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第二節(jié) 大豆蛋白的組織化和質(zhì)構(gòu)重整

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2005-10-28

 The Organization and Reorganization  of Bean Protein)

 

大豆中蛋白質(zhì)含量約為40%,脂肪含量約為20%,碳水化合物含量約為25%,纖維素及灰分含量等約占5%,水分及其他成分約占10%,淀粉含量很少,蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值較高。大豆加工中的關(guān)鍵技術(shù)是去除豆腥味,大豆擠出后的產(chǎn)品豆腥味明顯減少。大豆中含有干擾蛋白質(zhì)消化或影響健康的擾營養(yǎng)因子,擠壓也可以少這類化合物的數(shù)量或降低其活性。

 

一、螺桿擠壓機的參數(shù)對組織蛋質(zhì)質(zhì)量的影響

 

原料含水率、喂料速率、機筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速是食品雙螺桿擠壓機的重要參數(shù)。不同的擠出設(shè)備,操作參數(shù)各不相同。

 

一)原料含水率

試驗得出含水率為18%,這是能獲得較佳的全脂大豆粉產(chǎn)品。

 

(二)喂料速率

 喂料速率是影響擠出過程的另一個重要參數(shù)。

 

(三)機筒溫度

   一般條件下機筒最高溫度為160 ℃時,擠出的大豆粉具有良好的性能。

 

(四)螺桿轉(zhuǎn)速

螺桿轉(zhuǎn)速高,剪切作用強,剪切熱大,大豆的變   性程度高。

 

、 組織大豆蛋白的加工條件

 

組織蛋白是指大豆經(jīng)加工后,其蛋白質(zhì)發(fā)生變性,蛋白質(zhì)分子重新定向,形成新的組織結(jié)構(gòu)。

 

(一)水分含量

在脫脂大豆的組織化擠出過程中,原料中的添加水量對擠壓過程起著重要作用。水一方面對物料的流變與輸送起著塑化作用;另一方面水與蛋白質(zhì)分子的相互作用,導致蛋白質(zhì)分子主鍵構(gòu)片段的運動性增強。隨著含水率的增加,物料的流動性增加,粘度明顯下降,物料受剪切作用減弱,在機頭處建立的壓力也較小,相應影響到產(chǎn)品的成形與組織化。

原料最佳含水率在30%一45%。

 

 (二)機筒溫度

 物料在擠出過程中的熱量變化反映在機筒加熱、螺桿剪切所產(chǎn)生的熱量、物料物理化學變化所吸收的熱量上,在擠出過程中,三者處于平衡。。在不同的擠出階段,大豆蛋白的組織化需要不同的機筒溫度分布。

 

(三)蛋白質(zhì)

 

1.蛋白質(zhì)含量對擠出物的影響I

全脂大豆粉含蛋白質(zhì)約40%,脫脂大豆含蛋白質(zhì)約50%,大豆分離蛋白含蛋白質(zhì)約90%。同時在脫脂大豆粉中添加不同比例的大豆分離蛋白來調(diào)整擠壓原料的蛋白質(zhì)含量,隨著蛋白質(zhì)含量的提高,擠出物的組織化和纖維化程度提高,口感變好。

 

2.蛋白質(zhì)種類對擠出物的影響

大豆蛋白的主要成分是球蛋白,此球蛋白約占蛋白總量的90%,直接使用這種球狀大豆蛋白的缺點是產(chǎn)品強度低,缺乏應有的組織化結(jié)構(gòu),感官質(zhì)量很難達到要求。

經(jīng)過組織化處理后,無定形的球蛋白充分伸展并在強剪切、高熱、高壓的作用下發(fā)生取向排列,形成了一種類似于動物肌蛋白特有的結(jié)構(gòu)和纖維組織的物質(zhì),這種物質(zhì)復水后即成為具有一定的強度、彈性和質(zhì)構(gòu)的新型大豆蛋白制品。復水后具有一定的強度、彈性和咀嚼感。具有適當?shù)呐蚧,有利于吸水軟化,提高蛋白質(zhì)的消化吸收性和營養(yǎng)價值。

 

3.蛋白質(zhì)的變性對擠出物的影響

蛋白質(zhì)的氮溶解指數(shù)可顯著影響擠出物的性質(zhì),隨著脫脂大豆粉烘烤時間的增加,蛋白質(zhì)的變性程度增加,氮溶解指數(shù)減小,容重增加,持水性減少。擠壓原料的氮溶解指數(shù)在降低到一定程度后,已無法再擠壓成形和組織化。

 

4. 組織化對營養(yǎng)價值的影響

大豆蛋白在組織化的過程中都伴有不同程度的膨化,內(nèi)部形成微孔氣室,在加工過程中可以吸收水分和大量風味物質(zhì),便于調(diào)味增香處理。另一方面由于組織化過程的熱和剪切作用,消除了大豆中的抗營養(yǎng)因子,提高了消化吸收率,所以組織化過程能使大豆蛋白的營養(yǎng)價值提高。 

 

(四)油脂

 

 為改善擠出產(chǎn)品的口感和風味,可在脫脂大豆粉中添加一定量的油脂,油脂對蛋白質(zhì)的主要影響是乳化作用。

 

(五)豆腥味的去除

 

口感和風味是食品加工的重要參數(shù),對于脫脂大豆蛋白的組織化來說,重要的指標是其內(nèi)部是否形成了纖維結(jié)構(gòu),擠出產(chǎn)品的豆腥味是否已去除。通過擠壓膨化的法,可以使揮發(fā)性成分蒸發(fā),驅(qū)除產(chǎn)品中的豆腥味物質(zhì)。

 

(六)對產(chǎn)品的評價

 

擠壓測定中的重要指標有感官特性、外觀、風味、質(zhì)構(gòu)等,它們均是主觀評定項目。

 

(七)用大豆分離蛋白生產(chǎn)組織蛋白的特點

 

1.水分含量

大豆分離蛋白和其他的食品原料類似,在擠出加工中需要加部分水,這是食品擠壓加工和合成聚合物螺桿擠壓加工的重要不同之處。不同的食品擠出產(chǎn)品,要求不同的原料含水率,含水率對擠出過程中流變性能的影響十分明顯。

 

2.物料黏度

物料的粘度是反映物料抗形變能力的尺度,也是擠出產(chǎn)品的組性能之一。大豆分離蛋白作為一種生物聚合物,原料擠出過程中粘度隨溫度的增加而減小。

 

3.螺桿轉(zhuǎn)速

螺桿轉(zhuǎn)速是雙螺桿擠出過程中較易改變的操作參數(shù),螺桿轉(zhuǎn)速對擠出過程的產(chǎn)量、功耗、流變性能和產(chǎn)品質(zhì)量有重要的影響。

 

4pH

根據(jù)蛋白質(zhì)的化學理論可知,大豆分離蛋白的pH值高,可使蛋白聚集體內(nèi)的靜電作用受到破壞,有利于蛋白微粒的解體;同時,亦可使蛋白質(zhì)所帶的凈電荷增加,極性吸濕點增多,水化加強,有利于塑化。pH提高后,擠壓效果改善,擠出物的彈性、持水性、保水性均有較大幅度的提高,體積質(zhì)量降低,膨化明顯。

 

三、大豆蛋白的質(zhì)構(gòu)調(diào)整

 

在擠壓組織化的過程中,擠壓機為大豆蛋白提供了一種特殊的變性環(huán)境,使其在高能作用下,在分子水平上發(fā)生可控制的變化,賦予植物蛋白以動物蛋白特有的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)。

從宏觀上看,擠壓使無定形的球蛋白轉(zhuǎn)變成了纖維化質(zhì)構(gòu),使大豆蛋白的質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生變化。

從微觀上看,擠壓使蛋白質(zhì)變性,蛋白質(zhì)分子內(nèi)、分子間的化學鍵和相互作用力發(fā)生了改變。蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化的方向取決于大豆蛋白的原料特性和擠壓機的操作參數(shù)。

 

 (一)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化

 

天然蛋白質(zhì)在擠壓機內(nèi)受到熱和剪切擠壓的綜合作用,使蛋白質(zhì)三級和四級結(jié)構(gòu)的結(jié)合力變?nèi)。在模具中流動的過程中蛋白質(zhì)分子由折疊狀變?yōu)橹本狀(發(fā)生變性作用),由于蛋白質(zhì)分子量和氨基酸組成的不同,使得這種變化非常復雜。 大豆分離蛋白可形成良好的纖維狀結(jié)構(gòu)。擠壓產(chǎn)品的組織化程與蛋白質(zhì)含量的關(guān)系極大,蛋白質(zhì)含量越高,越易組織化。

 

二)熱變性對質(zhì)構(gòu)重組的影響

 

在組織化中,熱變性是關(guān)鍵參數(shù)。由于溫度的作用和水分添加,蛋白質(zhì)失去了本身的球形結(jié)構(gòu)和三維空間,從折疊狀態(tài)伸展開來。當分子的伸展發(fā)生后,相關(guān)的線性蛋白質(zhì)鏈自由地重新定向、重新組合。

 

 (三)凝膠的形成對擠出物成形的影響

 

將大豆分離蛋白、淀粉、豬肉在雙螺桿擠出機內(nèi)擠壓加工,發(fā)現(xiàn)單一的大豆分離蛋白擠壓組織化產(chǎn)品纖維化結(jié)構(gòu)明顯,但口感較硬。為改善其口感,降低成本,將小麥面粉、馬鈴薯淀粉、豬肉添加后,擠出產(chǎn)品產(chǎn)生凝膠作用,因而口感變軟。對于大多數(shù)擠出蛋白制品,特別是對用雙螺桿擠壓機加工的高水分蛋白物料來說,凝膠的形成對擠出物的成形有很重要的影響,添加碳水化合物和其他成分能改善凝膠的特性。

 

 

 
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