大豆蛋白

第六章大豆蛋白制品加工第一节大豆的化学组成与蛋白质特性一、大豆的结构与化学组成（营养特性）（一）大豆的结构1、种皮：由纤维素、半纤维素、果胶质等构成，约占大豆籽粒质量的8％。2、胚：约占大豆籽粒质量的2％。3、子叶：约占大豆籽粒质量的90％。显微结构：散在白色袋状细胞内的黑色团块为蛋白体，白色的细小颗粒圆球体内为脂肪。（二）大豆的营养成分1、蛋白质大豆蛋白质约占总质量的30~45%完全蛋白质，蛋氨酸、半胱氨酸略低清蛋白5%属非酸沉蛋白球蛋白（长轴与短轴之比小于10：1）90%酸沉蛋白（pH4.5沉淀析出）2、脂肪大豆脂肪含量约为18~20%，在人体内的消化吸收率达97.5%。（1）甘油酸酯（脂肪酸甘油酯）大豆脂肪以不饱和脂肪酸为主，约占总脂肪酸量的60%以上，如油酸、亚油酸、亚麻酸等，具有阻止胆固醇在血管中沉积的作用，被美国FDA称为健康食品。（2）磷脂大豆油中含有1.1%~3.2%的磷脂，主要有卵磷脂、脑磷脂和肌醇磷脂，是人体大脑和肝脏所必需的物质。卵磷脂在食品工业中广泛用作乳化剂、抗氧化剂和营养添加剂。脑磷脂具有加速血液凝固的作用。（3）不皂化物：含0.5~1.6%，主要是甾醇类、类胡萝卜素、叶绿素以及生育酚。3、碳水化合物大豆中碳水化合物含量约为25%，可分为可溶性与不溶性两大类。主要成分为蔗糖4%、棉子糖1%、水苏糖5%、毛芯花糖等低聚糖和阿拉伯半乳聚糖，除蔗糖外，都难以被人体所消化，棉子糖和水苏糖是双歧杆菌增殖因子。大豆中淀粉含量很低，几乎不含葡糖糖。3．1可溶性碳水化合物蔗糖5%。水苏糖4%、棉子糖1%，称为大豆低聚糖，是双歧杆菌的增殖因子。成年人每日摄入2~3克大豆低聚糖（水苏糖、棉籽糖），能使肠道内的双歧杆菌充分增长，而产气夹膜杆菌和其它梭状芽孢杆菌等有害细菌有所下降。3．2不溶性碳水化合物包括果胶质、纤维素、淀粉（0.4-0.9%）是一种优良的膳食纤维。（三）酶及抗营养成分1、脂肪氧化酶（1）在焙烤食品生产中，能够改善面粉的色泽和质量。在面粉中加入1%活性豆粉后，脂肪经脂肪氧化酶的作用所生成的氢过氧化物，对胡萝卜素有漂白作用，使制品增白；将面筋蛋白质的巯基-SH氧化成-S-S-，从而改善面团的工艺性能和产品质量。pH值7~8时，活性最高。（2）大豆子粒破碎后，脂肪氧化酶使脂肪氧化降解，产生豆腥味。脂肪氧化酶对热不稳定，温度大于84℃时，脂肪氧化酶很快失活，而且很彻底，通过湿热处理或远红外处理或用半胱氨酸和柠檬酸将其浸泡液pH值调至3.5左右钝化酶活性。2、脲素酶（抗营养因子）易受热失活，且容易准确测定，常作为豆制品加热处理程度的指标。3、胰蛋白酶抑制素（抗营养因子）其毒性是可引起胰脏肿大。在湿热条件下易失去活性，通常在100℃处理20min或120℃处理3min均可使其活性丧失90%以上。4、血球凝集素（抗营养因子）引起红血球凝聚，加热很快失去活性。5、皂苷（抗营养因子）具有溶血和毒性作用，起泡性强，对热稳定。但具有抗氧化、抗炎、抗溃疡、抗过敏等功效。6、异黄酮（功能性因子）：具抗氧化作用。二、大豆蛋白质的溶解性1、氮溶解指数NSI=水溶氮/样品中的总氮×100%2、蛋白质分散指数PDI=水中分散的蛋白质/样品中总蛋白质×100%二者的测定原理相同，由于测定PDI的搅拌速度快，通常PDI值的测定结果略大于NSI值，我国一般测NSI。大豆水溶性蛋白质的测定（GB/T5511-85）3、与pH值的关系（p286）4、与盐浓度的关系当pH值为7～10时，随着盐浓度增加，大豆蛋白的溶解度降低，但当pH值为4～5时，添加食盐可提高植物蛋白的溶解度，如在0.5mol/L的NaCl溶液中，大豆蛋白质在pH4～5时的溶解指数由原来的10%增至40%～50%。盐溶液的种类不同，溶解度也不同：阴离子：F﹤C2O2﹤Cl﹤SO4﹤Br﹤I阳离子：Ca﹤Mg﹤Li﹤Na﹤KpH0.52.04.2~4.36.512NSI50%85%10%85%90%5、大豆蛋白溶解性与温度及加水量的关系在蛋白质变性温度80℃以下，适当提高浸提温度，有助于提高大豆蛋白的溶解度。当温度到达变性温度区域后，植物蛋白的溶解度随着温度升高和加热时间的延长而迅速下降。加水量也是影响植物蛋白溶解性的一个重要因素，如果加水量在5倍以下蛋白质的浸出率会急剧下降。当加水量大、液固比高时，即使加热温度达到100℃左右，大豆蛋白的溶解性也不会下降。其关键是氮的浓度会影响热变性。四、大豆蛋白的变性由于物理、化学条件的改变而引起大豆蛋白内部结构的改变，从而导致蛋白质的物理、化学和功能特性的改变，这种现象称为蛋白变性。如湿热、极端pH、高浓度酒精等，都会使蛋白质变性。大豆蛋白发生变性作用后，溶解度下降、粘度增加、生物活性散失，变性后的蛋白质易被蛋白酶水解，这是由于变性时蛋白质分子空间构象破坏、多肽链充分舒展，促使一些疏水基团暴露和分子体积增大的缘故。1、大豆蛋白的热变性大豆蛋白经80℃以上的加热处理而发生热变性。常用溶解度来确定热变性程度。大豆粉经过热处理后其水溶性蛋白质含量的变化：干热处理后，大豆中水溶性蛋白质的含量变化不大；若湿热处理，即使时间短，大豆蛋白变性也显著。处理条件温度／℃时间／min水溶性蛋白质含量／%未处理75.6干热1216061.4喷蒸汽121549.6喷蒸汽121108.8喷蒸汽121306.1喷蒸汽121607.5喷蒸汽1211208.6喷蒸汽110606.1煮熟1006015.2热处理对大豆粉中水溶性蛋白的影响2、冷冻变性-5～-1℃时，有10％－20％的水未被冻结，大豆蛋白质被浓缩在未冻结的水中，促进了蛋白质分子间的相互作用和-S-S-的形成。3、酸碱变性在较温和的酸碱条件下，植物蛋白发生可逆变性；在pH值为1或14的极端情况下，极端pH能使球蛋白结构破坏，即使再调节到中性，变性过程也不会逆转。五、大豆蛋白质的功能特性1、凝胶性大豆蛋白质分子之间依靠-S-S-键和共价键等分子间相互作用，形成有持水能力的网状结构。凝胶是水分散于蛋白质中的分散体系，或多或少具有固体性质。加热冷却溶胶凝胶原凝胶75－100℃加热过热125℃异溶胶（1）大豆蛋白质的浓度及其组成是凝胶形成的决定性因素。浓度为8~16%的大豆蛋白质溶胶，经70~80℃以上加热，冷却后即可形成凝胶。浓度越高，凝胶强度越大，浓度低于8%时，仅用加热的方法不能形成凝胶，只有在加热后及时调节pH值或离子强度，才能形成凝胶。7s和11s成分才有凝胶性，11s组分凝胶的硬度、组织性高于7s组分凝胶。影响因素：蛋白质溶胶的浓度、加热与冷却温度及时间、pH值、有无盐类等。(2)蛋白质浓度增加后，需提高加热温度（如浓度从8%增加到16%，温度需要从75℃提高到100℃），才能达到最高的凝胶性能。（3）凝胶的硬度在等电点附近最低，而在酸性（pH2-3）和碱性(pH11-12)和条件下加热形成的凝胶较硬，有较强的凝胶强度。（4）增加离子强度一般会减少凝胶强度。（5）加入盐、特别是钙离子，在蛋白质分子之间形成钙桥，可促进凝胶化作用，提高凝胶强度。2、乳化性大豆蛋白质分子是较好的表面活性物质，能形成水包油（O/W）的乳浊液。7s比11s组分的乳化特性好。在等电点附近，乳化性最小，反之，乳化性增加；蛋白质轻度水解，乳化性增强，尔后下降。3、发泡性大豆蛋白的发泡性类似于乳化，蛋白质在气泡表面形成了薄膜。大豆蛋白质浓度为9%时，发泡效果最好，但泡沫稳定性差。将大豆蛋白进行适当的水解，其发泡性和泡沫稳定性会大大提高。等电点时，起泡性最差，即有利于蛋白质溶解的pH值，大多也就是有利于发泡的pH值，以偏碱性的pH值最为有利。最佳发泡温度一般为30℃左右。脂肪具有消泡性；糖类可以提高粘度，可增加泡沫的稳定性。4、吸油性大豆蛋白对肉类制品的吸油性，表现在促进脂肪吸收，促进脂肪结合，从而减少蒸煮时脂肪的损失。大豆蛋白制品的吸油率为65%~130%，与蛋白含量有密切关系，大豆粉、浓缩蛋白和分离蛋白的吸油率分别是84%、133%、154%。大豆蛋白的粒度越小，吸油率越高。5、吸水性大豆蛋白的肽链结构中，含有许多极性基团，能够吸收并保留水分。在焙烤食品和糖果生产中，添加一些大豆蛋白，有助于保持产品中的水分，延长产品的保鲜期。6、组织化作用在高温强力搅拌下，使大豆蛋白定向凝聚，形成纤维状的结构和类似肉类的组织，称为组织化作用。7、形成薄膜。思考题1、大豆中有哪些抗营养物质？2、大豆蛋白加热变性后的性质会发生哪些变化？3、大豆蛋白的分级组分有哪些？对豆制品加工有何影响？4、大豆蛋白质具有哪些功能特性？第二节传统豆制品的加工一、传统豆制品生产的基本原理（1）就是制取不同性质的蛋白质胶体的过程。（2）大豆经过浸泡，蛋白体膜破坏以后，蛋白质即可分散于水中，形成蛋白质溶液即生豆浆。生豆浆即大豆蛋白质溶胶。（3）生豆浆加热后，蛋白质分子热运动加剧，维持蛋白质分子的二、三、四级结构的次级键断裂，蛋白质的空间结构改变，形成新的相对稳定的体系-前凝胶体系，即熟豆浆。（4）前凝胶形成后必须借助无机盐、电解质的作用使蛋白质进一步变性转变成凝胶。蛋白质分子间通过-Mg-或-Ca-桥相互连接起来，形成立体网状结构，并将水分子包容在网络中，形成豆腐脑。（5）豆腐脑形成较快，但是蛋白质主体网络形成需要一定时间，所以在一定温度下保温静置一段时间使蛋白质凝胶网络进一步形成，就是一个蹲脑的过程。将强化凝胶中水分加压排出，即可得到豆制品。豆浆中蛋白质的凝固必须具备两个条件:1、热变性改变蛋白质的构型，使多肽链展开，若不发生热变性，即使加凝固剂，只能使蛋白质沉淀；2、添加凝固剂，压缩水电层，破坏水化膜，蛋白质分子间相互吸引，先构成线型结构，再相互交织在一起形成网络结构。豆浆加热还能消除大豆中的有害因子，且蛋白质与脂肪结合形成少量脂蛋白，使豆浆产生香气。二、传统豆制品生产的原辅料1、凝固剂（1）石膏：生石膏(CaSO4.2H2O)、熟石膏(CaSO4.1/2H2O)，加3~5倍水调匀使用（冲浆法),用量2.2~2.8㎏/100㎏大豆。豆腐光滑细嫩，保水性好。（2）卤水：固体卤块含MgCl246%，添加量2~5㎏/100㎏大豆，使用时1㎏卤块兑4㎏清水。凝固速度快、保水性差，口味较好。（3）GDL：60℃以上分解成葡萄糖酸，添加量为0.25%~0.35%（以豆浆计），适合做原浆豆腐。2、消泡剂油脚、单甘酯、硅有机树脂3、防腐剂丙烯酸，用量为5mg/kg豆浆，对产品色泽稍有影响，对产品硬度、弹性、保水性和味道，几乎无不良影响。主要用于包装豆腐。三、传统豆制品生产工艺（一）大豆蛋白质的提取——豆浆1、选豆：粒大皮薄、有光泽，含蛋白质高，脐色浅。2、浸泡：豆粒吸水膨胀，使细胞壁纤维软化，利于蛋白质的提取。豆：水=1：2~3水质用纯水/软水较好——蛋白质提取率高，浸泡后表面光滑无皱皮，手掐易断无硬心。夏季6h，春秋季12~18h，冬季24h，加热水或食用碱可缩短时间。选豆→浸泡→磨浆→滤浆→煮浆3、磨浆100~120目，砂轮磨，小厂采用浆渣分离磨，大厂采用砂轮磨+卧式离心筛分离豆浆。4、煮浆蛋白质热变性，杀菌，钝化抗营养因子，减轻异味，蛋白质与少量脂肪结合形成脂蛋白，产生香气。浆温升到92℃，皂素破坏，泡沫自然回落，防止“假沸”溢锅。95℃以上，煮4min以上。(二)凝固与成型——豆腐1、点浆凝固：熟浆→点浆→蹲脑→豆腐脑大豆加水量点浆温度出品率/1kg北豆腐点浆10倍水（7.5~8°Be′）80~85℃3.5~3.7kg(85％水)南豆腐冲浆6~8倍水（8~9°Be′）70~80℃4.5~5kg(90％水)豆腐干7~8°Be′85℃2.5kg“浆稀点不嫩、浆稠点不老”，浓度低，形成的脑花太小，保不住水，出品率低。浓度高，生成的脑花块大，持水性好，有弹性。2、蹲脑点脑后，还需静置一段时间，等待凝固完全，称为蹲脑。注意保温，不能震动。嫩豆腐30min，老豆腐20~25min，豆腐干10~20min，干豆腐7~10min时间太短，凝固不充分，太长，温度下降太多，不利于后续