大豆蛋白,顧名思義是指源於大豆中的蛋白質,有時也指富含大豆蛋白質的產品,是一種天然的優質植物蛋白質,其氨基酸組成合理且8種必需氨基酸含量較高,其氨基酸組成與牛奶蛋白質相近,除蛋氨酸和甲硫氨酸較低外,其餘必需氨基酸含量均較為豐富,其中賴氨酸含量可高達6%,同時還含有鈣、磷、鐵等營養成分;在營養價值上,可與動物蛋白等同,但它卻有著動物蛋白不可比擬的優點,既不含膽固醇,且其特有的生理活性物質——異黃酮,還有著降低膽固醇的作用,這一說法在1999年已得到美國食品與藥物管理局(FDA)的認可。近年來還有大量報道稱大豆蛋白還具有降低血壓、血脂和血糖等的保健功能。

1 大豆蛋白的分類

大豆蛋白產品一般可分為兩大類,即粉狀大豆蛋白產品和組織化大豆蛋白產品。

1.1 粉狀大豆蛋白

粉狀大豆蛋白產品以大豆為原料,經脫脂、去除或部分去除碳水化合物而得到的富含大豆蛋白質的產品,視蛋白質含量不同,又可分為以下3種。

1.1.1 大豆蛋白粉

大豆蛋白粉,蛋白質乾基含量約為50%~65%,通常種類較多,一般根據含脂量的不同可分為脫脂大豆蛋白粉、低脂大豆蛋白粉和全脂大豆蛋白粉3類。其中脫脂大豆蛋白粉脂肪含量不高於1%,相對而言,其生產工藝簡單、成本低且富含人體所需的多種氨基酸和異黃酮等,是食品工業最為理想的食品添加劑;低脂大豆蛋白粉脂肪含量在5%左右,一般可作為焙烤食品和生產大豆組織蛋白的原料;全脂大豆粉脂肪含量約20%,食品工業中多用於蛋白質增補劑、雞蛋、牛奶的替代品等。

1.1.2 大豆濃縮蛋白

大豆濃縮蛋白,蛋白質乾基含量約為65%~90%,是脫脂豆粉經pH=4.5的水、經濕熱處理後的水或一定濃度的乙醇水溶液浸提,去除其中所含的脹氣因子如可溶性低聚糖得到,食品加工方面可用作肉蛋奶的替代物。此外以大豆濃縮蛋白為原料經物理改性可得到具有乳化、凝膠功能的產品,即功能性大豆濃縮蛋白。

1.1.3 大豆分離蛋白

大豆分離蛋白是從低溫豆粕中進一步去除非蛋白質成分後得到的高純度的大豆蛋白產品,其蛋白質乾基含量通常在90%以上,在食品工業中多可用於液體飲料、肉類食品和減肥食品等。

1.2 組織化大豆蛋白

組織化大豆蛋白是以粉狀大豆蛋白產品為原料,經擠壓、蒸煮、成型等工藝得到的具有類似於肉的纖維結構和咀嚼感的產品,視蛋白質含量不同,可分為以下兩種:①組織化大豆蛋白粉,蛋白質乾基含量約為50%~65%;②組織化大豆濃縮蛋白,蛋白質乾基含量約為70%左右。食品工業中廣泛應用於肉製品、仿肉製品及替代肉脂肪來生產素食食品,如假雞肉等。

2 大豆蛋白的功能性

大豆蛋白作為一種優質的植物蛋白源,不僅營養價值高,而且其具有的功能如溶解性、凝膠性、乳化性和保水性等被應用於改善食品品質,如增加彈性、改善口感、提高貯存性、增加保水性等。

2.1 溶解性

大豆蛋白溶解度是指處於特定環境下大豆蛋白中可溶性大豆蛋白所占的百分比。大豆蛋白的主要組成成分是清蛋白和球蛋白,其中清蛋白約占5%左右,球蛋白約占90%左右。通常球蛋白在等電點範圍以外是溶於水的,在等電點範圍內難溶於水,而加入一定量的氯化鈉或氯化鈣後,等電點範圍內的溶液產生了電離強度,此時球蛋白即可溶於水溶液。除了電離強度、pH值外,蛋白質分子構型、溶液溫度及其它組分因素均可影響蛋白質的溶解性。如大豆分離蛋白在70℃時溶解度可高達80%,而90℃時溶解度卻不及50%。

2.2 凝膠性

大豆蛋白的凝膠過程是一個非常複雜的反應過程,即大豆蛋白受熱,球狀蛋白質分子開始展開,原來包埋在分子鏈內部的功能基團開始暴露出來,為減少體系能量,相鄰的分子可通過二硫鍵、氫鍵、靜電引力、疏水作用等形成具有網絡狀的三維空間結構,並將水和其它成分包埋起來,即可形成凝膠。當然,影響凝膠性的因素也有很多,如pH值、氫鍵、如熱時間和中性鹽等,均能影響凝膠的形成時間和凝膠特性。凝膠性可作為大豆蛋白產品的一個重要的功能特性,不僅具有黏度、彈性和可塑性均較高的特性,而且還是水、糖、風味劑等的良好載體,直接影響著食品的品質特性,在食品加工和新食品開發中有著重要的作用。

2.3 乳化性

大豆蛋白的乳化性也是其重要的一種功能性質,廣泛應用於肉類食品中,主要包括乳化活性和乳化穩定性兩個方面,其中乳化活性是指蛋白質在促進水油混合時,單位質量的蛋白質能穩定的油水界面的體積,而乳化穩定性則是指蛋白質在維持水油不分離時對外界條件的產生的抗應變能力。大豆蛋白具有很強的錶面活性,它能有效降低油水的界面張力,其乳化能力與蛋白質濃度、加熱溫度、pH值和離子強度等密切相關。此外,Wolf認為蛋白質的物化性質和結構是內在因素中影響乳化能力中最重要因素;Nakai等從錶面疏水性和溶解性角度也研究了蛋白質和乳化能力之間的關係,並認為蛋白質分子柔韌性是決定蛋白質乳化性質最重要的因素。

2.4 吸水性和保水性

大豆蛋白的肽鏈骨架中含有很多的極性基團如羧基、胺基等,因此大豆蛋白能夠吸收水分並保持食品中的水分,具有很強的保水性。影響大豆蛋白的吸水能力的因素主要有氨基酸組成、蛋白質構象、pH值、溫度、鹽離子和蛋白質基質中微孔的數目。大豆蛋白的保水作用對食品的組織結構尤為重要,在焙烤食品中,還可增加麵團的產量和改進麵團的加工特性,維持食品中的水分,延長食品保鮮期。

2.5 起泡性

大豆蛋白是一種錶面活性劑,在對其進行攪打使可形成泡沫,由於泡沫是連續液相包裹空氣分散相所形成的,體系pH值、離子強度、溫度及其它蛋白質競爭吸附等都是影響蛋白質起泡性的因素。此外,蛋白質的起泡性還取決於其本身的界面性質,如降低界面張力的能力、親水親油性、電荷分佈等。 大豆蛋白的起泡性,適用於高級糕點上的裝飾物及冰淇淋和啤酒生產。

2.6 成膜性

大豆蛋白的成膜機理與蛋白質的膠凝有關,即蛋白質在受熱時可聚合形成較大分子的膠凝體,主要是蛋白質分子間通過氫鍵、二硫鍵以及其它化學鍵聯接而成的,乾燥冷卻後即可形成薄膜。通常蛋白質分子鏈越長,蛋白質交聯度越高,形成的薄膜的拉伸強度就越強,滲透性也就越低,且薄膜形成以鹼性條件為佳。此外,陳志周研究發現,大豆蛋白的濃度、增塑劑(甘油)、交聯劑(TG酶)均對成膜性有較大的影響。大豆蛋白成膜性也是大豆蛋白的一個重要的功能性質,大豆蛋白形成的膜不僅安全、無毒,而且具有可食性,在食品中多用於保鮮和人造腸衣的製作。這種可食用膜的發現不僅有利於環境保護,而且為大豆蛋白的應用提供了一個新的開發途徑。

2.7 組織成型性

大豆蛋白具有組織成型性,即通過適當的處理如凝膠法、擠壓法或紡織法等,對大豆蛋白形成的具有彈性結構的凝膠進行人為控制纖維拉伸程度和調整粗細度,以製成不同形式的植物蛋白產品,對於開發新的植物蛋白產品有著十分重要的意義。

3 大豆蛋白對麵粉品質的影響

麵粉的品質能直接影響最終面製品的品質,然而由於受小麥品種、來源及制粉技術差異等原因,使得由單純的麵粉製成的特定食品難以滿足大眾需求,因此需要在麵粉中加人一些添加劑來改善和穩定麵粉的品質,進而來改善面製品的品質。大豆蛋白含有豐富的蛋白質和多種活性成分,是一種天然的麵粉改良劑,不僅能對麵粉進行營養強化,還可以改善麵粉的品質。

3.1 大豆蛋白對麵粉色澤、筋力的影響

研究發現,大豆蛋白中含有脂肪氧化酶,而脂肪氧化酶在大豆中的活力最高。將大豆蛋白粉添加到麵粉中,脂肪氧化酶能通過偶合反應將胡蘿蔔素漂白,從而對面製品起到增白作用;同時,不飽和脂肪酸經脂肪氧化酶作用生成的具有共軛雙鍵的氫過氧化物能進入麵筋蛋白的疏水區,並將麵團中的-SH氧化成- S-S-,引起蛋白構象變化,帶電基團轉向蛋白質錶面,使蛋白質膠體由疏水結合轉為親水結合,水分相繼進入蛋白質結構釋放出結合脂肪,脂肪繼而被蛋白質氧化,改善了麵團的流動性質,進而強化了麵筋的三維結構,使麵團的筋力增強,最終改善了麵粉的品質。李素玲研究證明,將大豆蛋白粉添加到麵粉中,只能改善麵團或面製品的亮度值,而對麵粉的亮度值影響不大,而馬櫟研究則證明麵粉的亮度值隨大豆蛋白添加量增加而逐步降低。

3.2 大豆蛋白對麵團流變學特性的影響

馬櫟 、張磊 、何雅薔等研究均證實,添加大豆蛋白到麵粉中,可以提高麵團的吸水率,且隨大豆蛋白添加量增加基本呈遞增趨勢。原因是麵團吸水率的高低主要取決於麵筋蛋白和澱粉結合水的能力,麵粉中混入大豆蛋白後,強化了麵筋蛋白的三維結構,使得麵筋蛋白的吸水性增加;加之大豆蛋白中的澱粉成分結合水的能力高於小麥澱粉結合水的能力,故而增加了麵團的吸水率。

由於麵粉中混入了大豆蛋白,強化了麵團的麵筋蛋白,增加吸水率的同時,也勢必會相繼增加麵團的形成時間和穩定時間。王恕研究證明,當大豆蛋白添加量高於20%時形成時間會低於原面的形成時間,原因是過量的大豆蛋白會稀釋原面中的麵筋蛋白,進而導致麵團筋力下降,形成時間減少。

4 展望

大豆蛋白營養豐富,具備人體所需的8種必需氨基酸,加之其特有的功能性品質—成膜性、組織成型性,不僅為新產品的開發提供了思路,而且天然、健康、無毒,更不失為一種營養豐富的、純天然的麵粉改良劑。隨著科技的進步,大豆蛋白的功能性必將不斷改善,在食品行業的應用也將越來越廣泛。

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