第4章植物蛋白質(zhì)的提取、加工與利用

1、 蛋白質(zhì)是人類生命活動(dòng)最基本的物質(zhì)之一，是供給足夠的蛋白質(zhì)及必需的氨基酸維持健康的重要條件。 常見(jiàn)的用于制取植物蛋白質(zhì)的植物主要有: 大豆、花生、油菜籽、棉籽、葵花籽等。 含量一般在40%左右，個(gè)別品種可高達(dá)52%。 主要是大豆球蛋白，占80-90%，另外含有少 量的清蛋白。 氨基酸組成相當(dāng)完全，接近完全蛋白質(zhì)。（蛋氨酸和半胱氨酸較少)。 干花生仁平均含蛋白質(zhì)25-30%，其中90%為 球蛋白。它是由花生球蛋白花生球蛋白和伴花生球蛋白伴花生球蛋白 兩部分組成。 溶于水、10%氯化鈉或氯化鉀溶液，在pH7.5 的稀氫氧化鈉溶液中溶解度也很大。 利用不同飽和度的硫酸銨硫酸銨溶液，可使花生球 蛋白和

2、伴花生球蛋白分開(kāi)。 含量25%，去油后的菜籽餅粕中約含35-45% 的蛋白質(zhì)，略低于大豆粕中蛋白質(zhì)的含量。 菜籽蛋白為完全蛋白質(zhì)，不存在限制氨基酸。 與其它植物蛋白相比，菜籽蛋白的蛋氨酸蛋氨酸、 胱氨酸胱氨酸含量高，賴氨酸含量?jī)H略低于大豆 蛋白質(zhì)。 帶殼棉籽含蛋白質(zhì)20%左右，脫殼棉籽含蛋白質(zhì)40-45%，棉籽仁提油后的棉籽餅粕，蛋白質(zhì)含量高達(dá)50%，遠(yuǎn)比谷類種籽高。 棉籽蛋白在質(zhì)量上近于豆類蛋白質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也比谷類蛋白高。 脂肪氧化酶氧化不飽和脂肪酸的產(chǎn)物造成豆腥味。 脂肪氧化酶可以催化氧分子氧化脂肪中順1，4 戊二烯的不飽和脂肪酸及其脂肪酸酯，生成氫 過(guò)氧化物。 當(dāng)大豆的細(xì)胞壁破碎后，只要

3、有少量水分存在，脂肪氧化酶就可與大豆中的亞麻酸、亞油酸等底物反應(yīng)，發(fā)生氧化降解，產(chǎn)生明顯的豆腥味。 脂肪氧化酶的耐熱性較低，80是其存活界限。脂肪氧化酶脂肪氧化酶2.1 2.1 脂肪氧化酶脂肪氧化酶 胰蛋白酶抑制因子可抑制胰臟分泌的胰蛋白酶的活性，影響消化吸收，降低蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。 耐熱性強(qiáng)，不易被破壞。胰蛋白酶抑制物溫度高于100，30min，酶活性可下降90。2.2 2.2 胰蛋白酶抑制因子胰蛋白酶抑制因子2.2 2.2 胰蛋白酶抑制因子胰蛋白酶抑制因子2.3 2.3 脹氣因子脹氣因子 脹氣因子是指大豆中存在的棉子糖和水蘇糖，其含量分別占全豆的1.1和3.7； 由于棉子糖和水蘇糖在人體小

4、腸中不能消化，經(jīng)過(guò)大腸時(shí)，被細(xì)菌發(fā)酵而產(chǎn)氣，引起脹氣、腹瀉等；2.4 2.4 脲酶脲酶 是大豆各種酶中活性最強(qiáng)的酶，也是大豆的抗?fàn)I養(yǎng)因子之一，但易受熱失活。 國(guó)內(nèi)外均將脲酶作為大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子活力的一種指標(biāo)酶。2.5 凝集素 凝集素是一種糖蛋白，有凝固動(dòng)物體內(nèi)紅血球作用。 耐熱性低于胰蛋白酶抑制劑，蛋白水解酶和加熱均可使其失活。2.6 2.6 大豆皂甙大豆皂甙 大豆中約含0.56的皂甙，溶于水后能生成膠體溶液，攪動(dòng)時(shí)像肥皂一樣產(chǎn)生泡沫。 大豆皂甙有溶血作用，提取后可治療心血管病。還有抗癌作用，抑制HIV病毒的效果很好。但有一定毒性，一般低于50mg/kg體重時(shí)安全。 大豆蛋白質(zhì)在食品的配制、加工

5、、制取和貯藏的過(guò)程中，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量能產(chǎn)生影響的那些理化性質(zhì)。 注意：注意： 功能性在大豆蛋白質(zhì)未變性的條件下才具備，一但變性，功能性就消失。 影響吸水能力的因素： 大豆蛋白的氨基酸 組成情況、帶電 情況。 影響持水能力的因素： 溶脹但不溶解 粘度 凝膠網(wǎng)絡(luò)11S 球蛋白球蛋白 在100 條件下形成可溶性聚集體。 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)濃度大于8 % ,加熱100 1min 后, 形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。7S 球蛋白球蛋白 只有蛋白質(zhì)濃度超過(guò)75 % ,7S 球蛋白才能形成凝膠。 起泡性是指蛋白質(zhì)與氣體的相互作用關(guān)系。 大豆蛋白質(zhì)的體積增加率很高，分離大豆蛋白 在10分鐘內(nèi)，可使體積增加到620ml/mg，但時(shí) 間再

6、長(zhǎng)，體積則開(kāi)始下降。 發(fā)泡性可用于做甜食及油炸食品時(shí)起酥松作用。 乳化性是指將油和水混合在一起形成乳狀液體的性能。 機(jī)理機(jī)理： 大豆蛋白質(zhì)具有親水基，同時(shí)也具有親油基，可與水分子和脂肪結(jié)合，起乳化作用。 大豆蛋白具有成膜的特性，蛋白質(zhì)分子 在加熱的狀況下，活性反應(yīng)基團(tuán)借分子 鍵聚結(jié)成蛋白質(zhì)膜。 成膜性可對(duì)起泡性起一定的影響。 溶解度是大豆蛋白質(zhì)的一個(gè)重要功能特性，大豆蛋白質(zhì)在不同的溶液中表現(xiàn)出不同的溶解度，這種特性可作為蛋白質(zhì)提取時(shí)工藝確定的重要依據(jù)。 工業(yè)生產(chǎn)提取大豆蛋白質(zhì)： 堿堿 溶溶 酸酸 沉沉在水溶液中的溶解度 用水可以溶出原料中氮含量的80-90%。 是常規(guī)加工浸提大豆蛋白質(zhì)的理論依

7、據(jù)。在酸性水溶液中的溶解度 在pH4.3左右，溶解度最低； 減小酸濃度，溶解度逐漸增加； 中性時(shí)，接近在水中的溶解度。大豆蛋白質(zhì)在堿性溶液中的溶解度 溶解度高于在水中的溶解度； 當(dāng)pH值超過(guò)10以后，蛋白質(zhì)中的氨基酸 鏈容易斷裂，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的變性。 指大豆蛋白對(duì)油脂的吸收能力。 這一功能可以使油脂含量較高的產(chǎn)品不 走油，在貯藏期內(nèi)保持穩(wěn)定 大豆蛋白能形成具有類似動(dòng)物蛋白質(zhì)的咀嚼感，稱為大豆蛋白的組織性。 組織性是大豆蛋白可以作為各種“植物肉”產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。 蛋白質(zhì)的變性一般認(rèn)為是蛋白質(zhì)分子發(fā)生了高次結(jié)構(gòu)的變化，并不影響其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但往往破壞功能性。 熱變性 冷凍變性 有機(jī)溶劑引起的

8、變性5.1 大豆分離蛋白的制取工藝 利用蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的聚集、沉淀、偏離等電點(diǎn)時(shí)解聚、溶解的特性。低溫脫脂豆粕清理溶解渣液分離酸析離心分離堿液調(diào)節(jié)滅菌濃縮噴霧干燥包裝粉狀大豆離心蛋白大豆分離蛋白制取工藝流程圖大豆分離蛋白制取工藝流程圖大豆清理、破碎脫皮、軋片浸出豆油脫脂白豆片含水乙醇浸提稀酸浸提SPC典型SPC膨化SPC功能FSPC典型大豆?jié)饪s蛋白生產(chǎn)工藝流程圖典型大豆?jié)饪s蛋白生產(chǎn)工藝流程圖6.1 擠壓膨化技術(shù)擠壓膨化技術(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)的目標(biāo),將調(diào)配均勻的大豆食品原料通過(guò)螺桿擠壓機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)完成,具有應(yīng)用范圍廣、工藝簡(jiǎn)便、生產(chǎn)能力高、產(chǎn)品種類多、無(wú)廢棄物等優(yōu)點(diǎn)。目前主要用于膨化浸出及生產(chǎn)纖維狀、

9、海綿狀或粒狀大豆組織蛋白產(chǎn)品。6.2 微波加熱技術(shù)微波加熱技術(shù) 微波是一種頻率很高(3030 萬(wàn)Hz) 、波長(zhǎng)很短(0. 0011 m) 的電磁波,它以類似于光的速度直線傳播。吸收微波的各個(gè)分子能按微波的頻率高速往返運(yùn)動(dòng),相互碰撞,彼此摩擦而產(chǎn)生熱量,破壞微生物的生理結(jié)構(gòu)而達(dá)到殺菌的目的。 利用微波加熱技術(shù)可以對(duì)包裝的豆制品進(jìn)行殺菌保鮮、大豆原料的滅酶脫腥處理等。6.3 生物工程技術(shù)生物工程技術(shù) 該技術(shù)目前在大豆食品中已得到廣泛應(yīng)用,如大豆生物發(fā)酵技術(shù)、酶工程技術(shù)、生物加工技術(shù)等,主要用于大豆功能性蛋白的開(kāi)發(fā)(如蛋白肽及肽類飲料) 、飲品的開(kāi)發(fā)(如低聚糖飲料、乳清飲料、無(wú)糖速溶豆粉) 等。6.

10、4 超微粉碎技術(shù)超微粉碎技術(shù) 一般是指將物料顆粒粉碎至粒徑在30m以下的一種粉碎技術(shù)。 在天然動(dòng)植物資源開(kāi)發(fā)中應(yīng)用的超微粉碎技術(shù)一般達(dá)到微米級(jí),即可使其組織細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破壞,獲得所需的物料特性。 超微粉碎技術(shù)在部分功能性食品基料的制備方面起著重要的作用,在大豆加工中主要用來(lái)生產(chǎn)超微蛋白粉或纖維素粉。6.5 超臨界萃取技術(shù)超臨界萃取技術(shù) 利用某些流體(一般用二氧化碳) 在臨界點(diǎn)附近的某一區(qū)域(超臨界區(qū)) 與待分離混合物中的某種溶質(zhì)(具有異常平衡和傳遞改變) 在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變動(dòng)這一特長(zhǎng)而達(dá)到分離的目的。 可廣泛用于從固態(tài)或液態(tài)混合物中萃取所需成分。在大豆深加工中可用于對(duì)大豆皂甙、低聚糖、大豆異黃酮

11、、磷脂、維生素E 等生理活性成分進(jìn)行分離。6.6 膜分離技術(shù)膜分離技術(shù) 微濾、超濾、滲透和反滲透等膜分離技術(shù),為開(kāi)發(fā)大豆功能性食品提供了非常有效的加工方法,主要用于大豆蛋白的分離和回收、低聚糖的提取、磷脂的提純等。6.7 微膠囊技術(shù)微膠囊技術(shù) 微膠囊技術(shù)是一項(xiàng)用途廣泛且發(fā)展迅速的新技術(shù)。 它是用特殊手段將固體、液體或氣體物質(zhì)包裹在一微小的、半透性或封閉性的膠囊內(nèi)的過(guò)程,一般直徑在5200m。其優(yōu)點(diǎn)在于改變物態(tài)、保護(hù)敏感成分、降低揮發(fā)性、控制釋放、隔離活性成分、使不溶性組分混合等。微膠囊技術(shù)在大豆深加工中常用來(lái)實(shí)現(xiàn)粉末油脂、粉末磷脂、生理活性物質(zhì)的包埋等。6.8 高壓處理技術(shù)高壓處理技術(shù) 高壓處

12、理技術(shù)是日本在20 世紀(jì)80 年代首先開(kāi)發(fā)的技術(shù)。它是利用(12) 109 Pa 的高壓,對(duì)食品進(jìn)行非熱處理的技術(shù),不僅可以避免因加熱引起食品品質(zhì)的劣變和營(yíng)養(yǎng)成分的破壞,還可以完整地保持食品原有的色、香、味、形。利用該技術(shù)可對(duì)大豆食品進(jìn)行殺菌保鮮和大豆蛋白質(zhì)的處理以及大豆生理活性物質(zhì)的制備等 豆制品可分為發(fā)酵豆制品和非發(fā)酵豆制品。 非發(fā)酵豆制品：非發(fā)酵豆制品： 水豆腐類（豆腐腦、南豆腐、北豆腐） 半豆干類（白豆腐干、千張） 干豆腐類（腐竹） 鹵豆制品類（香干、豆絲） 油炸豆制品類（豆腐泡、炸素蝦） 發(fā)酵豆制品：發(fā)酵豆制品： 豆腐乳、豆瓣醬、醬油、豆豉等。7.1 豆腐 豆腐是中國(guó)的傳統(tǒng)食品,屬于

13、高度水化的大豆蛋白凝膠,相鄰蛋白質(zhì)分子通過(guò)氫鍵、疏水相互作用，靜電吸引甚至由二硫鍵等化學(xué)作用結(jié)合到一起，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將水以及水溶液中的其他物質(zhì)包容起來(lái)成為凝膠。1、含有不飽和脂肪酸，可以減低血液中的膽固醇，預(yù)防動(dòng)脈硬化癥、高血壓癥和心臟病。2、能強(qiáng)化血管、降低血壓。3、對(duì)慢性肝炎、肝硬化等疾病具有食療作用。4、對(duì)中老年人有預(yù)防健忘、癡呆等老化癥的功效。（蛋黃素脂肪可以分解醋膽素）5、豆腐中的堿質(zhì)，能使體內(nèi)脂質(zhì)代謝正常，防止發(fā)胖。6、含有大量的維生素，具有美容功效。1、大豆蛋白質(zhì)的提取2、前凝膠體系3、大豆蛋白的變性大豆大豆清理除雜清理除雜煮漿煮漿濾漿濾漿磨制磨制水洗水洗浸泡浸泡計(jì)量計(jì)量上

14、腦上腦破腦破腦蹲腦蹲腦點(diǎn)腦點(diǎn)腦成品成品加壓成型加壓成型豆腐加工工藝流程圖豆腐加工工藝流程圖1、選料 豆制品的質(zhì)量，很大程度上取決于原料大豆的品質(zhì)。一般凡無(wú)霉變或未經(jīng)熱處理的大豆，無(wú)論新陳都可用來(lái)制作都制品。而以色澤光亮、子粒飽滿、無(wú)蟲(chóng)蛀的新大豆為佳。但剛剛收獲的大豆不宜使用，應(yīng)存放2-3個(gè)月以上再用。2、除雜 原料大豆在收獲、貯運(yùn)過(guò)程中難免要混入一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不僅影響產(chǎn)品的衛(wèi)生和質(zhì)量，也會(huì)影響機(jī)械設(shè)備的使用壽命，所以必須除去。 豆制品生產(chǎn)中除雜方法分為： 濕選法 干選法 3、浸泡 目的：使豆粒吸水膨脹，利于大豆粉碎后 充分提取其中的蛋白質(zhì). 程度：吸水量約為1：11：2，大豆表面 光滑，無(wú)

15、皺皮。 溫度：15204、磨漿 大豆研磨時(shí)，必須隨料定量進(jìn)水。 為什么在研磨過(guò)程中要加水？為什么在研磨過(guò)程中要加水？ 水帶動(dòng)大豆在磨內(nèi)起潤(rùn)滑作用，起冷卻作用，能防止機(jī)身過(guò)熱和大豆蛋白質(zhì)變性；還可以使被磨碎的大豆中的蛋白質(zhì)溶解分離出來(lái)，形成良好的溶膠體。 5、濾漿 主要目的是把豆糊中的豆渣分離除去，制得以蛋白質(zhì)為主要分散質(zhì)的溶膠體。 濾漿過(guò)程也是豆?jié){濃度調(diào)節(jié)過(guò)程。6、煮漿 分離后的豆?jié){要迅速煮沸。其目的是通過(guò)高溫使豆?jié){的豆腥味和苦味消失，增進(jìn)大豆的香味和提高蛋白質(zhì)的消化率，并通過(guò)高溫滅菌，保證產(chǎn)品衛(wèi)生。 煮漿溫度要求在9598之間，并在此溫度保持2分鐘。7、點(diǎn)漿 在熱豆?jié){中加入鹽鹵或者石膏后，能

16、產(chǎn)生大量的電解質(zhì)的堿性金屬鹽，可改變豆?jié){中的pH值，使它達(dá)到大豆蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，使蛋白質(zhì)凝固，即形成凝膠。 影響因素：溫度 濃度 pH 值鹽類凝固劑 石膏、鹽鹵、氯化鈣等。 酸類凝固劑 葡萄糖酸內(nèi)酯（G.D.L）7、蹲腦 蹲腦就是豆?jié){的溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槎垢X的凝腦過(guò)程，蹲腦時(shí)大豆蛋白質(zhì)由分散逐漸交聯(lián)成網(wǎng)狀組織。 蹲腦時(shí)間： 2025分鐘8、破腦 從豆腐腦中排出部分豆腐水的過(guò)程。9、上腦 將豆腦注入模型中進(jìn)行造型。10、加壓成型 使豆腐腦內(nèi)部分分散的蛋白質(zhì)凝膠更好的結(jié)合。 加壓要適當(dāng)，一般先輕后重。1、加工南豆腐的豆?jié){濃度比北豆腐高， 點(diǎn)腦溫度比北豆腐稍高。2、南豆腐蹲腦后不破腦。3、南豆腐成型不加壓

17、（壓力?。?。 豆?jié){煮沸降溫過(guò)濾混合罐裝 升溫成型冷卻成品7.3 豆干類半成品豆干類半成品 豆?jié){點(diǎn)漿蹲活上板壓制切塊半成品豆?jié){點(diǎn)漿蹲腦打花波制壓制 揭片 切制半成品7.5 素制品 油炸制品 鹵制品 炸鹵制品 熏制品7.6 腐竹腐竹 生產(chǎn)原理： 熱變性蛋白質(zhì)分子依活性反應(yīng)基團(tuán)借副價(jià)鍵聚結(jié)成的蛋白質(zhì)膜，其他成分在薄膜形成過(guò)程中被包埋在蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之中，不是構(gòu)成薄膜的必要成分。 原料大豆清選脫皮浸泡磨漿濾漿 煮漿揭竹烘干包裝成品7.7 腐乳腐乳 以大豆為原料經(jīng)過(guò)制漿、點(diǎn)鹵、壓榨、制坯、接種、腌坯、前發(fā)酵、后發(fā)酵制成的一種發(fā)酵豆制品。 湯料 豆腐坯接種前發(fā)酵搓毛腌坯裝壇 后發(fā)酵成品7.8 豆豉豆豉 原

18、料大豆清選浸泡蒸煮冷卻制曲 洗曲拌曲發(fā)酵干燥7.9 豆醬豆醬 大豆清選浸漬蒸熟混合冷卻 接種制曲發(fā)酵成品7.10 豆乳制品豆乳制品 原理： 利用大豆蛋白質(zhì)的功能性和磷脂的強(qiáng)乳化性在水中形成均勻的乳狀分散體系。 加工工藝： 大豆清選脫皮浸泡磨漿漿渣分離 真空脫臭調(diào)制均質(zhì)殺菌灌裝 發(fā)酵工藝不同，醬油品質(zhì)和出品率也不同；共性共性 原料處理、制曲、發(fā)酵配制、浸出淋油、成品處理常用方法常用方法 低鹽固態(tài)發(fā)酵法 淀粉質(zhì)原料淀粉質(zhì)原料 水解后產(chǎn)生的糊精和葡萄糖，是構(gòu)成醬油體和味的主要成分。 常用小麥或者麩皮。 蛋白質(zhì)原料蛋白質(zhì)原料 蛋白質(zhì)含量高 脂肪含量低 沒(méi)有特殊臭味 不含有毒物質(zhì)食鹽食鹽 水分及夾雜物少

19、。 顏色潔白。 氯化鈉含量高。 鹵汁水 飲用水標(biāo)準(zhǔn) 含鐵多會(huì)影響醬 油的香氣和風(fēng)味。豆粕（餅）粉碎制曲接種冷卻蒸煮潤(rùn)水混合成品醬油加鹽及配制淋油發(fā)酵麩皮水種曲食鹽水食鹽水醬油釀造工藝流程圖醬油釀造工藝流程圖原料選擇（固態(tài)低鹽發(fā)酵法）選擇（固態(tài)低鹽發(fā)酵法） 主料：主料： 豆粕豆粕 輔料：輔料： 麩皮麩皮 粉碎粉碎 豆粕：不需軋碎 豆餅：要粉碎 保證粒度 便于浸漬蒸煮 蛋白質(zhì)一次變性潤(rùn)水目的 使水分均勻分布于原料各部位，原料吸水后變得膨脹松軟，以使蒸煮時(shí)蛋白質(zhì)迅速達(dá)到一次變性、淀粉充分糊化，從而溶出曲霉生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)成分及水分。加水量（氣候影響較大） 按豆粕重量 110一120 熟料水分 春秋季： 48一49 夏季： 49一51 冬季： 47一48目的目的 蛋白質(zhì)適度變性 淀粉糊化 殺死微生物要求 熟、軟、疏松、 不粘手、無(wú)夾心， 有熟料固有的色澤和香氣制曲制曲 在熟料中加人種曲，創(chuàng)造曲霉生長(zhǎng)繁殖的適宜條件，使之能充分繁殖，同時(shí)產(chǎn)生醬油釀造所需要的各種酶類(如蛋白酶、淀粉酶、氧化酶、