第四章植物蛋白及产品

1、第四章第四章 植物蛋白及产品植物蛋白及产品第一节第一节 植物蛋白及其特性植物蛋白及其特性第二节第二节 大豆蛋白的生产大豆蛋白的生产第三节第三节 传统大豆制品传统大豆制品第四节第四节 非食用大豆蛋白制品非食用大豆蛋白制品 谷物、豆类、油料种籽、肉、乳、蛋等均是传统食品蛋白质的主要来源。其中植物蛋白质占蛋白总产量的70%以上，而动物性蛋白质则不足30%。 食物蛋白质的特征：营养、无毒、易于消化吸收、来源丰富、在食品产品中表现出一定的功能特性。 植物蛋白质的种类繁多，涉及到单细胞蛋白、藻类蛋白质，以及高等植物的根、茎、叶、果肉和种籽中的蛋白质等。不同种类的蛋白质由不同的氨基酸并以不同的方式组成，它们

2、各自具有不同的结构和功能特性。一、概述一、概述第一节第一节 植物蛋白及其特性植物蛋白及其特性1.元素组成蛋白质主要由C、H、O、N组成。大多数蛋白质含有S；另有少数含有P、Fe、Zn、Mn等元素。2.基本结构单位基本结构单位是氨基酸。人体必需的氨基酸主要有赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、苏氨酸。对于婴幼儿组氨酸也是必需氨基酸。二、蛋白质的结构二、蛋白质的结构3.分子结构一级结构：氨基酸按照一定的顺序以肽键相连成的多肽链。维系一级结构的化学键只有肽键。二级结构：指蛋白质分子中的多肽链本身在空间的盘曲或折叠方式。主要有-螺旋结构和-折叠结构两种空间构象。 氢键是维系二级

3、结构的主要作用力。三级结构：是指多肽链在二级结构的基础上进一步按一定的方式折叠盘绕而形成的近乎球形的紧密结构。其中，氨基酸残基基团（非极性基团转向分子内部）相互作用形成的弱键（氢键、盐键、疏水键、二硫键和范德华力等）是稳定蛋白质三级结构的主要因素。四级结构：几条多肽链在三级结构基础上缔合在一起即为四级结构。维系四级结构的力主要是疏水键和范德华力。二、蛋白质的结构二、蛋白质的结构1.按蛋白质的分子形状来分球蛋白、纤维蛋白2.按蛋白质的分子组成来分简单蛋白质清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、组蛋白、精蛋白、硬蛋白结合蛋白质磷蛋白、核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、色蛋白3.按蛋白质的营养价值来分完全蛋白质半

4、完全蛋白质不完全蛋白质三、蛋白质的分类三、蛋白质的分类一般从食品中蛋白质的含量和食品中蛋白质被人体利用的程度两个方面来评价。主要评价指标有：蛋白质质量 蛋白质的质量主要取决于其必需氨基酸组成和消化率。消化率 蛋白质消化率是指人体从食品蛋白质吸收的氮占摄入的氮的比例。蛋白质营养价值的评价方法三、蛋白质的营养功能三、蛋白质的营养功能酶法化学方法生物方法生物方法影响蛋白质消化率的因素主要包括：蛋白质构象抗营养因子蛋白质与多糖或纤维素的结合情况食品加工方式在体外，利用胃蛋白酶或胰蛋白酶消化被试验的蛋白质以测定其消化率必需氨基酸的释出。通过测定被试验的蛋白质中的各种氨基酸的含量，并与理想的参考蛋白质中的

5、必需氨基酸模型比较。-化学评分蛋白质的功效比（PER）: 蛋白质的功效比是指测定生长发育过程中的动物每摄入1克蛋白质体重增加的克数。蛋白质的生物价（BV）:蛋白质的生物价是指被生物体利用保留的氮量与吸收的氮量之比。生物价是表示蛋白质营养价值的最常见指标。 蛋白质的净利用率（NPU）：蛋白质的净利用率是指蛋白质在体内被利用的情况，即在一定条件下体内储留的蛋白质在摄入蛋白质中所占的比例。蛋白质消化率（TD）：真实消化率是指所摄入的总氮减去代谢氮所得的差值与所摄入的总氮的比值。表观消化率是指所摄入的总氮减去粪便中的总氮所得的差值与所摄入的总氮的比值。 四、蛋白质的功能特性四、蛋白质的功能特性 植物蛋

6、白质的功能特性，是指在加工植物蛋白质的功能特性，是指在加工、保藏、制备或消、保藏、制备或消费期间费期间植物蛋白对应用产品的质量产生影响的某些物理化学植物蛋白对应用产品的质量产生影响的某些物理化学性质。性质。 如吸水性、粘着性、凝胶性、乳化性、发泡性、组织形成性、调色等。 这些功能性质都是基于蛋白质蛋白质- -水的相互作用、蛋白质水的相互作用、蛋白质- -蛋白质相互作用以及蛋白质的表面特性蛋白质相互作用以及蛋白质的表面特性的。营养质量的变化 适度的热处理可以提高蛋白质的消化率和必须氨基酸的生物有效性，如豆类和油料种子中含有胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶抑制剂等抗营养因子。适度的热处理，也可以使一些酶失活

7、，如蛋白酶、脂肪酶、脂肪氧化酶、多酚氧化酶等，以利于食品保藏过程中的品质保持。美拉德反应造成蛋白质的营养损失，但可赋予制品一定的感官品质蛋白质功能性质的变化有毒物质的形成 如赖氨酸基丙氨酸、N-亚硝胺等。五、食品加工对蛋白质功能特性的影响五、食品加工对蛋白质功能特性的影响第二节第二节 大豆蛋白的生产大豆蛋白的生产大豆的籽粒结构主要包括种皮、胚和子叶三部分。大豆的化学组成大豆因其脂肪和蛋白质含量较高而有“植物肉”之称。碳水化合物有可溶性和不可溶性之分。几乎不含淀粉。除了蔗糖外，其它都难以被人体消化，某些还能引起胀气感。脂肪约含16%-23%，其中不饱和脂肪酸如亚油酸等含量较高。另有磷脂、甾醇、生

8、育酚等功能性物质。酶和抗营养因子脂肪氧化酶、脲酶、蛋白酶等；抗营养因子主要有胰蛋白酶抑制素、血球凝集素等。 其它微量成分无机盐、维生素、皂甙、异黄酮等。一、大豆的结构与组成一、大豆的结构与组成 常说的大豆蛋白质，并不是单指某一种蛋白质，而是指存在于大豆中的所有蛋白质的总称。1.大豆蛋白质的分类 按溶解性可分为清蛋白（占5%）和球蛋白（占90%）2类。大豆球蛋白在p=4.5或加硫酸铵可沉淀析出，而又称为酸沉性蛋白质；而清蛋白无此特性，则叫非酸沉性蛋白质。 从免疫学角度，大豆球蛋白分为大豆球蛋白和-、-、-伴大豆球蛋白四种成分。 从生理功能来分，大豆蛋白包括储藏蛋白质（如7S球蛋白、11S球蛋白等

9、）和生物活性蛋白质（如脂肪氧化酶、淀粉酶、胰蛋白酶抑制剂、血球凝集素等）两大类。 按蛋白分子大小来分，大豆蛋白包括2S、7S、11S、15S等。二、大豆蛋白质的分类、组成与特性二、大豆蛋白质的分类、组成与特性2.大豆蛋白质的组成按蛋白质溶液在离心机中的沉降速度来分,可分为4个2S、7S、11S、15S组分（S=10-13秒，沉降系数）。这每一个组分都是一些重量接近（分子量）的分子混合物。表1 大豆蛋白的组成组分占蛋白质总量%成分分子量2S21胰蛋白酶抑制素8000-21500细胞色素120007 S37血球凝集素110000解脂酶102000-淀粉酶617007S球蛋白180000-21000

10、011 S3111 S球蛋白35000015 S116000001. 大豆浓缩蛋白质的概念以低温脱溶豆粕为原料，通过不同的加工方法，除去低温豆粕中的非蛋白质组分（如可溶性糖分、灰分以及其他可溶性的微量成分），使蛋白质的含量提高到65%（以干基计）以上的制品。2.生产原理 原理之一：利用淀粉和纤维素不溶于水，而使其与蛋白质分离； 原理之二：利用变性蛋白质不溶于水，而使其与可溶性糖类物质分离。3.主要工艺方法 稀酸洗涤法、乙醇洗涤法、湿热洗涤法、水剂法。三、大豆浓缩蛋白三、大豆浓缩蛋白稀酸浸提法工艺原理根据大豆蛋白质溶解度曲线，利用蛋白质在pH4.5等电点时其溶解度最低的特性，用稀酸调节pH，将豆

11、粕中的可溶性非蛋白质成分浸洗出来。工艺流程低温脱溶豆粕粉碎（过100目筛）加水（豆粕质量的10倍）缓慢加浓度为37%的盐酸（同时不停地搅拌，至等电点pH4.5 ）搅拌浸提40-60min 分离、洗涤加碱中和真空干燥60-70（或经调浆至浓度18-20%后喷雾干燥）优点：产品色泽浅、异味小、NSI高、功能性好等。 缺点：但由于需要大量的酸碱，并且排出大量含糖等营养物质的废水（含少量蛋白质），后处理较困难。含水酒精浸提法 工艺原理由于大豆蛋白质能溶于水而难溶于酒精中，而且随着酒精浓度的增加蛋白质溶解度降低，当酒精体积分数为60-65%时可溶性蛋白质的溶解度最低。利用这一性质，使用浓酒精洗涤低温脱溶

12、豆粕，即可除去可溶性非蛋白质成分。工艺流程 优缺点产品的色泽和风味均较好，蛋白质损失少。但是由于酒精能使蛋白质变性，而使蛋白质损失了一部分功能特性，而且制品中还残留有微量的酒精，限制了其用途。湿热浸提法工艺原理利用大豆蛋白质对热敏感的特性，将豆粕用蒸汽加热或与水一同加热，蛋白质因受热变性后水溶性降低到10%以下，然后用水将豆粕中的可溶性糖类浸洗出来，分离除去。工艺流程低温脱溶豆粕粉碎热处理水洗（用10倍质量的水）分离干燥浓缩大豆蛋白优缺点在加热处理过程中，大豆中的少量糖与蛋白质发生了反应，生成一些呈色呈味的物质，故产品色泽深，异味大；而且由于蛋白质发生了不可逆的热变性，部分功能特性丧失，其用途

13、受到限制。加热冷冻处理方法能少产生一些呈色呈味的物质，但产品得率低，NSI也小，蛋白质损失大，故此法已很少用于生产中。水剂法水剂法 基本原理 将低温脱溶斗破用水或稀碱液浸取蛋白质后，采用离心或过滤除去豆粕中的不溶性物质，然后经过灭菌、浓缩、干燥即得浓缩大豆蛋白质。 工艺流程 豆粕碾磨浸取固液分离灭菌浓缩干燥成品。 优点：所得蛋白质的NSI较高。1.大豆分离蛋白概念大豆分离蛋白，是将低温脱溶豆粕中的非蛋白质成分除去后，而得到的一种蛋白质含量不低于90%的大豆蛋白制品。2.主要生产工艺方法 碱溶酸沉法 超滤膜法四、大豆分离蛋白四、大豆分离蛋白碱提酸沉法 基本原理由于低温脱溶豆粕中的蛋白质大部分能溶

14、于稀碱中。将豆粕用稀碱液浸提后，离心分离去除豆粕中的不溶性物质，然后用酸把浸出液pH的调节到4.5使大部分的蛋白质等电凝聚沉淀（而仅仅余下10%的少量蛋白质如清蛋白仍然留在溶液中），蛋白质沉淀物再经分离、洗涤、中和、干燥等过程后，即得大豆分离蛋白。 工艺流程低温脱溶豆粕粉碎加水加碱液 搅拌浸提1-2h 缓慢加10-35%盐酸静置沉淀20-40min 分离洗涤加碱回调调浆（12-20%） 80、15s的加热杀菌喷雾干燥优缺点 该法可有效提纯蛋白质至90%以上，而且蛋白质产品色泽浅，质量好。但是工艺耗酸碱量大，成本较高。分离出来的乳清废水中含有些低分子蛋白质，有些浪费。超滤膜法 基本原理 其原理是

15、基于利用纤维质隔膜的大小不同孔径（最小孔径可达到1m），以压差为动力使被分离的物质小于孔径者通过，大于孔径者滞留。经超滤膜处理后，大分子蛋白质可得到浓缩，而低分子可溶性物质可随超滤液进一步被滤出。 工艺流程 豆粕加碱浸提离心分离去渣加碱浸提离心分离去渣加水稀释超滤反渗透喷雾干燥 优缺点 其不需要经过酸沉析和中和工序，可以降低大豆蛋白质中脂肪氧化酶和植酸等的含量；消化率高、色泽浅、质量好、无污染。 离子交换法的生产原理由于豆粕中含有一定量的有机酸盐如R(COOK)3 、柠檬酸钾等，当采用阴离子交换树脂（RNOH）处理大豆浆料时，会发生离子交换反应。反应一定时间后，提取液呈碱性，则大豆中的蛋白质逐

16、渐溶解到碱性溶液中，形成蛋白质钾盐（HN=P-COOK），固液分离即可得到蛋白质提取液。再把蛋白质提取液用阳离子交换树脂处理，交换树脂吸附蛋白质钾盐中的金属离子，放出氢离子，使液体逐渐趋于中性。再用盐酸回调至等电点就可使蛋白质沉淀下来。优缺点 大豆蛋白质的纯度高、灰分少、色泽浅；但生产周期长1.大豆组织蛋白的概念以低温脱溶豆粕、浓缩大豆蛋白、分离大豆蛋白为原料，加入一定的水及添加剂混合均匀，经加温、加压、成形等机械或化学的方法改变蛋白质组成方式，使蛋白质分子之间整齐排列且具有同方向的组织结构，同时，膨化、凝固，形成纤维状蛋白质，使之具有与肉类似的咀嚼感，这样的大豆蛋白质制品，就称为大豆组织蛋白

17、，又称为组织状大豆蛋白或人造肉。2.大豆组织蛋白制品的特点结构呈粒状，具有多孔性肉样组织和较高的营养价值，并有良好的保水性和咀嚼感；破坏和抑制了影响消化吸收的有害成分（如凝血素、脲酶、胰蛋白酶抑制素等），提高了大豆蛋白质的营养效能；在一定程度上去除了大豆的不良气味物质，降低了（因多糖作用而出现的）产气性。五、大豆组织蛋白五、大豆组织蛋白3.生产工艺生产工艺 主要有挤压膨化法、纺丝黏结法、水蒸汽膨化法等。主要有挤压膨化法、纺丝黏结法、水蒸汽膨化法等。挤压膨化法生产原理加入一定量的水分，在挤压膨化机里强行加温加压，在热和机械剪切力的联合作用下，蛋白质变性，结果使大豆蛋白质分子定向排列并致密起来（蛋

18、白质本身结构的变化），在物料挤出瞬间，压力降为压低，小分子迅速蒸发逸出，使大豆组织蛋白呈现层状多孔而疏松，外观显示出肉丝状。生产工艺流程原料（豆粕粉、盐、碱等） 加水（20-30%）搅拌挤压膨化（入口温度80 、出口温度180 ）切割成型干燥（70 ）冷却拌香着色成品（水分8-10%）纺丝粘结法生产原理高纯度的分离大豆蛋白溶解在碱溶液中，大豆蛋白质分子发生变性，许多次级键断裂，而形成具有一定黏度的纺丝液。将这种纺丝液通过具有数千个小孔的隔膜，而挤入含有食盐的醋酸溶液中，在这里蛋白质凝固析出，在形成丝状的同时，使其延伸（拉伸），并使其分子发生一定程度的定向排列，从而形成纤维，再用胶粘剂黏结压制即

19、可得到类似肉状的组织化大豆蛋白。生产工艺流程分离大豆蛋白调浆挤压喷丝凝固拉伸黏结压制干燥成品 水蒸气膨化生产原理采用高压蒸汽，将原料在0.5s内加热到210-240 ，使蛋白质迅速变性组织化。生产工艺流程低温脱溶豆粕粉加水、添加剂等混合均匀蒸汽组织化旋风分离切碎成品 大豆蛋白胨 低温豆粕浸取离心分离浸取蛋白液酶解灭酶真空浓缩喷雾干燥蛋白胨成品（也可以大豆分离蛋白为原料进行酶解处理而得） 大豆蛋白肽 豆粕浸取离心分离酸沉分离中和酶解超滤脱苦浓缩调配灭菌干燥大豆肽粉 大豆多肽味素 豆粕浸取蒸煮酶解分离热反应浓缩调配灭菌干燥粉状多肽味素六、大豆水解蛋白六、大豆水解蛋白一、传统大豆制品的分类一、传统大

20、豆制品的分类http:/ 非发酵型大豆制品非发酵型大豆制品 大豆粉、豆腐、豆腐干、豆腐皮、油豆腐、腐竹、素鸡等。 发酵型大豆制品发酵型大豆制品 豆腐乳、豆酱、豆豉、酱油等。第第三三节节 传统传统大豆大豆制品制品1. 传统豆腐的生产工艺流程 大豆清理浸泡磨浆过滤煮浆点浆、蹲脑成型冷却成品操作要点浸泡：该工序影响成品品质的因素主要包括浸泡温度和时间；磨浆和过滤：该工序影响成品品质的因素主要包括磨浆细度，过滤时注意控制浆液浓度；煮浆：该工序影响成品品质的因素主要包括煮浆时间和温度；点浆、蹲脑：该工序影响成品品质的因素主要包括凝固剂选择和用量确定，豆浆浓度，豆浆pH值，点浆温度，蹲脑时间；成型：传统豆

21、腐的成型通常包括上箱、压制、切块等过程。该工序影响成品品质的因素主要包括压制压力、压制时间。冷却：常用的冷却方法主要有自然降温法、水浴降温法、风冷降温法等。二、豆腐二、豆腐2.内酯豆腐的生产工艺流程 大豆清理浸泡磨浆过滤煮浆降温点浆包装凝结、杀菌冷却定型成品操作要点 点浆：该工序影响成品品质的因素主要包括豆浆浓度、点浆温度、葡萄糖酸内酯的用量； 凝结、杀菌：该工序影响成品品质的因素主要包括凝结温度和凝结时间。 盐类凝固剂盐类凝固剂石膏：主要成分为CaSO4盐卤：主要成分为MgCl2 酸类凝固剂酸类凝固剂葡萄糖酸-内酯有机酸：如柠檬酸、乳酸、富马酸、山梨酸、琥珀酸、葡萄糖酸及其酯或酐 复合类凝固

22、剂复合类凝固剂凝固剂的种类1.大豆粉的种类 根据大豆粉中脂肪含量的不同，可以分为： 全脂大豆粉全脂大豆粉 高含脂大豆粉高含脂大豆粉 低脂大豆粉低脂大豆粉 磷脂大豆粉磷脂大豆粉 脱脂大豆粉脱脂大豆粉 按大豆粉中蛋白质分散指数的不同，可以分为： 活性大豆粉活性大豆粉 非活性大豆粉非活性大豆粉三、大豆粉三、大豆粉2.全脂大豆粉的生产 工艺方法一：（瑞士布勒公司的全脂大豆粉生产的典型工艺） 原料大豆称量风选磁选去石调湿分离灭酶撞击脱皮摩擦脱皮冷却研磨全脂大豆粉 工艺方法二： 原料大豆清选去杂粗碎去皮压片前处理混合挤压粉碎全脂大豆粉 工艺方法三： 原料大豆清选去杂烘干冷却脱皮粉碎过筛全脂大豆粉3.脱脂大

23、豆粉的生产 工艺方法一： 低温豆粕粉碎筛分磁选脱脂大豆粉 工艺方法二： 浸出豆粕脱溶粉碎筛分脱脂大豆粉 工艺方法三： 机榨豆粕称量粉碎筛分脱脂大豆粉 1.概述 豆乳制品是大豆制品的一大类，主要包括豆乳、豆炼乳、酸豆乳、豆乳晶和豆乳粉等。 豆乳生产的本质就在于，利用了大豆蛋白质的功能特性和磷脂的乳化性。2.工艺流程 大豆清选脱皮浸泡磨浆浆渣分离真空脱臭调制均质杀菌灌装成品四、豆乳四、豆乳3.3.豆乳制品生产中的常见问题豆乳制品生产中的常见问题 产品稳定性问题产品稳定性问题 由于豆乳中含有一定量的油脂，而使豆乳产品容易出现脂肪上浮的现象。通常可用蔗糖酯、卵磷脂等乳化剂以提高豆乳的乳化稳定性。 脱腥

24、脱涩问题脱腥脱涩问题豆乳的豆腥味和苦涩味物质组成复杂。研究发现，中等长度碳链的羰基化合物可能是挥发性豆腥味的主要构成物，某些呋喃衍生物也与豆腥味的产生关系密切；而酚类物质则为不挥发性的苦涩味的主要成分。这些异味物质有一些是大豆原料本身就含有的，但其中绝大部分则是大豆制品加工过程中产生的（如加工过程中操作不当而导致不饱和脂肪酸在脂肪氧化酶作用下而发生氧化）。目前可用于豆乳风味改进的方法目前可用于豆乳风味改进的方法1.概述 酱油为我国的传统发酵食品，是从大豆和小麦的发酵产物中提取的一种棕黑色液体，其作为调味料已有几千年。是最为普遍接受的大豆发酵产品。 按照原料和制造方法来分，酱油主要有发酵酱油、化

25、学酱发酵酱油、化学酱油和半化学酱油油和半化学酱油三种。地域上分有中国酱油（传统酱油、现代中国酱油（传统酱油、现代酱油）和日本酱油酱油）和日本酱油两种。按照加工工艺来分，主要有天然晒露天然晒露法、稀醪发酵法、分酿固稀发酵法、固态无盐发酵法、固态低法、稀醪发酵法、分酿固稀发酵法、固态无盐发酵法、固态低盐发酵法盐发酵法。 2.酱油的生产工艺 豆粕麸皮混合润水蒸熟冷却接种米曲霉（种曲）厚层通风培养成曲盐水发酵压榨粗酱油精制成品五、酱油五、酱油3.酱油生产工艺操作要点种曲的制备 麸皮+辅料如面粉+40-50%的水混匀蒸熟过筛（再加入30-45%的冷开水或含0.5-1%醋酸钠水溶液）摊冷冷却接种装盘翻曲加水揭去纱布和草帘种曲 成曲的制备 豆粕和麸皮混合润水蒸熟冷却接种米曲霉（种曲）厚层通风培养成曲 盐水发酵 盐水发酵方法主要有固态低盐发酵法、固态无盐发酵法、