CN111838003A - 一种植物基宠物咬胶的制备方法及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种植物基宠物咬胶的制备方法及产品，属于宠物食品加工技术领域。该宠物咬胶以大豆分离蛋白和淀粉为主要原料，采用双锥螺杆挤出工艺制备，以大豆分离蛋白替代动物蛋白，以物理改性替代化学改性，在保证食品品质及安全的前提下，降低了生产成本，实现了节能减排。其制备方法简单易操作，且成本低，绿色环保，适合扩大化生产。
Description
技术领域
本发明属于宠物食品加工技术领域，具体涉及一种植物基宠物咬胶的制备方法及产品。
背景技术
咬胶是专门为宠物设计开发而成的一类零食，能满足宠物成长过程中咀嚼和啃咬的需求，同时通过咀嚼能够维持口腔健康，抑制牙菌斑和牙结石的形成。目前，咬胶的制备多以牛皮、猪皮为原料，采用化学改性，干燥，裁剪，整形等工艺制备，但该方法不但成本高，而且还污染环境。因此，急需一种低成本且环保的宠物咬胶制备工艺。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种植物基宠物咬胶的制备方法；目的之二在于提供一种植物基宠物咬胶。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种植物基宠物咬胶的制备方法，所述方法如下：
(1)将玉米淀粉、大豆分离蛋白和辅料混匀后获得混合粉，然后加入植物油、甘油和水混匀后获得混合物，备用；所述玉米淀粉和大豆分离蛋白总重量占所述混合粉总重量的75-85％，所述大豆分离蛋白占所述玉米淀粉和大豆分离蛋白总重量的15-25％；
(2)将挤出机和注塑机分别预热至100-120℃后，将步骤(1)中获得的混合物加入所述挤出机中，以90-210rpm的螺杆转速挤压2-5min后进入所述注塑机中注塑成型，冷却、烘干即可。
优选的，步骤(1)中，所述辅料占所述混合粉总重量的15-25％。
优选的，步骤(1)中，按占所述混合粉总重量百分比计，所述辅料包括如下组分：碳酸钙9-12％，白砂糖3-6％，单干酯1-2％，氯化钠1-2％，山梨酸钾0.2-1％，丙酸钙0.8-2％。
优选的，步骤(1)中，所述植物油、甘油和水的加入量依次为所述混合粉总重量的1-2％、15-25％和20-25％。
优选的，步骤(2)中，所述注塑机参数设置如下：注塑时间3-10s，注塑压力3-7Mpa。
优选的，步骤(2)中，所述烘干具体为在45-70℃下烘干至咬胶含水量为8-12％。
2、由所述的方法制备的植物基宠物咬胶。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种植物基宠物咬胶的制备方法及产品，该宠物咬胶以大豆分离蛋白和淀粉为主要原料，采用双锥螺杆挤出工艺制备，以大豆分离蛋白替代动物蛋白，以物理改性替代化学改性，在保证食品品质及安全的前提下，降低了生产成本，实现了节能减排。其中，在制备过程中限定玉米淀粉和大豆分离蛋白总重量占混合粉总重量的75-85％，大豆分离蛋白占玉米淀粉和大豆分离蛋白总重量的15-25％，玉米淀粉在挤压过程中充分糊化，在水、甘油等的作用下呈现塑性，大豆分离蛋白是植物蛋白中为数不多的可替代动物蛋白的品种之一，可满足宠物蛋白质营养补充的需求，且添加上述设定量的大豆分离蛋白对玉米淀粉基咬胶的塑性或力学性能的下降影响较小。在挤压过程中限定挤压温度为100-120℃，螺杆转速为90-210rpm，挤压时间为2-5min，是因为当挤压温度低于限定范围会导致淀粉糊化不完全，影响产品的塑化成型，而挤压温度过高则会导致挤压过程中产品焦化结壳，且产品颜色过深。螺杆转速低于设定转速时，挤压效率偏低且物料停留时间过长，导致产品质量劣化，螺杆转速高于设定转速时也会导致挤压物料的堵塞。在一定的挤压温度下，挤压时间与螺杆转速成负相关，因此适宜的螺杆转速决定了适宜的挤压时间。该咬胶制备方法简单易操作，且成本低，绿色环保，适合扩大化生产。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为实施例1中制备的植物基宠物咬胶的形貌图(图1中a为咬胶拉伸样条形貌，图1中b为咬胶弯曲样条形貌)；
图2为大豆分离蛋白含量(A)和挤压温度(B)对咬胶综合评分影响的响应面图；
图3为大豆分离蛋白含量(A)和螺杆转速(C)对咬胶综合评分影响的响应面图；
图4为挤压温度(B)和螺杆转速(C)对咬胶综合评分影响的响应面图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
制备植物基宠物咬胶
(1)将玉米淀粉、大豆分离蛋白和辅料(碳酸钙，白砂糖，单干酯，氯化钠，山梨酸钾，丙酸钙)混匀后获得100g混合粉，然后加入植物油、甘油和水混匀后获得混合物，备用；其中，玉米淀粉和大豆分离蛋白总重量占混合粉总重量的82.3％，大豆分离蛋白占玉米淀粉和大豆分离蛋白总重量的15％，碳酸钙的加入量为混合粉总重量的10.3％，白砂糖的加入量为混合粉总重量的3.9％，单干酯的加入量为混合粉总重量的1.2％，氯化钠的加入量为混合粉总重量的1.2％，山梨酸钾的加入量为混合粉总重量的0.3％，丙酸钙的加入量为混合粉总重量的0.8％，植物油的加入量为混合粉总重量的1.3％，甘油的加入量为混合粉总重量的20.6％，水的加入量为混合粉总重量的23.1％；
(2)将挤出机和注塑机分别预热至105℃后，将步骤(1)中获得的混合物加入挤出机中，以113rpm的螺杆转速挤压2min后进入注塑机中在注塑压力为5Mpa下注塑5s，成型后冷却，最后在60℃下烘干至咬胶含水量为10.8％即可，将咬胶分别制成拉伸样条和弯曲样条，形貌如图1所示，图1中a为咬胶拉伸样条形貌，图1中b为咬胶弯曲样条形貌。
实施例2
响应面法探究咬胶挤压生产工艺
测定5个指标：硬度F1、冲击强度F2、弯曲强度F3，拉伸强度F4，拉伸伸长率F5，对各指标以极差为参照值进行归一化，并赋予相应的权重系数：硬度0.1、冲击强度0.1、弯曲强度0.2，拉伸强度0.4，拉伸伸长率0.2，然后求和，得出综合评分F的计算公式为：F＝0.1(F1-77.3)/(89.7-77.3+0.1(F2-11.90)/(26.39-11.90)+0.2(F3-3.78)/(6.51-3.78)+0.4(F4-11.31)/(35.78-11.31)+0.2(F5-2.48)/(3.32-2.48)。
考察因子(自变量)大豆分离蛋白、挤压温度、螺杆转速别以X1、X2、X3代表，1、0、-1分别代表因素的三个水平，其它条件均匀与实施例1中相同。采用Box-Behnken试验设计，进行响应面分析，表1列出了各自变量的实验水平范围及其编码，评价指标(响应值)为咬胶的综合评价指标，设计辅助软件为Design-Expert 8.0。进行17组试验，以咬胶的综合评价指标为响应值(Y)，通过响应面分析探究制作咬胶的最优条件。
表1 Box-Behnken试验设计因素水平表
响应面试验设计
依据Box-Behnken实验设计原理，对15个试验点的响应面试验进行分析，具体试验方案及结果见表2。
表2响应面试验方案
通过响应面回归过程进行数据分析，建立综合评价指标的二次响应回归模型，寻找最优响应因子水平，得到综合评价的数学模型如下：
综合评分＝0.63-0.14A+0.084B-0.0070C-0.11AB-0.10AC+0.0012BC-4.140A2-0.19B2-0.074C2，其中A为大豆分离蛋白含量(％)；B为挤压温度(℃)；C为螺杆转速(rpm)。
对该回归方程进行方差分析，由表3方差分析可知，回归模型极显著((P<0.01)。大豆分离蛋白含量A和挤压温度B对咬胶综合评分具有极显著影响(P<0.01)，大豆分离蛋白含量A和挤压温度B的交互作用、大豆分离蛋白含量A和螺杆转速C的交互作用对咬胶综合评分的影响达极显著水平(P<0.01)，挤压温度B的二次项是极显著水平(P<0.01)，螺杆转速C的二次项是极显著水平(P<0.05)。因此说明该实验方法是可靠的。决定系数R2＝0.9661，说明回归方程的拟合程度较好，可信度较高。
表3方差分析
注：**表示极其显著水平(P<0.01)；*表示显著水平(P<0.05)。
大豆分离蛋白含量(A)和挤压温度(B)对咬胶综合评分影响的响应面图如图2所示，由图2可知，随着大豆分离蛋白含量增大，综合评分变化不明显，挤压温度增加，咬胶综合先增加后降低，曲面随着挤压温度的变化波动大，验证了挤压温度显著影响综合评分。低大豆分离蛋白含量与综合评分呈正比，如果继续增加大豆分离蛋白含量，综合评分反而开始下降。挤压时应该设定适当的温度来保证挤压效果和提高咬胶综合评价。挤压温度逐渐升高，综合评分先增加又下降，吸收足够热量的条件下，淀粉蛋白充分反应，分子间作用力被强大的压力和剪切力切断再重组，结构发生变化，使生淀粉转化成熟淀粉，但在较高的挤压温度下，原料中的淀粉和蛋白质等易焦化，结构塑化，容易堵塞螺杆，同时高温使物料呈焦化糊化，从而使综合评分下降。保持挤压温度不变，逐渐增加大豆分离蛋白含量时的综合评分变化不大。
大豆分离蛋白含量(A)和螺杆转速(C)对咬胶综合评分影响的响应面图如图3所示，由图3可知，随着大豆分离蛋白含量或螺杆转速增大，综合评分都表现为变化不大，螺杆转速对综合评分有影响。大豆分离蛋白含量不变，随着螺杆转速的增加，咬胶的综合评分先增加后减小，原因在于当螺杆转速较低时，物料所受的剪切力低，当螺杆转速增加时，物料与螺杆之间的摩擦和剪切作用增强，促进了淀粉和蛋白的分解和重组，咬胶综合评分增加。但当螺杆转速过大，物料停留时间过短，挤压中热传递不足，生化反应不充分，无法使淀粉溶胀糊化完全，所以螺杆转速过高和过低都将使咬胶综合评价降低。螺杆转速不变，随着大豆分离蛋白含量的增加咬胶的综合评分保持先增加后减小不明显变化，蛋白含量对咬胶综合评分不明显。
挤压温度(B)和螺杆转速(C)对咬胶综合评分影响的响应面图如图4所示，由图4可知，挤压温度和螺杆转速其中一个因素不变时，曲面随另一因素的增大先升高后降低。当螺杆转速保持不变时，增加挤压温度，综合评分同样先增大后减小，在低温时增加挤压温度有利于淀粉颗粒溶胀，分裂，糊化，发生反应。但当温度过高时，高温导致物料中淀粉与蛋白质发生美拉德反应，降低咬胶质量。当保持挤压温度一定时，螺杆转速增加，综合评分同样先增大后减小，在低螺杆转速下，淀粉，蛋白易焦糖化。随着螺杆转速升高，螺杆对淀粉，蛋白的剪切作用力增强，咬胶综合评价增大。但在较高螺杆转速，降低了物料在机筒中的挤压时间，物料还没完全熟化即被挤出模孔，所以导致综合评分很低。
以Design-expert软件进行响应面试验设计，建立相关回归模型，建立的回归模型、蛋白含量A、螺杆温度B对产品综合指标有极显著影响(P＜0.01)，而螺杆转速的影响不显著(P＞0.05)，得到相关参数对咬胶综合评价影响的大小依次为大豆分离蛋白含量＞挤压温度＞螺杆转速，且此模型可以对咬胶质量进行理论预测。咬胶综合评分达到极大值时的咬胶螺杆挤压优化工艺参数为：大豆分离蛋白含量15％、挤压温度105℃、螺杆转速113rpm，烘干后所得到的产品的咬胶整体性能最佳，抗拉伸强度和硬度适中，拉伸伸长率适中，延展性好，颜色接近白色。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种植物基宠物咬胶的制备方法，其特征在于，所述方法如下：
(1)将玉米淀粉、大豆分离蛋白和辅料混匀后获得混合粉，然后加入植物油、甘油和水混匀后获得混合物，备用；所述玉米淀粉和大豆分离蛋白总重量占所述混合粉总重量的75-85％，所述大豆分离蛋白占所述玉米淀粉和大豆分离蛋白总重量的15-25％；
(2)将挤出机和注塑机分别预热至100-120℃后，将步骤(1)中获得的混合物加入所述挤出机中，以90-210rpm的螺杆转速挤压2-5min后进入所述注塑机中注塑成型，冷却、烘干即可。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述辅料占所述混合粉总重量的15-25％。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，按占所述混合粉总重量百分比计，所述辅料包括如下组分：碳酸钙9-12％，白砂糖3-6％，单干酯1-2％，氯化钠1-2％，山梨酸钾0.2-1％，丙酸钙0.8-2％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述植物油、甘油和水的加入量依次为所述混合粉总重量的1-2％、15-25％和20-25％。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述注塑机参数设置如下：注塑时间3-10s，注塑压力3-7Mpa。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述烘干具体为在45-70℃下烘干至咬胶含水量为8-12％。
7.由权利要求1-6任一项所述的方法制备的植物基宠物咬胶。
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|---|---|---|---|---|
| CN112673983A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-20 | 重庆工商大学 | 一种基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶的制备方法及产品 |
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| CN102823745A (zh) * | 2011-06-17 | 2012-12-19 | 天津腾驰宠物用品有限公司 | 宠物狗用营养骨 |
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2020
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