植物蛋白质的提取和加工课件

1、第10章 植物蛋白的提取和加工在世界范围的蛋白质资源供给中，植物蛋白占蛋白质总量的70，动物蛋白占30。植物蛋白具有经济性、营养性、功能性等优点，在建立健康的饮食结构方面所起的作用也越来越受人们重视。1. 植物蛋白质的基本特征蛋白质的营养价值主要是取决于其所含必需氨基酸是否平衡。加工特性主要是指食品在加工过程中和加工后所表现出的物理性质，如保水性、乳化性、弹性和黏结性等。功能特性有益于人体健康的特性。营养价值：人体必需8种氨基酸。一般动物蛋白质的必需氨基酸比较平衡，而植物蛋白都有一种或两种限制性氨基酸。其中植物蛋白质中大豆蛋白的蛋氨酸和半胱氨酸含量稍低，其必需氨基酸组成基本是平衡的，仅次于动物

2、蛋白的理想蛋白资源。加工特性：溶解性起泡性保水性乳化性弹性黏结性保油性单独使用或作为添加剂使用。功能性植物蛋白的配合使用可以使氨基酸互补；植物蛋白可以降低胆固醇和饱和脂肪酸的摄入；价格低廉，同样起到补充蛋白质的作用； 植物蛋白的来源及其特点（1）大豆蛋白质大豆蛋白中赖氨酸含量最高，适合添加到谷类食品中弥补谷物中的赖氨酸的不足。大豆中蛋氨酸含量较低，蛋氨酸是大豆蛋白的限制性氨基酸。最新研究表明：若按蛋白质消化率校正氨基酸评分相比较，大豆蛋白质的分值与牛奶、鸡蛋白的蛋白质相当，而高于牛肉、杂豆等其他蛋白质。（2）花生蛋白质花生仁含26-29蛋白质，其中球蛋白占90，其余为清蛋白。花生球蛋白等电点在

3、pH值4.5附近。由花生加工得到蛋白粉制品为白色，且风味极佳，尤其是溶解性高，黏度低，具有一定的热稳定性和发泡性，可用于制造饮料及面包。（3）芝麻蛋白质芝麻中油占45，蛋白质20，其中富含甲硫氨酸；赖氨酸含量相对不足；85蛋白质为球蛋白。芝麻蛋白质溶解性低，其功能性利用受到一定限制。芝麻含有2-3的草酸（乙二酸），最好脱皮食用。脱皮后，蛋白质的相对含量约增加60，且口感好。（4）油菜籽蛋白质油菜籽含有40-45油脂和20-25蛋白质。蛋白质中的大部分为球蛋白，在植物蛋白质中，油菜籽蛋白没有限制性氨基酸，特别是含有许多在大豆中含量不足的含硫氨基酸。蛋白质制品具有很好的保水性与持油性，因而可应用于

4、红肠等畜肉制品的加工。此外，经分离得到的变性低的蛋白质，其乳化性、发泡性、凝胶形成性很好。（5）葵花籽蛋白质葵花籽仁含有29-30油脂和21-31蛋白质。葵花籽脱脂物的加工利用，关键是去除其中的绿原酸以及高效率地去除种子的外皮。葵花籽中70-80蛋白质由盐溶性的球蛋白构成。葵花籽蛋白的赖氨酸含量少，是营养上的限制因子。葵花籽蛋白质不易形成凝胶，但具有优良的起泡性和发泡稳定性。葵花籽蛋白具有很好的组织形成性，利用挤压成型机，能制成组织状蛋白制品，但不足之处是产品的外观颜色较灰暗。（6）棉籽蛋白质棉籽中约含20蛋白质，但是含有棉酚毒性物质，使得它在食品和饲料的利用方面受到限制。棉酚可通过育种或采取

5、适当的加工技术去除或钝化。棉籽的氨基酸组成中，赖氨酸、蛋氨酸含量较少。棉籽脱脂粉加工的蛋白质在酸性条件下易溶，因此该蛋白质制品适用于制作酸性饮料；又因其在中性环境中难溶，功能特性少，常被利用于制面包和点心。 （7）谷类蛋白质谷类中的蛋白质不溶于水或盐溶液，其主要成分为能溶解于酒精的醇溶蛋白和能溶解于碱溶液的谷蛋白。醇溶蛋白含量最多的是玉米，其蛋白质中含有50-60醇溶蛋白，30-45谷蛋白。小麦、大麦、黑麦等禾谷类作物种子的蛋白质中，醇溶蛋白与谷蛋白的含量基本相同，为30-50。大麦和稻米的蛋白质以能溶解于碱性溶液的谷蛋白为主要成分。几种谷类蛋白质玉米：含量8%-10%左右大米：含量8%左右小

6、麦：含量13%左右3 大豆蛋白质的制取和应用大豆蛋白粉大豆浓缩蛋白大豆分离蛋白大豆组织蛋白（1）大豆蛋白粉 按脂质含量不同可分为： 全脂大豆粉：脱皮大豆粉碎而成，油脂：18-23。脱脂大豆粉：脱皮、脱脂豆粕制成，油脂1.0%， 蛋白50%。低脂大豆粉：脱脂大豆粉加精制大豆油，或脱皮大豆部分脱脂，油脂：4.5% -9.0%。磷脂大豆粉：在脱脂或低脂豆粉中添加大豆磷脂。 磷脂：15%。1.1 全脂大豆粉生产工艺原料大豆 清选 杂质干燥 水分破碎脱皮 种皮粉碎筛分 包装1）全脂酶活性大豆粉干燥：干热法至水分8-11%脱皮率：90%粉碎：锤式粉碎机或磨碎机筛分：颗粒度95%过200目筛2）全脂脱腥大豆

7、粉瑞士布勒公司工艺：原料大豆 清选 调湿 灭酶 脱皮 研磨 包装调湿：在调湿器内完成，水分控制在11-13%， 便于灭酶脱腥灭酶：专用加热处理器内，器内温度: 150-160，豆心温度：100-110 脱皮：撞击和摩擦脱皮研磨：锤式粉碎机粗磨，辊磨精磨筛理：过200目筛，筛下物2）全脂脱腥大豆粉日本挤压膨化工艺：原料大豆 清选 干燥 破碎脱皮 粉碎 调节水分 挤压膨化 冷却干燥 粉碎分级 全脂豆粉挤压膨化：在膨化机内受高温、高压、高剪切力联合作用，水分迅速汽化，形成蒸汽，在最短时间内蒸熟物料。 一、生产原理 大豆浓缩蛋白质(SPC)主要是指以低温脱溶豆粕为原料，除去粕中的可溶性糖分、灰分以及其

8、他可溶性的微量成分，使蛋白质的含量从45-50提高到70左右而获得的制品。 1.2 大豆浓缩蛋白的生产 （SPC，Soy Protein concentrate)二、SPC的分类(1)脱脂大豆浓缩蛋白（主要产品）：以低温脱溶豆粕为原料，除去其中水溶性非蛋白成分（水溶性糖类、灰分、各种气味成分等），制得蛋白质含量的蛋白质产品。(2)全脂大豆浓缩蛋白：以全脂脱皮大豆为原料，经过相同的工艺，得到蛋白质含量在以上的大豆蛋白质制品。该产品除去多数棉籽糖、水苏糖等低聚糖，消灭肠内胀气因子，同时改善滋味和风味。三、SPC制取方法酒精浸提稀酸浸提湿热处理 （1）原理 在60%-65%的酒精中，蛋白质溶解度最低

9、，用洗涤方法将低温粕中的可溶性糖分、可溶性灰分和醇溶性蛋白等洗出，再将醇溶液及抽提物分离，浓浆液经浓缩干燥即得浓缩蛋白粉。1.酒精浸提法（2）酒精浓缩蛋白质的生产流程： 乙醇（80-90%） 乙醇（60-65%） 低温脱溶粕粉碎浸提 分离粗SPC 二次浸提 浆状物分离 湿SPC产品 干燥SPC制品（7% Water） 酒精可溶物混合液 回收酒精 大豆低聚糖浓浆（3）特点蛋白质损失少，乙醇可回收再利用；获得的蛋白质气味和滋味比较好； NSI一般都在10%以下，乙醇作用使蛋白质变性严重；最终产品会有0.25 -1.0%的乙醇残留，不易除去。2. 稀酸浸提法（1）原理： 蛋白质在 pH值4.5附近溶

10、解度(NSI)最低，调节溶液的pH至4.5附近浸泡，再利用离心方法将不能溶解的蛋白质、多糖与低温粕中的可溶性糖分、可溶性灰分和其他微量成分分开，然后再中和浓缩并进行干燥脱水即得浓缩蛋白粉。（2）工艺流程： 10倍水并用37%HCl调pH4.5低温脱脂粕粉碎（100目）酸浸分离 乳清液 蛋白质与多糖沉淀 水洗涤 分离 废水 SPC产品 中和、干燥 蛋白浆（3）特点：蛋白质水溶性好，NSI可达69%。酸、碱耗量大，废水难处理。产品风味、色泽不如酒精浸出法。3.湿热处理法（1）原理： 直接用蒸汽处理豆粕粉，使大豆蛋白变性，溶解度NSI10%，然后水洗沉淀，离心分离并干燥即可。原料：低变性豆粕和高变性

11、豆粕均可。（2）工艺流程 高温脱溶豆粕 风选 加水润湿 蒸汽处理 水洗 离心分离 干燥 粉碎 成品。蒸汽处理：灭酶，压力0.1-0.13MP，温度120-125度，30min。水洗：洗去可溶性糖、灰分等。（3）特点颜色较暗；呈焦糖味；蛋白热变性严重，某些功能丧失，应用范围受限。.大豆分离蛋白质生产技术一、定义 大豆分离蛋白 (SPI，soy protein isolate)是利用优质脱脂豆粕为原料，除去其中的油脂、可溶性及不可溶性碳水化合物、灰分等，得到的可溶性大豆蛋白产品。该产品纯度最高，蛋白质含量90%以上（以干基计）。二、碱溶酸沉法1、原理（1）首先用弱碱溶液浸泡低温脱溶豆粕，使可溶性蛋

12、白质、碳水化合物等溶解（而油脂和不溶性糖类被排斥在溶液外）；（2）利用离心机除去溶液中不能溶解的纤维及残渣。（3）在已经溶解的蛋白质溶液中，加入适量的酸液，调节溶液的 p值达到4.5，使大部分的蛋白质从溶液中沉析出来,再离心除去乳清液。（4）然后将酸沉析出的蛋白质凝聚体进行破碎、水洗、中和、闪蒸灭菌后，再干燥脱除水分，制成高纯度的大豆分离蛋白质。2、生产工艺 主要包括浸提、除渣、酸沉、分离、破碎、中和、杀菌及喷雾干燥等。（1）蛋白质的溶出与分离：固液比1：10，pH7.0-7.2，温度50；转速：80r/min，时间15min。分离后可进行二次浸出。（2）酸沉淀：盐酸，45，pH4.0-4.5

13、，搅速：60r/min，30min。螺旋沉降离心机离心。（3）解碎和中和：磨碎后加稀碱中和至pH7.0-7.2，中和温度：20，30min完成。工艺参数. 组织蛋白质的制取方法一、定义 组织蛋白(structure protein)是指蛋白质经加工成型后其分子发生了重新排列，形成具有同方向组织结构的纤维状蛋白。二、生产方法1、挤压膨化法2、纺丝法1、挤压膨化法（1）原理 物料通过膨化机(extruder)膛内的机械操合、挤压和高温、高湿作用，改变了蛋白质分子的组织结构，使其成为一种易被人体消化吸收的食品。（2）膨化的组织蛋白形同瘦肉又具有咀嚼感，所以又称为膨化蛋白或植物蛋白肉。（3）生产组织蛋

14、白的原料原料要求：蛋白质含量大于50%，粗纤维小于3.5%，脂肪小于1.5%，NSI为50-70%。原料选择：低变性脱脂豆粉、SPC和 SPI 是生产组织蛋白的理想原料。后两者价格高，常做配料。（4）工艺原料粉碎、加水混合、挤压膨化等工艺。2、纺丝法（纤维化法）（1）原理 以大豆分离蛋白为原料加入碱调成浆状液，蛋白质浓度10-30%，pH=9-13.5，也称“纺丝液”。然后使其从喷丝小孔中喷出至酸性（食醋或醋酸）溶液的凝聚槽中，使蛋白质纺丝(Spinning)呈纤维状。（2）特点 制品在口感上类似于肉制品，但成本较高。另外，在强碱溶液中有可能有毒性物质赖氨酸衍生物的生成。2.1 大豆蛋白的功能

15、特性（functional character）功能特性： 指大豆分离的溶解度、面团形成能力、持水性、脂肪结合能力、乳化性、气泡性、被膜性、增稠性、稳定性、凝胶性、粘着性、结合性等物理化学特性。（1）水溶性是充分发挥大豆蛋白功能特性的先决的条件。（2）影响因素： pH值、离子强度、温度有关。1、水溶性2、吸水性（1）定义 大豆蛋白质的肽链结构中含有极性的侧链，能够吸收水分并保留水分。（2）影响因素水分活度Aw：随Aw的增加吸水性增强， Aw=1.0时，大豆蛋白可吸水0.6g/g蛋白。 pH：大于或小于等电点4.5，吸水性会急剧增加。生产焙烤、糖果类食品时，添加大豆粉可增加产品吸水力。3、持水性

16、（1）大豆蛋白持水性可用离心分离后的蛋白质制品中残留水分的含量来衡量。（2）影响因素蛋白质浓度（主要因素）：一般随浓度增大而增强。食品体系的黏度、温度、 pH、离子强度等。pH=7，t=35-55时， SPI的持水性在1400%。4、凝胶化（1）定义 凝胶化是指蛋白质依靠S-S和疏水键而形成胶体网状立体结构的性能。凝胶是水分散于蛋白质中的分散体系，具有较高的黏度、可塑性和弹性等性质。蛋白质形成凝胶后， 既是水的载体，也是风味剂、糖以及其他配合物的载体，因此对食品制造极为有利。 （2）影响因素：浓度：8%-16%的大豆蛋白质溶液加热并冷却后即可形成凝胶。浓度越高，凝胶强度越大。浓度8%，仅靠加热

17、不易形成凝胶。大豆蛋白组成：7s和11s可形成凝胶，11s的凝胶性能（硬度和凝聚性）更好。加热：当浓度8%时，加热（70-80）可以使疏水键、二硫键大面积交联，呈现凝胶状态。pH:等电点时凝胶硬度最低，2-3和11-12时，硬度强度较高。离子强度：一般其增加会降低凝胶强度。豆腐的制作是蛋白形成凝胶的典型例子。5. 乳化性（1）乳化机理：大豆蛋白质是表面活性物质，既有亲水基团，又有疏水基团。集结于油-水界面时便可以降低表面张力，包埋油滴，使体系乳化，并保持一定的乳化稳定性，以不至于让油滴重新从蛋白膜内出来而聚合。红肠、蛋黄酱、午餐肉中应用!（2）影响因素：组成：7s比11s的乳化性要好；大豆蛋白

18、种类：SPI要比SPC的乳化性好；溶解性：NSI=80%的SPI要比NSI32%的SPI的乳化性及乳化稳定性好；pH:等电点附近，乳化性小；反之乳化性较大；离子强度：0.05范围，虽离子强度增加乳化性增强；适当酶或酸水解，可以增强乳化性。6. 发泡性（1）定义蛋白质的两性使其有较强的表面活性，可以降低水-空气的界面张力，呈现一定的气泡性。所以说蛋白质发泡类似于乳化，而且空气比油滴具有更强的疏水性，使蛋白质在气泡表面形成了薄膜。（2）影响因素：蛋白质浓度：浓度越小，越容易起泡，但泡沫稳定性差；浓度越大，难以较大起泡，但稳定性好。综合考虑一般在22%。pH:偏碱性的条件利于起泡，单等电点时发泡性降

19、低。温度：过高导致变性，造成黏度太低不利于起泡。一般认为30最高。水解：部分水解蛋白有很强的发泡性。如市售大豆粉。 脂肪有消泡作用，蔗糖可以提高泡沫稳定性。 在蛋糕中代替鸡蛋的应用 。7.吸油性（1）概念： 指大豆蛋白质能够促使脂肪的吸收与结合。原因推测脂肪的吸收可能是乳化作用和凝胶作用的综合表现。（2）影响因素：蛋白质含量 SPI的吸油率154%； SPC的吸油率133% ；大豆粉84%。 肉糜食品中添加大豆分离蛋白，因其吸油性，可以减少蒸煮损失，稳定外形。花生蛋白质的制取和应用（1）低温预榨-浸出法是一种在较好条件取出花生中的油脂，然后再利用饼粕制得花生粉的方法。花生粉除油率达99%，蛋白质含量在55%以上。（2）水溶提取法:利用花生蛋白溶于水的特点，将花生仁磨碎，而后用水将油和蛋白分离并除去纤维，可得到用于加工各种食品的低变性花生蛋白。特点： 较溶剂浸出法安全，设备也较简单；出油率可达91以上，蛋白质提取率可达90。蛋白质变性低，溶解度高。.2 花生蛋白质的应用(1)添加剂 利用花生蛋白水溶性好、溶解度高以及花生蛋白的香味可生产代乳品、饮料等强化食品，冰激凌、焙烤食品、儿童食品和健康食品等一般添加浓缩蛋白4-10，分离蛋白2-7。(2)吸油保水剂 利用花生蛋