过渡腔体结构与SPI-WG配比协同调控高水分挤压多孔纤维结构形态的机制研究

《Food Research International》：Transition cavity structure and SPI-WG ratios mediated the porous fibrous structural morphology changes of high-moisture extrudates

本研究发现冷却模具过渡段腔体结构（压缩腔/扩大腔）与大豆分离蛋白（SPI）-小麦谷蛋白（WG）配比协同调控高水分挤压产品结构特性。通过系统分析不同SPI:WG比例（10:0至0:10）下腔体结构对挤压响应参数、质构特性及三维微观结构的影响，首次揭示过渡腔体作为关键几何因子通过调节蛋白熔体流变行为与分子重组，决定植物基人造肉最终质构形成机制。该研究为通过原料配比优化与腔体结构创新设计提升植物基类似物质构品质提供理论依据。

　　

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Materials

SPI购自哈尔滨哈高科大豆食品有限公司（蛋白含量90.15%），WG购自山东潍坊曲丰食品科技有限公司（蛋白含量80.65%）。所有化学试剂均为分析纯，实验使用去离子水。

Extrusion process response parameters

如图2a所示，在高水分挤压过程中，随着原料中WG比例增加，螺杆扭矩、模头压力、熔体温度和单位机械能（SME）均呈下降趋势，而挤出产量增加。这种现象与WG引入后降低蛋白熔体粘度密切相关——较高的SPI含量会形成更致密的蛋白网络结构，从而增加加工能耗；反之，WG的增塑作用使熔体流动性增强，加工阻力减小。值得注意的是，压缩腔结构由于流道截面积减小，始终产生更高的扭矩和模头压力，而扩大腔则通过增加流道空间显著降低加工能耗。

Conclusion

本研究证实SPI-WG配比与过渡腔体结构是决定高水分挤压产品特性的双重关键因子。WG比例增加通过降低体系粘度，使产品获得更柔软、纤维化程度更高但持水性下降的特性，其中7:3的SPI:WG比例可实现多孔纤维结构的最佳平衡。更重要的是，腔体结构通过调节流道尺寸主动控制蛋白纤维纹理形成：压缩腔产生色泽深、结构致密、高硬度的高持水性产品；扩大腔则形成色泽浅、结构疏松多孔、质地柔软有弹性的纤维状产品。该发现为通过原料配比与腔体结构的协同设计精准调控植物基人造肉质构提供了新策略。