率这一关键工艺参数对产品特性的影响规律。研究成果不仅为食品工业提供了具体的技术方案，也为未来植物基食品的开发提供了重要参考，特别是在实现口感、营养和可持续性多重目标方面具有指导意义。