孟祥澤，呂博，付洪玲，李佳芯，楊曉晴，季雷，王祎，于寒松*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，吉林 長春 130118；2.國家大豆產(chǎn)業(yè)技術體系加工研究室，吉林 長春 130118；3.東北農(nóng)業(yè)大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

擠壓技術是指在擠壓機中給予物料一定的速度，使物料勻速通過模頭擠壓，從而實現(xiàn)產(chǎn)品加工的技術，采用這種加工技術生產(chǎn)的食品稱為擠壓食品[1]。當機器運轉時，食品中的營養(yǎng)物質會在高溫和強剪切力的作用下發(fā)生部分反應[2]，如淀粉糊化和降解、蛋白質變性、維生素降解、抗營養(yǎng)因子的形成等。擠壓機擁有諸多優(yōu)勢，例如可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，處理大量物料，操作簡便，機器能持續(xù)運行，產(chǎn)品生產(chǎn)率高等。除此以外，利用擠壓技術可以研發(fā)出一些獨特風味的新型食品，也能夠幫助修飾產(chǎn)品的結構，提高產(chǎn)品的溶解性和持水性，使產(chǎn)品的營養(yǎng)成分更加豐富，通過擠壓技術得到的產(chǎn)品會膨脹后迅速冷卻，并可通過更換模具制造各種形狀的產(chǎn)品[3]。綜上，擠壓技術可以賦予食品更多的可加工空間。

擠壓技術作為一種經(jīng)濟簡便的食品加工技術，它具有高速短時的特點，并涉及廣泛的熱化學過程，包括淀粉糊化、蛋白質變性、脂質改性、酶水解、微生物和許多抗營養(yǎng)因子的失活。目前擠壓技術已廣泛應用在食品工業(yè)中[4]，是集混合、熟化、蒸煮、傳熱傳質、預干燥、膨化及成型為一體的新型加工方法。擠壓技術作為一種成熟的技術，用于開發(fā)新產(chǎn)品，如肉制品、植物蛋白產(chǎn)品、谷物食品、動物飼料、纖維食品等[5]，利用擠壓技術能夠生產(chǎn)出營養(yǎng)全面、食用方便的食品，是我國食品工業(yè)一個新興產(chǎn)業(yè)。

從當前國內外食品發(fā)展程度來看，擠壓技術能為人們提供色香味俱全、營養(yǎng)豐富的食品，因此擠壓技術在食品加工領域具有很高的地位。擠壓技術起源于英國[6]，英國對此項技術的研究較深，我國雖然也在這一領域也開展了研究工作，但尚缺乏經(jīng)驗。因此隨著對擠壓機理的深入研究，擠壓技術將得到更進一步的發(fā)展。

1 擠壓技術在食品行業(yè)的應用發(fā)展

西方國家對于擠壓技術的研究起步很早。在19世紀70年代末，英國工匠Gray憑借擠壓原理，設計并制造出了世界上第一臺能夠用于生產(chǎn)橡膠的擠壓機，促進了擠壓機的發(fā)展[7]。20世紀40年代，美國設計并制造了第一臺應用于食品工業(yè)的單螺桿擠壓機[8]，實現(xiàn)了擠壓技術在食品加工領域的創(chuàng)新與突破，單螺桿擠壓機上市就得到了好評。到20世紀80年代時，擠壓技術已經(jīng)在食品生產(chǎn)中具有重要的地位，從事食品研發(fā)的人員也依據(jù)擠壓技術，相繼研制和開發(fā)了許多不同類型的擠壓膨化食品。1980年底，國外針對擠壓技術在食品中的運用，在食品熱處理的國際協(xié)作計劃中[9]，第一次明確了擠壓技術在食品生產(chǎn)過程中的重要地位。隨后，歐美一些發(fā)達國家對于新型食品擠壓機的研制步入正軌，許多用于生產(chǎn)新型食品的擠壓機相繼問世。

自熱式PJ1型谷物膨化機[10]是由北京市食品研究所制造的中國首臺擠壓機，但對于擠壓機的研究存在一定的問題，與發(fā)達國家相比，存在差距。20世紀90年代后，隨著對國外技術的引進，這一領域某些技術難題逐漸被攻克。自此我國的膨化食品企業(yè)如雨后春筍，開始了蓬勃的發(fā)展。

21世紀以來，隨著國內外科研人員不斷對擠壓技術進行深入研究，科研人員發(fā)現(xiàn)通過調整原料的持水量、改變擠壓機運行的溫度和轉速可以使得原料分子發(fā)生一些化學反應，以此來使食品中的功能性物質在擠壓過程中發(fā)生變化，可以提高食品的品質，使產(chǎn)品營養(yǎng)價值更高，口感更豐富，科研人員對擠壓機的研究主要在淀粉、谷物、浸油、釀造和植物蛋白5個方面。

在淀粉應用方面，由于擠壓過程中溫度升高，會導致淀粉顆粒吸收熱量的能力升高，高熱量會提高淀粉顆粒中非結晶區(qū)分子鏈的運動性，以致淀粉顆粒晶體結構不夠穩(wěn)定，導致晶體結構排列松散，減小了淀粉的結晶度。擠壓過程中較高含水量和較高溫度會造成淀粉顆粒的微晶束發(fā)生熔融現(xiàn)象，直鏈淀粉的不斷溶出，會加速淀粉的雙螺旋結構的伸展，加快形成淀粉無定型凝膠。Logié等[11]在使用擠壓機擠壓豌豆淀粉和馬鈴薯淀粉時發(fā)現(xiàn)，其平均分子質量和分子的大小都發(fā)生了相應的變化。通過增加擠壓機的輸出機械能，能夠使原料中的大分子鏈加速裂解，進而可以減小物料中淀粉的結晶度，最后增大了直鏈淀粉的比例，改善了淀粉的品質。有研究表明[12]，單螺桿擠壓加工可以提高淀粉的消化性，增加物料的營養(yǎng)價值。劉云飛[13]發(fā)現(xiàn)擠壓技術通過改變大米淀粉各層次結構，可有效改變大米淀粉的糊化和消化的情況，使其適用于不同產(chǎn)品。

在谷物應用方面，谷物原料通過擠壓技術后，原料纖維素在高溫、高壓狀態(tài)下發(fā)生降解，分子結構變化，呈海綿狀結構，水溶性增加，口感改善。Koa等[14]以高粱和大麥為原料通過單螺桿擠出機復合擠壓，研究發(fā)現(xiàn)控制原料的水分含量，調整溫度，產(chǎn)品的消化率受到影響較大。Honcu 等[15]研究表明，通過利用單螺桿擠壓機對不同種類的大麥進行擠壓，在擠壓后獲得的麥麩中發(fā)現(xiàn)可溶性膳食纖維的含量增加，且通過單螺桿擠壓之后，小麥的一些理化特性發(fā)生了變化。王丹丹[16]以麥麩、豆渣及麥胚為原料，通過采用螺桿擠壓技術，探究上述原料在高纖維食品成型中的應用，發(fā)現(xiàn)所有采用擠壓技術進行的生產(chǎn)，都會在一定程度上影響產(chǎn)品的理化性質，比如產(chǎn)品的硬度、持水性、水溶蛋白含量等。

在浸油應用方面，張佳麗[17]研究發(fā)現(xiàn)采用擠壓技術加工食用油，可以更好地保留維生素、抗氧化劑等的營養(yǎng)物質，減少化學添加物，該方法較化學法生產(chǎn)食用油更加安全健康。徐紅華等[18]發(fā)現(xiàn)擠壓技術生產(chǎn)食用油時，擠壓設備的生產(chǎn)能力、油脂出油率、能耗、溶劑料胚比和食用油的品質等方面皆好于溶劑浸油法。

在釀造應用方面，孫言[19]在研究白湯醬油釀造時發(fā)現(xiàn)，采用擠壓技術對醬油原料擠壓，可使原料中的淀粉迅速糊化，降低其中的抗營養(yǎng)因子，提高原料的利用率，減少發(fā)酵時間，降低生產(chǎn)成本等。

在植物蛋白應用方面，Nisov等[20]以谷朊粉、大米蛋白和豌豆?jié)饪s蛋白為原料，通過高水分擠壓技術，形成具有纖維結構的植物蛋白，發(fā)現(xiàn)擠壓溫度對其纖維結構、拉伸強度有較大的影響，提高pH值有利于纖維結構形成。

除了能夠提高營養(yǎng)價值，改善理化特性之外，擠壓技術還越來越符合人們對食品營養(yǎng)健康的追求，國內外加大了對擠壓技術的研究，更多的科研團隊和企業(yè)對擠壓技術更加關注。并隨著我國擠壓技術的不斷進步，可以運用擠壓技術生產(chǎn)的產(chǎn)品越來越多，其產(chǎn)品營養(yǎng)價值也越來越高，但是由此引起的技術問題也越來越多，因此需要對擠壓技術進行不斷地完善。

2 擠壓方法

1990年以后，隨著擠壓機技術的不斷創(chuàng)新，許多新型擠壓技術和擠壓方法應運而生，其中具有代表性的技術有超臨界CO2擠壓[21]、雙階或多級擠壓[22]以及擠壓-3D打印聯(lián)用[23]等。在進行擠壓設備研發(fā)的過程中有許多問題是無法避免的，比如高昂的設備制造成本，以及對于新型擠壓技術的研發(fā)投入都使得擠壓技術、設備以及方法的應用不是很廣泛。在現(xiàn)有的生產(chǎn)過程中，操作人員一般都是通過調整擠壓階段輸入的能量，改變蛋白組分結構和產(chǎn)品的功能性，區(qū)別于現(xiàn)有工藝的新工藝機理還在研究中。單、雙螺桿擠壓機性能對比見表1。

表1 單、雙螺桿擠壓機性能對比Table 1 Comparison between single-and twin-screw extruders

就目前而言，擠壓技術改變了傳統(tǒng)的加工方式，其中較為成熟的擠壓技術是單螺桿擠壓技術和雙螺桿擠壓技術[24]。雙螺桿擠壓機是以單螺桿擠壓機為基礎開發(fā)出來的，由于其良好的加工性能及較強的耐久性深受歡迎，但是單螺桿擠壓機依靠著應用范圍廣泛，操作簡單，制造成本低，對原料和設備的要求不高等優(yōu)點依舊受到食品行業(yè)的認可，并且單螺桿擠壓技術比雙螺桿擠壓技術更加適合應用在廉價食品或者低水分食品的加工中，比如使用脫脂豆粉生產(chǎn)植物肉時使用單螺桿擠壓機可以降低產(chǎn)品成本，并且更易操控[25-26]。

3 單螺桿擠壓機結構特點

單螺桿擠壓機主要包括進料裝置、加熱系統(tǒng)、膨化機主體和傳動部分[27]。進料裝置由一個進料斗組成，加熱系統(tǒng)由電加熱器及控制線路組成，控制可手動和自動，并有加熱電流及溫度顯示，機筒體、螺桿、成型模具組成擠壓膨化機主體，傳動部分由一個電機及其控制線路組成[28-29]。物料在擠壓過程中，螺桿的外徑變大，擠壓機內部空間變小，因此擠壓力增大，摩擦升溫，物料伴隨著模具擠出，瞬間壓力減少，物料急劇膨脹，形成膨松結構，圖1為單螺桿食品擠出機的示意圖[30]。

圖1 單螺桿食品擠出機的機械部分Fig.1 Structure of a single-screw food extruder

4 單螺桿擠壓技術在食品工業(yè)中的應用

4.1 在肉制品生產(chǎn)中的應用

肉制品中的氨基酸和蛋白質含量較高，經(jīng)過單螺桿擠壓膨化后的肉制品形成纖維結構，具有良好的咀嚼性和持水性，并且提高了肉品的營養(yǎng)價值，國內外使用單螺桿擠壓膨化機生產(chǎn)擠壓膨化肉制品成為新的趨勢。有研究表明[31]，將牛肉和玉米粉為原料混合，通過單螺桿擠壓膨化，發(fā)現(xiàn)擠壓溫度對產(chǎn)品的水分和密度影響較大。Park等[32]在牛肉中添加不同比例的脫脂大豆粉和玉米粉，擠壓制備牛肉膨化食品，結果表明，擠壓技術可以大大改善產(chǎn)品的膨化度，產(chǎn)品體積變大，易于人體吸收。李福泉等[33]通過單螺桿擠壓機對重組牛肉進行擠壓膨化，發(fā)現(xiàn)擠壓前后氨基酸含量相對變化不大，而牛肉的脂肪酸含量變化較大。王文賢等[34]用雞肉和淀粉混合，利用單螺桿擠壓機擠壓，并通過響應面分析法開發(fā)了一種膨化度適中，結構良好的休閑食品，為肉制品加工提供了新的方法。劉學文等[35]以鮮雞肉和淀粉為基礎，通過單螺桿擠壓膨化，制備了一種營養(yǎng)豐富，口感細膩的新型肉制品。Giri等[36]將大米粉和魚肉混合后擠壓，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品膨化度、容積密度和進料濕度受到擠壓溫度影響較大，受螺桿轉速影響較小，并且制備后的產(chǎn)品營養(yǎng)成分顯著提高。Jaya等[37]發(fā)現(xiàn)進料濕度、機筒溫度對產(chǎn)品的性質有極顯著影響。

目前單螺桿技術在市場上應用主要是碎肉重組，通過將調配均勻的食品原料進行輸送、相互混合、重新組織以及清除病菌等多個環(huán)節(jié)，將碎肉擠壓，形成纖維結構，經(jīng)過包裝形成新的產(chǎn)品，不僅提高了碎肉的利用價值，還改善了產(chǎn)品的外觀，口感更好并且利于消化，具有降低生產(chǎn)成本、減少資源浪費的優(yōu)點[38]。不過在擠壓混合時使用食品添加劑會降低產(chǎn)品的安全性，并且產(chǎn)品中氧含量會增加，食品保質期縮短。肉類食品食用過多會引起高血壓、高血脂、高血糖和肥胖癥。因此，今后健康型肉制品是擠壓機發(fā)展的重要領域，開發(fā)營養(yǎng)、健康、功能性重組碎肉制品成為今后單螺桿擠壓技術的發(fā)展方向。

4.2 在植物蛋白加工中的應用

植物蛋白[39]具有良好平衡的氨基酸組成，具有高蛋白、低飽和脂肪、無膽固醇等特點。食品行業(yè)正在尋找從外觀，口感和氣味各方面能夠代替動物蛋白的肉類替代品，既能夠滿足人們日益增長的肉品需求，也給素食主義和減肥人士提供了一個全新的選擇。在這種背景下植物肉得到了快速發(fā)展，植物肉[40]是以植物蛋白或植物性成分為原料，通過擠壓技術，將植物組織蛋白加工成類似肉類的纖維結構，模仿肉制品的口感與特性。植物肉制品具有高蛋白、低脂肪、不含膽固醇等優(yōu)點，可有效規(guī)避食用動物肉的潛在風險，因此可有效防治高血壓、冠心病、糖尿病等慢性疾病的發(fā)生，長期食用可有效增強體質，有益于身體健康[41]。Manski等[42]利用單螺桿擠壓技術生產(chǎn)植物肉，其生產(chǎn)工藝成型效果好，不焦化，切割不會黏合，口感好營養(yǎng)價值高。金鑫[43]在植物蛋白擠壓組織化性質，工藝優(yōu)化及應用研究中使用單螺桿擠壓技術，確定了高溫能提高物料的混合程度，較低的喂料速度和螺桿轉速能提高物料的組織化度。朱銀月[44]通過對豆粕進行二次擠壓，并在第二次擠壓時添加豬血，制備的產(chǎn)品營養(yǎng)全面，可食性強，實現(xiàn)了動植物蛋白的完美結合。吉林豆花[45]是運用單螺桿擠壓技術生產(chǎn)的大豆組織化食品。該產(chǎn)品以全脂大豆為原料，經(jīng)過脫皮，粉碎，拌水，經(jīng)自動加料裝置及單螺桿擠壓機，高溫下擠壓成纖維狀，再經(jīng)成型機加工成各種形狀，經(jīng)干燥、保霉處理及包裝成產(chǎn)品；制備豆花的大豆經(jīng)擠壓膨化內部組織發(fā)生變化，大分子的蛋白質、脂肪和碳水化含物都會發(fā)生降解，還原糖增加，使制品更有利于人體吸收，用物理手段去除了豆腥味，具有加工簡單，保存期長的特點。吉林豆花保留了大豆中的全部營養(yǎng)，而且不含膽固醇，是一種利于人體健康的食品[46]。呂斌[47]以豆渣為原料加工素肉，利用單螺桿非膨化擠壓技術生產(chǎn)的素肉具有類似肉的口感，營養(yǎng)成分沒有流失，產(chǎn)品極易成型。Chiang等[48]研究發(fā)現(xiàn)小麥面筋的比例對超微結構的影響不顯著。Zhang等[49]研究發(fā)現(xiàn)，目前制備大豆蛋白肉類替代品的主要原料是大豆蛋白和小麥面筋，除了主要蛋白質成分外，淀粉、纖維等輔料的添加對大豆蛋白肉類替代品的纖維結構發(fā)展和營養(yǎng)豐富度也有重要影響。

單螺桿擠壓技術生產(chǎn)的植物蛋白有許多特性，如吸水性、咀嚼性、保油性、纖維狀結構優(yōu)異等。這些特性使組織蛋白具有類似肉類的口感，而且植物蛋白富含多種氨基酸，氨基酸評分接近動物蛋白，不僅可以降低生產(chǎn)成本，同時生產(chǎn)的產(chǎn)品營養(yǎng)全面、價格便宜，深受生產(chǎn)企業(yè)及消費者的青睞，而且順應了當今食品發(fā)展的兩大趨勢：高質量和低脂肪食品需求的增加、功能性食品和營養(yǎng)強化食品的興起。不過單螺桿擠壓機生產(chǎn)的植物蛋白制品的口感與傳統(tǒng)肉品仍有差異，傳統(tǒng)肉品具有豐富且致密的纖維結構，口感鮮嫩多汁，植物蛋白產(chǎn)品中風味較差，未來單螺桿擠壓機生產(chǎn)植物蛋白制品時，需對大豆蛋白的異味物質及產(chǎn)生機制進行深入研究，找到安全、高效且能將異味物質徹底清除的方法，并且開發(fā)單一品種所需設備，滿足大眾對植物蛋白產(chǎn)品的需要。

4.3 在谷物食品加工中的應用

谷物食品中含有豐富的蛋白質、碳水化合物、維生素、礦物質等。谷物食品的加工方式多樣，不同的加工方式對谷物的營養(yǎng)價值影響不同。鄧潔紅等[50]在試驗中發(fā)現(xiàn)原料水分含量、擠壓機螺桿轉速、擠壓膨化溫度等指標對產(chǎn)品品質有很大影響。由于玉米具有較好的膨化性能，因此，單螺桿生產(chǎn)的玉米類膨化食品具有廣闊的開發(fā)前景。張飛俊[51]在玉米人參米的研究中，向玉米粉中加入人參粉，釆用單螺桿擠壓技術生產(chǎn)玉米人參米，生產(chǎn)的產(chǎn)品不僅耐煮性好，感官評分高，并且便于貯存運輸。劉相陽[52]在玉米減肥面包的研究中，利用單螺桿擠出技術對玉米粉進行有效改性處理，改善玉米的加工性能，提高可食度，使其可部分或全部替代小麥粉應用于谷物工程食品的加工，制得的產(chǎn)品營養(yǎng)豐富，感官品質達到最佳，對人體無毒無害且具有減肥等生理功能。王研[53]在高纖維即食玉米片生產(chǎn)新工藝的研究中，利用單螺桿生產(chǎn)的玉米片形狀整齊，薄厚及大小一致，斷面組織結構均勻，風味良好，易于咀嚼。王丹洋[54]用黑米、黑豆為原料，并添加其他輔料，運用單螺桿擠壓技術擠壓，得到的擠壓面條具有感官評價良好，食用品質較好等優(yōu)點。Detchewa等[55]采用快速成型技術的方法提高了無谷蛋白米意大利面的烹飪質量、理化特性和感官特性，用大米蛋白濃縮物代替米粉，通過單螺桿擠出機進行加工，結果表明，使用單螺桿擠壓機生產(chǎn)出的面條能降低蒸煮時間和蒸煮損失，并且感官品質更好，能提高面條的烹飪質量和理化性能。喬明鋒等[56]在生產(chǎn)速凍青稞魚面時發(fā)現(xiàn)，單螺桿擠壓技術可有效提高速凍青稞魚面的蒸煮吸水率、彈性、硬度、咀嚼性，優(yōu)化了凍青稞魚面的品質。Butt等[57]研究了單螺桿擠壓淀粉（天然和修飾）的物理化學和流變行為，擠壓后除明膠化外，水稻淀粉的理化特性和流變特性發(fā)生了顯著變化。

近年來，單螺桿擠壓技術以其獨具特色的加工特性成為生產(chǎn)營養(yǎng)谷物食品的有效方法，得到了人們的認可，并且生產(chǎn)的谷物食品富含膳食纖維，營養(yǎng)價值高，能夠防止脂肪氧化，提高蛋白消化率，可以保持原有食品中的風味物質[58]。不過在實際生產(chǎn)中應對3個方面加以重視，一是原料處理時控制水分含量；二是嚴格控制機筒溫度；三是迅速降低擠壓后的膨化食品溫度，讓產(chǎn)品擁有特殊氣味，并對產(chǎn)品進行調味，改善口感。未來谷物食品的加工，應開發(fā)專用谷物的專用設備，推動傳統(tǒng)食品的工業(yè)化生產(chǎn)，充分高效地利用谷物資源，提升糧食加工業(yè)的經(jīng)濟增長，為豐富人們的食品消費需求，改善人體健康，提供更多、更好的產(chǎn)品與服務。

4.4 在富含膳食纖維食品加工中的應用

目前，人們已經(jīng)意識到膳食纖維對人體健康的重要性。當食用的膳食纖維含量增加后，一些慢性疾病的發(fā)病率明顯下降，并且膳食纖維能夠控制體重、提高免疫力、加速人體有毒物質的排出、降低血糖、降低膽固醇、降低血脂、防治高血壓等。目前通過化學改性法來處理纖維樣品，控制pH值、溫度及反應時間等因素，使纖維分子中的不溶性成分轉化成可溶性成分。單螺桿擠壓技術因為在擠壓過程中會產(chǎn)生高溫可以使其改性，因此可以用于纖維食品的加工。宋云禹[59]采用單螺桿擠壓對毛蔥膳食纖維進行擠壓改性，發(fā)現(xiàn)可以提高水溶性膳食纖維的提取量，并且使膳食纖維結構變得疏松，大大提高吸附性，并且對產(chǎn)品物理性質和功能特性進行評價比較，擠壓改性法要比酶解改性法效果更好。周愛麗[60]在對綠豆皮膳食纖維工藝優(yōu)化時發(fā)現(xiàn)綠豆皮粉粒度程度對膳食纖維含量影響最大，水分添加量對膳食纖維含量影響較小，擠壓改性使綠豆皮膳食纖維的表面結構和面積發(fā)生了改變，并且保護了官能團，提高了綠豆皮膳食纖維的膨脹力、吸水力以及持水力。戴龍[61]通過單螺桿擠出技術對香菇柄進行改性處理，發(fā)現(xiàn)擠出后香菇柄纖維結構疏松多孔、表面積增大，提高了持水力、膨脹力和持油力，并且提高了可溶性膳食纖維的含量，并制備出膳食纖維香菇米。二次擠出香菇柄提高了產(chǎn)品的口感和耐煮性，并且合理的使用資源，提高了經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了副產(chǎn)物可持續(xù)生產(chǎn)。楊哲等[62]研究了單螺桿擠壓技術對蘋果渣中膳食纖維的影響，發(fā)現(xiàn)含量與物理結構所受影響較大，生產(chǎn)的產(chǎn)品疏松多孔。王旭[63]以新鮮米糠為原料,使用擠壓膨化技術提取米糠膳食纖維，提高了米糠膳食纖維提取率，優(yōu)化了膳食纖維改性提取工藝。王紅等[64]使用單螺桿擠壓改性工藝制備高品質金針菇膳食纖維，發(fā)現(xiàn)擠壓后的可溶性膳食纖維含量，持水力、持油力、膨脹力、結合水力均有明顯提升，擠壓后的膽固醇吸附能力、結合甘氨膽酸鈉和?；悄懰徕c能力相對較好，并且改善了產(chǎn)品的理化特性。

以單螺桿為主的擠壓改性技術已經(jīng)成為食品加工中的重要的方法。擠壓技術并不能引發(fā)膳食纖維高聚物的結構出現(xiàn)深層降解或破壞，但在機筒內較強作用力下，部分不半纖維素會出現(xiàn)熔融現(xiàn)象，轉變成水溶性聚合物成分，所以要嚴格控制設備和反應條件[65]。不過，在擠壓過程中，高溫、高壓和強剪切作用可以引起膳食纖維微觀網(wǎng)狀結構的改善和不溶性膳食纖維的降解，其內部分子之間的化學鍵裂解，能夠使水溶性物質增多，連接的結構表面積增大，并最終導致膳食纖維溶解性、持水力和膨脹性得以顯著提高，同時又改善了物料的色澤和風味，起到了高溫短時殺菌的作用，改善了口感，可以更好發(fā)揮膳食纖維的生理功能[66]。充分利用該技術進行生產(chǎn)，符合國家倡導的資源節(jié)約型及環(huán)境友好型生產(chǎn)模式。

5 單螺桿擠壓技術的發(fā)展瓶頸及發(fā)展趨勢

長期以來，單螺桿擠出機發(fā)展的主要方向是高質、高產(chǎn)、快速。從技術角度看，單螺桿擠出高速化會使物料溫度急劇升高，造成擠出溫度控制困難、擠出產(chǎn)品大小不均勻等一系列難題。并且單螺桿擠壓機擠壓膨化過程中混合均質效果差，混合性能得不到改善，這為單螺桿擠出機的發(fā)展帶來了不可忽視的障礙。從發(fā)展角度看，我國單螺桿擠出機開發(fā)及研究工作起步較晚，并且行業(yè)中普遍存在雙螺桿擠壓機全方面優(yōu)于單螺桿擠壓機的錯誤認識，因此應該按照擠壓產(chǎn)品的價格、性能來選擇擠壓機。

近年來隨著科技快速發(fā)展和人民生活水平的提高，單螺桿擠壓技術成為我國食品擠壓加工領域的主導發(fā)展方向，并且由于現(xiàn)代社會對新型加工技術的高度重視，單螺桿擠壓技術在我國將占有長時間的市場，并在食品加工中具有很高的應用前景，未來可以在以下兩個方面對單螺桿擠壓機進行改進。

1）在節(jié)能和穩(wěn)定上加大研究力度，改進結構參數(shù)，來彌補蛋白產(chǎn)品以前采用渦旋、活塞造成的堵塞，提高生產(chǎn)能力和適應范圍，加強對單螺桿擠壓機理的深入研究，提高擠壓過程的自動控制能力，提高生產(chǎn)效率。

2）可以開發(fā)專用產(chǎn)品的專用設備，調整螺桿長度，改變機筒材料，完善結構設計，升級擠壓機使其較少依賴所使用的原材料性質，實現(xiàn)擠壓過程中機筒內部可視化，可清楚看見物料擠壓時的狀態(tài)，向市場展現(xiàn)單螺桿擠壓技術的巨大潛力。