熊小辉，刘泽龙，张连慧

（中粮营养健康研究院有限公司，北京102209）

喷射蒸煮（jet cooking或hydrothermal cooking）是一种湿热处理技术；如图1所示[1]，喷射蒸煮设备主要由水热器、物料维持管道和冷却系统组成。在压缩空气作用下高速湍流的物料与经过喷嘴的高温蒸汽混合，在闪蒸室中由于压力的突然释放产生强大的机械力，使热能快速传递，物料温度急剧升高（可达到150℃以上），达到蒸煮透彻；物料经过一定时间的温度维持后进入冷却系统[2]。

图1 喷射蒸煮设备装置图Fig.1 Schametic diagram of jet cooking device

喷射蒸煮技术应用于食品原料加工当中可追溯到上世纪80年代，Codoni Augusto[3]在1989年设计出了一套喷射蒸煮装置，该装置包含一个蒸煮腔体，在腔体上有物料入口、蒸汽入口以及蒸煮液排出口，当时主要是用于淀粉的生产中，后来也扩展到了造纸业和纺织业的应用中。1991年，德国研究者也同样设计出了一款用于食品原料加热和蒸煮的装置，该装置加热器具有控温效果[4]。食品原料通过湿热处理后，不仅具有杀菌作用[5]，而且可以调节食品质构，改善食品风味及感官品质，保持食品原有的营养特性等诸多优点[6]。喷射蒸煮装置在食品加工中的应用是目前的研究热点。

1 喷射蒸煮在植物蛋白加工中的应用

植物蛋白作为食品的重要组成成分，其理化功能特性的变化对食品外观、口感、网络结构和营养价值等都有很大影响。喷射蒸煮技术作为一种高温处理手段，对植物蛋白会发生一定程度的改性作用，使蛋白质产生聚集、凝胶化、变性或解聚现象，蛋白质的理化功能特性发生改变，从而有利于改善蛋白在不同食品体系中的应用。

1.1 大豆蛋白

大豆蛋白是一种广泛应用的植物蛋白，在肉制品、饮料和乳制品行业中，都会体现出大豆蛋白的持水持油性、乳化性和凝胶性等功能性质。由于生产大豆蛋白的原料一般都是提油后的豆粕，在此过程中蛋白质会发生一定程度上的变性；为了能够很好地利用其中的大豆蛋白，避免资源浪费，科研人员通过喷射蒸煮装置对其进行湿热处理，并与其他方法相结合，从而来改善变性大豆蛋白的理化功能特性。

Wang和Johnson[7]研究发现采用喷射蒸煮设备（154℃）对脱脂大豆粉、大豆浓缩蛋白和大豆分离蛋白进行湿热处理后，浓缩蛋白和分离蛋白的氮溶解指数（NSI）、起泡性和乳化性都得到了提升，其中浓缩蛋白的NSI由之前的15%增加到了56%；脱脂豆粉的NSI和乳化性也得到了改善。

Wang等[8]通过对高温豆粕喷射蒸煮（154℃）处理，并考察闪蒸后高温维持时间和闪蒸后直接排出两种方式对豆粕中蛋白质的分散指数（PDI）影响。实验结果发现，闪蒸后直接排出更有利于豆粕和豆粕中蛋白质的分散，豆粕PDI和乳化性比之前分别提高了2倍和 2.1倍。在 2005年，Wang等[1，9]采用喷射蒸煮装置（154℃）处理热变性脱脂豆粕和制备好的热变性大豆分离蛋白，并向其中加入氢氧化钠，发现氢氧化钠与喷射蒸煮结合可以显著提高大豆分离蛋白的提取率（由40%增加到82%），将变性大豆分离蛋白的溶解性由之前的4%提高到80%；Wang确定了喷射蒸煮装置每处理1 g物料加0.6 mmol的氧化钠时，大部分的蛋白质功能特性得到改善。热变性大豆分离蛋白经过氢氧化钠和喷射蒸煮处理后，其制备出的凝胶柔软性好，透明度高。

为了能够更好地提高植物蛋白提取率和纯度，改善植物蛋白功能特性，研究者将化学改性与喷射蒸煮处理相结合，制备出更适用于食品体系中的改性植物蛋白。Lei Hu等[10]将三聚磷酸钠与大豆浓缩蛋白混匀后经喷射蒸煮装置湿热处理（130℃），制备出磷酸化的大豆分离蛋白，将该蛋白加入到肌原纤维蛋白中来制备凝胶，通过扫描电子显微镜（SEM）发现，与不加磷酸化改性的大豆分离蛋白相比，形成的凝胶网络更加紧密和有序，说明改性分离蛋白增强了肌原纤维蛋白凝胶的持水性。Yang等[11]将酶改性（植酸酶和酸性磷酸酶）、超滤（80 kDa截留分子量）和喷射蒸煮（130℃）三者相结合来处理经酒精洗涤过的大豆浓缩蛋白，制备出了一款安全性高、品质好的改性大豆蛋白；该蛋白的NSI由8.8%提升到85.4%，植酸含量由20.59 mg/g降低到了5.80 mg/g，异黄酮含量由最高的720 mg/kg减少到了70 mg/kg；该方法制备出的改性大豆蛋白由于溶解性好、抗营养因子含量低，在婴幼儿配方中具有很大的潜在应用价值。

Sladjana等[12]对含有大豆蛋白的豆浆进行喷射蒸煮湿热处理，在研究豆渣副产物时发现，经喷射蒸煮处理后，豆渣中的脂肪氧合酶（使豆渣氧化变质[13]）由之前的4.97%降低到0.365%，而且其活性也少到了0.004 mmol/（g·min）～0.007 mmol/（g·min），说明采用喷射蒸煮技术还可用于植物蛋白加工中抗营养因子的钝化。

1.2 大米蛋白

大米蛋白作为一种低致敏性的植物蛋白，在婴幼儿食品开发中有很好的发展前景。然而从糙米或米糠制备出的大米蛋白溶解性低，提取率和纯度不高，且米糠中蛋白与其他物质结合紧密、蛋白发生变性，限制了大米蛋白的开发和在食品中的应用。因此，通过一定方式对大米蛋白加工过程进行改性来提高其提取率和理化功能特性显得非常重要。

Xia等[14]通过将喷射蒸煮与淀粉酶水解相结合，从米糠中制备大米蛋白，由于喷射蒸煮可以提高蛋白提取率，淀粉酶水解提高蛋白纯度，使大米蛋白的提取率达到45%～50%，纯度在72%～74%；通过此方法制备的大米蛋白乳化性得到了显著的改善，蛋白乳液的粒径由之前的 1 μm～10 μm 减小到了 0.1 μm～1 μm。

1.3 小麦蛋白

小麦蛋白作为小麦淀粉的副产物，是一种不溶于水的蛋白质，目前主要是在烘焙行业中应用。为了拓展小麦蛋白在其他方面的应用，需要对其进行改性处理来改善其理化功能特性。Singh等[15]将小麦蛋白与玉米糖浆混匀后经过喷射蒸煮处理（121℃和149℃），使小麦蛋白糖基化而具有亲水性，通过此方法制备的改性小麦蛋白起泡性得到改善（pH 5时的蛋白液除外），乳化稳定性增强（pH 3时的蛋白液最强），溶解性得到提高。Mohamed等[16]通过喷射蒸煮装置对小麦蛋白和大豆卵磷脂进行湿热处理，由于两者疏水基团的暴露而相互结合形成悬浮液，从而制备出联接卵磷脂的改性小麦蛋白，实验发现，这种改性小麦蛋白可以很好地抑制大米和玉米淀粉的回生，比化学改性抑制淀粉回生更加方便、营养和经济。

1.4 豌豆蛋白

一般蛋白质的溶解性影响其功能特性，从而决定了其在食品行业中的应用。溶解性效果好，其应用领域更广，溶解性低其应用不会很理想。豌豆蛋白具有很好的营养保健价值[17-18]，由于单纯的碱溶酸沉制备的豌豆蛋白溶解性差，其应用价值不能很好地发挥出来。

黄科礼和杨晓泉等[5，19]将糖酶酶解与喷射蒸煮相结合来处理豌豆淀粉加工的废液和商用豌豆蛋白粉，将豌豆蛋白的NSI由25%提升到了80%，纯度在85%～88%，显著提高了豌豆淀粉副产物的附加值，有利于豌豆蛋白的综合开发利用，实现豌豆产业经济最大化。

2 展望

由于喷射蒸煮技术在植物蛋白加工中的应用时间不是很长，相应的基础研究工作不够完善、全面和深入，虽然喷射蒸煮处理技术在植物蛋白加工产业化道路上还面临着诸多难题，但已经在蛋白加工产业中崭露头角。并且，其作为一项在植物蛋白改性方面非常有前景的新型加工处理技术，未来会对植物蛋白加工业产生重大影响。今后应加强喷射蒸煮湿热处理技术在植物蛋白加工方面的基础研究工作，掌握其中的机理和规律，从而实现喷射蒸煮热处理技术对植物蛋白改性加工的可控性扩展其应用范围，为成功实现喷射蒸煮处理技术来制备改性植物蛋白走向产业化做好理论和技术支持；同时也要在国产化喷射蒸煮设备上提高制作和设计水准，从而有利于喷射蒸煮设备在植物蛋白加工产业化中更好的推广和应用。

[1] Wang H,Wang T,Johnson L A.Effect of alkali on the refunctionalization of soy protein by hydrothermal cooking[J].Journal of the American Oil Chemists'Society,2005,82(6):451-456

[2] 夏宁.喷射蒸煮制备米糠,碎米蛋白及其功能性研究[D].广州:华南理工大学,2012

[3] Augusto C.Steam jet cooker for starches:EP89830118A[P].1989-03-15

[4] Verzicht D E a N.Food heating or cooking appliance has controlled heater,water supply and pressure restrictor to protect steam generator:DE4116546A[P].1999-7-10

[5]黄科礼.高溶解性豌豆蛋白的制备及其功能特性的研究[D].广州:华南理工大学,2012

[6]吕玉翠.豆浆和大豆浓缩蛋白乳的热处理对其品质的影响[D].无锡:江南大学,2013

[7] Wang C,Johnson L A.Functional properties of hydrothermally cookedsoyproteinproducts[J].Journal of the American Oil Chemists'Society,2001,78(2):189-195

[8] Wang H,T Wang,Johnson L A.Refunctionalization of extruded-expelled soybean meals[J].Journal of the American Oil Chemists'Society,2004,81(8):789-794

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[11]Yang J,Guo J,Yang X Q,et al.A novel soy protein isolate prepared from soy protein concentrate using jet-cooking combined with enzyme-assisted ultra-filtration[J].Journal of Food Engineering,2014,143:25-32

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[19]杨晓泉,尹寿伟,黄科礼.一种高溶解性豌豆蛋白粉的制备方法:中国,201110161826.2[P].2011-11-23