1、第八章植物蛋白第八章植物蛋白(大豆大豆)制品生产工制品生产工艺艺第一节 概 述 第二节 豆乳粉生产技术 第三节 大豆蛋白制品生产工艺第四节 豆腐的生产工艺 大豆是一种重要的经济作物，是优良的油脂和蛋白质资源，其栽培和加工都已有悠久的历史。大豆加工在长期的历史发展过程中形成了多种多样的传统大豆制品。近代科学技术的融入，一方面使传统大豆制品在工艺、技术和设备上得到了发展和完善，另方面形成了许多新型的大豆制品。传统大豆制品种类繁多、风格各异，但总的来说无外乎有两大类，一类是发酵类传统大豆制品，另一类是非发酵类传统大豆制品。发酵类传统大豆制品的原料主要有两大类，一是原大豆，二是豆腐类。由原大豆作原料可
2、以生产出豆酱、酱油、豆豉，纳豆等传统发酵大豆制品，由豆腐作原料可生产出臭豆腐、腐乳等传统发酵大豆制品。非发酵类传统大豆制品几乎均是以三种豆腐类制品，即水豆腐，豆腐片(干豆腐)和豆腐白干为基础经干制、冻结、卤制、熏制和油炸等工序加工而成的。例如，水豆腐可加工成冻豆腐和脱水冻豆腐等豆制品，由豆腐干可以加工出花干、熏干、熏花干、炸豆腐、素鸡腿等产品，以豆腐片为原料可加工出豆腐丝、豆腐卷、素火腿等产品。本世纪四五十年代以来出现了新型的大豆制品，主要有两大类，一类是蛋白类大豆制品，包括大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、大豆组织蛋白和大豆发泡蛋白粉；另一类是模拟牛乳和奶粉的豆乳(或豆乳粉)类产品，如豆乳
3、、发酵豆乳、豆乳粉，豆乳晶等。传统大豆制品生产粗放、工艺简单、规模较小；产品大多可直接食用，或为半成品。新型大豆制品均为大规模工业化生产，机械化、自动化水平高，产品不光以食用为目的。豆乳类产可直接食用，而蛋白类制品则作为原料或添加剂应用于其他食品中。本章主要介绍新型大豆制品中豆乳粉和大豆蛋白制品的生产工艺，豆乳的生产可参见饮料生产工艺部分；非发酵类传统大豆制品中，只介绍水豆腐，干豆腐和豆腐干三种基础产品的生产工艺。一、大豆蛋白质的营养研究 在我国，豆腐及其传统豆制品制作的历史也很悠久，并成为我国宝贵的科学文化遗产的一部分。发展至今，豆腐，豆浆及其它豆制品已普及到全国的大小城乡，成为民间最大众化
4、的食品。大豆中富含蛋白质，而且氨基酸的组成比较合理，加工成的豆浆及豆腐易于被人体消化吸收，这对于增加人体蛋白质的补充尤其是优质蛋白质的补充、调整合理的膳食结构、改善人民的生活水平起到了很重要的作用。由于世界范围内蛋白质缺乏以及一些发达国家(尤其是北美、西欧等地)因进食动物性食品过多，而带来的一些“文明病”的问题(肥胖病、糖尿病、心血管病等)，使人们对植物性蛋白质特别是大豆蛋白的研究、开发和生产，特别重视致使近数十年来世界上大豆产量迅速增长，成为发展最快的农作物之一。因而发达国家希望增加植物性蛋白质的消费量来改善其不合理的膳食结构，而一些发展中国家(包括中国)，因蛋白质摄人量偏低，目前认为解决这
5、一问题的有效途径仍是发展植物蛋白质，其中特别是大豆蛋白。大豆蛋白除了具有较高的营养价值外，还具有吸油、吸水、乳化、胶凝、增稠等重要功能特性，在食品加工上具有广泛用途。如饮用豆奶最主要的目的是摄取蛋白质，而一种蛋白质的质量则取决于必需氨基酸的组成及含量。从表8-1中可以看出豆奶蛋白与牛奶蛋白和理想蛋白比较，除含硫氨基酸含量略逊色外，其它均合乎理想蛋白质的要求。在一些婴儿营养豆奶中，往往添加少量含硫氨基酸以弥补不足。表8-1 豆奶、牛奶和FAOWHO提出的理想必需氨基酸必需氨基酸豆奶蛋白质豆奶蛋白质牛奶蛋白质牛奶蛋白质理想蛋白质理想蛋白质 异亮氨酸 5.3 6.3 4.0 亮 氨 酸 8.8 10
6、.0 7.0 赖 氨 酸 6.5 8.1 5.5 蛋氨酸+胱氨酸 2.5 3.5 3.5 苯丙氨酸+酪氨酸 8.00.3 6.O 苏 氨 酸 4.5 4.9 4.0 色 氨 酸 1.3 1.4 1.0 缬 氨 酸 5.0 6.9 5.O 油脂是豆奶中另一主要营养成分，与牛奶相比，其特点是不饱和脂肪酸含量高，不含胆固醇，不饱和脂肪酸中主要为亚油酸和油酸。豆奶中维生素主要是VB1、VB2、烟酸、VE等，基本上不含VA、VD、VB12和VC生产上可适当添加部分以满足要求。豆奶中的矿物质也是其有效营养成分之一。另在各种大豆制品中，豆奶和豆腐中蛋白质的消化率最高，可为人体充分利用。当人体摄入过量动物性脂
7、肪时，胆固醇会沉积在血管壁上，使血管脆弱、变细阻碍血液流通；导致高血压和动脉硬化等病症。若人们长期食用豆奶时，因豆奶中不含胆固醇而含大量的亚油酸和亚麻酸，故不仅不会造成血管壁上的胆固醇沉积，而且还对血管壁上沉降的胆固醇具有溶解作用。同时豆奶中含有较多量的维生素E，可防止不饱和脂肪酸氧化，去除过剩的胆固醇，防止血管硬化，减少褐斑，有预防老年病的作用。豆奶蛋白质中含有较多量的赖氨酸，而赖氨酸又是许多其它食物提供蛋白质供给源时的限制，豆奶中含钾量高为碱性食品，可以缓冲肉类、鱼、蛋、家禽、谷物等酸性食品的不良作用，维持人体的酸碱平衡。部分婴儿对牛奶有过敏反应，而豆奶就无此问题，以豆奶喂养的婴儿其肠道细
8、菌群与母奶喂养相同，其中双歧杆菌占优势，它可抑制其它有害细菌生长，预防感染，对婴儿有保护作用，而牛奶喂养的则双歧杆菌很少，嗜酸乳酸菌多。二、大豆的结构 大豆古称菽，拉丁名为Clycinemax，属豆科，蝶形亚科，大豆属，是一年生草本植物。大豆种子由种皮、子叶和胚根组成。在大豆种子的外部是种皮，种皮上有明显的脐，脐下端有合点，脐上端的胚芽与胚根中间有一个小孔眼。大豆种子的外形如图8-1所示。图 9-1 大豆的电子显微图 1胚轴 2球孔 3脐 4合点 种皮约占大豆总质量的8%，子叶占90%。种皮由较厚的外种皮和非常薄的内种皮组成，水分容易渗入。子叶由肥厚的细胞壁包围，细胞壁内是细胞物质：中心有细胞
9、核，在核周围是具有均匀内部结构的颗粒，即蛋白体。蛋白体是38um的颗粒状蛋白球，含水分9.5，氮0.1%，磷0.85%，灰分0.70，核糖核酸0.4%。蛋白体的间隙中有脂肪球或少量的淀粉粒。大豆蛋白主要存在于蛋白体中，蛋白体结构的变化对大豆的物理和化学性质影响很大。大豆的油脂大部分存在于蛋白体的间隙中间，呈细小的颗粒状。三、大豆的化学组成 大豆中大约含有40%的蛋白质，20的脂肪、10%的水分、5%的纤维和5的灰分。大豆种子各部分的化学组成也不相同，各部分主要化学组成见表8-2。%部部 位位组组 成成全全 豆豆种种 皮皮子子 叶叶胚胚 轴轴蛋白质/%4094341油 脂/%2112311碳水化
10、合物/%34862944灰分%5454 表8-2 大豆种子的化学组成 单位：质量分数 (一)蛋白质 1.蛋白质的组成及分类 大豆中的蛋白质大部分存在于子叶中，其中80%88%溶于水，称这部分为水溶性蛋白质。水溶性蛋白质又分为球蛋白和白蛋白两部分，其中球蛋白占94，这部分又由78.5%的大豆球蛋白和21.5%的菜豆蛋白组成白蛋白占水溶性蛋白质的6%，这部分又由78.8%的豆蛋白和21.2%的大豆豆蛋白组成。大部分蛋白质在pH45范围内从溶液中沉淀出来，称这部分蛋白质为大豆酸沉淀蛋白，占全部大豆蛋白的80以上（主要是大豆球蛋白）。这些蛋白质真正的等电点在pH4.5左右，但由于大豆中含有植酸钙镁，其
11、在酸性条件下与蛋白质结合，所以表面看来蛋白质的等电点是在pH4.3左右。在等电点不沉淀的蛋白质称为大豆乳清蛋白，约占大豆蛋白质全量的6%7%，这些蛋白的主要成分是白蛋白。(1)大豆球蛋白 大豆蛋白质按功能可分为储存蛋白质和生物活性蛋白质两部分。储存蛋白质主要为大豆球蛋白。将大豆球蛋白作超速离心沉降分析，按沉降系数可分为2S、7S、11S和15S4种成分从免疫学角度看，大豆球蛋白又可分为：伴大豆球蛋白、伴大豆球蛋白和伴大豆球蛋白三种成分。2S蛋白体：2S蛋白体占蛋白质总量的20%，相对分子质量为8 000215 000。在酸沉淀蛋白中，分离出了相对分子质量为26 000的2S蛋白，其N-末端结合
12、有天门冬氨酸。在2S成分中还含有胰蛋白酶抑制因子、细胞色素C等。7S蛋白体：7S蛋白体占蛋白质总量的13。7S蛋白体是含有3.8%的甘露糖和1.2%葡萄糖的糖蛋白，相对分子质量在61 000110 000之间。含有4种不同的蛋白质，分别为血凝集素、脂氧合酶，B淀粉酶和7S球蛋白。11s蛋白体：11S蛋白体占蛋白质总量的12。11S成分是大豆中含量最多的蛋白质成分，相对分子质量为350 000，等电点为pH5.0。11s蛋白体结合有低于l%的糖。11S蛋白体最大的特征是冷却后发生沉淀。将脱脂大豆的水提取液放在O2的环境下会有蛋白质沉淀出来，11S成分大约有86发生沉淀。15S蛋白体：15S蛋白体
13、占蛋白质总量的110，相对分子质量达600 000，由多种成分构成。用酸沉淀或用透析法沉淀时，15S成分首先沉淀出来。(2)大豆乳清蛋白 大豆粉的水提取液用酸沉淀后所得的上清液即为大豆乳清。提取液除去酸沉淀蛋白后，所剩下的溶液中尚有酸不能沉淀的蛋白质，将这类蛋白质总称为大豆乳清蛋白质。酸沉淀后的提取液中约含10%(占大豆总含氲量)的水溶性氮，其中一半是蛋白态氮，其余是小分子的非蛋白氮物质。乳清蛋白质中除含有白蛋白和球蛋白外，还含有胰蛋白酶抑制因子及淀粉酶、血凝集素，磷酸酶、脂肪酶等很多生物活性蛋白。用电泳分析，可分析出56种成分；用超速离心沉降分析，则只能得到2S和6(7)S蛋白体。大豆乳清在
14、酸性条件下加热则发生蛋白质凝固沉淀，这是由于白蛋白受热变性的结果。向乳清中加入食用胶或表面活性剂，亦可使蛋白质的一部分成为复合体而沉淀出来。乳清中含有多种生理有害物质和酶类，加热或其他方法可使这些物质失去活性。2大豆蛋白质的氨基酸组成大豆蛋白质及其某些制品的氨基酸组成见表8-3。表8-3 大豆蛋白质及其制品的氨基酸组成 单位：质量分数%氨基酸氨基酸FAOWHO推荐值推荐值大豆蛋白大豆蛋白质质大豆球蛋大豆球蛋白白大豆粕大豆粕粉粉大豆浓缩大豆浓缩蛋白蛋白大豆分离大豆分离蛋白蛋白异亮氨酸4.O4.26.O 4.84.9亮氨酸7.09.68.O7.77.81.7赖氨酸5.5 6.86.96.3 蛋氨酸
15、 2.41.71.6 胱氨酸3.5 1.91.61.61.0苏氨酸4.O4.33.94.3 3 7色氨酸1.01.2 1.31.5 缬氨酸5.04。8S.35.44.94.8苯丙氨酸6.O9.25.95.0 6.4酪氨酸6.O9.2 3.93，93.7甘氨酸 4.O4.54.4 内氨酸.3.34.5 3.9丝氨酸 4.2 5.75.5精氨酸 8.47.57.8组氨酸 2.92.62.7 天门冬氨酸 3.7 12.011.9谷氨酸 18.421.019.820.5脯氨酸 5.06.35.25.3 从表中可以看出，大豆蛋白质中虽然蛋氨酸和半胱氨酸较少，但其他的必需氨基酸含量均达到或超过了世界卫生组
16、织推荐的水平，可见大豆蛋白质接近于完全蛋白质。大豆所含的氨基酸中赖氨酸的含量特别丰富，这是大豆蛋白质的一个重要特点。(1)大豆蛋白质溶解度的概念 大豆蛋白质的溶解度是指定条件下大豆蛋白质“溶解”到溶剂(水)中的能力。由于大豆蛋白质是大分子物质，所以这里的“溶解”是指大豆蛋白质以胶体的形式分散到溶剂(水)中。蛋白质分子的极性表面和所带的净电荷有助于分散体系的稳定。一定条件下蛋白质分子会相互聚集而形成大颗粒，当这种聚集达到一定程度时，蛋白质胶体溶液就会变成悬浮液，蛋白质就会从体系中沉淀出来，这时蛋白质从溶解转变成不溶解。2大豆蛋白质的溶解性 大豆蛋白质溶解度的表示方法有可溶性氮指数(NSl)和蛋白
17、质分散度指数(PDl)。%100%XNSI样品中全氮量水溶性氮量%100%XPDI样品中总蛋白质量水中分散蛋白质量(2)影响大豆蛋白质溶解度的因素n温度：温度是影响蛋白质溶解度的重要因素。随着温度的增加，蛋白质的溶解度会有所增加，但达到蛋白质的变性温度后，蛋白质的溶解度会很快下降。例如常压下蒸汽处理10min会使大豆粉的蛋白质提取率降低80%。npH：pH对大豆蛋白质的影响极大，如图9-2所示。图9-2 蛋白质溶解度随pH的变化 n 图中可以看到，大豆蛋白的等电点约在pH4.5左右，此时的溶解度最低，蛋白质最不稳定，利用这一性质可以大豆浓缩蛋白和大豆分离蛋白。当pH为6.5时，大豆蛋白质的NS
18、I值为85%，提高pH可增加5%10%的溶解度。但加酸后会使蛋白质的溶解度突然下降，当pH达到4.3(等电点)附近时NSI最低，约为10%，大部分蛋白质从溶液中沉淀出来，再加酸降低pH又可使蛋白质的溶解度增加，当pH达到2左右又会有一个溶解度高峰，pH再进一步降低则蛋白质在强酸下变性，溶解度急剧下降。n无机盐：蛋白质的溶解度与溶液中无机盐的种类和浓度有关。一般来讲，不论哪种盐类，随着盐浓度的增加，蛋白质的溶解度降低，当增加到某一浓度时，溶解度达到最低点。继续增加盐浓度，溶解度又开始上升，并接近于对水的溶解度。当CaCl2的浓度为0.175mol/L、食盐的浓度为0.10molL时，溶解度最低。
19、2大豆蛋白质的变性n(1)热变性 大豆在加工过程中要进行加热，而加热会使大豆蛋白质变性。变性首先表现在溶解度的降低上，这是大豆蛋白质变性的重要特征。50时大豆蛋白质分子即有剧烈反应，到70-80分子结构已有较大变化，到80时原先被掩盖的巯基(SH)完全暴露出来并形成二硫键(SS)。由于二硫键的形成使豆乳的粘度增加，大豆蛋白质的溶解度降低。到90100时，大豆蛋白质分子内部的疏水基也暴露出来。总之随着温度的升高，蛋白质变性程度增加，不溶性蛋白含量也增加。加热条件加热条件大豆状态大豆状态105，40min处理后的处理后的PDI值值干干 热热蒸汽加热蒸汽加热未处理整 粒破碎23瓣88.561.263
20、.280.519.3 加热条件对大豆蛋白质溶解度的影响 加热条件加热条件大豆状态大豆状态105，40min处理后的处理后的PDI值值干干 热热蒸汽加热蒸汽加热2mm厚大豆瓣lmm厚大豆瓣粉 末75.269.586.21S.813.O12.3n(2)冻结变性 将大豆的加热提取液或者是大豆蛋白的加热溶液进行冻结，解冻后一部分蛋白质即出现“不溶性化”现象。不溶性化程度受溶液浓度、加热条件和冷冻时间的影响为蛋白质浓度越大、加热条件越强烈、冷冻时间越长，不溶性化越强。大豆蛋白质的冻结变性能使蛋白质的凝胶韧性提高。这种现象可能是由于蛋白质在冷冻时聚合成浓缩状态的结合物的缘故，与二硫键的形成也有关系。冻豆腐
21、的海绵化就是这个原因。n(3)溶剂使大豆蛋白质变性 将大豆或未变性的大豆蛋白产品用各种有机溶剂处理并观察蛋白质的水溶性，结果发现，如用醇等亲水性溶剂处理，则蛋白质变性显著，水溶性明显降低；而用疏水性溶剂，如正己烷处理，则蛋白质几乎不变性，水溶性也几乎不降低。n 亲水性溶剂(甲醇、乙醇、丙醇等醇类以及丙酮、二氯杂环己烷等)对变性的影响较大。按体积分数计，甲醇70%9O%、乙醇60%70%、异丙醇30%60%时尤为显著。而疏水性溶剂(如正己烷，苯、甲苯、三氯甲烷、三氯乙烯)即使在较高温度下对大豆蛋白质变性的影响也很小。n(4)极端pH使大豆蛋白质变性 前面已介绍了pH对大豆蛋白质溶解度的影响，极端
22、pH使7S、11S和其他球蛋白不可逆地变性，例如7S球蛋白在pHl2时可转变为不可逆的0.4S蛋白，显然7S蛋白质发生了变性。n(5)无机盐使大豆蛋白质变性 一定种类和浓度的无机盐使大豆蛋白质溶液的溶解度降低，这也是一种变性现象，即蛋白质的盐析沉淀作用。这种作用的原因是盐的阴、阳离子分别与蛋白质表面的正负电荷相抵消，并且盐类可以破坏蛋白质表面的水化膜，使蛋白质分子凝聚沉淀。在传统的豆腐生产中，用卤水(MgCl2溶液)或石膏(CaSO4)使豆浆凝固就是蛋白质的盐析沉淀作用。常见的阴、阳离子对蛋白质的沉淀能力从大到小排列如下：n阳离子：Mg2+，Ca2+，Sr2+，Ba2+，Li+，Na+，K+n
23、阴离子：SO42-，Cl-，Br-，NO3-，CNS-5大豆蛋白质的功能特性 n 蛋白质的功能特性是指蛋白质在加工中，如制取、配制、加工、烹调、储藏和销售过程中所表现的理化特性的总称。这些理化特性常指蛋白质的吸水性、乳化性、起泡性、粘结性以及形成凝胶，纤维的性能等。大豆蛋白是大豆中的主要成分，这些功能特性的体现势必对各种大豆制品的加工产生极大的影响。另外，根据产品要求，可以有目的地减弱、保持或增强大豆蛋白质的某些功能特性，使产品性能更加突出。(1)乳化性 n 大豆蛋白质的乳化作用，不但能促进油水型乳状液的形成，而且一旦形成，它可以起到稳定乳状液的作用。大豆蛋白是表面活性剂，既能降低水和油之间的
24、表面张力(乳化性)，又能降低水和空气间的表面张力（起泡性)，易于形成乳状液。乳化的油滴被聚集在油滴表面的蛋白质所稳定，形成一种保护层，这样可以防止油滴的聚集和乳化状态的被破坏。n 在焙烤食品、冷冻食品和汤类食品中，可利用大豆蛋白作为乳化剂。一般大豆分离蛋白比大豆浓缩蛋白的乳化能力大六倍。(2)吸油性 n大豆蛋白质可与甘油三酸酯形成脂蛋白络合物，因而有吸油性。在肉类制品中加人大豆蛋白可起到吸收脂肪或结合脂肪的作用，因此可以减少蒸煮、烘烤或煎炸时食物中脂肪和汁液的损失，而且有助于稳定食品外形。n大豆蛋白制品的吸油性与蛋白质的含量有密切的关系，大豆粉、大豆浓缩蛋白粉和大豆分离蛋白粉的吸油能力分别为8
25、4%、133%和154%。大豆分离蛋白的吸水、吸油能力与pH的关系见图9-3。由图可知，分离蛋白的吸油能力是随pH的增大而减小的。图9-3 大豆分离蛋白吸油、吸水能力与pH的关系(3)水合性 n大豆蛋白质的水合性包括两个方面，即吸水性和保水性，它涉及到食品中蛋白质的可分散性、粘性、凝胶性和表面活性等重要性质。吸水性：n吸水性一般指蛋白质对水分的吸附能力。还有一种观点认为：蛋白质对水的吸附作用是指在相对湿度下，干蛋白质达到水分平衡后再吸收水分的能力。大豆蛋白质的吸水能力与水分活度(Aw)有关，当Aw小于0.3时吸水较快，当Aw在0.30.7时吸水较慢，Aw达到0.8以后又有较高的吸水能力，最后每
26、克干物质吸水达0.40.6g。n大豆蛋白质的吸水能力随pH的升高而增强(见图9-3)。蛋白质的吸水能力受温度的影响不大，但与蛋白质的浓度密切相关，浓度越大吸水能力越强。此外，大豆蛋白质的吸水性还与蛋白质的颗粒大小、颗粒结构和颗粒表面活性等有关。保水性：n保水性是指大豆蛋白质在加工时对水分的保持能力，这与蛋白质的浓度有关，还受pH、电离强度和温度的影响。浓度越大，水分保持能力越强。NaCl(浓度5%)能增强大豆粉的吸水能力但消弱蛋白质的保水能力。温度和pH对保水性都有影响，pH在7.0，温度3355时，大豆蛋白质的保水能力最强。n利用大豆蛋白的水合性可以改善某些食品的品质，如将大豆蛋白添加到肉类
27、食品中，可维持食品中的水分，减少收缩和汁液流失。(4)发泡性 n发泡性是指大豆蛋白质在加工过程中形成和保持泡沫的能力，包括起泡性(形成泡沫的能力)和泡沫稳定性两个方面。将大豆粉或大豆蛋白加入到蛋糕、冰淇淋等食品中可增强产品的疏松度。n 将大豆蛋白进行一定程度的水解可增强发泡性。大豆蛋白质的起泡性和泡沫稳定性还受温度、蛋白质浓度和pH的影响。大豆蛋白质良好的发泡条件为：蛋白质浓度9%25%，温度3035，pHl012。(5)粘性 n粘性是指液体流动时的内摩擦。大豆蛋白质与水混合后会有一定的粘性，粘性受蛋白质的相对分子质量、摩擦比，温度、pH、离子强度和处理条件等因素的影响。这些因素可改变蛋白质分
28、子的形态结构、缔结状态、水合度、膨润度及粘度。n大豆蛋白的表观粘度随蛋白质浓度增加而升高。几种不同蛋白制品的粘度表示于表9-5中。由表中可知，分离大豆蛋白的粘度大于浓缩蛋白的粘度，而浓缩蛋白的粘度又大于大豆粉的粘度，即浓度提高，粘度增大。表9-5 大豆蛋白制品在不同浓度下的粘度大大 豆豆 蛋蛋白白 制制 品品粘度粘度/X10-3Pa.s浓度浓度5%浓度浓度10%浓度浓度15%浓度浓度20%大豆粉浓缩蛋白分离蛋白A分离蛋白B10160130025200105003200230330783000700020002830078300025000(6)凝胶性 n 大豆蛋白质的凝胶性是指其在一定条件下可
29、形成凝胶结构的特性。大豆蛋白质的凝胶作用可分为热凝胶作用和钙盐凝胶作用。热凝胶作用：n大豆蛋白质的加热凝胶过程如下：变成溶胶过分热处理凝胶加热冷却凝胶原加热溶胶n 将浓度大于7%的大豆蛋白水溶液加热到70100，1030min后蛋白质溶液不可逆地变成高粘度的凝胶原(progel)，冷却后生成凝胶。再加热可使凝胶“融化”，重新回到凝胶原状态。过度加热(125)会使凝胶原软化变成溶胶，冷却后不再恢复为凝胶原状态。大豆蛋白质的凝胶作用与蛋白质浓度、凝胶温度及有无凝固剂的存在等因素有关。钙盐凝胶作用：n钙盐凝胶是利用钙离子使蛋白质溶胶转变成凝胶。钙盐凝胶的凝胶强度非常小而且脱水收缩很快。大豆蛋白质加热
30、和钙盐共同作用可以形成非常牢固的凝胶，用豆浆制作豆腐就是利用了这一原理。对于大豆蛋白来说，镁盐具有与钙盐类似的作用。(7)组织形成性：n大豆蛋白质的组织形成性是指大豆蛋白质在一定条件下加上处理后形成有序的组织结构的性质。n使大豆蛋白组织化的方法很多，如纺丝法、挤压蒸煮法、湿式加热法、冻结法以及胶化法等。其中以挤压蒸煮法应用最为广泛。(8)结团性：n大豆粉，大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白和大豆组织蛋白等与一定量的水混合后，都可以制成生面团似的物质，即具有结团性。这一特性可以应用于面粉制品中，以提高制品的蛋白含量并改善产品的组织结构。n 大豆蛋白形成的面团没有小麦面团那种弹韧性和延伸性。单独用脱脂豆粉
31、制作生面团时的加水量为生豆粉的40%60%，加水少了面团易碎；加水多了面团太软，表面发粘甚至呈浆状。(9)调色性：n 在焙烤食品中，大豆蛋白质具有一定的调色性能，可分为漂白作用和增色作用两个方面。n 大豆蛋白中的脂肪氧化酶在不失活的条件下可以氧化不饱和脂肪酸形成过氧化物，使小麦面粉中的黄酮类色素由黄色变为无色，从而起到了漂白作用。将生大豆粉加入到面包中可同时起漂白，浮化、稳定和增加蛋白含量的作用。n 增色作用主要是指大豆蛋白可增进焙烤食品表皮的颜色。这是因为在焙烤时大豆蛋白可与面粉中的碳水化合物在食品表面发生美拉德反应。(二)脂类 n 大豆的脂类大部分贮藏在大豆细胞内的脂肪球中，脂肪球分布在大
32、豆细胞中蛋白体的空隙间，其直径为0.20.5um。n 大豆中的脂类包括脂肪(甘油酯)、磷脂类、固醇、糖脂(脑脂)和脂蛋白。人豆中脂类总含量为21.3%，其中中性脂肪(豆油)是主要成分，占脂类总量的89%左右。磷脂和糖脂分别占脂类总量的10%和2左右。此外还有少量的游离脂肪酸、固醇和固醇脂。(三)碳水化合物n 1可溶性碳水化合物n 大豆中含10%的可溶性碳水化合物，其中蔗糖占4：2%5.7%，水苏糖占2.7%4.7%，棉籽糖占1.11.3。此外还有少量的阿拉伯糖、葡萄糖等。其中棉籽糖和水苏糖在人体消化道中不被分解利用，但能被肠道中的双歧杆菌利用，是双歧杆菌生长的促进因子。n 2不溶性碳水化合物n
33、 大豆中含有24%的不溶性碳水化合物，其组成如表9-8所示。从表中可以看出大豆中的碳水化合物大部分不被人体消化吸收，因而是膳食纤维的良好来源。表9-8 大豆中的不溶性碳水化合物种种 皮皮子子 叶叶胚胚 轴轴外种皮：果胶质半纤维素内种皮：纤维素细胞间质：果胶质半纤维素细胞壁：纤维素阿拉们半乳糖(四)酶类n在大豆中已经发现了30多种酶。与大豆制品加工有关的主要有脂肪氧化酶、脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶。脂肪氧化酶与豆腥味的关系 n 脂肪氧化酶存在于接近大豆表皮的子叶中，当细胞壁破碎后，即使存在很少的水分，脂肪氧化酶也可利用溶于水中的氧使不饱和脂肪酸（如亚油酸和亚麻油酸)发生酶促氧化，形成过氧化物。当有受
34、体存在时过氧化物可继续降解形成正已醇、乙醛和酮类等具有豆腥味的物质。这些物质又与大豆中的蛋白质有亲和性，即使利用提取和清洗等方式也很难去除。钝化脂肪氧化酶的方法 n在实际生产中常以脲酶的钝化与否来确定热钝化脂肪氧化酶的程度。钝化脂肪氧化酶常用的方法如下：n 热磨法(康乃尔法)：这种方法是将大豆用热水磨浆，磨浆工具有砂轮磨。大豆在磨浆前用0.2的NaHCO3水溶液在1530浸泡48h。磨浆沸水(加水量为大豆的5倍)加0.05NaHCO3，磨浆后应有90%以上的固形物通过80目的筛面，磨出的浆料温度保持在80以上，维持10min，即可钝化脂肪氧化酶。豆乳或豆乳粉的生产可采用这种方法。n 热烫法：这
35、种方法是将整粒大豆在沸水中热烫以钝化脂肪氧化酶。对未浸泡的大豆需热烫20min，经4h浸泡过的大豆需热烫10min。水中加0.25%的NaHCO3能够增强效果。n 伊利诺伊法：该法是美国伊利诺伊大学创造的，将热磨法与强制均质化法结合了起来。用自来水、软化水或使用pH7.58.5的微碱性水(含0.5%的NaHCO3）在室温下将大豆浸泡410h(浸泡前最好先脱皮)。将浸泡好的大豆加热煮沸2040min以钝化脂肪氧化酶，经锤式磨、辊轧机磨碎后中和到pH7.1，于90左右加热，在25MPa下进行均质化处理。n 半干湿法：本法用干法灭酶、湿法破碎，因而兼有干法和湿法的优点。其做法是大豆首先烘干脱皮，脱皮
36、率在%以上。用高压蒸汽瞬间进行酶失活，然后立即加入85的水磨浆。最后再以细磨和超微磨相结合，以提高蛋白质的提取率。n 干热挤压蒸煮法：1970年，Mustakas提出用这种方法加工全脂豆粉。其做法是将大豆压碎去皮，干热钝化脂肪氧化酶，冷却，加水调至含水分1520进行挤压蒸煮。挤压物经干燥、冷却和磨粉制成产品。n 低pH下的粉碎蒸煮法：脂肪氧化酶在酸性条件下活性受到抑制，故Kon等提出在pHl.003.85下磨碎大豆，再经蒸汽加热钝化脂肪氧化酶。最后用NaOH中和至pH6.76.8。n 高频电子脱腥法：高频电子脱腥技术是大豆深加工领域中的重大突破，为无腥味大豆蛋白食品开辟了新的前景。(五)抗营养
37、因子n大豆中的抗营养因子主要包括胰蛋白酶抑制剂(TI)、血凝集素、胀气因子、致甲状腺肿素、雌激素和抗维生素因子等。绝大部分抗营养因子都是热不稳定性的，所以把大豆或大豆制品充分加热便可消除抗营养因子对人体的不良影响。(六)其他物质1矿物质和维生素n大豆中的矿物质约有直余种，其含量因大豆的品种及种植条件而有较大的差异。这此矿物质中的钾的含量最高，其次是磷。n大豆中的维生素含量较少，而且种类也不全，以水溶性维生素为主。在加工过程中，尤其在加热处理时，大豆中的维生素大部分已被破坏。残留在制品中的维生素量很少。2植酸(phyticacid)n我国大豆中含有1.36%的植酸，主要含在子叶中，胚中含0.58
38、。植酸是肌醇的六磷酸酯，可与钙、镁、铁、锌等螯合成复合盐。60以上的植酸都是以植酸钙镁的形式存在的，因此植酸的存在会影响人体对这些物质的吸收。n 植酸还可以与蛋白质结合使大豆蛋白质的功能特性发生改变。植酸的存在可降低大豆蛋白质的溶解度，改变大豆蛋白质的等电点，使等电点从4.5降到4.3，并降低大豆蛋白质的发泡性。n 植酸的热稳定性很强，大豆粕在115蒸煮4h，仍有85%的植酸存在。植酸酶(phytase)可以分解植酸生成肌醇(一种B族维生素)和磷酸。3皂角苷 皂角苷在脱脂大豆中的含量约为0.6%，是一种配糖体，具有多种形式。以往认为大豆皂角苷有毒性，但日本的大久保一良的报告认为，尽管由于肠道微
39、生物的作用，皂角苷可以分解成皂苷配基和糖，但未发现肠壁的吸收现象，说明皂角苷是无害的。相反，人们发现皂角苷具有许多保健功能。皂角苷也是人参、柴胡、远志等中药的成分，具有镇咳、祛痰、消炎、解热、镇静、健胃、排脓通经、利尿、强壮和固精的作用。日本的北川等人报道大豆皂角苷具有降低脂肪过氧化物、抑制脂肪沉积和减少胆固醇吸收的作用。另外还有人发现皂角苷对减肥和保持体形有特效。4、有机酸n 大豆和脱脂大豆含有各种有机酸醋醋 酸限酸限 富马酸富马酸 -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸 焦谷氨酸焦谷氨酸 乙醇酸乙醇酸苹果酸苹果酸 柠檬酸柠檬酸第二节 豆乳粉生产技术 n 豆乳粉又称干燥豆乳，它是在豆乳生产的基础上，
40、将豆乳进一步杀菌、真空浓缩和干燥而制成的粉末状产品。、豆乳粉的品种 n(一)淡豆乳粉n 淡豆乳粉是以大豆为原料不添加任何添加物制成的。这类产品主要用于肉类加工，作为改善肉类制品弹性和色泽，并提高其保水性的食品添加剂。淡豆乳粉主要作为一种工业原料，也可作为营养补充食品用于某些病人。n(二)甜豆乳粉n 它是以大豆为主要原料，添加30%70%的白砂糖和少量饴糖制成。甜豆乳粉是日前多数豆乳粉生产厂家生产的主要产品。n(三)花色豆乳粉n 在甜豆乳粉中添加适量的巧克力，咖啡、麦芽、水果汁、果酱、蔬菜、植物油、盐等制成。n (四)强化豆乳粉n 在甜豆乳粉的基础上添加维生素、微量元素和矿物盐等营养强化剂制成。
41、n (五)冰淇淋豆乳粉n 在花色豆乳粉的基础上添加脂肪粉、乳化剂、稳定剂和赋香剂而制成。n (六)混合豆乳粉n 由豆乳、牛乳、白砂糖和饴糖按一定比例制成。亦可在此基础上添加适量的精炼植物油、维生素、矿物盐和微量元素制成适合于婴儿的婴儿奶粉，也可制成用于孕妇或中老年人的牛乳豆乳粉。二、豆乳粉生产工艺 n 豆乳粉的生产主要包括豆乳的制备、配料和粉体制造三大部分。其生产的主要过程是：先将大豆按定的方法制成豆乳，然后按配方向豆乳中添加其他配料，最后经杀菌、浓缩、均质和干燥制成豆乳粉。配料的不同决定了豆乳粉花色品种的变化，粉体的制造部分各种豆乳粉的生产都大同小异。豆乳粉生产方法的不同主要体现在豆乳制备这
42、环节上。目前，根据豆乳制备方法的不同，豆乳粉的生产方法主要有三种：干法、湿法和半干湿。n 湿法生产豆乳粉的流程为：n大豆除质浸泡磨浆浆渣分离豆乳配料杀菌真空浓缩均质喷雾干燥豆乳粉 n 干法生产豆乳粉的生产工艺流程：n大豆除质干燥脱皮灭酶粗磨细磨加水离心除渣豆乳配料杀菌真空浓缩均质喷雾干燥豆乳粉n半干湿法生产豆乳粉的流程：n大豆除质干燥脱皮灭酶粗磨细磨浆渣分离豆乳配料杀菌真空浓缩均质喷雾干燥豆乳粉(七)提高豆乳粉溶解度及速溶性的几点措施n 1添加抑制剂n 大豆蛋白质受热变性而使粘度增加。如前所述，粘度的增加与二硫键的形成有关。为了防止二硫键的形成可加入还原剂，如向豆乳中加入5001 000mgk
43、g的抗坏血酸或其钠盐、0.05%的NaHC03和0.05%0.25%的半胱氨酸，既可抑制二硫键的形成，又能增加豆乳粉的溶解度。n n2调节pHn 豆乳杀菌前可用1%的NaOH或10的NaHC03溶液调节pH。生产全脂豆乳粉的豆乳pH控制在6.4左右、生产脱脂豆乳粉的豆乳pH控制在6.46.6可提高豆乳粉的溶解度。n 3加入蛋白质分解酶n 用酶适度地降解大豆蛋白质，使蛋白质水解为相对分子质量较小的多肽，有利于提高蛋白质分子的稳定性，并使其更容易分散到水中去。比较合适的蛋白酶为中性蛋白酶，如 As.1398中性蛋白酶和诺和诺德(Novo Nordisk)公司的中性蛋白酶Neutrase。用Neut
44、rase在pH7.07.2，50水解lh，可以明显提高豆乳粉的溶解度和速溶性，且水解后产品无苦味。n4添加表面活性剂n 豆乳浓缩后按成品量的0.3%添加卵磷脂，或在表面喷涂卵磷脂，也可以加入0.03%以上的蔗糖脂肪酸酯，均可改善豆乳粉的润湿性并提高其速溶性。n 5不同干燥温度对溶解度的影响n不同的进风温度对豆乳粉溶解度的影响 干燥条件干燥条件温度温度/水分含量水分含量/%溶解度溶解度/%豆乳粉颜豆乳粉颜色色进 风出 风12013060653.13.66375黄褐色进 风出 风11512060653.13.98290淡黄褐色进 风出 风11011560663.34.29095淡黄色进 风出 风1
45、0011060653.74.29597淡黄色n可以看出进风温度越高，豆乳粉水分越低。但随着温度的升高，豆乳粉的溶解度逐渐降低，且由于加热过度而使豆乳粉色泽变深。由此可见，浓缩后豆乳应在100110的进风温度下进行干燥。n 6控制颗粒度n 与乳粉一样，豆乳粉的大颗粒也具有粗糙的多凹陷表面及多孔的结构，这大大增加了水和颗粒的接触面积，再加上多孔结构的毛细管渗透性，加快了水分由颗粒表面向内部渗透的速度，故而具有良好的润湿性。但颗粒也不能过大，一般情况下豆乳粉的颗粒度在100150um时溶解度最高。为此需要严格控制浓缩后豆乳的浓度、干燥温度、喷雾速度和豆乳流量等工艺参数，同时在加入维生素C时加入8%1
46、0%的饴糖可以获得大颗粒、大相对密度的豆乳粉。豆乳粉颗粒的结构、形态及大小还与干燥设备的类型有关。n 7其他因素n全脂豆乳粉含有10%左右的脂肪和1左右的纤维，因而如处理不当会造成脂肪上浮和(或)纤维沉淀。研究表明，采用微细化技术可防止这种现象的产生。大豆脱皮破碎后，经磨粉机粉碎成400目的超微细豆粉，调浆后再用胶体磨或均质机研磨，经剪切、冲撞及空穴作用使豆乳胶体高度乳化，脂肪球和纤维微细化，这样可以使体系稳定，得到的豆乳粉亦可获得良好的稳定性和溶解度。但即使这样处理，豆乳粉在冲调时仍有纤维缓慢沉淀和挂杯的现象。此时可向浆液中加入适量的稳定剂(如果胶)。第三节 大豆蛋白制品生产工艺n 大豆中蛋
47、白质含量高且具有很高的营养价值，是人类重要的蛋白质资源。大豆蛋白制品已成为食品加工中非常重要的原料，将大豆蛋白制品加到其他食品中可改善食品的某些功能特性，如起泡性、弹性、持水性、色泽等。大豆蛋白制品的开发利用已成为大豆加工的一个重要方面。n以利用蛋白为目的的大豆制品有大豆粉、发泡大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白和大豆组织蛋白等形式。一、大豆粉生产工艺n(一)全脂豆粉n1全脂生豆粉n 全脂生豆粉的加工工艺很简单，大豆经干法清选除杂后，采用干热法烘干至水分8%10%即可进行破碎脱皮，但粉碎前大豆含壳率须小于8%。最后经锤片式粉碎机或磨碎机进行粉碎、分级，使产品颗粒度保持在0.30.85mm。该工
48、艺的要求是尽量不采用强烈加热处理。烘干时采用高温瞬时，避免直接蒸汽加热，这样才能保证产品的可溶性蛋白质的保持率在95%以上。n2膨化全脂豆粉 为了克服全脂生豆粉的不足并扩大豆粉的应用范围，采用挤出膨化法生产膨化大豆粉。膨化全脂豆粉的生产过程是：大豆清理烘干粗碎去皮粉碎混合挤出膨化烘干冷却粉碎分级膨化全脂豆粉 n(二)脱脂大豆粉n 1脱脂大豆粉的生产原料 大豆经压榨法或浸出法制取油脂后得到的豆饼或豆粕都可生产脱脂豆粉。用常规压榨法生产的高温饼粕应该用于饲料，欲使大豆作为人类食品和进一步作深加上原料，则应选用经过脱皮的冷榨饼或低变性的浸出粕。2脱脂大豆粉的生产工艺 (1)用冷榨豆饼牛产脱脂豆粉 油
49、脂加工厂在采用冷榨饼生产油脂的同时可得低变性的冷榨豆饼。榨油过程中应尽量减少大豆蛋白质的变性，大豆脱皮前的烘干软化尽量不用湿热处理。如操作得当，经冷榨去油后的饼粕中可溶性蛋白质的保持率可达80%90。制粉的过程同全脂豆粉的生产相同。值得注意的是冷榨饼含油率偏高，达78，因而易氧化酸败，保存性较差。(2)用低变性浸出粕生产脱脂豆粉 低变性浸出粕蛋白质变性程度低，能生产高质量的脱脂豆粉。为保证能制得低变性的脱脂豆粕，制油时应采用低温真空脱溶或高温瞬时脱溶技术，以确保豆粕温度不超过80。制粉过程亦与全脂豆粉相同。n 3.脱脂大豆粉的应用 n 脱脂大豆粉的用途可分为食用和进行深加上两个方面。供食用的脱
50、脂豆粉多数情况下磨成细粉，并事先要经过湿热处理以去除豆腥味和破坏抗营养出子。脱脂豆粉可按一定的比例(一般为3%5%，不超过6%)加到面粉中用以改善面包、饼干等焙烤食品的品质，或加入到肉制品中以改善产品的弹性、保水性和吸油性等功能特性。低变性大豆粉由于其变性程度小，NSI值和PDI值高，因而优于高变性豆粉和全脂豆粉，可将其进一步加工成豆乳粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白和大豆组织蛋白等产品。二、大豆浓缩蛋白生产工艺 n 大豆浓缩蛋白是一种用一定的工艺方法除去脱脂大豆中可溶性的糖、无机盐等成分，从而使蛋白质含量达到70左右的大豆蛋白制品。大豆浓缩蛋白也称70蛋白。n 大豆浓缩蛋白的生产方法主要有稀酸
