谷物蛋白生产培训课件

第九章谷物蛋白生产谷物蛋白主要是指从谷物的胚乳及胚中分离提取出来的蛋白质。谷物种子是多种化学成分的复合体，它的主要有效成分是淀粉、蛋白质、脂肪等。随着食品科学的发展，对谷物的加工已由物理性加工进入了化学加工和生物加工，由颗粒状的研磨，进入到有效成分的分离提取，因而大大地提高了谷物的经济价值。在200多年前意大利科学家比凯里(Beceari)从小麦中分离出小麦蛋白质——面筋，之后小麦面筋的生产技术得到了迅速发展。到目前为止，世界小麦面筋产量达到了20多万吨，其中美国年产约3万吨，而年消费量是5—6万吨，并继续以每年8％的消费量增长，目前需求量的40％由加拿大、澳大利亚提供，澳大利亚年产约3.5万吨，主要作为小麦粉和面包的添加剂，每年出口约2万吨，主要向美、日等国出日。欧洲共同体也大量生产活性面筋.。第一节小麦蛋白质的提取

小麦是当今世界上人类重要的食粮之一。小麦面粉一般含有9—14％的蛋白质，所以它是人们日常食物蛋白质的主要来源。蛋白质在小麦粒中的分布并不均匀，外周部高而中心部低。即从皮混入概率高的外周部制取的小麦粉为：三等粉、四等粉；作为低品位粉大部分用于食用以外的用途。但这些粉的蛋白质含量却高于优质粉。低品位粉由于经受反复的制粉操作，其中的蛋白质可能不同程度地发生变性，以至大部分低品位粉的面筋形成力下降。

(一)小麦蛋白质的分类早在1907年奥斯本(Osborne)根据小麦籽粒中蛋白质的溶解特性，将它分成清蛋白(leu-cosin)、球蛋白(globulin)、小麦醇溶蛋白(gliadin)和麦谷蛋白(glutenin)等四种蛋白质。它们在小麦籽粒中的分布如图9—1.面粉中的蛋白质（占面粉重量的9－13％）非面筋15％不形成面团面筋85％形成面团白蛋白，球蛋白，肽，氨基酸溶于水或中性盐溶液醇溶谷蛋白类谷蛋白发泡蛋白质可凝固蛋白质麦醇溶蛋白类(βγωα)谷蛋白类面粉中的酶类高度的伸展性低度的伸展性低弹性高弹性溶于70％乙醇可悬浮在酸、碱、氢酸，碱，氢键溶剂键溶剂与脂类成复合体

1.清蛋白占小麦蛋白质总量的3—5％，主要存在于胚中，能溶于水和稀盐溶液。热稳定性差，温度达到60℃时就变性；2.球蛋白占小麦蛋白质总量的6—10％。溶于10％的氯化钠溶液，3.麦醇溶蛋白占小麦蛋白质总量的40一50％，是小麦的主要蛋白，不溶于水及中性盐溶液，而溶于70一80％的乙醇水溶液；4.麦谷蛋白也是小麦蛋白质的主要成分，其含量为小麦蛋白质总量的30—40％，不溶于水、稀盐溶液和乙酵溶液，但能溶于稀酸稀碱溶液(0.2％)。小麦中各种蛋白质的氨基酸成分见表9—1。氨基酸清蛋白球蛋白醇类蛋白谷蛋白全麦粒面粉麦胚糊粉层蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质丙氨酸5.64.32.33.13.42.75.24.7精氨酸7.514.52.74.24.83.97.010.5天冬氨酸7.96.33.03.95.04.07.37.3胱氨酸6.712.63.12.51.71.71.11.7谷氨酸17.75.940.034.130.434.615.715.0组氨酸4.32.22.32.42.01.92.23.6异亮氨酸4.11.44.53.93.84.03.42.8亮氨酸10.79.27.26.96.66.85.75.5赖氨酸11.012.20.72.32.72.05.04.2氨基酸清蛋白球蛋白醇类蛋白谷蛋白全麦粒面粉麦胚糊粉层

蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋氨酸00.41.51.71.71.71.81.4苯丙氨酸5.03.25.64.84.55.03.53.7脯氨酸8.43.314.711.010.111.75.63.6丝氨酸4.79.15.15.95.25.54.64.1苏氨酸2.94.52.33.32.92.83.42.9色氨酸－－0.72.11.21.01.0－酪氨酸3.42.32.63.63.23.32.82.7缬氨酸8.12.24.44.54.74.54.95.0(二二)小小麦麦面面筋筋组组成成及及其其特特性性1.小小麦麦面面筋筋的的组组成成在在小小麦麦面面粉粉中中加加适适量量水水，，再再用用手手或或机机械械进进行行揉揉合合即即得得到到粘粘聚聚在在一一起起并并具具有有粘粘弹弹性性面面块块，，这这就就是是所所谓谓的的面面团团(dough)。。静静置置之之后后，，面面团团在在水水中中搓搓洗洗时时，，淀淀粉粉、、麸麸皮皮渐渐渐渐离离开开面面团团而而悬悬浮浮于于水水中中，，最最后后只只剩剩下下一一块块具具有有粘粘性性(cobesive)、、延延伸伸性性(extensible)和和’’橡橡胶胶似似的的(rubbery)物物质质。。这这就就是是所所谓谓的的面面筋筋(gluten)；；因因这这种种面面筋筋含含65——70％％的的水水分分，，所所以以又又称称为为湿湿面面筋筋(wetgluten)；；湿面面筋筋烘烘去去部部分分的的水水即即为为干干面面筋筋(drygluten)。。面面筋筋在在面面团团中中所所表表现现的的功功能能待待性性，，对对于于面面团团烤烤制制品品的的工工艺艺品品质质和和食食用用品品质质具具有有决决定定性性的的意意义义。。小麦麦蛋蛋白白质质在在目目前前实实际际被被利利用用的的主主要要是是小小麦麦面面筋筋，，市市场场上上流流通通的的小小麦麦蛋蛋白白制制品品基基本本都都属属于于这这一一类类型型.化学学分分析析证证明明面面筋筋主主要要是是麦麦醇醇溶溶蛋蛋白白和和麦麦谷谷蛋蛋白白组组成成的的高高度度水水化化产产物物。。另另外外还还含含有有少少量量的的淀淀粉粉、、纤纤维维、、糖糖、、脂脂肪肪、、类类脂脂和和矿矿物物质质等等，，见见表表9——2。。表9－－2小小麦麦面面筋筋的的化化学学成成分分（（对对干干物物％％））麦醇醇麦麦谷谷麦麦清清蛋蛋白白和和淀淀粉粉糖糖纤纤维维脂脂肪肪灰灰份份来来源源溶蛋蛋白白蛋蛋白白麦麦球球蛋蛋白白39.0935.076.759.44－－2.024.202.48Norton43.0239.104.416.452.13－－2.802.00CMNPHOB2．．小小麦麦面面筋筋的的物物理理性性质质(1)面面筋筋的的物物理理性性质质小麦麦面面筋筋具具有有一一系系列列的的物物理理功功能能性性，，如如粘粘弹弹性性、、延延伸伸性性、、成成膜膜性性等等，，这这与与组组成成面面筋筋的的两两种种主主要要蛋蛋白白质质在在分分子子形形状状、、大大小小和和存存在在状状态态上上有有所所不不同同密密切切相相关关。。小小麦麦面面筋筋由由麦麦醇醇溶溶蛋蛋白白和和麦麦谷谷蛋蛋白白组组成成见见表表9－－6。。由此此表表可可知知，，麦麦醇醇溶溶蛋蛋白白与与麦麦谷谷蛋蛋白白在在溶溶解解性性、、分分子子形形状状、、大大小小等等方方面面有有一一定定区区别别。。如如果果将将面面筋筋蛋蛋白白质质溶溶于于稀稀醋醋酸酸中中，，添添加加乙乙醇醇使使其其浓浓度度达达到到70％％，，再再添添加加微微量量碱碱使使酸酸中和，面筋蛋白白质就会会约有一一半沉淀淀。这种种沉淀部部分就是是麦谷蛋蛋白，溶溶解部分分是麦醇醇溶蛋白白。麦醇溶蛋蛋白分子子呈球形形，分子子量较小小(25，000—100，，000)，具具有延伸伸性，但但弹性小小；麦谷蛋白白分子为为纤维状状，分子子量较大大(100，000以以上)，，具有弹弹性，但但延伸性性小。这这些特性性都与蛋蛋白质分分子中的的二硫键键有关。。如果切切断麦谷谷蛋白的的二硫键键，即离离解为多多肽，从从中可以以清楚地地看出，，麦谷蛋白白是多肽肽，由二二硫键聚聚合的聚聚合体(如图9—2所所示)，，麦谷蛋蛋白是聚聚合程度度不同的的各种大小分分子的混混合物。。麦谷蛋白白由于呈呈溶液状状态时的的粘性大大，沉淀淀速度慢慢，估计计其结构构接近交交联较少少的线状状结构。。面筋在液液体中即即使水分分过剩，，仍然具具有粘弹弹性。这这是小麦麦面筋与与其他一一切食用用蛋白的的最大区区别。这这种特异异性是由由于小麦麦面筋极极性低(10％％)，放放出正电电荷，而而其它蛋蛋白质的的极性通通常为30一一45％％，放出出负电荷荷。因此此小麦面面筋能排排出过量量的游离离水，使使面筋互互相紧密密地结合合在一起起，而不不分散，，具有成成团、成成膜和立立体网络络的功能能。①弹性面面筋筋的弹性性是指面面筋在拉拉长或压压缩后恢恢复到原原始状态态的能力力。根据据面筋弹弹性的强强弱，将将面筋分分为三等等：弹性良好好的面筋筋：面筋筋块被拉拉长时有有很大的的抵抗力力，用手手指按压压后能迅迅速恢复复原状，，且不留留手指痕痕迹。弹性脆弱弱的面筋筋：拉长长时几乎乎没有抵抵抗力，，悬挂时时，因自自身的重重量而下下垂至断断裂；用用手指按按压后，，很难或或不能恢恢复原状状，而且且留有较较深的指指印。弹性适中中的面筋筋：弹性性介于上上述两种种面筋之之间。②延伸性性把把面筋块块拉到某某种长度度而不致致断裂的的性能，，可用面面筋块拉拉到断裂裂时的最最大长度度来表示示。按面面筋延伸伸性强弱弱把其分分为三个个级别：：延伸性差差的面筋筋，延伸伸长度为为＜8cm；延伸性中中等的面面筋，延延伸长度度为8——15cm；延伸性好好的面筋筋，延伸伸长度为为＞15cm。。③比延性面面筋筋在自然然悬挂下下，单位位时间的的伸长度度叫面筋筋的比延延性。并并以每分分钟伸长长的厘米米为量度度。如悬挂一一个2．．5克的的面团，，并在其其下端挂挂上一个个5克重重的砝码码，就可可以测出出它的比比延性，，其结果果见表9—7所所示。④薄薄膜成型型性小小麦面面筋的薄薄膜成型型是其粘粘弹性的的直接表表现。由由于足够够压力而而克服部部分弹性性，面筋筋内部就就可形成成C02或水汽，，使面筋筋呈海绵绵状或纤纤维结构构，所产产生的气气体被连连续蛋白白相所包包围，孔孔内充满满气体，，形成薄薄膜面筋筋。。这种面筋筋如再加加足够的的热，就就会失去去活性，，不再恢恢复原来来的特性性。按加加热后含含水量的的多少构构成胶体体或食物物脆性，，面包生生产就是是利用气气体被连连续蛋白白相包围围的原理理。利用用这一原原理，即即使面筋筋水解后后仍可制制作香肠肠外衣，，以及管管状、壳壳状、食食馅外皮皮等⑤吸水性性商商质量的的面筋可可吸收二二倍面筋筋量的水水。小麦麦面筋的的这种吸吸水性可可增加产产品得率率，并可可延长食食品的货货架期。。小麦面面筋的吸吸水性和和粘弹性性相结合合，就产产生“活活性”，，通话称称为“活活性面筋筋”(Vitalgluten)。小麦麦湿面筋筋在干燥燥前烧煮煮，则会会产生不不可逆的的变性，，不再具具有吸水水性和粘粘弹性，，而是一一种普通通植物蛋蛋白。我我国的烤烤麸水面面筋就是是这称无无活性面面筋。⑥热凝固性水水溶性蛋蛋白质加热到到临界量度就就会变性，变变性后就不易易溶于水了，，这叫热凝固固性。当面筋筋蛋白质含量量达到25——30％时，，加热到85℃就会发生生热凝固。将将面筋的热变变性与面筋在在稀醋酸中的的溶解度进行行比较，其结结果是，随着着加热温度上上升和加热时时间延长，面面筋在稀醋酸酸中的溶解度度下降，而变变性度增加，，见图9—3。用面筋和淀粉粉制作面包，，并根据面包包容积探讨了了面筋的变性性度。其结果果仍是随着温温度升高和加加热时间延长长，面包容积积减小，表明明面筋的变性性度对面包容容积有很大影影响，见图9—4所示。。面筋与其它蛋蛋白质不同，，对热的敏感感性差，如不不加热到80℃左右，便便不会凝胶化化。这说明面面筋中的分子子间多为S——S交联，即即面筋是牢固固的三级或四四级结构构成成的。因此。。如果用还原原剂切断面筋筋的S—S交交联，其热敏敏感性就会显显著提高。如如果将这种现现象应用于面面筋制品，就就要降低其热热凝固温度。。为了与肉蛋蛋白质的凝固固温度相一致致，在利用鱼鱼肉、畜肉制制品尤其是用用于后者时，，面筋的粘弹弹性便能有效效地发挥。pH值对变性性的影响如图图9—5所示示。当加热到到90℃时，，pH值为4的变性速度度最小；当pH值接近5时，变性速速度迅速加快快；当pH值值5—6时，，变性速度保保持不变；当当PH值为6—6．5，，变性速度急急剧上升；但但当pH值为为6．5一7．5，变性性速度又保持持不变。当加加热到80℃℃时，面包容容积法(图9—5曲线2)和稀醋酸酸溶解法(图图9—5曲线线3)出现了了同样的倾向向。尤其是曲曲线3，pH值接近5，，变性速度最最小。当90℃时，可以以认为PH值值接近4，变变性速度呈最最小值。考虑虑到活性面筋筋是将水面筋筋分散于酸或或碱中，再进进行喷雾干燥燥而成的，所所以pH值对对加热性的影影响是重要的的。⑦酸值小小麦面筋是一一种络合蛋白白质，它没有有明显的等电电点。也就难难于找出其正正负电子正好好平衡的分辨辨点，这是因因为麦谷蛋白白不溶于水，，它具有正常常的酸值范围围，而面筋则则趋向于反映映麦醇溶蛋白白在酸中溶解解的等离子现现象。研究麦麦醇溶蛋白质质在不同酸值值中的溶解度度时发现，在在酸值PH为为6—9时，，其溶解度最最小。这一范围内小小麦面筋的粘粘性、网络张张力最强，因因而小麦面筋筋在酸或碱的的分散作用下下，加速溶解解是值得注意意的，有些生生产厂商就是是利用这一点点对小麦面筋筋进行喷雾干干燥的。添加加的醋酸溶液液或氨水在干干燥过程中会会瞬时挥发，，生产的小麦麦面筋仍为““活性面筋””。因此，控控制面筋的酸酸值就能生产产许多含有面面筋的食品。。⑥口味加加工适当而又又合理贮藏的的活性面筋具具有“清淡醇醇味”，或略略带“谷物味味”，这都是是人们喜欢的的口味。小麦麦面筋与其它它谷物混合，，或掺入肉类类、鱼类等，，即使大量加加入也不会产产生异味。(2)影响面面筋物理性质质的因素面筋性质的强强弱，除了与与小麦本身的的品质有关外外，还受许多多物理和化学学因素的影响响。一般的规律是是：凡能促进蛋白白质解胶或溶溶化的因素都都能使面筋弱弱化。例如稀稀酸溶液、还还原剂和蛋白白酶的作用等等。凡能阻碍蛋白白质吸水膨胀胀的因素都能能使面筋强化化。例如，热热处理、不饱饱和脂肪酸、、亲水性比蛋蛋白质更强的的中性盐及某某些氧化剂的的作用等。在小麦制粉过过程中，反复复精碾会使面面筋强化。如如果原来是弱弱力面筋，那那么受到强烈烈的机械作用用之后，就会会变成强力的的面筋。①面筋对于高高温的敏感性性具有重要的的实际意义。。面筋和其它它水化状态的的蛋白质一样样，能够在加加热时发生变变性。如果变变性过分，则则面筋便无法法形成，如果果局部变性，，则只会使软软胶强化．因因此，通过适适当热处理，，就有可能改改进具有缺陷陷性小麦的面面筋品质。例例如，用日光光曝晒或水热热处理等方法法，只要温度度适宜，就能能改善面筋的的品质、增加加弹性、由弱弱变强。但是是，温度过高高，反而有害害。②不饱和脂肪肪酸对面筋的的性质有很大大的影响。少少量的油酸(例如0．5—1．0％％)加到面粉粉中，会异常常敏锐地改变变面筋原有的的性质。如果果面筋原来具具有正常的韧韧性，油酸会会使面筋强化化过度，洗制制时就会特别别容易碎散。。如果面筋原原来韧性弱，，油酸也能使使它加强，变变得结实，但但洗制时并不不至于破碎。。③亲水性比蛋白白质更强的中中性盐类，可可减小面筋的的水化作用，，使面筋软胶胶的韧性有所所加强。④有几种氧化化剂，如：高高锰酸钾、过过硫酸钾、过过氧化氢、碘碘酸钾、溴酸酸钾和抗坏血血酸等，也能能使面筋软胶胶变得结实，，同时减小它它的水化能力力。其中高锰锰酸钾的作用用特别强。这这些氧化剂的的浓度不同，，对面筋性质质的影响也不不同。例如；；用0.1N的高锰酸钾钾溶液处理面面粉，就会使使蛋白质完全全凝固并失去去膨胀能力，，以致在洗制制时使面团散散开成为微小小的粒子，得得不到面筋。。当高锰酸钾钾的浓度减小小到0．05N时，产生生的面筋也散散开得很历害害，但后来仍仍然形成有韧韧性的软胶。。如果用0.003—0.005N的高锰酸钾钾溶液，仅仅仅使软胶变得得结实。这对对弱面筋有良良好的影响。。⑤还应当指出出的是重金属属盐类对面筋筋的影响。高高浓度的重金金属盐溶液能能引起蛋白质质的不可逆变变性，以致不不能得到整块块的均匀的面面筋。但是若若用量适当，，则只会使面面筋变得更加加结实。（三)小麦面面筋的营养小小麦面筋筋与其它谷物物蛋白质一样样，主要是赖赖氨酸的含量量低，以酪蛋蛋白为标准(PER)，，经生物试验验测得小麦面面筋的蛋白效效价为0．7－1．0，，仅为酪蛋白白的28—40％。小麦麦面筋中氨基基酸组成见表表9—8.表9－8小小麦面筋中中氨基酸组成成（100g蛋白质中氨氨基酸克数））氨基酸美美国食食品协会、小小麦面面筋面面筋/大联合国卫生组组织标准豆豆粉以以40/60异亮氨酸4.04.24.4亮氨酸7.06.97.4赖氨酸5.51.64.1苯基丙氨酸3.53.42.1酪氨酸6.07.78.3苏氨酸4.02.43.3色氨酸1.01.01.2缬氨酸5.04.34.5要改善小麦面面筋营养成分分，可采用添添加赖氨酸的的方法，也可可采用与其它它动植物蛋白白混合的方法法：如在小麦麦面筋中添加加一定量的赖赖氨酸，其蛋蛋白质效价可可提高1倍以以上。当面筋粉与大大豆蛋白混合合时，由于小小麦蛋白质中中赖氨酸含量量低，而蛋氨氨酸和胱氨酸酸含量相对高高些，大豆粉粉中却是赖氨氨酸含量高，，蛋氨酸含量量偏低，这两两种蛋白混合合互补后，其其蛋白质效价价大大提高。。如以小麦面筋筋粉与大豆蛋蛋白粉以30：70的比比例配合，其其蛋白质效价价可提高到2.4，是面面筋蛋白效价价的3倍。面面筋蛋白还可可与肉、奶等等配合，亦可可提高蛋白质质效价。二、小麦蛋白白质分离提取取原理（一）面筋形形成的假说1.酶作用的的见解2.粘液质的的见解3.蛋白质的的溶胀作用理理论（二）面筋形形成过程1.麦醇溶蛋蛋白和麦谷蛋蛋白在面筋形形成过程中作作用三、小麦蛋白白质的分离提提取工艺(一)小麦面面筋的分离提提取工艺小麦面筋的分分离提取方法法依据原理不不同有湿法、、干法、溶剂剂法等多种，，而目前普遍遍采用的是湿湿法分离，其其基本的原理理是利用面筋筋蛋白与淀粉粉两者比重不不同进行离心心(或其它分分离技术)来来将两者分离离，以获得所所需要的面筋筋产品。小麦麦面筋的一般般加工工艺流流程是：在小麦面筋的的加工过程中中，影响面筋筋质量的因素素很多，如小小麦种类、产产地、种植季季节、贮藏条条件和期限、、制粉工艺、、面筋分离工工艺等；影响响面筋产出率率的因素也很很多，如静置置时间、水温温、溶液酸碱碱度、食盐量量等，另外与与分离工艺密密切相关，下下面介绍小麦麦面筋分离工工艺。1.马丁法马丁法又称面面团法，自从从1835年年在巴黎问世世以来，在世世界上得到普普遍使用，直直到目前，它它仍是最常用用的加工方法法。该方法是是用于小麦面面筋与小麦淀淀粉的分离，，即同时可获获得面筋和淀淀粉两种产品品。马丁法工工艺流程见图图9—9所示示。其加工过过程由五个基基本步骤组成成：和面、清清洗淀粉、干干躁面筋、淀淀粉提纯和淀淀粉干燥。2.拜特法拜特法是一种种连续式提取取工艺，与马马丁法不同之之处是在于将将面团浸在水水中切成面筋筋粒，过筛而而得面筋。其其工艺流程如如图9－13所示。3.氨法用氢氧化铵分分离面筋得方方法是在1966年由加加拿大国家研研究中心发明明的。在剧烈烈的机械搅拌拌下将面粉喷喷入5％的氢氢氧化铵溶液液，然后用循循环磨进行细细磨，经振动动筛除去麦麸麸与粗纤维部部分，用连续续分离机将面面筋蛋白与淀淀粉分开，然然后对面筋蛋蛋白清夜进行行喷雾干燥，，从而得到具具有良好烘烤烤性能、含蛋蛋白质75％％的干粉状产产品。4.拉西奥这是一种新型型的分离方法法。它不但可可以得到比较较纯的面筋含含量在80％％以上，而且且还可以得到到纯淀粉，降降低生产成本本，工艺时间间短，可以减减少细菌的污污染，用水量量也少，工艺艺水可循环使使用。其工艺艺流程见图9－15所示示。5.水力旋流流法荷兰的K.S.霍尼公司司提出一种水水力旋流法，，用于从面粉粉中提取面筋筋，见工艺流流程图9－17所示。9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黄叶叶树，灯下下白头人。。。21:07:0121:07:0121:0712/29/20229:07:01PM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。12月-2221:07:0121:07Dec-2229-Dec-2212、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。21:07:0121:07:0121:07Thursday,December29,202213、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。12月-2212月-2221:07:0121:07:01December29,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。29十二月月20229:07:01下午21:07:0112月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月229:07下午午12月-2221:07December29,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2921:07:0121:07:0129December202217、做前，能能够环视四四周；做时时，你只能能或者最好好沿着以脚脚为起点的的射线向前前。。9:07:01下下午9:07下下午21:07:0112月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多多事情情努力力了未未必有有结果果，但但是不不努力力却什什么改改变也也没有有。。。21:07:0121:07:0121:0712/29/20229:07:01PM11、成功就是日日复一日那一一点点小小努努力的积累。。。12月-2221:07:0121:07Dec-2229-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可