近年来,人们对蛋白质的需求迅速增长,其中动物蛋白由于其氨基酸种类丰富,易于被人体吸收利用的特点受到人们的喜爱。然而,动物蛋白的市场价格昂贵,且生产过程会对生态环境造成破坏,而植物蛋白作为另一种重要的蛋白质资源,具有种类丰富、价格低廉、环境友好的优势,正逐步替代动物蛋白成为人们饮食中的主要蛋白质来源[1-2]。
当前,蛋白质的分离制取技术仍以碱溶酸沉法为代表的湿法工艺为主。该技术基于蛋白质在碱性条件下溶解、在酸性环境中沉淀的特性将蛋白质提取出来,具有提取率高、适用范围广等优点,几种常见的湿法如表1所示。然而,湿法的生产过程不仅需要消耗大量水资源和能源,而且产生了含化学试剂的废液[3-4],增加了环境负担。随着全球环保意识的日益提高,干法分离技术凭借低水耗、低能耗、无化学试剂添加和无污染等显著优势,受到学界与产业界的广泛关注[5-6]。得益于上述优势,干法分离所得蛋白产品能最大限度地保留蛋白质的天然结构和功能特性。这一技术突破不仅契合绿色制造的发展趋势,也为蛋白质在食品、医药等领域的精细化应用开辟了新路径,成为产业升级的关键方向。本文旨在阐述干法分离蛋白技术的研究进展,包括方法、原理、设备及应用。通过总结现有技术的不足,提出改进方向,推动干法分离蛋白的进一步发展。
表1 部分提取蛋白质的方法
Table 1 Section on methods for extracting proteins
方法原理优点缺点文献碱溶酸沉法利用蛋白质在碱性条件下溶解、在酸性条件下沉淀的特性提取率高、成本低、操作简便产生大量废水[3-4]盐析法通过调节盐离子浓度来改变蛋白质的溶解度条件温和、操作简单、提取时间短;能较好保持蛋白质天然构象提取产物的盐分含量高,需后续脱盐处理[7]酶法利用特异性蛋白酶催化分解细胞壁等结构,释放目标蛋白质反应速度快、提取效率高;能获得较高纯度的产物对温度、pH等条件要求严格,易失活;酶制剂成本较高[8]反胶束萃取法利用表面活性剂在有机溶剂中形成的反胶束结构选择性萃取蛋白质,蛋白质被包裹在反胶束的极性核内在近乎温和的生理条件下操作;能最大限度保持蛋白质生物活性;可通过参数调节实现可控释放工艺复杂、设备要求高、成本高[9]
1 干法分离蛋白的工艺流程
干法分离是一种基于物料中不同组分间固有物理性质(如粒度、密度)的显著差异,通过物理机械手段实现目标组分高效富集与分离的工艺方法。图1为干法分离蛋白的工艺流程示意图,该技术核心包含粉碎与分级2个连续阶段:首先利用机械粉碎将原料转化为细粉态混合物;随后,借助精密分级设备(如气流分级机和静电分级装置),依据粉碎后颗粒群所呈现的差异化物理特性,将目标蛋白质颗粒与其他非蛋白组分颗粒进行物理性分离。
图1 干法分离蛋白工艺流程图
Fig.1 Process flow diagram of dry protein separation
1.1 粉碎处理
干法分离过程中,通过机械力将原料粉碎为细粉,能够破坏细胞结构并释放蛋白质,同时保持其化学成分基本不变。原料粉碎是蛋白质与淀粉、纤维等其他成分分离的关键步骤,粉碎方法的选择取决于目标颗粒大小和应用需求,常用的粉碎方式有冲击式粉碎和气流式粉碎等。
1.1.1 冲击式粉碎
冲击式粉碎依靠颗粒与高速旋转或静止的工作部件撞击,以及颗粒间的相互碰撞来实现粉碎[10],适用于中低硬度的脆性物料,对于韧性或纤维性物料效果较差。冲击式粉碎现已被广泛使用于从各种植物种子中分离蛋白质。ZHU等[11]利用冲击式粉碎的方法对绿豆进行了一定程度的粗粉碎(转子频率40 Hz),在有效分离蛋白质的同时避免了对淀粉颗粒的过度破坏;PELGROM等[4]则先将豌豆预磨成粗粉,然后使用配备内部旋转分级轮的冲击式粉碎机(转速8 000 r/min),在特定空气流量(52 m3/h)和较低进料速率(约0.75 kg/h)下进行精细研磨,该分级轮能确保细颗粒通过而粗颗粒留在腔内继续粉碎。其中,球磨处理作为一种对物料进行粉碎、混合、改性的技术手段,是一种新颖的冲击式粉碎技术[12]。研究发现,延长球磨时间可以使糯米蛋白的粒径显著减小,其乳化活性呈现先升高后降低的趋势[13];脱脂燕麦全粉经球磨后粒径降低,蛋白质可提取性显著提高[14];米糠蛋白处理后溶解性、起泡性显著降低,持水性提高了17%,乳化活性增加8%[15]。
1.1.2 气流式粉碎
与冲击式粉碎不同,气流式粉碎利用高速气流驱动颗粒间或颗粒与靶板间的冲击碰撞,借助摩擦和剪切作用进行粉碎[16]。气流式粉碎常用于功能性食品及农副产品深加工,是提升产品附加值和资源利用率的关键设备。经气流式粉碎处理的产品可达亚微米级,粒度分布均匀,具有无污染、粉碎精度高的特点,特别是能够实现低温粉碎,减少了热敏性成分在粉碎过程中造成的损失[17],这一特性使得蛋白质经气流式粉碎处理后不会因高温而发生变性。有文献报道相较于针磨(冲击式粉碎的一种),喷射气流粉碎(气流式粉碎的一种)得到的小麦粉能实现更好的成分分离效果,因为喷射气流粉碎可以赋予颗粒更高的动能,粉碎速度更快;同时,由于能量主要消耗于颗粒碰撞而非物料加热,能量利用率更高[18]。HANSEN等[19]先将冷榨油菜籽饼进行乙醇预处理和80 μm筛分,然后对物料进行喷射气流粉碎(转子速度3 000 r/min,气压5.2 bar,进料速率1.97 kg/h),并通过气流分级成功富集了蛋白质。
1.2 分级处理
1.2.1 气流分级
气流分级是一种基于颗粒粒径、密度及形状差异实现物料分离的干法分离技术。该技术的核心原理是通过气流动力系统,使较小、较轻的蛋白质颗粒与较大、较重的淀粉和纤维等颗粒形成不同的运动轨迹而分离[20]。根据设备结构差异,主流气流分级机可分为离心式、旋风式和涡流式3种类型,均能实现连续化工业生产[21-23]。图2所示为ATP 50型涡流式气流分级机示意图,物料由进料口进入分级机内部,在分级轮作用下,粒径小的细组分通过分级轮后进入水平方向的出料口,粒径大的粗组分不能通过分级轮因而直接掉落到底部,从而实现物料的分级。
图2 ATP 50型气流分级机示意图
Fig.2 Schematic diagram of ATP 50 airflow classifier
相较于传统筛分工艺,气流分级技术具有两大优势:一是连续化操作特性适合规模化生产;二是分离效率显著提升,特别适用于豆类、谷物等植物蛋白的制备。此外,合理控制实验参数还能有效预防颗粒团聚现象,保障分离效果。这些技术特性使气流分级成为当前植物蛋白干法分离领域极具发展潜力的技术之一,并已在相关应用中取得显著进展。研究表明,澳大利亚绿豆粉经气流分级后,细粒组分蛋白质含量可由28.6%提升至62.2%,蛋白得率可达47.5%,且营养特性优于原料,证实了工业化应用的可行性[24]。类似地,SINGH等[25]采用中试规模冲击磨和气流分级机(转速4 800 r/min,气体流量22.8 m3/h)对去壳大麦粉进行最多5次循环的粉碎与分级。经首次分级后,CDC Austenson和CDC Valdres大麦的蛋白含量分别从15.6%和18.0%提升至27.1%和26.2%,蛋白回收效率分别达33.5%和39.0%。经多次循环后,累计蛋白回收效率提高至47%～52%,成功实现了大麦蛋白的高效富集。
1.2.2 静电分级
静电分级是一种利用植物基成分带电特性差异实现原料分离的技术。不同成分的颗粒在电场中被带电后,会携带不同电荷量、极性和强度的电荷,进而在电场中因受力差异而实现分离[26]。颗粒的饱和荷电量与其粒径、比表面积等物理特性密切相关,在外加电场作用下,不同粒径的颗粒可被有效分离。此外,颗粒带电还能改善超细粉体的分散性,因为同种电荷间的静电排斥作用可有效防止颗粒团聚,从而提高分级效率[27]。静电分级技术的关键在于颗粒的带电过程,常见的带电方式包括感应充电、电晕充电和摩擦充电[28]。感应充电和电晕充电型分离器适用于处理具有不同电导率的颗粒;摩擦静电分离器则在处理具有相似电导率的颗粒时最有效[29],是目前应用最多的静电分级方式。在摩擦带电系统中,颗粒主要通过2种方式获得电荷:一是颗粒与充电介质表面(如管道壁)的碰撞,二是颗粒间的相互摩擦。这些带电过程可在流化床、振动床或往复输送流等动态系统中得到强化,从而提升颗粒的荷电效率[30-31]。粉碎后的植物颗粒在电场中的带电性质以及电荷的大小取决于单个颗粒的摩擦带电特性[32],一般而言,植物蛋白质颗粒在摩擦带电后带正电荷,而纤维颗粒在摩擦带电后通常带负电荷[33-34]。然而,并非所有的植物原料都符合这样的规律,例如稻米蛋白在摩擦充电过程中容易带负电荷[35],由此推测植物蛋白的摩擦带电机制具有一定物种依赖性。
如图3所示,当颗粒被来自进料系统的气流携带到管道摩擦充电单元,它与管道的内壁或其他颗粒碰撞,由此带有不同大小、不同极性的电荷。当这些带电颗粒进入分离室时,在2个高压电极产生的电场的作用下,它们会以不同的运动轨迹偏转,因此实现了不同组分的分离[36]。摩擦静电分级分离豆类蛋白质效果显著,利用该技术可以成功实现大豆粉的蛋白质富集,蛋白质纯度成功从37%提高到45%[37]。对于豌豆和小扁豆,可以采用气流-静电2步分级工艺处理样品:首先利用气流分级去除原料中的淀粉组分,再通过静电分级从富蛋白组分中分离纤维等杂质,通过这种方法可以获得纯度为63.4%、产率为15.8%的富蛋白组分[38]。
图3 摩擦静电分级器示意图
Fig.3 Schematic diagram of tribostatic classifier
2 影响干法分离蛋白的因素
2.1 原料性质
原料水分与脂肪含量会影响干法分离效果,主要改变颗粒流动性与聚集状态。水分含量低时,颗粒流动性增强,更易携带电荷,利于静电分级,促进植物蛋白的高效分离。然而,水分并非越低越好,因为适量的水分添加能促进部分原料细胞组分的解离,有利于蛋白质颗粒的释放[39]。另一方面,高油脂原料在干法分离中效率普遍较低,主要归因于油脂极易诱发颗粒聚集,降低了粉末的分散性。因此,针对高脂原料,干法分离前通常需进行脱脂处理。脱脂不仅能提高蛋白质纯度,还能显著改善粉末分散性等关键特性[2]。此外,物料硬度对加工工艺影响显著:PELGROM等[40]采用干法分离小扁豆、豌豆和菜豆的蛋白质,结果显示硬度较低的小扁豆反而具有最高的蛋白质分离效率,研究者推测其原因可能在于硬度较高的豆类种子中淀粉颗粒与蛋白体聚集程度更高,这种结构特性在一定程度上阻碍了后续粉碎与分级处理,从而降低了蛋白质分离效率。因此虽然用水分调节、脱壳或脱脂等预处理后结合空气分级,可显著提高精细组分的蛋白质产率与纯度,但其效果因物种及加工条件而异[34]。
2.2 粉碎程度
粉碎程度作为干法分离蛋白工艺的核心控制参数,其优化水平直接影响蛋白质的释放效率和分离精度。当原料被过度粉碎时,更多的纤维和损坏的淀粉颗粒会进入到富蛋白组分中;而粉碎不足时,蛋白质又难以从细胞中释放,两者都会导致蛋白质纯度下降[11]。因此,设备使用过程中应根据植物的自身特性选择合适的粉碎参数,以得到最佳的粉碎程度。采用冲击式粉碎机和静电分级对脱脂大豆粉进行蛋白质分离时,最佳粉碎参数为冲击粉碎机速度8 000 r/min、分级轮速度3 000 r/min、气体流速80 m3/h、进料速度0.5 kg/h,该条件可以使脱脂大豆粉在粉碎过程中释放蛋白质体的同时避免细小颗粒团聚,使得其在静电分级环节显著提高了分离效率,最终获得的干法分离大豆蛋白纯度可达45%[37]。类似地,当粉碎后的豌豆粉粒径的D50值从8 μm增至22 μm时,蛋白质回收率从64%提升至77%,但继续增大至35 μm时,会因为细胞壁解离不足导致回收率回跌至58%,并且粉碎过度会导致受损淀粉比例从9%增至27%[4]。VIDOSAVLJEVI
等[41]在葵花籽粕的干法分级研究中,通过响应面法量化了多级粉碎参数协同作用,其最优参数组合[筛孔2 mm,辊隙0.25 mm,进料速率0.2 kg/(cm·min),辊速400 r/min]实现了粉碎效率与分离精度的双重突破,蛋白质富集率较传统单级粉碎提升了31%。
2.3 分级参数
2.3.1 气流分级参数
在气流分级过程中,分级轮和气流分别产生的离心力和流体曳力会共同作用于物料颗粒,使得不同粒径和密度的颗粒相互分开[41],因此分级轮速度和气流速度是影响气流分级效率的关键因素。提高分级轮速度会减少富蛋白组分的产量;增加空气流速可以增加富蛋白组分的产量[42]。在气流分级之前,向被粉碎的物料中加入助流剂也可有效提高蛋白质浓缩物的纯度,例如,添加熔融SiO2颗粒可增强羽扇豆蛋白的蛋白质分离效率[43]。
2.3.2 静电分级参数
在静电分级过程中,气流速度、极板电压、摩擦充电管材料等都显著影响分级效率。研究发现,较高的气流速度缩短了颗粒在摩擦管和分离室的停留时间,增大惯性力,有助于颗粒分散,通常雷诺数大于2 400的湍流气体足以使植物材料摩擦带电[26]。一般情况下,高电场强度保证了颗粒轨迹的偏转和聚集体之间的分离,从而显著提高了蛋白质的分离效率,而电场强度的大小取决于电压大小,因此极板电压也会对分离效率产生很大影响[18,44]。摩擦带电发生在颗粒与摩擦管内壁接触时,因此这一过程也受摩擦管材料的影响[23],XING等[45]研究发现不同管壁材料(不锈钢、铝、PTFE和尼龙)对小麦面筋-淀粉模型混合物的蛋白分离效果存在差异,其中尼龙和铝管表现最佳,蛋白含量提升显著;而羽扇豆蛋白的分离效果则不受管壁材料影响。
3 干法在提取蛋白质中的应用
目前,多项研究已证实干法分离可应用于植物蛋白提取(表2),主要用于豆类、油料作物饼粕和谷物等原料中蛋白质的分离。例如,在豆类方面,ZHU等[11]首先采用冲击式粉碎对绿豆进行粉碎处理,随后用气流分级机对绿豆粉中的蛋白质进行分离,并通过单因素试验和响应面优化对气流分级绿豆蛋白的工艺进行了探究,最终在最佳工艺条件下,所得干法分离绿豆蛋白的纯度达到了63%,蛋白质分离效率高达84%;此外,ZHU等[46]还探索了豌豆蛋白的干法分离工艺:先通过冲击式粉碎对豌豆进行超微粉碎,再借助PTFE管摩擦带电系统使粉末带电[电荷量控制在(464.8±24.9) nC/g],并在垂直静电分离装置中施加2.0 kV/cm的电场强度和81.8 mT的磁场辅助分离。通过设置直径6.2 cm、高10 cm的圆柱形缓冲区将气流转为层流,最终一步静电分离使豌豆蛋白浓缩物纯度从27%提高至62%。在油料作物方面,因原料含油量较高,通常以榨油后的饼粕为研究对象,LAGUNA等[47]在将葵花籽粕预粉碎后,接着采用精细冲击磨对葵花籽粕进行超细研磨(网格大小为0.5 mm,D50=105.5 μm),随后使用静电分离器(电压10 kV,气流5.1 m3/h)进行分离,最终分离得到的蛋白质纯度提升至61%(原料蛋白纯度为31%);ALPIGER等[48]采用单螺杆油压机在60～130 ℃下压榨油菜籽获得压榨饼,经针磨机细磨后,使用定制摩擦静电分离器进行分离。在进料速率0.5 kg/h、气流30 L/min条件下,蛋白质富集程度达17%～30%,最高蛋白质纯度达40%,其中接地电极收集的蛋白质富集效果最佳。在谷物方面,SILVENTOINEN等[49]采用空气分级机对工业大麦胚乳粉(初始蛋白含量8.3%)进行干法分离,添加0.5% Aerosil 200F助流剂改善流动性。在转速8 000 r/min、风量50 m3/h条件下,获得蛋白质含量22.3%的富集组分,蛋白质分离效率达59.4%,得率为22.1%。
表2 干法分离在提取植物蛋白质中的应用
Table 2 Application of dry separation in the extraction of plant protein
分级方式原料粉碎方式初始蛋白含量/%最终蛋白含量%蛋白分离效率%文献气流分级豌豆冲击式、气流式粉碎235577[4]绿豆冲击式粉碎246384[11]菜籽粕气流式粉碎、球磨264045[15]大麦粉—82259[49]葵花籽粕冲击式粉碎224037[50]扁豆冲击式粉碎2659—[51]静电分级大豆冲击式粉碎374562[37]豌豆冲击式粉碎276256[46]葵花籽粕冲击式粉碎3161—[47]菜籽粕冲击式粉碎154028[48]黄豌豆冲击式粉碎205762[52]羽扇豆冲击式粉碎405931[53]
注：“—”表示无此相关内容。
根据表2所示结果可知干法分离技术在豆类原料中效果显著,经粉碎结合气流或静电分级可实现较高的分离效率,然而,干法分离对菜籽等富含油脂的原料适用性有限。这可能是由于油脂会阻碍蛋白质与其他组分有效分离。因此,在干法分离前对油料作物进行脱脂等预处理是提升效果的关键。
4 干法分离蛋白的功能特性
食品品质的形成往往需要多种组分间复杂的相互作用,蛋白质在大部分食品中的应用并不需要其具有很高的纯度,因此干法分离技术的研究应更关注于保留蛋白质的天然功能特性,而非单纯追求高纯度[54]。干法分离技术全程采用粉碎、分级等物理处理,无需使用水和化学试剂,因此蛋白质难以发生变性,从而使其具有较好的溶解度、持水性、乳化性、起泡性等功能特性。
4.1 溶解度
溶解度是蛋白质在食品体系中发挥各种功能特性的重要前提,乳化性、起泡性和胶凝性等功能特性都依赖于其溶解度。贺雅琳等[55]采用涡轮式粉碎机与ZPS50冲击磨对豌豆进行初步和精细研磨,随后利用气流分级机在分级轮转速10 000 r/min、空气流量80 m3/h的条件下进行干法分离,获得了纯度约为54%的干法分离豌豆蛋白。并将其与商品化豌豆蛋白的溶解度进行了分析,对比发现在pH=7时,商品化豌豆蛋白的溶解度仅有13%,而干法分离豌豆蛋白溶解度可达86%。VOGELSANG-O’DWYER等[56]采用分级研磨机将脱壳的蚕豆精细研磨(D90=30 μm),将研磨速度调节至5 300 r/min。随后粉碎后的豌豆粉进入空气分级机(轮速5 800 r/min),将较小的富含蛋白质的碎片与较大的淀粉颗粒或富含纤维的颗粒分离,从而得到干法分离蚕豆蛋白,并发现与用碱提取法和等电沉淀法提取的蚕豆蛋白相比,干法分离的蚕豆蛋白的溶解度更高,这可能是因为这2种方法提取过程中的的环境变化(例如碱性、酸性环境和加热)对溶解度有一定负面影响,导致疏水区域暴露,表面疏水性增大,从而溶解度降低。
4.2 乳化性
蛋白质的乳化性,关键在于它能否在水包油的体系中,吸附到油滴表面形成一层保护性的界面膜[57]。FUNKE等[51]将去壳后的小扁豆用超离心研磨机以12 000 r/min的转速精细研磨,将接收到的扁豆粉在65 m3/h的气流下以0.75～1 kg/h的进料速率及约500×g的批次进行空气分级以干法分离扁豆蛋白,并分别测定了干法和湿法2种方法得到的扁豆蛋白质的乳化性,发现干法分离扁豆蛋白可以使质量分数为10%的水包油乳液稳定,而常规的湿法分离扁豆蛋白则不能使其形成稳定的乳液。CARABALLO等[50]采用锯齿气流分级机对脱脂粉碎(<2.0 mm)的葵花籽粕进行干法分离。在最佳气流流量0.5 m3/h下,所富集到的蛋白的纯度达40.10%,蛋白回收率为37.2%,并发现分离组分的粒度分布不影响葵花籽蛋白的溶解度,同时显著改善了乳化活性和乳化稳定性。
4.3 起泡性
液体泡沫通常是由束缚在液体基质中的气泡组成,一般用发泡能力和发泡稳定性来衡量蛋白质的泡沫特性[58]。SALDANHA等[59]采用脱壳机对豌豆和蚕豆进行脱壳处理后,使用切割磨和针盘磨进行粉碎,再通过气流分级机在转速12 500～15 000 r/min、风量220 m3/h条件下进行分级。最终从脱壳豌豆中获得了纯度为46.2%的蛋白组分,从脱壳蚕豆中获得了纯度为60.9%的蛋白组分。随后对其起泡性分别进行了测定,结果显示2种蛋白质的发泡能力分别能达到45%与55%。TABTABAEI等[18]将购买的菜豆粉通过气动摩擦静电分级设备将蛋白质颗粒与碳水化合物颗粒分开,得到了干法分离菜豆蛋白。研究发现,与湿法分离的菜豆蛋白相比,干法分离菜豆蛋白具备更优异的起泡性,这可能是因为干法分离蛋白中含有更多的白蛋白,而湿法制取的蛋白在等电沉淀过程中丢失了大部分白蛋白。
4.4 持水性
蛋白质的高持水性可抑制水分流失,从而保持产品新鲜并赋予湿润口感[60]。PELGROM等[4]通过冲击式粉碎、气流式粉碎结合气流分级(分级轮转速为5 000 r/min)制得了纯度为55%干法分离豌豆蛋白,接着对干分离豌豆蛋白的持水性进行了分析,发现在干法分离蛋白的干基含量>30%时,可以得到蛋白质质量分数为25.7%的浓缩液,经热处理后可制得保水性较高的凝胶。
5 干法分离蛋白在食品中的应用
干法分离蛋白凭借其良好的功能与营养特性,已在食品工业中得到应用,图4展示了其主要应用领域,主要包括烘焙产品、乳制品和肉类似物。
图4 干法分离蛋白在食品中的主要应用
Fig.4 The main applications of dry protein isolate in food
5.1 干法分离蛋白在烘焙产品中的应用
近年来,干法分离蛋白应用于面包等烘焙产品研究,已用于提升产品营养价值并优化氨基酸组成。SIMONS等[61]通过对干法分离平托豆蛋白的递进式开发,揭示了蛋白质提升面包赖氨酸含量的最佳比例,研究发现5%添加量可使面包赖氨酸含量提升48%,同时降低混合耐受指数和延长粉质仪离开时间,可以有效维持面团网络强度。值得注意的是,蛋白质添加量过高会导致面团稳定性和抗性降低,生产的面包硬度较高,XING等[62]发现当干法分离鹰嘴豆蛋白替代量达到15%时,需引入0.3%谷氨酰胺转氨酶(transglutaminase, TGase)进行蛋白改性,方可将面包硬度控制在2 500×g以内。
5.2 干法分离蛋白在乳制品中的应用
在奶酪等乳制品领域,干法分离蛋白因其良好的溶解性、乳化性及凝胶性,可以增强产品的质地、融化性和持水性,提升奶酪的拉丝效果、口感顺滑度及切片成型性,同时优化营养结构。MEFLEH等[63]成功开发出一种绿色环保、营养丰富的可涂抹植物基奶酪类似物,其是由干法分离豌豆蛋白浓缩物与含有菊粉和特级初榨橄榄油的乳液填充凝胶(mulsion-filled gels, EFG)结合而成。与市场上的同类产品相比,该配方显著提高蛋白质含量的同时降低了脂肪含量。通过添加15%的EFG,最终产品获得了与商业奶油干酪相似的涂抹性。
5.3 干法分离蛋白在肉类似物中的应用
在肉类似物领域,干法分离蛋白可以显著提升植物肉的纤维质地、多汁感和真实肉感。DE ANGELIS等[64]采用豌豆-燕麦复合蛋白制作挤压植物肉,由于吸水性较低,当螺杆转速提升至350 r/min时,可以获得纤维质构指数达标的仿肉产品,经工艺优化后其最终产物的硬度较大豆分离物体系降低38%,风味物质保留度提升了2.3倍。
6 总结与展望
干法分离蛋白技术凭借其低能耗、高功能保留性的特点,已成为植物蛋白提取领域的重要发展方向。该技术通过粉碎与分级处理,依据物料组分间物理性质差异实现高效分离,并通过调整粉碎方式、分级参数以及原料特性等影响因素提升蛋白产率与纯度。采用干法分离技术制备的蛋白质产品,其溶解性、乳化性、起泡性及持水性等功能特性表现出良好水平。目前该技术所得蛋白已成功应用于烘焙制品、植物基奶酪及肉类似物等食品体系。
当前,干法分离蛋白技术在应用过程中尚存在一些问题,首先是产品得率与纯度受到限制,分离精度和蛋白质纯度往往难以达到湿法工艺的水平;其次,干法分离效果对水分含量、油脂含量、颗粒均匀度等原料的初始状态要求较高,因此原料通常需要严格的预处理。未来研究应聚焦这些问题,采用合适的方法对其进行调整改善:对于粉碎过程,可以基于原料中不同成分的平均尺寸优化切割点。对于分级过程,可以调整空气分级和静电分级中的关键参数,提高分级效率。同时,也可以开发更有效的针对高油、高纤维或新型植物蛋白源的预处理技术和专用干法分选方案,扩大该技术的原料适用范围。通过持续的技术创新与工艺优化,干法分离技术有望突破现有瓶颈,成为未来食品工业中高效、绿色获取高功能性植物蛋白的关键技术,为食品产业的可持续发展和新型健康食品的生产提供强大支撑。
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