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第九章植物蛋白及产品 本章学习内容 一 概述二 大豆蛋白生产工艺三 植物蛋白饮料生产 豆乳的生产 四 传统大豆制品的加工 细胞组织都由蛋白质组成 蛋白质约占人体全部重量的20 含量仅次于水 在生命的任何阶段 身体的成长 发育和维持健康都离不开它 一 概述 动物蛋白与植物蛋白 自然界的蛋白质分为植物蛋白和动物蛋白 二者各有利弊 储存于肉 禽 鱼 海产等动物中的蛋白质属于动物蛋白 是高含量蛋白食物 但其人体必需氨基酸的组成比例与人体需求的比例相差较大 且富含较高的脂肪和胆固醇 不仅不能很好地被人体利用 还容易使人发胖 诱发心脑血管等疾病 储存于大豆 花生 稻谷 小麦 玉米 菜籽 葵花籽等植物中的蛋白质属于植物蛋白 具有 低糖 低脂肪 低热量 不含胆固醇 的特点 且在自然界存量丰富 在人们日益追求健康的今天 植物蛋白相对动物蛋白越来越体现出其优势 各类食物中蛋白质含量 从成分看 在众多植物蛋白和动物蛋白中 大豆是一种优质蛋白来源 是具代表性的植物蛋白品种 一 世界植物蛋白工业发展现状 小麦蛋白和大豆蛋白研究的最多 也最成功 生产及消费的数量方面 美国和日本较先进 一 概述 二 植物蛋白及其营养价值 常见的富含植物蛋白的作物 大豆花生菜籽 棉籽 葵花子小麦玉米大米 植物蛋白的生理功能 抗肿瘤作用降低胆固醇的作用对肾脏病的有益作用对肝炎后进行性肝硬化的营养支持作用降低高血压患者的血压和预防心血管疾病容易被人体消化吸收 不含胆固醇 和动物蛋白在氨基酸的组成上具有互补性 近年国内外开始重视低脂肪 无胆固醇的植物蛋白资源的开发 植物蛋白的治疗作用 1 大豆蛋白质的特性 大豆蛋白质的含量 40 主要是大豆球蛋白 80 90 含有少量清蛋白 大豆蛋白的氨基酸组成完全 含有各种必需氨基酸 蛋氨酸和半胱氨酸含量稍低 其余必需氨基酸均达到或超过世界卫生组织的推荐值水平 接近完全蛋白质 特别是含有较多的赖氨酸 与其他粮食或动物性食物混合食用最好 干花生仁平均含蛋白质25 30 其中90 为球蛋白 它是由花生球蛋白和伴花生球蛋白两部分组成 溶于水 10 氯化钠或氯化钾溶液 在pH7 5的稀氢氧化钠溶液中溶解度也很大 利用不同饱和度的硫酸铵溶液 可使花生球蛋白和伴花生球蛋白分开 2 花生蛋白质的特性 含量25 去油后的菜籽饼粕中约含35 45 的蛋白质 略低于大豆粕中蛋白质的含量 菜籽蛋白为完全蛋白质 不存在限制氨基酸 与其它植物蛋白相比 菜籽蛋白的蛋氨酸 胱氨酸含量高 赖氨酸含量仅略低于大豆蛋白质 3 菜籽蛋白质的特性 带壳棉籽含蛋白质20 左右 脱壳棉籽含蛋白质40 45 棉籽仁提油后的棉籽饼粕 蛋白质含量高达50 远比谷类种籽高 棉籽蛋白在质量上近于豆类蛋白质 营养价值也比谷类蛋白高 4 棉籽蛋白质的特性 向日葵蛋白的赖氨酸含量少 是营养上的限制因子 向日葵蛋白质不易形成凝胶 但具有优良的起泡性和发泡稳定性 并且向日葵的脱脂物具有很好的组织形成性 利用挤压成型机 能制成组织状向日葵蛋白制品 不足之处 产品的外观颜色较灰暗 5 向日葵蛋白质的特性 小麦约含有13 蛋白质 构成面筋的麦胶蛋白和麦谷蛋白是小麦子粒中的主要蛋白质 麦胶蛋白溶解于中等浓度的乙醇 在60 70 乙醇中溶解度最大 不溶于无水乙醇 在稀甲醇 丙醇 苯 醇溶液和酚对甲苯 冰醋酸溶液中都能溶解 也能在弱酸和弱碱溶液中溶解 小麦麦胶蛋白氨基酸组成相当完全 其中谷氨酸的含量高达38 87 因此也常用小麦面筋制取味精 谷氨酸钠 6 小麦蛋白质的特性 麦谷蛋白小麦面筋蛋白质的另一个主要构成成分是麦谷蛋白 它不溶于水和酒精 麦谷蛋白与麦胶蛋白结合在一起很难分离 稍溶于热的稀乙醇中 但冷却后便成絮状而沉淀 只有新制得的尚未干燥的麦谷蛋白才非常容易溶解在弱碱和弱酸中 并在中和时又沉淀出来 6 小麦蛋白质的特性 麦清蛋白小麦子粒中还含有0 3 0 4 麦清蛋白 等电点为pH值4 5 4 6 氨基酸组成上亮氨酸含量较高 面筋小麦中蛋白质的重要特征是在调制面团时蛋白质形成面筋 当小麦面团在水中揉洗的时候 它的一部分淀粉粒和麸皮微粒脱离面团成为悬浮状态 另一部分溶解于水中 剩余部分为块状的胶皮状物 称之为面筋 面筋的氨基酸组成中严重缺乏赖氨酸 属于不完全蛋白质 6 小麦蛋白质的特性 二 大豆蛋白生产工艺 大豆粉的生产大豆蛋白的生产 1 大豆浓缩蛋白 2 大豆分离蛋白 3 大豆组织蛋白 大豆蛋白粉 一 大豆蛋白粉包括半脱脂蛋白粉 发泡蛋白粉 活性全脂蛋白粉和脱脂蛋白粉 半脱脂蛋白粉的蛋白质含量为45 以上 可广泛应用于肉制品 乳制品 糖果制品 面制品和保健品中 提高产品蛋白含量和增加保健功能 肉制品 运用其凝胶性 吸油性和亲水性 保持水分和脂肪 增强弹性和致密度 提高出品率 降低成本 面制品 可增进谷类蛋白氨基酸平衡 增强营养和口感 延长保持期 用于方便面挂面等面制食品 使面制品更加富有营养 并且可以防止脂肪渗透其中 保健营养食品 用于制作各类高蛋白营养保健食品 如麦片 米粉等 降低胆固醇含量提高营养价值 大豆蛋白粉 二 发泡蛋白粉 发泡蛋白粉蛋白质含量为50 以上 色泽乳白 细腻 无异味 营养丰富 含大豆多肽 氨基酸 大豆低聚糖 大豆异黄酮等多种营养成分 产品功能性突出 发泡率高 乳化能力强 可添加到冰淇淋 蛋糕和糖果等食品中提高乳化 发泡力 也可以直接添加于牛奶 豆奶中 活性全脂蛋白粉 活性全脂蛋白粉蛋白质含量为40 以上 具有凝胶性 乳化性 吸油性 吸水性等功能特性 可作为添加剂加到香肠 汉堡包等肉制品和方便面中 替代乳制品和鸡蛋来降低成本 同时还可提高产品质量 调节和强化产品的营养 延长存放期 因其蛋白质的漂白性 添加到面粉中 可以提高其营养价值 还可使面粉增白 大豆蛋白粉 三 脱脂蛋白粉 脱脂蛋白粉蛋白质含量为55 以上 可广泛应用于肉制品 乳制品 糖果制品 面制品和保健品中 改善产品功能 大豆蛋白质粉市场主要品牌 中国市场上主要蛋白质粉品牌安特福蛋白质粉 金旦白上海祝福生物科技有限公司出品 康思得蛋白质粉 深圳市康思得蛋白质工程有限公司出品 安利蛋白质粉 美国安利公司出品 瑞士牌蛋白粉 加拿大天然植物药业有限公司出品 数字高蛋白粉 天圜营养集团有限公司 大庆日月集团 出品 大豆浓缩蛋白的生产 概念大豆浓缩蛋白是以脱脂豆粕为原料 除去其中的可溶性碳水化合物 得到含蛋白质70 左右的粉状产品 生产原理提取或除去蛋白粉中的可溶性碳水化合物 典型大豆浓缩蛋白生产工艺流程图 主要方法有 1 稀酸沉淀浓缩分离法 利用蛋白质在酸性状态下 PH4 3 4 5 溶解度最低 通过离心方法将不溶性蛋白质 多糖和可溶性糖类及低分子蛋白质分开 然后再中和浓缩 干燥脱水 即可得到浓缩蛋白粉 优点 产品水溶性好缺点 需要酸和碱的量大 营养物质损失多 产品风味差 2 酒精水溶液洗涤浓缩法 在酒精浓度为60 65 的溶液中 可溶性大豆蛋白的溶解度最低 可溶性部分 糖类 灰分和醇溶蛋白质不溶性部分 浓浆液干燥即得浓缩蛋白质 优点 产品色泽和风味好 蛋白质损失少 缺点 酒精条件下 蛋白质变性程度高 易有酒精残留 3 酸浸醇洗法 粉碎 浸泡稀盐酸调PH4 4 4 6 达到蛋白质等电点 沉淀的蛋白质 纤维和浸液分开 固形物用60 80 的酒精溶液洗涤2次 除去低分子的糖类 色素等 醇洗后的蛋白质经过常压或真空高压干燥 即得浓缩蛋白 4 湿热水洗法 先将脱脂豆粕用水蒸气加热 使蛋白质变性 失去水溶性 然后再用水洗法将水溶性糖类等溶解并分离出来 较少应用于生产 5 膜分离法利用膜将小分子可溶物分离出来 蛋白质和纤维等不溶物 经脱水干燥可得浓缩蛋白 大豆浓缩蛋白的应用 大豆浓缩蛋白的蛋白含量70 以上 具有高溶解性 高分散性 乳化性 凝胶性 保水性等特性 且低脂肪 低糖 低胆固醇 在食品加工领域有着广泛的应用前景 加工肉制品 利用其加工香肠 火腿等产品 可以提高蛋白质含量 降低产品脂肪及胆固醇 且有改善产品品质 口感 风味等作用 加工水产品 利用其加工鱼肉香肠 鱼丸等产品 可以改善产品的风味及口感 降低生产成本 加工焙烤食品 利用其加工面包 糕点 快餐面等 提高产品蛋白质的含量 改善口感 降低生产成本加工乳制品 主要用于奶粉 咖啡伴侣 豆奶粉中 提高奶粉中蛋白质的含量 增加其营养价值 加工饮料 作为添加剂制作柠檬酸饮料 咖啡 果汁 豆奶等 加工冰淇淋 利用其代替脱脂乳粉 可以改善冰淇淋乳化性 推迟冰淇淋中乳糖的结晶 防止其超沙现象 提高产品质量 大豆分离蛋白的生产 概述大豆分离蛋白是一种高纯度的蛋白质产品 蛋白质含量90 以上 不但除去了低分子的可溶性的非蛋白质部分 而且还除去了不溶性的高分子成分 碳水化合物和灰分等 生产方法和原理 大豆分离蛋白制取工艺流程图 1 碱溶酸沉法 低温脱脂豆粉中的蛋白质大部分可以溶于稀碱溶液中 所以 先将豆粉用稀碱液浸提后 经过滤可以除去豆粕中的不溶性物质 然后浸提液再用酸调至PH4 5左右 蛋白质处于等电点沉淀下来 再离心除去乳清液 蛋白质沉淀物经干燥脱水即为大豆分离蛋白 2 超滤法 直接超滤法连续二次超滤法不连续二次超滤法 3 离子交换法 1 用阴离子交换树脂处理脱脂大豆浆料 提取液呈碱性 蛋白质逐渐溶解到碱性溶液中 而阴离子交换树脂将脱脂大豆总的有机酸根吸附住 这样通过固液分离就可以得到含有蛋白质的提取液了 2 把含有蛋白质的提取液用阳离子交换树脂处理 交换树脂可以将蛋白溶液中的金属离子吸附 置换出阳离子 使液体逐渐趋于中性 再用盐酸调至等电点 蛋白质就可沉淀分离出来 大豆分离蛋白的应用 大豆分离蛋白的蛋白含量超过90 容易被人体消化吸收 及时补充人体所需的蛋白质 氨基酸 不含碳水化合物和脂肪 乳化性能好 凝胶形成性强 粘结力高 溶解性好 适宜于乳化型碎肉制品或水产类鱼糜制品的生产应用 不但可增强成品的质构 弹性 硬度 粘结性 咀嚼感 及风味 并可增加成品的得率 使企业获得更好的经济效益 组织大豆蛋白的生产 概述组织大豆蛋白 是以脱脂豆粉 浓缩蛋白或分离蛋白为原料 利用专用设备进行特殊加工而成的形同瘦肉又具有咀嚼感的蛋白质食品 组织蛋白 是指加工成形后的蛋白质分子重新排列具有同方向组织结构 同时凝固后形成丁度纤维状蛋白 生产方法 挤压膨化法原理 蛋白粉加水形成面团进入膨化机内 收到强烈的加温 加压 剪切和融合等综合作用后 在压出机膛时喷爆成形 在高温高压的作用下 分子内部高度规则的空间结构被破坏 次级键断裂 肽链松散 易于伸展 在受到定向力的作用时 蛋白质在变性的同时发生一定程度的定向排列 形成一定的组织结构 最后由于温度和压力突然降低而产生一定的膨化 即可得到多孔的组织蛋白 蛋白质在膨化的过程中发生了热变性 而变成了不溶状态 因而成品干燥后再复水 也可保持良好的组织状态和口感 生产工艺 1 原料的粉碎 2 调和粉碎后的原料粉加入适量水 改良剂及调味料和成面团 2020 3 16 39 可编辑 常用的改良剂有 碳酸氢钠和碳酸钠 调味剂有 盐 味精 香料 3 挤压膨化温度是个关键因素 根据原料不同温度有所不同 一般挤出机的出口温度不低于180 入口温度控制在80 4 烘干如果对产品质量有更高的要求 可以再进行二次膨化 纺丝粘结法 1960年此项技术在美国进入实用阶段 生产原理纺丝粘结法是将高纯度的分离蛋白溶解在碱液中 大豆蛋白质分子次级键断裂形成具有一定黏度的纺丝液 在含有食盐的醋酸溶液中 蛋白质凝固析出 延伸 分子定向排列形成纤维 将蛋白纤维用凝胶黏合剂黏结压制 就得到似肉状的大豆组织蛋白 生产工艺 1 调浆把分离大豆蛋白用稀碱液调和成蛋白质含量为10 30 PH9 13 5的纺丝液 老化 尽量缩短老化时间和老化温度 2 纺丝 包括喷丝和凝固拉伸两步 将经过老化后的喷丝液 经喷丝机的喷嘴被挤压到盛有食盐和醋酸溶液的凝聚池中 蛋白质凝固的同时 进行适当拉伸即得蛋白纤维 3 粘结成型 目的 把单一或复合的蛋白纤维加工成各种仿肉制品 常用的粘结剂 蛋清蛋白 淀粉 糊精 海藻胶 CMC等 为使风味更好 可加入一些风味剂 着色剂及品质改良剂 蛋白纤维和调好的粘结剂混合 进行压制 整形 干燥或冷藏即为成品 大豆组织蛋白的应用 大豆组织蛋白的蛋白含量为55 以上 有良好的吸水性 保油性及颗状结构 使其口感类似于肉类 是一种理想的肉制品添加物 加进肉中可降低加工成本并防止肉收缩 提高肉制品中蛋白的含量 使产品拥有更高的营养价值 豆乳生产工艺流程 第三节植物蛋白饮料的生产 工艺要点 原料的选择制作豆乳的原料有 全大豆 去皮大豆 全脂大豆粉 脱脂大豆粉 大豆蛋白等 浸泡目的 为了软化大豆组织 以利于蛋白质有效成分的提取 浸泡水面上有少量泡沫出现 豆皮平滑紧张 用手搓豆较易分成两半 且面光滑平整 中心部位与边缘色泽一致 表明浸泡时间已够 一般加入0 5 的碳酸氢钠浸泡 可有效软化组织结构 利于浸泡和去腥 脱皮可减轻豆腥味 提高产品白度 从而提高豆乳品质 脱皮方法有干法脱皮和湿法脱皮 脱皮大豆脂肪易发生酶促氧化 产生豆腥味 所以脱皮大豆需及时加工 磨浆与分离浆体通常采用离心操作进行浆渣分离 注意 磨浆前应采取抑酶措施 脱皮 调配目的 有助于改善豆乳稳定性和质量方法 添加稳定剂添加乳化剂 蔗糖酯 单甘酯和卵磷脂 添加增稠剂 海藻酸钠添加赋香剂常用香味物质有 奶粉 鲜奶 奶油香精等 添加营养强化剂 均质均质可提高豆乳的口感和稳定性 增加产品的白度 均质效果取决于均质压力 物料温度和均质次数 杀菌以肉毒梭状芽孢杆菌为杀菌对象 包装无菌包装是今年来发展迅速的包装方式 高温瞬时灭菌 UHT 与脱臭灭菌目的 破坏抗营养因子 钝化残存酶的活性杀灭部分微生物 可提高豆乳温度 有助于脱臭 灭菌后泵入真空脱臭器脱臭 酶法制豆乳的生产工艺 大豆 脱壳 微波烘烤 磨粉 分散调浆 胶体磨磨浆 酶处理 胶体磨磨浆 调味 稀释 热处理 均质 成品酶处理 使用蛋白酶 淀粉酶和纤维素酶 减小豆乳粒子的粒度 使豆乳的口感更好 改进豆乳质量的措施 1 改善豆乳的风味方法 钝化或抑制脂肪氧化酶的活性 防止产生豆腥味 1 热磨法 80 2 预煮法 脱皮大豆在沸水中煮3 5min 除去豆乳中的不良气味 真空脱臭法 2 提高豆乳口感 进行均质处理3 提高蛋白质和固形物的回收率 1 前适度加热 再配合应用热磨法 2 磨豆时加水量要适当 1 8 豆制品可分为发酵豆制品和非发酵豆制品 非发酵豆制品 水豆腐类 豆腐脑 南豆腐 北豆腐 半豆干类 白豆腐干 千张 干豆腐类 腐竹 卤豆制品类 香干 豆丝 油炸豆制品类 豆腐泡 炸素虾 发酵豆制品 豆腐乳 豆瓣酱 酱油 豆豉等 第四节传统大豆制品的加工 一 传统豆制品加工的辅料 一 凝固剂卤水石膏 硫酸钙 葡萄糖酸内酯 GDL 复合凝固剂 二 消泡剂 原因 水变成蒸汽 鼓起蛋白质形成的 影响 假沸 点脑时影响凝固剂分散 油脚油脂膏硅有机树脂脂肪酸甘油酯 三 防腐剂 常用2 3 丙烯酸 硝基呋喃系化合物 四 水软水好于硬水水的PH最好为中性或微碱性 1 豆腐豆腐是中国的传统食品 属于高度水化的大豆蛋白凝胶 相邻蛋白质分子通过氢键 疏水相互作用 静电吸引甚至由二硫键等化学作用结合到一起 形成三维网络结构 将水以及水溶液中的其他物质包容起来成为凝胶 二 传统大豆制品的加工工艺 豆腐的功能 1 含有不饱和脂肪酸 可以减低血液中的胆固醇 预防动脉硬化症 高血压症和心脏病 2 能强化血管 降低血压 3 对慢性肝炎 肝硬化等疾病具有食疗作用 4 对中老年人有预防健忘 痴呆等老化症的功效 蛋黄素脂肪可以分解醋胆素 5 豆腐中的碱质 能使体内脂质代谢正常 防止发胖 6 含有大量的维生素 具有美容功效 豆腐加工的基本原理 1 大豆蛋白质的提取2 前凝胶体系3 大豆蛋白的变性 豆腐制作工艺 豆腐加工工艺流程图 操作要点 1 选料豆制品的质量 很大程度上取决于原料大豆的品质 一般凡无霉变或未经热处理的大豆 无论新陈都可用来制作都制品 而以色泽光亮 子粒饱满 无虫蛀的新大豆为佳 但刚刚收获的大豆不宜使用 应存放2 3个月以上再用 2 除杂原料大豆在收获 贮运过程中难免要混入一些杂质 这些杂质不仅影响产品的卫生和质量 也会影响机械设备的使用寿命 所以必须除去 豆制品生产中除杂方法分为 湿选法干选法 3 浸泡目的 使豆粒吸水膨胀 利于大豆粉碎后充分提取其中的蛋白质 程度 吸水量约为1 1 1 2 大豆表面光滑 无皱皮 温度 15 20 4 磨浆大豆研磨时 必须随料定量进水 为什么在研磨过程中要加水 水带动大豆在磨内起润滑作用 起冷却作用 能防止机身过热和大豆蛋白质变性 还可