豆?jié){生產(chǎn)中提高大豆蛋白質(zhì)抽出率的研究

范志軍，江連洲

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030）

豆乳制品是近年來世界食品工業(yè)中迅速發(fā)展起來的一類蛋白飲料。主要包括豆腐、豆粉、豆?jié){晶、發(fā)酵豆乳等。豆乳制品是采用現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備，產(chǎn)品具有特殊的色、香、味，有“人造乳”之稱，可與牛乳相媲美，營養(yǎng)素組成科學(xué)合理，工業(yè)化生產(chǎn)具有通用的標(biāo)準(zhǔn)[1]。豆乳類制品都需要從原料大豆中將有效成分蛋白質(zhì)和脂肪等抽提出來，也就是說原料大豆蛋白質(zhì)抽出率的高低直接影響生產(chǎn)成本，如何提高原料大豆的利用率是現(xiàn)代豆乳制品加工企業(yè)所面臨的一大難題。從目前一些豆乳企業(yè)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)各個(gè)企業(yè)原料大豆蛋白質(zhì)抽出率差距較大。生產(chǎn)技術(shù)較高的企業(yè)大豆蛋白質(zhì)抽出率可達(dá)到80%～85%，較差的企業(yè)大豆蛋白質(zhì)抽出率低于60%，多數(shù)企業(yè)大豆蛋白質(zhì)抽出率在70%左右。我們研究豆?jié){在加工中的可變因素，從而了解影響大豆蛋白質(zhì)抽出率的可變因素是如何變化的。熱是豆?jié){加工過程中最主要的變化因素之一，它會(huì)影響大豆蛋白質(zhì)回收和消除由于脂肪氧化酶而引起的不愉快風(fēng)味[2]。Nelson等氏（1976）已經(jīng)應(yīng)用浸泡大豆在磨碎前加熱的加工方法，Bourne氏（1970）曾提出一個(gè)疑問，當(dāng)大豆在磨碎前加熱，蛋白質(zhì)和固形物收率會(huì)低很多，但Nelson（1976）認(rèn)為在磨碎后進(jìn)行均質(zhì)即可保證蛋白質(zhì)和固形物有好的收率。研究是在大豆破碎條件和處理方法不同的情況下，大豆蛋白質(zhì)的抽出率的變化研究。提高大豆蛋白質(zhì)抽出率，降低生產(chǎn)成本，可大大提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 試驗(yàn)條件與方法

試驗(yàn)在大豆破碎條件和處理方法不同的情況下，對大豆蛋白質(zhì)的抽出率的變化研究。

1.1 試驗(yàn)原料

大豆：北大荒股份有限公司（含蛋白質(zhì)34.0%蛋白質(zhì)系數(shù)5.71，脂肪19.95%，水分12.54%）。

1.2 試驗(yàn)方法

大豆中蛋白質(zhì)的測定：GB/T 14489.2－1993

大豆中脂肪含量的測定：GB/T 14772－1993

大豆水份含量的測定：GB/T 14769－1993

豆?jié){（乳）粘度測定：GB/T 14490－1993

豆?jié){（乳）固形物測定：GB/T 12143.1－1989

1.3 豆?jié){（乳）生產(chǎn)流程

大豆預(yù)處理→去豆皮→浸豆→磨漿（牙板磨漿機(jī)→均質(zhì)機(jī)）→漿渣分離（離心機(jī)采用3000轉(zhuǎn)·min-1，分離3 min）→豆?jié){→煮漿調(diào)劑→均質(zhì)→預(yù)熱裝瓶→封蓋→高壓殺菌→冷卻→豆乳

大豆蛋白質(zhì)抽出率計(jì)算公式如下：單位重量大豆所制豆?jié){的蛋白質(zhì)含量與該大豆蛋白含量的百分比。

公式中：a——大豆蛋白質(zhì)抽出率，%

P——大豆蛋白質(zhì)含量，g

R——大豆豆?jié){蛋白質(zhì)含量，g

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 浸泡大豆的條件對大豆蛋白質(zhì)抽出率的影響

2.1.1 浸泡大豆的水溫、浸泡大豆的時(shí)間與大豆蛋白質(zhì)抽出率的關(guān)系

浸豆的目的是使大豆子葉充分吸水軟化。便于在磨碎時(shí)將大豆蛋白質(zhì)等抽提出來，浸豆還可去除色素和降低腸內(nèi)脹氣因子的含量，大豆經(jīng)浸泡后右大大降低研磨時(shí)動(dòng)力消耗，也可提高固形物分散度，尤其在浸泡時(shí)加入碳酸氫鈉可減少豆腥味，軟化大豆增進(jìn)均勻效果，并有助于除去低聚糖和加速胰蛋白酶抑制物鈍化[3]。當(dāng)然，浸豆會(huì)帶來可溶性成分的損失，浸豆終點(diǎn)，以用手指輕壓，可將豆瓣扭開，豆瓣內(nèi)面已漲平為準(zhǔn)。取6組數(shù)據(jù)，取等重量的大豆加入10倍的水量，水溫分別為15、25、32、40、55、60 ℃，泡豆時(shí)間分別為 16、12、6、4、3、2.5 h，采用60℃的水進(jìn)行磨漿，之后測定。浸泡大豆水溫與浸泡大豆時(shí)間成負(fù)相關(guān)關(guān)系，即浸泡大豆水溫高，時(shí)間短；（浸泡大豆水溫/時(shí)間）與大豆蛋白質(zhì)抽出率關(guān)系見表1。

表1 浸泡大豆條件與大豆蛋白質(zhì)抽出率關(guān)系Table 1 The relations between the soaking soybean conditions and the soybean protein extraction rate

從表1可以看出，浸豆水溫控制在32～40℃左右，可獲得最高蛋白質(zhì)抽出率，高于或低于此溫度，蛋白質(zhì)抽出率都趨于下降。溫度升高，浸泡時(shí)間雖可縮短，但易引起蛋白質(zhì)熱變性而造成抽出率下降；反之，浸豆溫度較低，浸泡時(shí)間相對延長，易引微生物發(fā)酵。從表1可以看出，抽出液中大豆蛋白質(zhì)含量與可溶性固形物濃度（或豆?jié){干物質(zhì)含量。以標(biāo)準(zhǔn)烘干稱重法測定結(jié)果）有正相關(guān)關(guān)系，即大豆蛋白質(zhì)抽出率高，相應(yīng)大豆可溶性固形物抽出率也高。

2.1.2 浸泡大豆用水酸堿度與蛋白質(zhì)抽出率的關(guān)系采用一般方法提取的大豆蛋白質(zhì)中常常含有

1%～2%的植酸鹽，由于植酸鹽能與微量元素發(fā)生作用，影響了人體對這些元素的吸收，特別對鋅的影響較大。豆乳溶液中pH對蛋白質(zhì)和植酸鹽的溶解度的影響非常大，當(dāng)pH值達(dá)到10時(shí)豆乳中蛋白質(zhì)溶解度迅速增加，而植酸鹽明顯降低。試驗(yàn)控制不同浸豆水pH，抽出液蛋白質(zhì)含量與固形物濃度，粘度等關(guān)系見表2。

表2 浸泡大豆用水pH值與蛋白質(zhì)抽出率、粘度關(guān)系Table 2 The relations between pH of water soaking soybean and the soybean protein extraction rate and viscosity

從上表可看出，在pH=2時(shí)有一高峰；在pH 4～5之間，蛋白質(zhì)抽出率有一低峰；隨pH高于5，抽出率逐步上升。這是因?yàn)榇蠖怪兄饕鞍踪|(zhì)是鹽溶性球蛋白，其等電點(diǎn)的pH在4～5（約4.3）。故此時(shí)溶解度最低，抽出率也低，隨著pH偏離等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)分子所帶電荷不同與水形成的水合層也不同。當(dāng)pH大于等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)分子帶負(fù)電荷越顯著，故與水結(jié)合力愈大，使蛋白質(zhì)分子（或膠粒）之間互為隔開，避免分子之間的結(jié)合，蛋白質(zhì)抽出率增加。

2.1.3 浸泡大豆用水水質(zhì)與豆?jié){固形物收率、粘度的關(guān)系

豆乳生產(chǎn)水質(zhì)的好壞直接影響豆乳蛋白質(zhì)的抽出率和產(chǎn)品的質(zhì)量[4]，水在豆乳制品中主要起兩個(gè)作用：（1）作為大分子物質(zhì)的浸脹劑，它使蛋白質(zhì)分子在水中發(fā)生浸脹，因浸脹吸水而引起體積增大，便于加工；（2）作為溶劑，將蛋白質(zhì)提取出來加工成豆乳，我們分別采用蒸餾水、自來水、自來水中加入0.5%硫酸鎂（增加硬度）浸豆，制取豆?jié){（乳），比較其結(jié)果。

表3 浸豆條件與豆?jié){（乳）固形物抽出率、粘度關(guān)系Table 3 The relations between dip beans conditions and the soya-bean milk（milk）extraction rate and viscosity

由表3可見，用蒸餾水浸泡大豆（水的硬度較低），有利于提高大豆可溶性固形物抽出率，實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)大豆顆粒吸水膨脹速度較快，雖然三組數(shù)據(jù)相差不顯著，其抽出液粘度差異也不大，但經(jīng)高溫殺菌（121℃·20 min-1）處理后，水質(zhì)對豆乳粘度的影響較明顯。水的硬度大，制得的豆乳粘度較大，蛋白質(zhì)膠粒之間容易互相凝聚，造成蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性下降，容易發(fā)生沉淀，影響感官質(zhì)量，這是豆乳生產(chǎn)中需引起重視的問題。

2.2 滅酶條件對蛋白質(zhì)抽出率及豆乳風(fēng)味的影響

豆奶的營養(yǎng)價(jià)值很高，但有特殊的豆腥味。豆腥味的去除方法有多種，但因?yàn)榇蠖怪械亩剐任镔|(zhì)很復(fù)雜，它們與大豆中蛋白質(zhì)或脂肪結(jié)合著，因此要做到完全徹底脫臭的比較困難的。另外，大豆中還含有一些對人體生理有害物質(zhì)，例如胰蛋白酶抑制素、皂苷、血球凝集素等，若加工時(shí)不把這些物質(zhì)破壞掉，對人體也不利。豆乳生產(chǎn)中的豆腥味主要來自大豆皮層下的脂肪氧化酶的活性。該酶作用豆中油脂（主要是不飽和脂肪酸），生成氫過氧化物，再進(jìn)一步分解，復(fù)合反應(yīng)生成各種異味物質(zhì)（主要是醛、酮、醇及期氧化產(chǎn)物）。大豆磨漿前的熱處理是抑制脂肪氧化酶活性的有效方法，但最佳的條件應(yīng)該是既抑制該酶的活性，降低各種異味，又不能降低豆蛋白質(zhì)的抽出率。表4列出幾種預(yù)處理方法對豆?jié){蛋白質(zhì)抽出率及粘率等的影響。

表4 不同預(yù)處理?xiàng)l件對豆蛋白質(zhì)抽出率、粘度等的影響Table 4 The influence of different pretreatment conditions on beans protein extraction rate and viscosity etc.

從試驗(yàn)結(jié)果可見。40℃水浸泡大豆有一定的有豆腥味，其它預(yù)處理方法，成品均無豆腥味，說明僅用75℃水和0.2%的碳酸氫鈉水磨漿，不足以使脂肪氧化酶完全失活，磨漿前需一定的熱燙處理。1%碳酸氫鈉溶液煮豆沸騰6 min、75℃0.1%碳酸氫鈉溶液磨漿與5%碳酸氫鈉溶液燙漂豆10 min、4%碳酸氫鈉溶液燙漂豆5 min、豆與此液一起磨豆?jié){，均使豆腥味消失，但堿味較濃，口感不好。蒸汽滅酶，119～120℃，7 min與75℃ 0.2%碳酸氫鈉溶液磨漿蒸汽滅酶，118℃，1 min、75℃ 0.2%碳酸氫鈉溶液磨漿，產(chǎn)品無豆腥味，澀味，有輕微堿味但不顯著，蛋白質(zhì)抽出率降低，豆乳固形物低且粘度大，成品口味不清香，有熟豆味。這是由于高溫引起了大豆蛋白質(zhì)的熱變性，降低了蛋白質(zhì)的抽出率，增加了豆乳的粘度，從而影響成品的得率和口味。同一浸泡溫度，不同熱處理大豆的情況下，浸泡前160℃處理大豆30 s，冷卻至室溫進(jìn)行粗碎，再用40℃、pH10稀堿液浸豆，用75℃，0.2%碳酸氫鈉溶液磨液磨漿，經(jīng)以上干熱處理的大豆若直接磨碎、乳化制作豆奶時(shí)，乳化非常困難。而這種經(jīng)干熱處理后的大豆若通過用上述堿溶液一定溫度下浸泡處理后，乳化則很容易，可制得組織穩(wěn)定性好、耐熱性佳的優(yōu)質(zhì)豆乳。而且用堿性鈉鹽溶液處理有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）有利于提高大豆的膨脹性和乳化性，成品豆乳中看不到有沉淀分離。（2）改善了豆乳的風(fēng)味。另外，用堿性鈉鹽溶液與直接用水溶液浸泡相比較，對豆中單糖的去除效果好，幾乎可全部除去對人體不利的水蘇糖、棉子糖等。得的豆乳風(fēng)味及色澤較好，蛋白質(zhì)抽出率較高。且經(jīng)干熱處理可將豆乳中的產(chǎn)品豆腥味的脂氧合酶失活，同時(shí)又使胰蛋白酶抑制素、皂苷、血細(xì)胞凝集素等有害物質(zhì)分解，干熱處理對豆腥味消除的效果比濕熱處理好。說明大豆蛋白質(zhì)熱變性與大豆中水分含量相關(guān)，當(dāng)大豆含水量低時(shí)，高溫處理，蛋白質(zhì)變性不明顯；大豆浸泡后，含有較高的水分，此時(shí)高溫處理，易引起蛋白質(zhì)變性。

2.3 磨豆加水量對蛋白質(zhì)抽出率的影響

從表5中可見，豆?jié){蛋白質(zhì)抽出率隨加水比增加而增加，由于豆蛋白在水中的溶解度較低，加水比大有利于磨碎時(shí)豆蛋白粒子從蛋白質(zhì)體中溶出，其制得的豆?jié){顆粒較細(xì)小，過濾豆渣量較少。

表5 磨漿加水比例與豆蛋白質(zhì)抽出率等關(guān)系Table 5 The relations between the ratio of beans add water and the beans protein extraction rate

2.4 均質(zhì)壓力對豆乳蛋白質(zhì)抽出率的影響

不同的均質(zhì)壓力對豆乳蛋白質(zhì)抽出率的影響見表6。豆?jié){均質(zhì)壓力低時(shí)豆?jié){濃度低，豆?jié){中懸浮顆粒較大，豆?jié){粘度小，豆渣量大較粗糙，豆渣中含漿量少；均質(zhì)壓力高時(shí)，豆?jié){濃度變高，豆?jié){中懸浮顆粒變細(xì)小，豆?jié){粘度大，豆渣量大，豆渣較細(xì)膩，但豆渣中含漿量增加，當(dāng)均質(zhì)壓力在16～18 MPa時(shí)豆?jié){中蛋白質(zhì)的抽出率達(dá)到最高，豆?jié){粘度適中，豆渣中豆?jié){含量少。

表6 不同均質(zhì)壓力對豆?jié){蛋白質(zhì)抽出率的影響Table 6 The influence of different homogene pressure on the soya-bean milk protein extraction rate

2.5 豆?jié){過濾溫度對蛋白質(zhì)抽出率的影響

不同過濾溫度對豆?jié){中蛋白質(zhì)抽出率的影響見表7。豆?jié){過濾溫度較高，粘度降低，有利于過濾，減少豆渣中阻留的蛋白質(zhì)及液量，使蛋白質(zhì)抽出率得以提高，這種情況在加水比少時(shí)，更為顯著。但過高的溫度過濾會(huì)給操作及豆蛋白質(zhì)的熱變性帶來不利的影響，所以常采用80℃過濾。

表7 不同過濾溫度對蛋白質(zhì)提取率等的關(guān)系Table 7 The raltions between different filter temperature on the proteins extraction rate etc.

3 結(jié)論

從研究的結(jié)果看出影響大豆蛋白質(zhì)抽出率的因素較多，主要有以下幾方面：

3.1 大豆磨碎前的預(yù)處理，滅酶與豆的軟化工藝是一關(guān)鍵條件，浸泡軟化工藝是多數(shù)工廠采用的工藝，具有磨碎功率消耗低，蛋白質(zhì)抽出率高，操作簡便，豆乳色澤較白，容易改善豆乳風(fēng)味，其最佳工藝是干法滅酶（160℃ 30 s），脫皮后浸泡，控制浸泡溫度40℃。

3.2 磨漿水溫75～80℃，加水比允許條件下（決定于工藝條件及豆乳質(zhì)量）愈大愈好，磨漿水含碳酸氫鈉0.1%～0.2%可獲得較高的蛋白質(zhì)抽出率及風(fēng)味較好的豆乳。

3.3 試驗(yàn)采用二級(jí)磨漿工藝（粗磨與均勻粉碎），保證大豆組織的破碎，這是提高蛋白質(zhì)抽出率的根本保證，若豆粒的破碎度不高（即豆乳中的懸浮顆粒較大），不僅帶來豆乳中蛋白質(zhì)膠粒穩(wěn)定性下降，容易沉積罐底，而且難以提高蛋白質(zhì)抽出率。磨漿后進(jìn)行均質(zhì)，采用16～18 MPa壓力，不僅大豆蛋白質(zhì)抽出率高，而且豆乳經(jīng)過均質(zhì)后，使脂肪微細(xì)化和豆?jié){沖分混合，使豆乳脂肪不分層，保證豆乳的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

3.4 磨漿后趁熱過濾，因此時(shí)豆乳粘度低，過濾的速度快，且有利于蛋白質(zhì)抽出率的提高。

［1］石彥國，任莉.大豆制品工藝學(xué)［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，1993.

［2］駱承庠，韓光烈.大豆與大豆食品［M］.北京：輕工業(yè)出版社，1983.

［3］曾慶孝.豆制品生產(chǎn)工藝［M］.廣州：華南理工大學(xué)，1990.

［4］鮑魯生，劉蘭芝，倪國娟.豆?jié){粘度的研究［J］.食品科學(xué)，1982（8）：14-17.