大豆饼粕和花生饼粕中蛋白质的制取
用饼粕可以制取脱脂大豆粉、组织状蛋白、浓缩蛋白和分离蛋白等产品。目前,国内外研究最多、利用最有效的是大豆饼粕,其次是花生饼粕。
(一)大豆蛋白质的制取
大豆蛋白质含20种氨基酸组分,其中天门冬氨酸和谷氨酸含量最高,人体所需的8种氨基酸齐全,赖氨酸、色氨酸比谷物蛋白质含量高,但蛋氨酸含量稍低,但仍不失为一种优质的蛋白质资源。
1.大豆蛋白的特性
(1)溶解性 大豆蛋白的主要成分是球蛋白质,含量约为90%,少量清蛋白和谷蛋白、大豆蛋白质在不同pH下有不同的溶解度。
从图2-1可见, 当pH为2时,约85%左右的蛋白质溶解;随pH的增加,蛋白质的溶解度下降,当pH为 4.2~4.6(大豆蛋白质的等电点范围),约10%左右的蛋白质溶解;而后,随pH的增加,蛋白质的溶解度再次迅速加大。适当提高温度,有助于溶解过程的进行。
(2)热变性 大豆蛋白质在受热后会热变性。热变性后的大豆蛋白质首先表现为溶解度发生改变,随着热变性程度的加深,溶解度下降。
因此,用来制取大豆蛋白的饼粕以低温浸出法脱溶剂的为好,其所含的蛋白质不会被破坏(如正已烷脱脂,低温烘干的饼粕)。
2.大豆蛋白的制取
大豆蛋白加工领域是大豆精加工中最有潜力、最有前途的领域,产品也大都是高技术含量、高附加值的产品,例如分离蛋白、组织蛋白、浓缩蛋白、水解蛋白、脱脂蛋白粉、磷酸化改性蛋白粉等,可应用于成品粮、主食品、糖果制品、肉制品、饮品、可食性包装材料、医药、精细化工、饲料、纺织品中。
以下介绍大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、大豆组织蛋白的制取。
(1)大豆浓缩蛋白的制取 大豆浓缩蛋白是以去杂脱脂后的低变性大豆饼粕为原料,除去其中的非蛋白成分后,制得的蛋白质含量(干基)在70%以上的大豆蛋白产品。
生产方法有溶剂浸出法、等电点法、湿热处理法。
① 溶剂浸出法:溶剂浸出法原理是利用低变性豆粕的大豆蛋白质在水中溶解度较高,但却难溶于某些有机溶剂(乙醇),而原料中的碳水化合物(糖类)及其它组分(氨基酸、色素、无机物)却能溶解于这些溶剂之中,通过溶剂的浸取,可使蛋白质含量提高到70%左右。
溶剂浸出法生产工艺如下:
乙醇溶液 乙醇溶液
↓ ↓
低变性脱脂豆粕→第一次洗涤→离心→第二次洗涤→离心→真空干燥→大豆浓缩蛋白
↓ ↓
蒸馏回收←乙醇溶液←←← 乙醇溶液
溶剂浸出法所得的蛋白粉的色泽、风味较好,蛋白质损失也少。
此法的缺点:一是酒精的作用易使蛋白质变性;二是蛋白质中仍含0.25%~1%不易去除的酒精,使其食用价值受到影响。
② 等电点法:等电点法原理是利用蛋白质在等电点时的溶解度最低的特性,在等电点除掉部分非蛋白组分,提高蛋白质含量,得到浓缩大豆蛋白。
等电点法生产工艺如下:
水、盐酸溶液
↓
低变性脱脂大豆粕 → 混合 → 离心 → 干燥 → 大豆浓缩蛋白
↓
可溶性物质
③ 温热处理法:温热处理法原理是利用大豆蛋白对热变性的特性,将豆粕用蒸汽加热或与水一同加热,蛋白质受热变性,溶解度大幅度下降,成为不溶性蛋白,然后用水洗去可溶性糖类、无机盐等非蛋白成分,干燥后得到浓缩蛋白成品。
温热处理法的缺点:a、蒸汽处理时,蛋白质与糖发生美拉德反应,产生少量色深、有异味的物质;b、加热使蛋白质受热变性后,失去一部分功能特性。因此,此方法在应用上受到一定的限制。
以上三种方法所得的产品的最明显区别是水溶性蛋白质含量不同,其中,以等电点法制得的蛋白质水溶性蛋白指数最高。
在食品中加入大豆浓缩蛋白,可提高多种食品的营养价值。例如用它可加工成类似香肠、猪肉香肠等的碎肉制品,可将其掺入面包、面条、糕点中,除了提高这些产品的营养价值外,还可以增大体积和白度,改善持水性和持盐性,提高产品质量。
(2)大豆分离蛋白的制取
大豆分离蛋白的制取是以低变性大豆饼粕为原料,经酸碱处理,除去大部分的碳水化合物及其它杂质后制得蛋白质产品,其蛋白质含量达90%以上。
① 原理:依据大豆蛋白质的溶解特性,用碱液萃取大豆粕中的蛋白质,而多糖则不溶,经分离除去多糖。然后用酸调节蛋白质溶液pH到蛋白质等电点,蛋白质沉淀析出,这样可与可溶的碳水化合物、有机物等非氮物质分离。最后经水洗、中和、干燥等工序制得大豆分离蛋白。
② 工艺:
大豆粕→碱溶→酸沉淀→中和→加热改质→干燥→大豆分离蛋白
原料应选用除杂、低温脱溶豆粕(蛋白质含量48%以上)。
a、碱溶:在pH8~9,80min,40~45℃下,离心分离除去不溶的渣,提取时豆粕:碱液=1:8~12。
b、酸沉淀:在pH4.2~4.5左右,50℃下,蛋白质沉淀析出,离心分离除去清液。
c、水洗:加适量水水洗,以除去灰分及其它物质。
d、中和:蛋白加碱中和,调节pH至7左右。
e、加热改质:为改善成品的胶体性,温度为140℃,处理约20S(采用直接蒸汽或间接蒸汽均可)。
f、干燥:蛋白凝乳可采用喷雾干燥,得到白色粉末状大豆蛋白。
用此法制得的大豆分离蛋白,对原料的得率为30%~40%,蛋白质的含量89%~90%,水溶性氮含量在80%以上,水分含量为5%左右,粗纤维0.25%,灰分4%。
大豆分离蛋白营养丰富,具有良好的功能性,其功能性有亲水性、乳化性、吸油性、组织性、起泡性等,可广泛用于食品工业中。如将大豆分离蛋白添加到西式火腿肠、红肠等肉制品中,能持水保油,改善组织形态和结构,使肌肉组织细腻、筋道,增加口感和风味。
(3)大豆组织蛋白的制取 组织蛋白又叫膨化蛋白或植物蛋白肉,是在蛋白原料中添加其它辅料,采用机械或化学的方法进行组织化处理,得到的具有瘦肉组织特性和咀嚼感的蛋白食品。
蛋白原料可用低变性豆粕粉、浓缩大豆蛋白和大豆分离蛋白。
辅料有食用油脂、碳水化合物、稳定剂、粘加剂、香料、色素、氨基酸、矿物质、调味剂等,辅料的添加有利于改善产品色、味,提高产品的营养价值。
目前大豆组织蛋白的生产方法主要有挤压膨化法、水蒸汽膨化法、纺丝法等,但普遍采用是挤压膨化法。
下面以挤压膨化法为例说明大豆组织蛋白的生产。
挤压膨化法原理:含一定水分的原料,在膨化机中,受温度、压力、机械剪切力的联合作用,蛋白质分子内部空间排列发生变化,蛋白质粒状分子的次级键被破坏,蛋白质分子被拉开或延伸。在蛋白质变性的凝固过程中,由于受挤压的定向力的作用,形成蛋白质分子同方向排列整齐均匀的组织结构,原料中的水分在高温高压下呈过热状态,当物料挤出机体时,所受压力突然降低,水分瞬间汽化,使物料体积膨胀,形成多孔的组织结构。
用于生产大豆组织蛋白的设备最普遍的是单螺杆变温型膨化机,即采用高温短时
膨化型设备。图2-2为其典型结构。
图2-2 典型膨化组织机配套示意图
1. 活动底喂料斗;2.变速定量搅龙;3.拌料混合器;4.螺旋轴;5.机膛;
6.加热(或冷却)部位;7.模头;8.变速切割刀;9.切割传动部件;10.主动传动部件
挤压膨化法工艺:以低温脱溶豆粕为原料生产组织蛋白的工艺流程如下:
原料→粉碎→混合→挤压膨化→干燥冷却→包装
大豆组织蛋白是新型食品,目前尚无国家标准,,现列表2-3仅供参考。
表2-3 大豆组织蛋白的参考标准
标 准 项 目 | 国内 | ADM 公司(美) | 日清 公司(日) | 标 准 项 目 | 国内参考标准 |
总蛋白含量/% | >51 | 52 | 51 | 卫生标准 | |
水分含量/% | <10 | 6 | 7 | 磁性金属含量 | <0.003g/kg |
脂肪含量/% | <1 | 1 | 1 | 残留溶剂含量 | 50mg/kg |
糖类含量/% | 31 | 31.5 | 32 | 脲素酶含量 | 合格(△pH<0.2) |
纤维含量/% | <3 | - | - | 感观指标 | 色泽:浅黄(褐)色。气味略有豆味,无霉焦异味。脆而无硬心,吸水呈海棉状,吸水量为干重的1.5~2.5倍。无沙子,咬感好 |
灰分含量/% | 6~7 | 6 | 6 | ||
胆固醇含量/% | 无 | 无 | 无 |
用此纤维状蛋白,加上肉味素、色素以及其它辅料做成的的人造肉在外形、口感上与猪肉一模一样。
组织状大豆蛋白常用来生产各种食品,这样在不影响食品营养价值的前提下,既降低了食品的脂肪含量,又降低了食品的价格,组织状蛋白还可被用到所有的碎肉产品,如制作小馅饼、肉酱、香肠,可代替部分猪肉、牛肉、羊肉、鱼肉掺入包子,饺子馅中而不改变其应有的风味,因而,组织状大豆蛋白的应用前景很广阔。
近年,我国大豆的应用研究开始起步,并已取得了一批成果,例如广西粮油保管技术研究室将脱脂豆粕用于制造大豆果露、速食米糊、营养面条;吉林农业大学研制成的全蛋白香肠(以25%~30%大豆蛋白肉代替猪肉)口感不油腻,肠味浓厚。据初步统计,我国应用大豆开发的食品已有100余种。