挤压膨化过程中各种营养素的残留量研究

1.蛋白质

蛋白质的营养价值取决于其可消化率、必需氨基酸(主要是赖氨酸和蛋氨酸)的水平及可利用性和一些抗营养素因子的存在如抗胰蛋白酶抑制剂、植物血球凝集素、植物凝血素等等。

蛋白质的营养质量一方面依赖于其消化率，另一方面依赖于其氨基酸组成与接近膳食需要的程度。对挤压膨化后的蛋白质，可利用FDNB(氟二硝基苯)一活性赖氨酸来评价蛋白质被挤压后的酶消化率，即“有效赖氨酸”或称为FDNB一活性赖氨酸进而通过氨基酸分析可以计算出理论蛋白质功效比值(CPER)。

2.碳水化合物

碳水化合物的营养价值一般无法测定， 但专用分析方法的发展使我们可将其进行恰当的分类。一种分类方法是将其分成可消化和不可消化碳水化合物。

可消化碳水化合物包括蔗糖、乳糖、部分低聚糖寡聚糖和大部分淀粉，它们通常是以葡萄糖的形式在消化后被吸收进入小肠。但是有些淀粉会逃避小肠中的消化作用而成为细菌发酵的底物，这种淀粉通常称为酶抗性淀粉或惰性淀粉。在工艺处理过程中， 淀粉和单酸甘油脂的复合作用会降低其消化率，但这一复合物在小肠中可能被分解。在挤压膨化食品中还发现了老化淀粉现在已能通过测定健康人体中的回肠消化率来定暈分析这类淀粉(插管技术)。

不可消化碳水化合物在经过大肠后不发生任何变化这类物质包括豆类种籽中含a一半乳糖苷的棉籽糖家族、膳食纤维、细胞壁多糖(纤维素、半纤维素、戊聚糖、果胶质)、抗性淀粉和木质素。不可消化碳水化合物类的影响可利用测定大鼠或人的排泄灌装量的方法获得，因为有些膳食纤维很难被发酵利用。膳食纤维增加粪便排出的机制还不完全清楚，但主要原因被认为是粪便水保持能力的增加。这要归功于纤维素本身的存在但如果纤维素被发酵的话还要归功于细菌细胞数量的增加。

3.脂肪

脂肪的营养价值取决于脂肪被挤压后可利用的数量和饱和脂肪酸与单、双键不饱和脂肪酸的数量比值。

脂肪的分离是用溶剂(如乙醚)提取的部分不能抽提的脂质物用x-射线衍射仪进行分析。结果表明其包裹于一种直链淀粉一脂复合物之中这些通常与脂肪酸或单酸甘油脂及淀粉的直链部分同时出现的晶体结构对传统的酶学分析不太敏感，这导致了挤压产品的物理化学特征的修饰作用，例如最终产品粘度的降低，但对消化率却没有什么影响。

4.维生素

对人体有效的维生素的数量即代表它的质量。挤压膨化对某些维生素的作用可利用生物学的方法来测定即对维生素含量进行生物分析。维生素B、维生素B2和叶酸是利用常规微生物技术，而维生素A和维生素℃则采用比色法和荧光测定法。

5.矿物质的生物可利用率

食品中对人体有用的矿物质的数量不一定代表它的质量。评价矿物质的一般方法依据化学原理但存在一个能否利用的问题。挤压膨化会改善矿物质的生物利用率，但可能会受到原料中植酸(盐)含量的影响。一些矿物质如铁、硒、锌的生物可利用率是通过测定大鼠的对照单位体重增加量来完成的，如采用Fe作外源标记。在有些实验中锌和植酸的消化率是在那些作了回肠造口术动物体(或反刍动物)中用放射性矿物质或稳定同位素研究的。

1.蛋白质

消化率被认为是评价蛋白质营养价值的最重要的指标。在一般挤压条件下(指低温、高含水量、低螺杆转速)植物蛋白的营养价值通常有所增加这主要归功于对蛋白质第3、4级高级结构的结构修饰和原存在于植物食品中蛋白酶抑制剂的变性失活作用，例如大豆中胰蛋白酶抑制剂的失活及棉籽中的抗生长因子(棉籽酚)、菜豆类植物凝血素的失活等。

在剧烈的挤压条件下(指高温、低含水量、高螺杆转速)蛋白质的消化率和氨基酸的利用率会降低(表1)。一个主要的原因就是美拉德反应导致氨基酸利用率的降低。赖氨酸是谷物中的限制性氨基酸其利用率的降低会立即导致蛋白质营养价值的降低。

实验研究表明，食品在挤压膨化过程中，营养素损失较少，而其消化率有所提高。例如将沙丁鱼肉进行挤压膨化(含水量为50%挤压温度为164℃，螺杆转速为50r/mim)其蛋白质的消化率高于90% ，只有少量的氨基酸和脂肪酸(饱和及不饱和)流失挤压脱脂大豆粉和大豆蛋白浓缩物的消化率也分别达到66.3%和63.4%，牛肉蛋白质高达73.2%；挤压膨化大米与普通米饭相比，其蛋白质的消化率由76%提高到84%；用膨化大豆酿造的酱油与普通酱油相比其蛋白质的利用率从65%提高到90%。

2.碳水化合物

2.1淀粉

淀粉的糊化程度对其酶解及肠内吸收来说是一个非常重要的检测标准。随着挤压强度的提高淀粉糊化程度也会增加。这些大分子降解的程度也受挤压因素的影响(如温度、水分含量及螺杆转速)，这些挤压因素导致最终产品发生一系列的物理化学变化同时也导致其消化率的变化。研究证明，挤压膨化的小麦面粉会增加大鼠中相应的血糖含量其效果比简式干燥加热要好而与湿法加热大致相同。

2.2膳食纤维

膳食纤维经挤压膨化后可提高其溶解性并改善其生理特性。在较剧烈的挤压条件下(高温、高转速、低水分含量)通常可观察到那些不可溶膳食纤维的溶解作用，这便会增加其在大鼠肠道中的发酵降解作用；在较温和或中等剧烈挤压条件下膳食纤维含量没有明显的改变，但仍有部分纤维组织溶解。

3.脂肪

挤压膨化可能会降低脂肪的营养价值，其机制包括氧化、氢化及顺反异构化作用。挤压膨化后脂肪含量会随直链淀粉一脂复合物的形成而减少不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸之间的比例会有所降低，反式脂肪酸会有所增加。但这种变化太微乎其微以至于不会对营养价值造成显著影响。很明显挤压膨化对脂肪组成、稳定性和营养特性的影响需进一步研究探索。

4.维生素

在挤压膨化过程中，食品中的维生素会有所损失。表2总结了加工因素对维生素存留的影响；表3给出了挤压膨化加工以及经过一定时间贮存后维生素的存留比例。

维生素在挤压膨化过程中的存留研究大部分是以硫胺素和核黄素为对象的。在所应用的一系列条件下物料水分含量是一个比温度更重要的因素。在14%水分含量下硫胺素损失为60%一90%，与此相对照的是，在高水分含量下即使在200℃硫胺素含量也只有微小的变化。一般来说，高的进料速率会改善维生素的存留率。

在挤压膨化之前加入到强化玉米大豆混合物中的维生素℃会有大量的损失(57%~66%) ，但是，当把维生素℃在挤压后加入的话，则贮存期间的损失只有14%~20%。这说明维生素在挤压膨化食品中的有益作用与降低水分活性有一定的关联。

与水煮相比挤压膨化玉米、大豆、花生混合物会引起其中胡萝卜素的较大损失(53%和25%)所有维生素A的存在形式在较高螺杆转速下是比较稳定的这可能归结于物料较短的滞留时间。

众所周知，叶酸的损失主要是氧化作用特别是在100℃ 以上的温度下；但在加热期间叶酸的损失可由维生素℃的存在而防止。

5.矿物质和植酸盐

矿物质的生物可利用率受植酸盐的影响，因此加工方法对植酸盐含量的影响便具有了一定的意义。

谷物中富含植酸盐和细胞壁物质，它们与矿物质有鳌合作用。研究证明高的植酸含量对人体矿物质的吸收是一个不利因素。但是在原料谷物中植酸酶(EC3.1.2.26)的活性可消除植酸盐对矿物质吸收的不良作用。但是通过挤压膨化，即使在温和的条件下也会使植酸酶失活。