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1.1乳化性
乳化性是指将油和水混合在一起形成乳状液的性能。
大豆分离蛋白是表面活性剂,它既能降低水和油的表面张力,又能降低水和空气的表面张力。
易于形成稳定的乳状液。
乳化的油滴被聚集在油滴表面的蛋白质所稳定,形成一种保护层。
这个保护层可以防止油滴聚集和乳化状态的破坏,促使乳化性能稳定。
在烤制食品、冷冻食品及汤类食品的制作中,加入大豆分离蛋白作乳化剂可使制品状态稳定。
1.2水合性
大豆分离蛋白沿着它的肽链骨架,含有很多极性基,所以具有吸水性、保水性和膨胀性。
1.2.1吸水性
一般是指蛋白质对水分的吸附能力,它与即水份活度、pH、深度、蛋白质的颗粒大小、颗粒结构、颗粒表面活性等都是密切相关的。
随水份活度的增强,其吸水性发生快——慢——快的变化。
1.2.2保水性
除了对水的吸附作用外,大豆蛋白质在加工时还有保持水份的能力,其保水性与粘度、pH、电离强度和温度有关。
盐类能增强蛋白质吸水性却削弱分离蛋白的保水性。
最高水分保持能力在pH=7,温度35~55℃时,为14g水/g蛋白质。
1.2.3膨胀性
膨胀性即蛋白质的扩张作用,是指蛋白质吸收水分后会膨胀起来。
它受温度、pH和盐类的影响显著,加热处理增加大豆蛋白的膨胀性,80℃时为最好,70~100℃之间膨胀基本接近[3]。
1.3吸油性
1.3.1促进脂肪吸收作用
分离蛋白吸收脂肪的作用是另一种形式的乳化作用。
分离蛋白加入肉制品中,能形成乳状液和凝胶基质,防止脂肪向表面移动,因而起着促进脂肪吸收或脂肪结合的作用,可以减少肉制品加工过程中脂肪和汁液的损失,有助于维持外形的稳定。
吸油性随蛋白质含量增加而增加,随pH增大而减少。
1.3.2控制脂肪吸收作用
分离蛋白在不同的加工条件下也可以起到控制脂肪吸收的作用,如能防止在煎炸时过多的吸收油脂,这是因为蛋白质遇热变性,在油炸面食的表面形成油层。
1.4胶凝性(又称凝胶性)
是指蛋白质形成胶体状结构的性能。
它使分离蛋白具有较高的粘度、可塑性和弹性,既可做水的载体,也可做风味剂、糖及其它配合物的载体,这对食品加工极为有利。
大豆蛋白质的分散物质经加热、冷却、渗析和碱处理,可得到凝胶。
其形成受固形物浓度、速度、温度和加热时间、制冷情况、有无盐类巯基化合物、亚硫酸盐或脂类的影响,蛋白含量愈高,愈易制成结实强韧性的、有弹性的硬质凝胶,而蛋白含量小于70%的,只能制成软质脆弱的凝胶[4]。
溶解性是指蛋白质在水溶液或食盐溶液中溶解的性能。
其溶解的程度称为溶解度。
平时所说的溶解性一般指水溶性。
溶解性好的蛋白质其功能性必然好,具有良好的凝胶性、乳化性、发泡性和脂肪氧化酶活性,易于食品的加工利用,掺和到食品中就比较容易。
大豆蛋白质的溶解性受原料的加热处理、溶出时加水量、pH、共存盐类等条件的影响很大。
发泡性是指大豆蛋白质在加工中体积的增加率,可起到酥松作用。
泡沫是空气分散在液相或半固相而成,由许多空气小滴为一层液态表面活化的可溶性蛋白薄膜所包裹着的群体所组成,降低了空气和水的表面张力,气泡是由于弹性的液态膜或半固体膜分开防止气泡的合并。
蛋白质的粘性是指液体流动时表现出来的内摩擦,又称流动性。
它在调整食品的物性方面是重要的。
蛋白质溶液的粘度受蛋白质的分子量、摩擦系数、温度、pH、离子强度、处理条件等因素的影响,这些因素可改变蛋白质分子的形态结构、缔结状态、水合度、膨润度及粘度。
大豆分离蛋白经碱、酸或热处理后,其膨润度升高,而且粘度增加。
大豆蛋白溶液的表观粘度随蛋白浓度增加而指数升高,并与试样的膨润度相关。
是指大豆分离蛋白与一定数量的水混合时,可以制成生面团似的物质。
这一性质可应用于面粉制品中如面包、糕点等的加工制作中,以提高制品的蛋白含量并改善其性能。
是指大豆蛋白经加工处理后,其蛋白分子重新排列组合,具有方向组织结构,凝固后形成类似肉的纤维状蛋白的过程。
1.10结膜性
是指大豆蛋白与水形成面团后,经高压蒸煮,其表面形成一层薄膜。
这层膜是水与含水剂的一个屏障,这是大豆蛋白适合肠类加工需要的一个特征。
当肉切碎后,用分离蛋白与鸡蛋蛋白的混合物涂在其纤维表面,形成薄膜,易于干燥,可以防止气味散失,有利于再水化过程,并对再水化产品提供合理的结构。
1.11调色性
是指大豆分离蛋白对制品的漂白作用和增色作用。
2.1酸沉碱提法
这是一种传统的分离提取方法。
该法是利用大豆中大多数蛋白质在等电点(pH4~5)时沉淀的特性,与其他成分分离,沉淀的蛋白质经调节pH后溶解,因此称之为酸沉碱提法。
其工艺流程见图1。
酸沉碱提的缺陷是:
耗酸、耗碱量大,废水处理费用高,产品收率低。
该分离提取方法有待改进。
但目前仍然是工业化生产的基本方法[5]。
2.2膜分离法
根据大豆蛋白的分子量大小、形状及膜与大豆蛋白的适应性,选择膜材料和不同截留分子量的膜对大豆蛋白提取液超滤分离,超滤净化,使非截留组分排除,达到符合标准的分离大豆蛋白液,接着将净化后的大豆蛋白提取液超滤浓缩到所需的浓度后出料,喷雾干燥成粉状大豆分离蛋白[6]。
2.3反胶束萃取分离法
反胶束是表面活性剂在有机溶剂中形成的一种聚集体,其中表面活性剂的非极性尾在外,与有机溶剂接触,极性头在内,形成极性核,该核具有包含水溶液和溶解蛋白质的能力,因而可以用此含有反胶束的有机溶剂从水相中萃取蛋白质。
影响反胶束萃取过程的主要因素有表面活性剂的种类及浓度、水相的pH值、离子强度、温度等。
反胶束萃取技术的优点是:
选择性高、操作方便、放大容易、萃取剂(反胶束)相可循环利用、分离和浓缩同步进行。
其缺点是:
蛋白质在现有反胶束体系中稳定性不高,导致萃取前后蛋白质的活性损失较大,因而制约其工
[7]业化应用。
2.4反相高效液相色谱法
这是对大豆蛋白中7S和11S球蛋白进行快速分离的一种方法。
在分离条件为40℃、流速1mL/min的条件下,9min可完成相应球蛋白的分离[8]。
3.工艺技术方案
本方案采用碱溶酸沉法制取分离蛋白。
3.1大豆预处理工艺
3.1.1工艺说明:
作为食用级豆粕的生产工艺,首先要求除杂应干净,既要除去油料中有机杂质(如根、茎、叶)、无机杂质(如泥块、石子、金属粒等)外,还应除去油料中的瘪粒、病虫害、霉变颗粒,保证以低温粕达到食用级卫生标准。
为保证以上的要求,工艺组合应合理,清理应按照油料和非油料的物理性质的差异,加以区分,将非油料的物质尽可能的除去为保证产品质量和产品得率,在前处理过程中还应除去部分豆皮,豆皮含胶质及色素物质较多,它的存在将造成产品(如豆油、分离蛋白)的色泽及非产品物质含量超标。
有效的除去豆皮对工艺和产品质量都有积极作用。
作为生产低温豆粕的大豆预处理工艺,更重要的一条还在于将大豆颗粒状制成片状的豆坯的同时,不能用高温加热,不能使大豆坯片中的水溶性蛋白变性,因此本工艺的设计及工艺参数的选取是极为重要的,本工艺在设计中充分考虑到水溶性蛋白的保存率问题,又能制得合理的大豆生坯坯片。
3.1.2主要工艺性能指标:
脱皮率:
97%
生坯厚度:
0.3mm
生坯粉末度:
通20目筛小于8%
3.2浸出工艺
目前纵观各种油脂制取手段,利用六号溶剂(主要成份为乙烷)浸出油脂是一种比较先进的制油工艺,已在国际上普遍采用。
但相对于浸出之后粕和油的综合利用而言,目前的油脂浸出工艺,在提取油脂的同时,为了从粕中脱除回收溶剂,需要进行高温加热,不但消耗大量的蒸汽和冷凝用水,而且致使粕中珍贵的植物蛋白高度变性,自身的生物活性物质破坏,利用价值降低(仅能做饲料和肥料)。
同时,毛油品质下降,蒸汽和水消耗较大。
四号溶剂是由液化石油气提纯而成,其主要成份为丁烷和丙烷。
利用4号溶剂浸出油脂是一种全新的油脂浸出技术。
该工艺技术的最大优势是低温脱溶,为此所得粕中的植物蛋白几乎不变性。
3.3工艺说明
3.3.1工艺过程
大豆→初清→计量→清理→烘干→二级比重去石→除铁→擦灰→除瘪粒→破碎→振动筛分→风选→软化→除铁→轧坯→干燥→生坯→至浸出
经过前道工序处理后的植物油料料坯(0.25mm~0.3mm)通过输送设备输送到各个浸出罐,脱除其中的空气后,用混合油和新鲜4号溶剂逆流浸出料坯中的油脂,高浓度的混合油打入混合油罐,然后对粕进行脱溶处理,即将粕中的溶剂气体减压气化,从粕中分离,合格的粕由浸出器内排出,经输送设备送至粕库。
气化了的溶剂气体由压缩机压缩,在通过冷凝器冷凝液化后回收到溶剂罐循环利用。
利用溶剂的沸点低,将混合油蒸发,把溶济蒸发出来,已达到油和溶剂分离的目的。
混合油罐中的混合油打入蒸发器(升膜式)。
在此过程中不断受热,从混合油中气化出溶剂气体,也由压缩机压缩、在此过程中不断受热,从混合油中气化出溶剂气体,也由压缩机压缩,再通过冷凝器冷凝液化后回收到溶剂罐循环利用。
工艺过程如下图:
毛油溶剂罐(循环使用)
3.4分离蛋白工艺
分离蛋白又名等电点蛋白粉,它是脱皮脱脂的大豆进一步去除所含非蛋白质成分
后,所得到的一种精制大豆蛋白产品。
与浓缩蛋白相比,分离蛋白中不仅去除了可溶性糖类,而且要求除去不溶性多聚糖,因而蛋白质含量高(不低于90%),但其得率必然也低些。
3.4.1生产原理
低温脱脂豆粕中的蛋白质大部分能溶于稀碱溶液。
将低温脱脂豆粕用稀碱液浸提后,用离心分离可以除去豆粕中的不溶性物质(主要是多糖和一些残留蛋白质),然后用酸把浸出液的PH值调至4.5左右时,蛋白质由于处于等电点状态而凝聚沉淀下来,经分离可行到蛋白沉淀物,再经洗涤、中和、干燥即得分离大豆蛋白。
3.4.2生产工艺
将低温脱脂的豆粕粉(豆粉要求无霉变、含皮量低、含杂少、蛋白质含量在45%以上,蛋白质分散指数高于80%)加入抽提缸内进行溶解,加入重量15倍的水溶解,溶解温度一般控制在55~80度。
溶解时间控制在120分钟以内,在抽提缸内加NaOH溶液,将抽提液的PH值调至7~9.5之间,抽提过程需不断搅拌,搅拌速度以30~35转/分为宜。
在抽提缸中溶解后,将蛋白质溶解液送入离心分离机中,分离除去不溶性残渣。
为增强离心分离机分离残渣的效果,可先将溶解液通过振动筛除去粗渣。
经分离后的蛋白质溶解液流入酸化缸内,加入盐酸溶液,调节PH值为4.5,这时在等电点大量蛋白质沉析出来,加酸时,需要不断搅拌,同时要不断抽测PH值,当全部溶液都
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