第6章 发酵豆奶

1、第第6 6章章 发发 酵酵 豆豆 奶奶大豆大豆 大豆中多种抗营养因子发酵豆奶发酵豆奶( (酸豆奶酸豆奶) ) 工艺流程 1 工艺流程 2 工艺流程 3：双歧杆菌保健酸豆奶的生产工艺n大豆是我国的传统食品, 蛋白质含量达45% 左右,为一般食物含量的35 倍。n现代营养学认为, 蛋白质的营养价值主要决定于它的氨基酸组成。如果各种氨基酸比例接近人体的氨基酸模式, 也即符合FAO/WHO 建议的氨基酸模式, 则该种食物的营养价值高。大豆大豆n表数据显示, 大豆中蛋白质的必需氨基酸模式接近FAO/WHO 建议模式与动物蛋白质的氨基酸模式相近, 是一种完全蛋白质, 且大豆蛋白质与奶类或谷类食物搭配, 具

2、有蛋白质互补作用。 几种食物粗蛋白的必需氨基酸含量几种食物粗蛋白的必需氨基酸含量(mg/g) 及其相互比值及其相互比值必需氨基酸氨基酸记分模式大豆蛋白质牛奶蛋白质花生蛋白质面粉蛋白质鸡蛋蛋白质mg/g 比值mg/g 比值mg/g 比值mg/g 比值mg/g 比值mg/g 比值色氨酸10 1 12.2 114.5 110 111.4 116.1 1苯丙氨酸60 6.0 47.5 3.9 51.7 3.6 51 5.1 45.5 4.056.3 3.5赖氨酸55 5.5 60.5 5.0 81.7 5.6 30 3.0 25.5 2.2 56.2 3.5苏氨酸40 4.0 43.4 3.6 49.

3、0 3.4 16 1.6 30.7 2.7 52.3 3.2蛋氨酸35 3.5 10.8 0.9 30.3 2.110 1.0 14.1 1.2 34.1 2.1亮氨酸70 7.0 95.8 7.9 105.2 7.367 6.7 71.3 6.392.5 5.7异亮氨酸40 4.0 42.4 3.5 50 3.4 46 4.6 35.9 3.1 50.3 3.1缬氨酸50 5.0 47.5 3.9 74.1 5.144 4.4 42.4 3.7 68.2 4.2总量(mg/g) 360 360.1 456.5 274 276.8 426大豆n大豆中脂肪含量占20% 左右, 其中人体所必需的亚

4、油酸含量占50% 左右; 大豆中不含胆固醇, 故有降血脂的作用。此外大豆中含有的维生素, 无机盐等营养物质, 又使大豆具有治疗糖尿病、缺铁性贫血、防止动脉硬化和防治肿瘤等医疗功能。n 世界各国的科学家正致力于发展纤维化大豆蛋白, 目的是促进人体肠道蠕动, 减少肛肠类疾病。n 大豆尤其在发展中国家被誉为质优价廉的“营养肉”食品。n大豆中除含有丰富的蛋白质、油脂和碳水化合物三大营养物质外,还含有多种功能性成分如磷脂、生育酚、低肽、甾醇、皂甙、类黄酮、低聚糖和膳食纤维等。n但是大豆中也含有多种抗营养因子,如果加工或利用不当,不仅会造成营养价值降低而且还会危害人体或动物的生长和健康。1 蛋白酶抑制剂蛋

5、白酶抑制剂n大豆中普遍存在的为胰蛋白酶抑制剂胰蛋白酶抑制剂和糜蛋白酶抑制糜蛋白酶抑制剂剂 ,前者起主要作用。大豆中的胰蛋白酶抑制剂约有710 种,能抑制人体血清及血浆中胰蛋白酶的活性,但胰脏中的胰蛋白酶则不受抑制。n胰蛋白酶抑制剂对动物的危害危害主要是抑制其生长和引起胰腺肥大。n原因原因是肠道中蛋白水解酶的作用受到抑制,从而阻碍动物对饲料蛋白质的消化吸收,同时还作用胰腺本身发生补偿性反应,造成机能亢进,胰腺分泌过多,引起必需氨基酸(特别是含硫氨基酸) 的内源性损失,这表明生长停滞的原因既有蛋白质外源性损失的影响,也有内源性损失的影响。大豆中多种抗营养因子大豆中多种抗营养因子2 植物红细胞凝集素

6、植物红细胞凝集素n大豆中存在的凝集素称为大豆血球凝集素大豆血球凝集素SBA 。是一种蛋白质,大多为糖蛋白,对糖分子具有高度的亲和性。n生大豆中SBA 的活性高达1600 3200 单位/ mg。n大豆粉中含有大约3 %的血球凝聚素,这种大豆抽出物能凝聚许多动物的血细胞,虽在低温下也能凝聚人的血细胞。nSBA 在动物肠道中不被蛋白酶水解,它可以和小肠壁上皮细胞表面的特异性受体结合,从而损坏小肠壁刷状缘粘膜结构,干扰消化酶的分泌,抑制肠道对营养物质的吸收,使蛋白质利用率下降,动物生长受阻甚至停滞。 大豆中多种抗营养因子大豆中多种抗营养因子3 植酸植酸n植酸即环己六醇磷酸酯,是一种弱酸性的淡黄色或淡

7、褐色的粘稠液体，大豆中80 %的磷都是以植酸状态存在。n植酸本身的毒性较小,它除能降低微量元素(如Cu、Zn、Mn、Fe 、Mg) 的生物利用率外,还能影响钙、磷的利用率。n大豆蛋白质与植酸形成植酸蛋白质复合物,对金属离子有特别的亲合力,同时影响蛋白质的生理功能;或与酶相结合,抑制其活性,这些酶包括-淀粉酶、胰酶和胃蛋白酶。大豆中多种抗营养因子大豆中多种抗营养因子4 致过敏因子致过敏因子n大豆中存在的过敏原为4 种球蛋白,即大豆球蛋白 和3 种伴大豆球蛋白(分别为、) 。n国内外大量研究结果表明,大豆及豆饼中的蛋白质抗原物质可引起早期断奶仔猪的消化道过敏反应,表现为肠绒毛萎缩,腺窝细胞增生,粘

8、膜双糖分解酶的数量及活性下降,木糖吸收率降低,从而导致仔猪腹泻和生长受阻。大豆中多种抗营养因子大豆中多种抗营养因子5 抗维生素因子抗维生素因子n大豆中存在的抗维生素因子有维生素A、D、E和B12 。n目前还不清楚它们的化学结构,但引起相应的维生素缺乏症已被证实。n具有抗维生素作用的化合物可以分为3 种: 与维生素具有相似的化学结构,在动物代谢过程中能与该种维生素竞争并取代之; 能与维生素结合或改变其结构而破坏其生化活性; 能破坏维生素的酶类。 大豆中多种抗营养因子大豆中多种抗营养因子6 致甲状腺肿因子致甲状腺肿因子n据报道,用未加热的大豆饲喂大鼠和小鸡可引起甲状腺肿大。nKonijin 等提出

9、甲状腺肿因子的成分可能是由23 个氨基酸组成的低聚肽,或是由12 个氨基酸与1 个糖分子组成的糖肽。该成分的抗甲状腺作用机制尚不清楚。 大豆中多种抗营养因子大豆中多种抗营养因子7 赖丙氨酸赖丙氨酸LALn大豆蛋白质在碱性条件下处理时可形成赖丙氨酸。它是赖氨酸与丙氨酸发生加成反应,其侧链以C2N 键联接而成。LAL 不耐热,其水溶液容易分解。LAL 对动物有较强的肾脏毒性。 大豆中多种抗营养因子大豆中多种抗营养因子8 脲酶脲酶n一般脲酶本身并没有毒性作用,但在一定温度和pH 值条件下,生大豆中的脲酶遇水迅速将含氮化合物分解生成氨从而引起氨中毒。n由于大豆及其制品中脲酶含量与胰蛋白酶抑脲酶含量与胰

10、蛋白酶抑制剂含量呈正相关关系制剂含量呈正相关关系,因此常以脲酶活性用来判断大豆的受热程度和估计胰蛋白酶抑制剂的活性。大豆中多种抗营养因子大豆中多种抗营养因子发酵豆奶发酵豆奶( (酸豆奶酸豆奶) )n发酵豆奶(酸豆奶) 是大豆制浆后,加入少量奶粉或某些可供乳酸菌等利用的糖类作为发酵促进剂,经乳酸菌等发酵而成的一种饮料。n它既保留了豆奶的营养成分,又利用了乳酸菌等菌作用,使豆奶有醇香,清香的酸香味,也增加了其营养价值。n由于微生物和酶的作用,大豆蛋白被降解成易吸收的小分子肽和氨基酸。 工艺流程工艺流程 1 1工艺操作要点工艺操作要点n(1) 发芽处理: 大豆用温水浸泡膨胀,放入发芽装置里发芽, 温

11、度25左右, 发芽二天, 取出放入pH7.5- 7.8 的弱碱液内浸泡2h。n脂肪氧化酶是大豆产生腥味的主要原因, 大豆经发芽处理后其自身含有的脂肪氧化酶受到一定程度地钝化, 因而部分去除了大豆乳的豆腥味。n发芽后发芽后大豆蛋白质中使人产生胀腹感的棉子糖等物质消失, 植酸降解, 更多的磷、铁等无机盐释放出来, 维生素含量增加, 其中核黄素增加23 倍、硫胺素增加34 倍。工艺操作要点工艺操作要点n(2) 磨浆: 用磨浆机将发芽的大豆磨成浆体, 在进料的同时添加5倍水, 二次磨浆分离, 浆液经过120 目筛过滤, 去除豆渣。n(3) 煮沸: 进一步去除豆乳中挥发性豆腥味, 使抗胰蛋白酶和大豆凝血

12、因子变性失活, 同时达到杀死杂菌的目的, 冷却后即成纯豆乳。工艺操作要点工艺操作要点n(4) 混合发酵菌剂制备方法n培养基制备: 检验合格的脱脂乳, 分装在试管里, 置于高压灭菌锅中, 120灭菌1520min。n菌种选择与活化: 选择产酸能力强, 发酵风味好的嗜热链球菌(S. t) 和保加利亚乳杆菌(L. b), 混合比例11 为佳。将乳酸菌在培养基中进行34 次接种纯培养。n发酵菌剂制备: 取脱脂乳100m l 于三角瓶中,120灭菌1520min, 冷却至40左右时, 接种上述已活化的S. 和L. 菌种进行纯培养, 43温箱培养48h, 取出置45温度下保存待用。工艺操作要点工艺操作要点

13、n(5) 接种与发酵: 为防止发酵豆奶产生“馊味”(含双乙酰) , 经研究, 接种量在45% 为宜。 发酵温度43, 发酵时间7h。为了改善发酵豆乳的口感, 接种时加入5% 的蔗糖。工艺操作要点工艺操作要点n(6) 调配:调配口感 因发酵豆奶饮料在贮存期间, 蛋白质容易发生絮凝作用而产生沉淀; 且发酵豆奶所含脂肪易发生上浮现象, 影响产品质量和外观, 故需加入适量的稳定剂和乳化剂。n随着纯豆乳所占比例上升(纯豆乳鲜奶) , 发酵豆乳中蛋白质沉淀程度加大, 口感渐次, 但香味逐渐突出。纯豆乳占调配奶的比例控制在60% 左右为佳。工艺操作要点工艺操作要点n稳定剂的选择: 海藻酸丙二醇酯(PGA )

14、、羧甲基纤维素钠(CMC2N a) , 添加量分别为0.2% 和0.1% , 混合使用, 产品三个月不发生沉淀现象。n乳化剂的选择: 大豆中脂肪含量为20% , 由于单靠油和水是不易得到稳定的大豆乳, 必须加入乳化剂, 使互不相溶的大豆脂肪均匀分散于水中, 成为稳定的乳状液, 从而阻止脂肪上浮。 经研究, 使用如下乳化剂效果明显:单甘酯0.050.1% + 脂肪酸蔗糖酯0.1% 工艺操作要点工艺操作要点n(7) 均质: 调配后的发酵豆奶进行二次高压均质, 使饮料保持较好的均匀稳定性, 均质后经过脱气机脱气。 第一次均质时要求温度较高, 所得制品口感非常好。但要注意温度不可过高, 否则易杀死全部

15、乳酸菌。经研究62较适宜, 只能使部分S.菌种失活,L. 菌种则能抵抗75、2030min 的加热 采用2530M Pa 的高压处理, 所得制品细腻爽口 n(8) 热处理: 发酵豆奶饮料经过热处理后, 部分嗜热链球菌失活 在酸性条件下(PH45) 杂菌对热的抵抗性明显减弱 热处理温度为62, 时间为20min纯豆乳与发酵豆奶营养成分分析与比较纯豆乳与发酵豆奶营养成分分析与比较 n发酵后的豆奶VB1和VB2含量提高了2- 3 倍, Ca、P、Fe 含量也有所增加, 且含有一定量的蛋白质、脂肪和糖类, 对促进儿童生长发育、防治小儿佝偻病和缺铁性贫血具有良好的功效。n乳酸菌可以在人体肠道内定植, 产

16、生的乳酸对肠道内腐生性细菌和病原菌有抑制作用, 对治疗肠道疾病具有良好的医疗效果, 使发酵豆奶饮料具有营养保健特征。 纯豆乳与发酵豆奶饮料一般营养成分比较(100g)热能(Kcal)水分(g)脂肪(g)蛋白质(g)糖类(g)钙(mg)磷(mg)铁(mg)B1(mg)B2(mg)纯豆乳4290.83.62.02.915491.20.030.01发酵豆奶6285.61.91.210.133701.650.120.04发酵豆奶饮料氨基酸营养成分分析发酵豆奶饮料氨基酸营养成分分析 n发酵豆奶饮料氨基酸种类齐全, 人体必需氨基酸赖氨酸和亮氨酸含量较高。赖氨酸是许多其它物质提供蛋白质时的限制性氨基酸, 能

17、促进铁在肠道内吸收, 增加了高铁离子的吸收作用, 对防治缺铁性贫血具有特殊疗效, 亮氨酸能刺激人体胰岛素分泌, 抑制糖转变成脂肪, 因而具有减肥作用。 发酵豆奶质量指标发酵豆奶质量指标n1感官指标感官指标 呈均匀的乳状液, 具有清香纯净的乳酸味, 不得有豆腥味和杂质。n2理化指标理化指标 可溶性固形物(% ) 10 (以折光计) ; 总酸(% ) 0.75- 0. 9 (以乳酸计) ; 总糖(% ) 5; 蛋白质(% ) 1. 5;脂肪(% ) 1; 砷(mg/kg) 0. 5; 铅(mg/kg) 1; 铜(mg/kg) 10。n3微生物指标微生物指标 细菌总数: (个/m l) 100; 大

18、肠菌群: (个/100m l)3; 致病菌不得检出。 工艺流程工艺流程 2 2操作要点操作要点 n挑选清洗:选择无霉变,无虫害,杂质少,颗粒均匀的优质无腥大豆,然后清洗。n浸泡:清洗后的大豆浸泡于3 倍的水中1215h ,使大豆软化,表皮膨胀至平滑,手搓能去皮为好。n浸泡的目的是为了软化细胞结构,降低磨浆时能耗与磨损,提高胶体分散程度 ,有利于蛋白质的萃取,增大蛋白回收率。n磨浆:将加热70 的所需水,全部均匀加入。可重复磨浆一次,以提高细度,利于蛋白质溶出。操作要点 n均质:将豆浆加热至60 进行均质。n杀菌:豆奶由于富含蛋白质,脂肪和糖,是细菌的良好的培养基. 将脱渣后的豆奶煮沸5min。

19、再冷却至43 。n发酵:将活化好的菌种,加入豆奶中。放入恒定培养箱培养。n冷藏:发酵好的豆奶应及时移入14 冰箱中保存。在冷藏期间,酸度会有所上升,同时风味成分含量增加。最佳工艺条件最佳工艺条件n无腥味大豆与水的比为110 ,加入乳酸菌16 104 个/ mL ,添加葡萄糖5 % ,蔗糖4 % ,牛奶30 %和复合稳定剂0. 2 % ,在40 发酵5h。n在添加蔗糖发酵的同时,添加少量的葡萄糖能促进乳酸菌的生长并最终导致乳酸的明显提高,有利于制品风味的改善。菌种比例n乳酸饮料的基本风味物质为乙醛、丁二酮、丙酮和丁酮,乙醛主要由保加利亚乳杆菌发酵生成,若保加利亚乳杆菌中混入嗜热链球菌,则会使乙醛

20、的产率大幅提高。n保加利亚乳杆菌对蛋白质的分解能力强,而利用蔗糖的能力很小;嗜热链球菌对蛋白质的分解较弱,对蔗糖的发酵能力较强,而保加利亚乳杆菌分解蛋白质产生的氨基酸可促进后者的生长。n选用嗜热链球菌(S. t) 和保加利亚乳杆菌(L. b) 混合作为发酵剂,对酸豆奶的产酸及风味都有利, 两者配比为S. tL. b = 11 为最佳。 工艺流程工艺流程 3: 3: 双歧杆菌保健酸豆奶的生产工艺双歧杆菌保健酸豆奶的生产工艺n研究认为:双歧杆菌对人体具有极强的保健功能,对预防细胞癌变,增强免疫力,保证健康具有积极的作用。1 原料原料n新鲜全脂生牛乳,符合GB 6914 - 86 国家标准,在原料奶

21、中不得有抗生素存在。n纯豆奶,符合QB/ T2132- 95 国家行业标准。n绵白糖,符合GB1445 - 78 国家标准要求。2 菌类菌类n乳酸菌,n嗜热链球菌( Strepmtococcus thermophilus) ,n保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus) ,n嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus) , n长双歧杆菌(Bifidobacterium Length) 。3 培养基的制备培养基的制备n1) 脱脂乳培养基:鲜乳煮沸后装入三角烧杯中,100 ,30min ,然后自然冷却。待出现脂肪层后,取下层乳液分装于试管中,加量于试管的

22、1/ 3 处,包装好,利用间歇灭菌法(106 ,30min 灭菌,每d一次,连续3d)灭菌,冷却,低温保存,备用。n2) 双歧杆菌活化培养基:脱脂乳7 份+ 豆奶3份混均,加2 %的酵母浸出液,2 %的酪蛋白胨,0.1 %的抗坏血酸,葡萄糖2 % ,完全混溶后分装于试管,加量至试管的1/ 3 处,包装好,利用间歇灭菌法(同上) 灭菌,冷却,低温保存,备用。4 工艺过程工艺过程菌种活化菌种活化生产发酵剂的制备生产发酵剂的制备发酵发酵混合、调配混合、调配冷藏冷藏成品成品分装分装豆奶混合原料豆奶混合原料1) 菌种活化菌种活化n嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌和嗜酸乳杆菌的活嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌和嗜酸

23、乳杆菌的活化化。在无菌条件下,打开冻干菌种,分别用吊菌环取一环菌接种入10ml 脱脂乳培养基中,37 1 恒温培养12h ,分别向下传至第4 代。n双歧杆菌的活化双歧杆菌的活化。双歧杆菌为厌氧菌,采用充入二氧化碳气体来造成无氧条件,进行厌氧培养。n在无氧条件下,打开干燥菌种菌管,用吊菌环取冻干菌种于双歧杆菌活化培养基内,置于干燥皿内密封,38 1.恒温厌氧培养24h ,取深层活化菌种传入下一代培养基中深层培养,反复活化传至第5 代,每代均为38 及24h。 2) 生产发酵剂的制备生产发酵剂的制备n混合发酵生产发酵剂的制备混合发酵生产发酵剂的制备。取活化好的嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌和嗜酸乳杆菌三种菌,分别以211 的比例接入灭菌处理后冷却至44 的脱脂乳中,接种量为1 % ,于40 恒温培养215h ,迅速置于5 冰箱中保存待用(12d 必须用掉) ,即为母发酵剂。n在使用前2.5h 取出母发酵剂,以2 %的接种量接入到灭菌器冷却至42 的脱脂乳培养剂中, (脱脂乳培养基用量为生产量的2 %3 %) 恒温40 培养2.5h。n双歧杆菌生产发酵剂的制备双歧杆菌生产发酵剂的制备。取活化好的双歧杆菌菌种,以10 %的接种量接入到灭菌器冷却至40 的