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[精品]第十章 大豆制品的加工技术[精品]第十章 大豆制品的加工技术 第十章 大豆制品的加工技术 本章重点和学习目标 大豆的化学成分与功能性,传统豆制品生产原理及工艺,豆乳生产的工艺原理及产品质量要求,大豆低聚糖和大豆中生物活性成分的提取及应用。 第一节 大豆的结构与成分 一、大豆子粒的形态结构及组成 大豆为一年生草本植物,各地气候和栽培条件不同,品种也不同。大豆子粒由种皮、子叶和胚3部分构成,各个组成部分由于细胞组织形态不同,其构成物质也有很大差异。 1 种皮 种皮位于种子的表面,对种子起保护作用。种皮从外向内有4层形状不同的细胞...

[精品]第十章 大豆制品的加工技术
[精品]第十章 大豆制品的加工技术 第十章 大豆制品的加工技术 本章重点和学习目标 大豆的化学成分与功能性,传统豆制品生产原理及工艺,豆乳生产的工艺原理及产品质量要求,大豆低聚糖和大豆中生物活性成分的提取及应用。 第一节 大豆的结构与成分 一、大豆子粒的形态结构及组成 大豆为一年生草本植物,各地气候和栽培条件不同,品种也不同。大豆子粒由种皮、子叶和胚3部分构成,各个组成部分由于细胞组织形态不同,其构成物质也有很大差异。 1 种皮 种皮位于种子的表面,对种子起保护作用。种皮从外向内有4层形状不同的细胞组织构成,最内层是糊粉层。大豆种皮除糊粉层含有一定量的蛋白质和脂肪外,其余部分几乎都是由纤维素、半纤维素、果胶质等构成。种皮约占整个大豆子粒质量的8 %。 2 胚 胚由胚芽、胚轴、胚根3部分构成,约占整个大豆子粒质量的2,。胚是具有活性的幼小植物体,当外观条件适宜时便萌发而开始新的生长。 3子叶 子叶又称豆瓣,约占整个大豆子粒质量的90,。子叶的表面由小型的正方形细胞组成表皮,其下面由2或3层稍呈长形的珊状细胞。珊状细胞的下面为柔软细胞,是大豆子叶的主体。显微结构测试表明:白色袋装的细胞为细胞壁(cu);细胞内白色的细小颗粒为圆球体(spberosome),内部蓄积有中性脂肪;散在细胞内的黑色团块为蛋白体(PB),其中储存有丰富的蛋白质。 ( 4大豆子粒的化学组成 大豆子粒及各部分的化学组成参见表10—1。 表10-1 大豆各部分的化学组成 成分 整粒 种皮 胚 子叶 水分% 11.0 13.5 12.0 11.4 粗蛋白% 30-45 8.84 40.76 42.81 粗脂肪% 16-24 1.02 11.41 22.83 碳水化合物% 20-39 85.88 43.41 29.37 灰分% 4.5-5.0 4.26 4.42 4.99 二、大豆的主要化学成分 1 碳水化合物 大豆中碳水化合物的含量约占总质量的25,,其组成比较复杂,主要成分为蔗糖、棉子糖、水苏糖、毛芯花糖等低聚糖和阿拉伯半乳糖等多糖类。成熟的大豆中淀粉含量为O(4,,0(9,。另外,在成熟的大豆中不含葡萄糖等还原糖。 大豆中的碳水化合物可以分为可溶性与不溶性2大类。在全部碳水化合物中,除蔗糖外均难以被人体消化,其中有些碳水化合物在人体肠道内还会被菌类利用并产生气体,使人食后有胀气感。因此,大豆用于食品时,要采取措施除去这些不消化的碳水化合物。 1 ) 大豆中的可溶性碳水化合物 大豆中的可溶性碳水化合物主要是其中的低聚糖,包括水苏糖、棉子糖(蜜三糖)和蔗糖等, 大豆中的低聚糖含量因品种不同而异。一般水苏糖含量约占总质量的4,,棉子糖约1%,蔗糖约5,。 低聚糖在酸性条件下对热稳定,其甜度约为蔗糖的70,。人体内的消化酶不能分解水苏糖、棉子糖,因此不能产生热量。但人体肠道内的双歧杆菌属中的几乎所有菌种都能利用水苏糖和棉子糖,而肠道内的有害细菌则几乎不能利用。水苏糖和棉子糖是人体肠道内有益菌——双歧杆菌的增殖因子,对人体生理功能提高有很好的作用,因此将其应用于食品中对人体具有良好的保健功能。 2)大豆中的不溶性碳水化合物 大豆中的不溶性碳水化合物组成相当复杂。种皮中多为果胶质,子叶中多为纤维素。这些碳水化合物的一个共性就是不能被人体消化吸收,因此称为“食物纤维”。食物纤维进入消化道中,在胃中吸水膨胀,增加胃的蠕动,产生饱满感,延缓胃中内容物进入小肠的速度。而进入肠道内的食物纤维有延缓食物消化吸收的功能,因此它可以降低对糖、中性脂肪和胆固醇的吸收,对人体产生保健功能。 大豆中食物纤维用于食品既廉价又丰富,而豆渣是开发利用大豆中食物纤维的良好资源。 2 蛋白质 根据蛋白质溶解性的不同,大豆蛋白质可以分为清蛋白和球蛋白两类。一般清蛋白占蛋白质总量的5,左右,球蛋白占90,左右。球蛋白可用等电点(pH值为4,5时)法沉淀析出,再用超速离心分析法分为2 s、7 s、ll s和15 s 4种沉降系数不同的球蛋白组分,其中7 s和ll s球蛋白之和占总蛋白含量的70,以上,它与大豆的加工性关系密切。大豆球蛋白分子的长轴与短轴长度比小于10:1。蛋白质分子中的疏水基所占体积较大,亲水性也差,而彼此之间的亲和力很大,从而形成卷曲一螺旋结构。疏水基一般转向螺旋的内部,当球蛋白变性时,次级键打开,肽链舒展,由水溶状态转为不溶状态的纤维蛋白结构。 3 脂肪 大豆中脂肪含量约为18,,大豆油在室温下呈黄色液体,为半干性油,在人体内的消化吸收率达97(5,,为优质食用植物油。其中不饱和脂肪酸含量达60,以上。大豆油中含有1(1,,3(2,磷脂,主要为卵磷脂和脑磷脂。卵磷脂具有很好的乳化性,脑磷脂具有加速血液凝固的作用。大豆油脂中的不皂化物主要是醇类、类胡萝卜素、植物色素及生育酚类物质,总含量为0(5,,1(6,。 4 大豆中的酶及抗营养因子 大豆中含有许多种酶,引起食品加工领域关注的主要有脂肪氧化酶、脲酶、磷脂酶D;抗营养因子有胰蛋白酶抑制素和血球凝集素。 1)脂肪氧化酶 脂肪氧化酶可以催化氧分子氧化含顺,顺一1,4一戊二烯的不饱和脂肪酸及其脂肪酸酯,生成氢过氧化物。大豆中脂肪氧化酶的活性很高,当大豆子粒破碎后,只要有少量的水分存在它就可以与大豆中的亚油酸、亚麻酸等底物发生降解反应,其途径为: 脂肪氧化酶 醛,醇,酮,呋喃 亚油酸或亚麻酸————————氢过氧化物———————a-酮类 环氧化物,羟基脂肪酸 其降解产物有近百种,其中许多与豆腥味有关。正己醛是具有代表性的挥发性化合物。 脂肪氧化酶的活力与pH值有关。pH值为7,8时,脂肪氧化酶的活性最高,但是在此pH值附近,其常见的底物亚油酸是不溶解的。 脂肪氧化酶的作用对食品质量的影响有两方面。比如在焙烤食品生产中,在面粉中加入l,(按面粉质量计)含脂肪氧化酶活力的大豆粉,能够改善面粉的色泽和质量。这主要是其降解产物氢过氧化物对胡萝卜素有漂白作用,能够使面筋蛋白质的巯基(--SH)氧化成二硫键(一S--S--),起到了强化面筋蛋白质的作用,这是有利的一方面。但是有时由于脂肪氧化酶的作用,产生一些不良风味,导致食品质量的下降。因此,有时需要钝化脂肪氧化酶的活性或者使脂肪氧化酶失去活性,其方法有加热、调节pH值及使用化学抑制剂等。 2)脲素酶 脲素酶属于酰胺酶类,是分解酰胺和尿素产生COz和NH3的酶,也是大豆中抗营养因子之一,在大豆中的含量较高。由于脲素酶容易受热而失去活性,而且容易准确测定,经常作为确认大豆制品湿加热处理程度的指标。 3)淀粉分解酶和蛋白分解酶 具有活性的α一淀粉分解酶和β一淀粉分解酶可以从脱脂豆粕中提取。大豆α一淀粉酶对于支链的碳水化合物的分解作用超过从其他原料中提取的α-淀粉酶。大豆β一淀粉酶活性比其他豆类中的高,对磷酸化酶有钝化作用,其在pH值5?5,60?加热30 min将会有50 ,的活性损失掉;而在70?下加热30 min将会全部失活。 有资料报道,从脱脂豆粕粉的乳清中可以提取6种蛋白酶。 4)胰蛋白酶抑制素 大豆中的胰蛋白酶抑制素有7,10种,但是至今只有两种被提纯和比较详细的研究。有报道,称胰蛋白酶抑制素能够使老鼠和小鸡的胰脏肿大;也有报道,称大豆中微量的胰蛋白酶抑制素对治疗急性胰腺炎、糖尿病及调节胰岛素失调有一定的效果。胰蛋白酶抑制素的热稳定性较高,在80?时处理活性失去较少,100?处理20 min其活性丧失达90%以上,120?处理3 min也可以达到这样的效果。 5)血球凝集素 通过试验发现大豆中至少有4种血球凝集素。脱脂后的大豆粉中约含3%的血球凝集素。研究发现血球凝集素能够引起红血球凝聚,同时很容易被胃蛋白酶钝化。大豆血球凝集素受热很快失去活性,甚至活性完全消失。因此,加热过的大豆食品,血球凝集素不会对人体造成不良影响。 5 大豆中的微量成分 l ) 无机盐 大豆中的无机盐有十余种,通常是含有钙、磷、铁、钾等的无机盐,它们的总含量一般为4?0,,4?5,。钙的含量在不同品种的大豆中差异较大,范围为163,470 mg,100 g大豆。大豆的含钙量与蒸煮后大豆的硬度有关,含钙量越高,蒸煮后大豆的硬度越大。在大豆的无机盐中除钾以外,磷的含量最高。但是磷在大豆中有4种不同的存在形式。其中植酸钙镁中含磷量占75,,磷脂中含量占12,;无机磷占4?5,,残留磷占6,。植酸钙镁是由植酸与钙镁离子络合而成的盐,它严重影响人体对钙镁的吸收。但是大豆经过发芽后,植酸被分解为无机酸和肌醇,被络合的金属游离出来,使钙、镁的利用率提高。 2 ) 维生素 大豆中的维生素含量较少,品种不多。其中以水溶性维生素为主,脂溶性维生素很少,并且大豆中的维生素在大豆制品加工中热处理破坏很多,制品中含量就更少了。 3 ) 皂苷 皂苷又名皂甙或皂素,是类固醇或三萜系化合物的低聚配糖体的总称。在大豆中约占于基的2,,脱脂大豆中的含量约为0(6,。皂苷多呈中性,少数为酸性,容易溶解于水和90,以下的乙醇溶液中,难以溶解于酯和纯乙醇中。它对热稳定,但是在酸性条件下遇热容易分解。皂苷具有溶血性和毒性,所以通常把它看做抗营养成分。但是有研究表明,大豆皂苷不仅对人体无生理上的阻碍作用,而且有降低过氧化脂类生成的作用,因此对高血压和肥胖病有一定的疗效,也有抗炎症、抗溃疡和抗过敏的功效。所以要正确评价它。 6 大豆中的昧成分 大豆具有特殊的气味,被称为豆腥味或臭味。除去这些豆腥味是开发利用大豆新产品的一大难题。大豆的豆腥味成分十分复杂,研究表明,大豆中至少有30余种挥发性物质与大豆的豆腥味有关,其主要成分有: (1)脂肪族羰基化合物 如己醛、丙醇和正己酸酐,正己酸酐具有特殊的生臭味。 (2)芳香族羰基化合物如苯甲醛、儿茶醛等。 (3)挥发性脂肪酸如醋酸、丙酸、正戊酸、正己酸、正辛酸等。 (4)挥发性胺如氨、甲胺、二甲胺、呱啶等。 (5)挥发性脂肪醇如甲醇、乙醇、2一戊醇、异戊醇、正己醇、正庚醇等。其中异戊醇、正己醇有明显的青臭味。 (6)酚酸如丁香酸、香辛酸、龙胆酸、阿魏酸、富马酸等,它们具有类似的青臭味。另外,2一正戊基呋喃也是产生豆腥味的重要物质。 7 大豆中的有机酸、异黄酮 大豆中含有多种有机酸,其中柠檬酸含量最高,还有醋酸、延胡索酸等,利用大豆中的有机酸可以生产大豆清凉饮料。大豆中含有少量的异黄酮,它具有一定的抗氧化能力,其生理活性和提取方法是目前研究的热点。 三、大豆蛋白质的性质 1 溶解性 大豆蛋白质的溶解性,首先随着pH值的变化会发生很大变化,根据大豆蛋白质的pH值所绘的溶解度曲线见图11,1。pH值为4,5时,溶解度最小,这与大豆蛋白质的等电点一致。 在等电点处,蛋白质所带电荷被中和,由电荷引起的各残基之间的静电排斥力消失,蛋白质分子便紧密地排列在一起,降低了与水分子的结合能。大豆蛋白质属于球蛋白,精制的大豆球蛋白几乎不溶于水,加入盐类以后会促使其溶解。盐溶液种类不同,溶解度也不同。大豆蛋白放在O(5 mol,L的盐溶液中,其溶解效果为: 阴离子:F 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 法 它是利用微生物及酶的作用,通过一系列复杂的生化反应来达到脱腥、脱涩的目的。如在大豆中加入1 ,,2,米曲,加水保持pH值在4,7,待其浸泡后磨浆,即可制得脱腥、脱涩的豆乳。 5 添加风味剂掩盖法 添加风味剂的掩盖法,就是豆乳风味调制工序采用的添加各种风味调节剂调 第四节 豆乳粉及豆浆晶的生产 豆乳是一种老少皆宜的功能性营养饮料,但是含水量高,不耐储存,运输销售不便。豆乳粉和豆浆晶的生产不同程度地解决了上述问题,并保留了豆乳的全部营养成分。 一、基料制备 豆乳粉和豆浆晶的基料制备过程,就是豆乳生产去掉杀菌、包装工序的全过程。只是根据产品不同,调配工序的操作及配料略有差别。 豆乳粉、豆浆晶的生产,一方面要注意改善产品风味和营养平衡,另外还要提高其溶解性。它们的溶解性除与后续的浓缩、干燥工序有关外,和基料的调制关系密切。 在两者的生产中,一方面糖的加入对其溶解性影响很大,糖可以在浓缩前加入,也可以在浓缩后加入;另一方面,在浓缩前向豆乳粉的基料中加入一定量的酪蛋白,可以大大改善豆乳粉的溶解性。通过试验发现随着酪蛋白添加量的增加,豆乳粉的溶解度随之增大,但是增加到一定量时,其溶解度增大不明显,而且会影响豆乳的风味。一般酪蛋白的添加量占豆乳固形物含量的20,为最佳。再如用碱性物质醋酸钠、碳酸钠、磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸三钠、磷酸三钾、氢氧化钠等调节pH值接近7(5时,豆乳的溶解性可以明显提高。 提高豆浆晶和豆乳粉的溶解性,也可以在喷雾干燥前添加高HLB的蔗糖脂肪酸酯,它将与酪蛋白一起提高豆乳的溶解性。添加量为固形物的10,以内。在豆乳粉中混人一些蔗糖、乳糖、葡萄糖等可以提高豆乳的溶解性,其中以乳糖为最好,添加量为5,,15,。用蛋白酶对蛋白质进行适当水解,可以明显提高耐热性和耐储存性。 豆乳粉、豆浆晶在基料调制完毕后,要进行均质和杀菌,然后再进行浓缩。 浓缩是降低豆乳粉、豆浆晶生产中能耗的关键工序。实际生产中浓缩工序的工艺参数如下。 (1)基料浓度 豆乳粉生产中浓缩后的固形物含量为14 ,,16,。浓度过高基料容易形成膏状,失去流动性,无法输送和雾化。对于豆浆晶,基料浓缩后固形物含量控制在25,,30,,加入糖粉后,固形物含量可达50,,60,。 (2)浓缩时的加热温度、时间大豆乳在浓缩时发生热变性,加热温度越高,受热时间越长,蛋白质变性程度越高,表现为豆浆黏度增大,以至于凝胶。为了得到高浓度、低黏度的浓缩物,生产中一般采用减压浓缩的方法。即采用50,55?、80,93 kPa的真空度进行浓缩,这样可以尽量避免长时间受热。浓缩常采用单效盘管式真空浓缩罐进行,每锅浆料浓缩 时问控制在25,30 min。 (3)豆浆制取的方法 豆浆制取的方法对黏度有影响,在制取豆浆时为了提高蛋白质的利用率,有时采取先加热豆糊后除渣的方法,这样固然可以充分利用蛋白质,但是却会导致豆浆黏度的升高。在生产豆粉时,这种方法不可取,它不但会给浓缩操作带来困难,而且豆乳粉的色泽及溶解性均会受到影响。 (4)添加蔗糖对豆乳基料黏度的影响试验表明,在豆浆中加糖不但可以降低黏度,而且可以大大限制黏度的增长速度。基料的pH值对浓缩物的黏度影响较大。pH值为4?5左右时,浓缩物的黏度最大,提高浆料的pH值,可以降低黏度,但pH值偏碱性时,会使产品的色泽变得灰暗,口味也差。一般生产中调节pH值在6?5,7?0比较合适。巯基乙醇、尿素、半胱氨酸、亚硫酸钠、维生素C、盐酸胍以及蛋白酶的存在,可以破坏大豆蛋白质的双硫键、巯基,因此可以降低蛋白质浓缩物的黏度。亚硫酸钠还原性强,价格低廉,无毒无害,生产适用性强,添加它不仅可以降低基料的黏度,而且可以防止蛋白质的褐变,其添加量为O(6 g,kg豆乳粉。 二、豆浆晶的生产 经过浓缩后的基料,经过真空干燥进行脱水。真空干燥是豆浆晶生产的关键工序,真空干燥是在真空干燥箱内完成的。 操作时首先将浓缩好的浆料装入烘盘内,每盘浆料量要相等,缓慢放人真空干燥箱内,然后关闭干燥箱,立即抽真空,接着打开蒸气阀门通入蒸气。 干燥过程大致分为3个阶段。 第一阶段为沸腾段,此阶段为r使浆料迅速升温,蒸气压力一般控制在200,250 kPa,但是为了防止溢锅,真空度不宜过大,应控制在83,87 kPa。从蒸气到浆料沸腾结束,约需30 min,料温可以从室温升至70rC左右。 第二阶段为发胀阶段,从浆料开始起泡到定型,大约需要1?5 h。随着干燥的进行,干燥箱内浆料沸腾程度越来越慢,浆料浓度越来越高,黏度增大。泡膜坚厚,表面张力也大,如果此时真空度不大,温度高,浆料内部水分蒸发困难,造成干燥速度慢,产生焖浆现象。造成蛋白质变性,成品溶解性差,色泽深。所以当浆料沸腾趋于结束时,应逐渐减少蒸气进量、提高真空度。此阶段的蒸气压力维持在100,150 kPa,温度45,50?,真空度96,99 kPa。 第三阶段为烘干阶段,此阶段是为了进一步蒸发出豆浆晶中的水分,不需要供给过多的热量,蒸气压应维持在50 kPa以下,温度保持在45,50?,为了干燥迅速,真空度应保持高水平96 kPa以上。 整个干燥过程完成以后,通入自来水冷却,消除真空,出炉、粉碎。 真空干燥后的豆浆晶为疏松多孔的蜂窝状固体,极易吸湿受潮,干燥后应马上破碎。破碎时先剔除不干或焦糊部分,然后投入破碎机破碎。粉碎后的豆浆晶呈细小晶体,分袋包装即为成品。粉碎包装车间应安装有空调机、吸湿机,空气相对湿度控制在65,以下,温度为25?左右。 三、豆乳粉的生产 喷雾干燥是目前将液体豆乳制成固体豆乳粉的惟一方法。制取的固态豆乳粉销售、储存、运输方便。 但是食用时须将固态豆乳粉与水混合制成浆体,豆乳粉的溶解性成为必须考虑的因素。 影响豆乳粉溶解性有5方面的因素。 ? 豆乳粉的物质组成及存在状态。 ? 粉体的颗粒大小。溶解过程是在固液界面上进行的,粉的颗粒越小,总表面积越大, 溶解速度也就越快,但是小颗粒影响粉的流散性。 ? 粉体的容重。较大的容重有利于水面上的粉体向水下运动,容重小的粉体容易漂浮 形成表面湿润、内部干燥的粉团,俗称“起疙瘩”。 ? 颗粒的相对密度。颗粒密度接近水的相对密度,颗粒能在水中悬浮,保持与水的充 分接触顺利溶解,相对密度大于水的颗粒迅速下沉,颗粒与水的接触面减少,并停 止与水的相对运动,溶解速度减慢;颗粒相对密度小于水时,颗粒上浮,产生同样 效果。 ? 粉体的流散性。粉体自然堆积时,静止角小的则表明粉的流散性好,这样的粉容易 分散,不结团。颗粒之间的摩擦力是决定粉体流散性的主要因素。为减少摩擦力, 应要求粒度均匀,颗粒大且外形为球形或接近球形,表面干燥。 以上5个因素,第一个因素是基本的,它决定溶解的最终效果,其余4项影响豆乳粉的 溶解速度。 与上述因素相关的喷雾干燥工艺参数主要有: ? 喷盘的转速与喷孔的直径。它们由设备决定,对粉体的容重及流散性影响较大。 喷盘的转速过高,喷孑L小,喷头出来的液滴小,粉体团粒容易包埋气体,粉体 容重小;喷盘转速过低,喷孔大,喷头出来的液滴大,粉体团粒包埋气体少,粉 体容重大;但液滴过大,轻者不容易干燥,有湿心,重者挂壁流浆。另外,在转 速与喷孔直径一定的情况下,浆料浓度越高,黏度越大,喷头出来的液滴越大, 粉体团粒也大,粉体的容重及流散性好。 ? 进排风温度。进风温度越高,豆粉的含水量越低,溶解性越差而且色泽深,一般 进风温度控制在150,160?,排风温度控制在80,90?为宜。 由喷雾干燥塔出来的豆乳粉,经过降温、过筛、包装即为成品。 第五节 大豆低聚糖的Staler及应用 一、大豆低聚糖的制取 大豆低聚糖是大豆中所含的可溶性糖类,主要成分是水苏糖、棉子糖和蔗糖,它们在成熟大豆中占干基含量分别为3(7,、1(7,和5,。大豆低聚糖的制备工艺主要有浸提和纯化两大步骤。 1浸提 浸提过程如图10—9所示。 脱脂豆粕一水浸提一过滤一加酸沉淀蛋白一离心分离一抽提液 图10-9浸提过程 首先将脱脂豆粕粉碎通过40目的筛,以固液比1:15的比例用水浸提,过滤除去豆渣得滤液。将滤液用酸调节pH值为4(3,4(5,使蛋白质沉淀,采用离心机分离出大豆蛋白和抽提液。对抽提液进行纯化。 2纯化 纯化过程如图10—10所示。 抽提液一超滤一活性炭脱色一过滤一离子交换脱盐脱色一真空浓缩一喷雾干燥一成品 图l0—lO纯化过程 将抽提液用XHP03的膜在压力为0(18 MPa、温度为45lC的条件下进行超滤,除去残存的少量蛋白质,得滤液。滤液用活性炭脱色。脱色条件为:温度40?,pH值3(0,4(O,活性炭用量为糖液干物质的1(0,,脱色时间为40 min。然后过滤,再用离子交换树脂精制,真空浓缩成大豆低聚糖浆,或者真空浓缩后喷雾干燥呈粉状大豆低聚糖成品。 由于低聚糖含量低,在工业生产上利用酸沉淀工艺生产分离大豆蛋白产生的乳清时,必须利用膜技术提纯,膜分离超滤后大豆低聚糖的含量为17(9 mg,mL,该项工艺复杂。也可以利用乙醇浸提工艺生产浓缩大豆蛋白产生的乳清,即将脱脂豆粕用乙醇浸提,然后回收乙醇。得到乳清,将乳清稀释,再经过加热处理除去残存的少量大豆蛋白,然后利用膜技术和离子交换树脂进行脱色脱盐,最后经过浓缩即可生产出大豆低聚糖浆。若再进行喷雾干燥则可制成粉状的大豆低聚糖,将其造粒即可制成颗粒状的产品。 二、大豆低聚糖的应用 1 大豆低聚糖的生理功能 (1)促进双歧杆菌的增殖,改善肠道细菌群体结构 大豆低聚糖在人体胃内不会被消化吸收,只有存在于肠道内的双歧杆菌才能利用它。双歧杆菌是人体肠道内的有益菌种,其主要功效是将糖类分解为乙酸、乳酸和一些抗生素类物质,从而抑制有害菌的生长。大豆低聚糖是双歧杆菌增殖的食料,而其他有害菌几乎不能利用低聚糖,因此可以阻止致病菌的定居和增殖。 (2)抑制有害物质生成,增强机体免疫力 大豆低聚糖被双歧杆菌利用,产生一些有益物质,促进新陈代谢,抑制腐败菌的生长,减少有害物质生成,减轻肝脏的解毒负担;同时双歧杆菌的大量繁殖,诱导免疫反应,增强免疫功能。 (3)改善排便,防止腹泻和便秘。 (4)降低胆固醇和作为甜味剂的替代品。 2 大豆低聚糖的应用 (1)用做双歧杆菌的促生因子 双歧杆菌的保健功能众所周知,人们增强肠道内双歧杆菌的数量往往服用活菌制剂,然而双歧杆菌是厌氧性细菌,活菌制剂经过胃、小肠到达大肠,其活菌数量大大减少,影响其功效。因大豆低聚糖能够促进双歧杆菌的增殖,因此服用大豆低聚糖能增加双歧杆菌的数量,调整肠道菌群的结构,两者I司时服用效果更佳。 (2)一些糖类的替代品 大豆低聚糖具有良好的热稳定性,甜味纯正,不被人体消化吸收,能量低等优点。可用做糖尿病人、肥胖病人以及喜爱甜食而又怕发胖的人甜味剂的替代品。 (3)各种饮料的配制原料 如运动饮料、果汁饮料、发酵乳、乳酸饮料、固体饮料、清凉饮料、粉末饮料、酒类饮品等。 (4)添加剂可以用做各种健齿的糖果、糕点、甜点、面制品、豆沙馅的添加剂;也可以作为各种乳制品、果酱、调味汁、罐头、香肠等的添加剂。 第六节 大豆中生物活性成分的提取及应用 经过多年的深入研究发现,大豆中富含植物甾醇、肌醇六磷酸、大豆皂苷、胰蛋白酶抑制剂、大豆异黄酮和大豆多肽等多种营养活性成分。不同的活性成分其提取方法也不相同,比如大豆多肽采用酶水解法制取;而大豆皂苷、大豆异黄酮采用溶剂萃取法。同时不同的活性成分,具有不同的功能特性。比如大豆皂苷可以抑制血栓的形成、血清中脂类氧化、过氧化脂质的生成,降低血清中胆固醇的含量,同时大豆皂苷还具有减肥、抗癌和类似人参皂苷抗疲劳的作用。大豆异黄酮及其配糖体具有抗氧化与抗溶血的作用,也有抗胆固醇、抗血脂以及抗真菌的作用。同时科学家还发现染料黄酮晶体在恶性肿瘤的孕育中可以有效地阻止血管增生,断绝养料来源,从而延缓或阻止肿瘤病变成癌症。 一、大豆异黄酮的提取与应用 1 大豆异黄酮的化学组成及结构 大豆异黄酮是大豆生长过程中形成的一类次级代谢产物。异黄酮是一类类黄酮化合物,大豆中的异黄酮主要有2种化合物(另外有3种含量很少的物质分别是biochanin A,formononentin,coumestr01)。大豆异黄酮的化学结构如下: 根据骨架上R、R的不同,大豆异黄酮可以分为染料木黄酮(genistein)、黄豆苷原12 (daidzein)和大豆黄素(glycintein): 大豆苷原: R为H R为H 12 染料木黄酮: R为H R为OH 12 大豆黄素: R为OCH。 R为H 12 在大豆子粒中只有少量的异黄酮以游离形式存在,大部分以β一葡萄糖苷的形式存在,其结构如下: 式中:异黄酮葡糖苷R为H;异黄酮乙酰基葡糖苷R为COCH;异黄酮丙二酰基葡糖苷R为3333COCH2COOH。由于葡萄糖上的C一6羟基可以被丙二酰基或乙酰基取代,因此共有9种大豆异黄酮葡糖苷。各种异黄酮葡糖苷在卢一葡糖酶作用下,可水解为游离的大豆异黄酮。 大豆子粒中50,,60,的异黄酮为染料木黄酮,30,,35,的异黄酮为大豆苷原,5,,15,的异黄酮为大豆黄素。 2大豆异黄酮的提取 大豆异黄酮的提取可以采用甲醇、乙醇、乙酸乙酯等溶剂进行浸提,不同的溶剂其提取工艺不同,这里仅以乙醇为例介绍大豆异黄酮的提取工艺,其他工艺请参阅有关文献。 (1)原料制备 以脱脂豆粕为原料,首先将其进行粉碎。如果采用大豆为原料,需要先进行脱脂,使豆粕残油率<1,,干燥后粉碎备用。 (2)提取 大豆异黄酮的提取采用乙醇为浸提液,在豆粕粉中加入含0(1,1(O mol,L盐酸的95,乙醇溶液进行回流提取,过滤收集滤液。 (3)回收提取溶剂将滤液进行减压蒸发,回收乙醇,得到大豆异黄酮的粗水溶液。 (4)纯化将粗水溶液中加入O(1 mol,L的氢氧化钠溶液调pH值至中性,这时中性溶液中将出现沉淀,然后过滤,得到的沉淀物即为含大豆异黄酮的产物。 (5)精制 将上述产物溶解于饱和的正丁醇溶液中,加于氯化铝吸附柱上进行吸附,然后用饱和的正丁醇溶液淋洗,洗出大豆异黄酮的不同组分。 3 大豆异黄酮的特性 1 ) 生物活性 近年来大豆异黄酮引起人们的广泛关注,其具有以下生理活性: (1)抗氧作用 异黄酮(特别是geniste~n)的抗氧作用较强,可以清除体内的活性氧,保护人体内脂质、蛋白质、染色体免受活性氧攻击,因而可以防止细胞发生病变,延缓衰老。 (2)抑菌活性异黄酮具有抑菌作用,0(05,质量分数即具有显著的抗真菌活性。 (3)抗癌作用genistein具有明显的抗癌作用。其在恶性肿瘤的孕育中可以阻止血管增生,断绝养料来源,延缓和防止癌症的发生。 另外,大豆异黄酮还具有防止骨质疏松症,防止心血管疾病,改善妇女更年期障碍等功能,因而具有诱人的开发前景。 2 )加工特性 大豆异黄酮化合物与豆制品的苦味和收敛性有关,大豆异黄酮(尤其是染料木黄酮和黄豆苷原)比其糖苷化合物具有更强的不愉快风味。研究发现豆制品的不愉快风味与其浸泡水的温度和pH值有很大的相关性,在50?、pH值6的条件下产生的异黄酮类化合物最多,且在β葡糖苷酶的作用下,有大量的染料木黄酮和黄豆苷原产生,使豆制品的苦味增强。近期研究发现,低温及加人葡萄糖酸一δ一内酯可以明显抑制β一葡萄糖苷酶的活性,使染料木黄酮和黄豆苷原的生成量减少。 二、大豆皂苷的提取与特性 1 大豆皂苷的提取 (1)原料处理采用脱脂豆粕为原料,将豆粕粉碎,要求脱脂豆粕的残油率<1,。 (2)大豆皂苷的浸提将上述粉碎后的脱脂豆粕采用甲醇或乙醇溶液进行浸提。如果采用甲醇作为浸提液,则浸提条件是:在60?条件下,采用质量分数为90,的甲醇溶液,每次提取的固液比为1:16,提取时间为3 h,加热回流浸提3次,合并浸提液,将浸提液过滤,收集滤液;同时对残油进行回流浸提,对浸提液减压蒸干,回收浸提溶剂,得到粉末。 (3)粗分离 由于皂苷不溶于石油醚、苯或乙醚等脂溶性溶剂,而粉末中的油脂、色素则能够溶解于上述溶剂,因此用上述溶剂进行分离皂苷,然后用亲水性强的丁醇(丁醇:水为1:1)作为溶剂提纯,使皂苷转入丁醇,而亲水性强的存留于水中,收集丁醇溶液,减压蒸干,即得粗皂苷。 (4)精制粗皂苷中含有糖类、鞣质、色素、异黄酮以及无机盐等杂质,采用层析柱氯化镁吸附法或大孔树脂吸附法进行精制,即可得到精制皂苷。 2 大豆皂苷的特性 大豆皂苷具有一定的生理活性,它可以抑制血栓的形成、血清中脂类氧化和过氧化脂质生成,降低血清中胆固醇的含量。同时大豆皂苷还具有减肥、抗癌和类似人参皂苷的抗疲劳 作用。 第七节 大豆加工副产品的综合利用 一、大豆皮渣的利用 1大豆皮渣制取膳食纤维 大豆皮渣制取膳食纤维的工艺流程如图10一ll所示。 豆渣一漂白软化一蛋白酶水解一漂洗一脂肪酶水解一漂洗一过滤脱水一干燥一 磨细一过筛一漂白一漂洗一过滤脱水一干燥一粉碎一成品 图10一ll 大豆皮渣制取膳食纤维的工艺流程 (1)软化将豆渣用清水漂洗使之软化,然后在50?、pH值8(0、固液比1:10的条件下,加入一定量的蛋白酶水解8,10 h,水解过程中用缓冲剂保持反应的pH值不变。 (2)水解反应在40?、pH值7(5、固液比1:10的条件下,加入一定量的脂肪酶反应6,8 h,反应期间同样保持pH值不变。 (3)过滤、烘干水解完毕后用清水处理豆渣纤维至中性,然后用板框过滤机进行脱水。在干燥箱中以110?的温度烘干4,5 h。 (4)过筛、脱色将豆渣纤维粉碎通过40目的筛,按照固液比1:8加入4,的过氧化氢,在60"C的恒温条件下脱色1 h。 (5)超微粉碎将脱色后的豆渣纤维洗涤烘干,进行超微粉碎。 豆渣纤维添加于食品中具有防止结肠癌、糖尿病、肥胖病等的作用,因而可以用于焙烤类、面条类以及其他休闲食品中。 二、利用豆渣发酵生产核黄素 利用豆渣发酵生产核黄素是豆渣综合利用的有效途径,其具体方法可参考相关文献。另外,豆渣可以用来制备霉豆渣或作为其他可口食品的原料,也可以用做饲料。 三、浆水的利用 浆水可以发酵生产面包酵母和药用酵母,也可以生产维生素B1白地霉粉等。 豆制品厂排出的废水,在微需氧的条件下,通过丙酸菌(propionibacteria)培养,可以生产维生素B豆腐黄浆水为原料效果最好。在豆腐黄浆水中添加葡萄糖10 g,L,酵母浸12 膏5,10 g,L,维生素B5 mg,I。和硫酸钴(CoSO?7H20)12 mg,L,可以进一步提高维生24 素B:的产量。使用豆腐黄浆水培养丙酸菌,维生素B的含量可达899ug,g(干细胞),比1212 人工合成培养基生产的维生素B.467 pg/g(干细胞)明显提高。具体生产事项如下: 12 (1)微生物试验研究发现,维生素B。得率较高的菌株是(耐氧的)微生物种,一丙酸菌12 (propionibacteria freudenreichii 5种shermanii ATCC 13673)。 (2)培养基成分人工合成完全培养基成分为(单位:g,L): 葡萄糖 10(0 酵母浸膏 5(0 酸性酪蛋白 1(0 胰酪蛋白 1(5 -4-3 生物素 3X10 泛酸钙 4 X 10 NaH2P04 1(6 K3P04 1(6 -2 MgCl2?6H20 0(4 FeS04?7H20 1 X 10 -2 CoS04?7HzO 1 X 10 培养基pH值 6(8 做培养用的豆腐黄浆水,经过离心机以7 000 r,min离心分离15,20 min,清除悬浮杂质,必要时添加适量化学药品(澄清剂)。 (3)培养前期培养是在250 mL长颈瓶中,装入50 mL完全培养基实行静态培养,但大部分情况是在500 mL长颈瓶中装入100 nL培养基培养,培养温度为30?。小型生产试验是用5 L发酵罐,培养液为2 L,温度控制在30?,pH值为7。在培养期间以100 r,min的转速搅动,不必通风。 (4)分析方法 培养所得菌体经过7 000 r,min离心分离20 min后,洗涤、脱去水分,在100?烘干至恒重。测干细胞:Lowry法测定总糖,蒽酮(anthrone)试剂法测定蛋白质,原子吸收法分析微量元素。 思考题 1(大豆的化学成分有哪些? 2(大豆蛋白质的溶解度如何? 3(大豆蛋白质有哪些功能? 4(大豆中有哪些抗营养物质? 5(大豆制品中不良气味的产生原和防止措施有哪些? 6(传统豆制品有哪些种类?主要工艺特点是什么? 7(在豆乳生产中,如何控制产品豆腥味的生成? 8(大豆低聚糖的种类及功能? 9(大豆异黄酮的提取方法及功能? 10(大豆加工副产品的利用途径有哪些? 参考文献 1 吴坤,李梦琴主编(农产品储藏与加工学. 石家庄: 河北科学技术出版社,1994 2 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