双螺杆挤压加工对蚕豆成分功能性与营养特性的影响及亚麻籽强化效应研究

本研究针对传统豆类加工方式资源效率低、功能特性受限等问题，通过双螺杆挤压技术（SME 100–3300 kJ/kg）系统探究蚕豆成分（面粉、淀粉及蛋白浓缩物）的功能性（水溶性、糊化特性、乳化性）与营养特性（蛋白质水解度、胰蛋白酶抑制剂活性）。研究发现低机械能（<500 kJ/kg）挤压可优化蛋白结构，淀粉成分因解聚导致水溶性提升但糊化特性降低，而亚麻籽添加（20–70%）不影响营养特性。该研究为植物基食品开发提供工艺优化依据，发表于《Food Research International》。

　　

随着全球植物基食品需求激增，蚕豆(Vicia faba L.)因其高蛋白含量（27.6%，干基）和平衡的氨基酸组成成为替代动物蛋白的热门原料。然而，传统加工方法如蒸煮或发酵存在能耗高、功能特性调控不足等缺陷，且豆类中的抗营养因子（ANFs）会降低蛋白质消化率。如何通过高效加工技术同时提升蚕豆成分的功能性与营养价值，成为食品科学领域的核心挑战。

法国布列塔尼大区资助的LegAlim项目团队通过双螺杆挤压这一高温短时（HTST）工艺，系统研究了不同机械能输入（SME 100–3300 kJ/kg）对蚕豆面粉（FBF）、淀粉浓缩物（FBS）和蛋白浓缩物（FBP）的影响，并创新性地引入亚麻籽（20–70%）以强化多不饱和脂肪酸。研究采用INFOGEST体外消化模型评估蛋白水解度，结合糊化特性分析（冷糊粘度CPV）、激光粒度仪测定乳化液滴直径(d_[4,3]
)，以及胰蛋白酶抑制剂活性检测等多项技术。

关键实验方法

1. 采用双螺杆挤出机调控SME水平，结合温度监测建立能量-温度关联模型；
2. 通过体积密度（50–1500 kg/m³
   ）、色度（L* 75–87）和显微结构表征挤压物物理特性；
3. 基于INFOGEST标准流程模拟胃肠消化，量化蛋白质水解度（66–84%）；
4. 激光衍射法测定乳化液滴尺寸分布，对比挤压与非挤压成分的差异。

研究结果
1. 原料特性
蚕豆蛋白浓缩物（NFBP）与亚麻籽复配形成CP-L25/50/75系列，其挤出物呈现显著的结构梯度变化。

2. 双螺杆挤出系统
SME与模头温度呈强相关性（R²
=0.7–0.8），证实机械能转化热能的典型淀粉类材料挤出特征。淀粉基成分（FBF、FBS）在SME>500 kJ/kg时发生显著解聚，导致水溶性提升40%而峰值粘度下降60%；蛋白基成分（FBP）的功能性受SME影响较小，但高蛋白含量（60%）会降低乳化活性。

3. 功能与营养特性
挤压后乳化液滴直径(d_[4,3]
)增至13–200 μm（非挤压组4–13 μm），归因于蛋白溶解度下降和吸附能力改变。值得注意的是，胰蛋白酶抑制剂活性始终低于5 mg/g，且体外蛋白水解度不受挤压工艺影响，颠覆了传统热加工降低消化率的认知。亚麻籽添加虽改变脂肪酸组成，但未干扰核心营养指标。

结论与意义
该研究首次阐明低强度挤压（SME<500 kJ/kg）能平衡蚕豆成分的功能性与营养保留：对于淀粉基材料，适度剪切可提高水溶性而不完全破坏糊化能力；对于蛋白材料，该条件能维持乳化稳定性（d_[4,3]
<15 μm）并保留高消化率。这一发现为定制化植物配料开发提供明确工艺窗口，尤其对需要特定功能特性（如高乳化性或快速水合）的食品应用具有指导价值。研究同时证实挤压技术可协同实现ANFs减控与营养强化，为清洁标签食品生产提供技术支撑。