大豆分离蛋白功能性报告
一.产品概述及国内现状
大豆蛋白是优质的植物蛋白，其营养价值和保健价值为人们所认识。继1999年10月26日美国食品及药品管理局（FDA）批准了大豆蛋白的健康声明，即“每天摄入包含25克的大豆蛋白的低脂肪低胆固醇的食品，可以明显地降低患心脏病的风险”以来，大豆蛋白及其制品成为众多食品机构的研究及开发热点。此外，大豆蛋白还有许多优良的功能特性，因此它们广泛应用于多种食品体系，其中用量最大的是肉制品，这基于三方面的原因：一是大豆营养价值高，可代替部分动物蛋白；二是多数大豆蛋白制品具有乳化性、持水性，通过结合脂肪和水分，减少肉制品的蒸煮损失，防止脂肪析出；三是以蛋白质含量计，大豆蛋白制品是最便宜的蛋白质。所以，大豆蛋白应用在肉制品中能满足消费者对产品价格和质量的双重要求。
大豆分离蛋白（SPI）应用于肉制品，既可作为非功能性填充料，也可作为功能性添加剂，改善肉制品的质构和增加风味，充分利用不理想或不完整的边角原料肉。大豆分离蛋白本身价格较高，但应用到档次较高的肉制品中，由于其功能性较强，即使使用量在2%～25%之间，就可以起到保水、保脂、防止肉汁分离、提高品质、改善口感的作用，同时还可延长货架期。
大豆分离蛋白粘度随浓度的增大而显著增加，通常在 12％ 时就开始形成凝胶。虽近年来国内大豆分离蛋白生产发展很快，但生产技术跟国外相比仍有很大差距，产品品种少，一般只能用于肉糜状肉制品，很难用于乳制品和肉制品注射过程中，乳制品和块肉制品注射生产所需分离蛋白一直都依靠从国外进口。形成这种局面的原因主要是关键生产工艺技术没有突破性进展，一些先进的改性工艺还没有应用到生产中。依据原有的分离蛋白生产技术，通过采用不同的酸沉剂和中和剂、控制生产工艺参数，并运用蛋白酶对分离蛋白进行改性，生产出多功能、多品种、高质量的大豆分离蛋白系列产品，以适应各应用领域的需要，满足市场对功能性分离蛋白的需求，是我们今后的一个发展方向。
二.本公司产品主要流程
目前世界生产大豆分离蛋白以碱提酸沉法为主，有的已开始研究试用超滤膜法和离子交换法。谷神集团生产的GS5200 A型大豆分离蛋白（SPI）采用目前国际上广泛应用的碱提酸沉法。
.工艺原理
低温脱脂豆粉中的蛋白质大部分能溶于稀碱溶液中。将低温脱脂大豆粉用稀碱液浸提后，经过滤或分离就可以除去豆粕中的不溶性物质（主要是多糖或残留蛋白）。当用酸把浸出液pH调到4.5左右时，蛋白质处于等电状态而凝集沉淀下来，经分离可得蛋白沉淀物，再经干燥即得分离大豆蛋白。
水、碱
┌————┐ 废渣 酸
↓ ↓ ↑ ↓
原料→粉碎→一次浸提→ 二次浸提→ 粗滤→ 一次分离→酸沉→ 二次分离→打浆→回调→
↓
乳清
改性→喷粉→成品
三 大豆分离蛋白肉制品中的应用
大豆蛋白是一种完全蛋白质，含有人体所必须的各种氨基酸，加入大豆蛋白质，可强化火腿肠的营养成分，提高了蛋白质的互补作用。\=
大豆蛋白的强保水和保油性，使得瘦肉的用量减少，水和脂肪的用量增加，提高了产品的出品率，改善了火腿肠的组织状态和口感，降低了生产成本。\@gO*
添加大豆蛋白质后，使得火腿肠的蒸煮时间缩短，因此，降低了蒸煮损耗，减少了火腿肠的收缩程度，改善了组织结构，提高了火腿肠的质量。
在火腿肠中添加大豆蛋白必须在腌制之前进行，以防止大豆蛋白的抗盐特性，可通过预水合作用添加在肉糜中，以增加大豆蛋白的功效。C
四 大豆分离蛋白在肉制品中应用的一些性能指标
4．1 保水性
大豆分离蛋白除了对水有吸附作用外，在加工时还有保持水分的能力。其保水性与粘度、pH、电离强度和温度有关。盐类能增强蛋白质的吸水性，但它却削弱了保水性。最高水分保持能力在pH7、35～55℃条件下达14g水／g蛋白质。
4．2 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。脂肪和水的乳胶体，因为界面上的张力产生正的自由能，而不易稳定。蛋白质具有乳化剂的特征结构，即两亲结构，在蛋白质分子中同时含有亲水基团和亲油基团。在油、水混合液中，分散蛋白质有扩散到油一水界面的趋势。并且使疏水性多肽部分展开朝向脂质，极性部分朝向水相。因此，大豆蛋白质用于食品加工时，聚集于油一水界面，使其表面张力降低，促进形成油一水乳化液。形成乳化液后。乳化的油滴被聚集在其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积和乳化状态破坏。这就说明大豆蛋白质不仅具有乳化性，而且稳定性也很强。（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，所以容易形成较稳定的乳状液，而乳化的油滴被聚集在油滴表面的蛋白质所稳定，从而形成一种保护层。）在烤制食品、冷冻食品以及汤类食品的制作中， 已见大量加入大豆分离蛋白作乳化剂使制品状态稳定的研究报道。
4．3 吸油性
大豆分离蛋白的吸油性表现在2个方面：（1）促进脂肪吸收作用。大豆分离蛋白吸收脂肪的作用是乳化作用，当分离蛋白加入肉制品中时，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和脂肪结合的作用，从而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。（2）控制脂肪吸收作用。大豆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。
4．4 起泡性
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。利用大豆蛋白质的发泡性，可以赋予食品以疏松的结构和良好的口感。提高发泡性可用降解剂把大豆蛋白降解到一定程度，聚合度愈低，发泡性愈好。此外，大豆蛋白的发泡性还与浸出溶剂、溶液浓度、温度及pH 值有关[51。低脂肪、高浓度、30～35℃、pH10以上时，发泡性能最好。
4．5 粘性
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。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、处理条件等各种因素的综合影响 。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。加热蛋白到80℃时，蛋白质发生离解或析解，分子比容增大，粘度增加，超过90~C以上粘度反而减小。pH在6～8时，蛋白质结构最稳定，粘度最大；超过ll时粘度急剧减小，这是因为蛋白质缔合遭到破坏。
4．6 溶解性
大豆蛋白分子中的极性部位有些是可以电离的，如氨基和羟基，这样通过pH值的改变，改变其极性和溶解性。当 pH值为0.5时 ，50％左右的蛋白质被溶解 ；当体系的pH值达2．0时，约80％的蛋白质被溶解．随着 pH 的增加，蛋白质的溶解度降低，直至pH值为 4～5的等电点范围内，蛋白质溶解度趋于最小值，约为10％。而后，随着pH值的逐渐增加 ，蛋白质的溶解度再次迅速增加。pH值为5．6时蛋白质溶解度可达80％以上，在pH值为l2时溶解度最大量可达90％以上。根据大豆蛋白这一溶解特性，可以在腌制盐水中添加分离大豆蛋白通过注射和滚揉，使盐水均匀扩散到肌肉组织中并与盐溶性肉蛋白配合，保持如火腿、咸牛肉等大块肉制品的完整性，提高出品率。
大豆分离蛋白(SPI)在食品加工领域有着广泛的应用前景。大豆分离蛋白的主要成分为 7S和 11S球蛋白。因而，大豆分离蛋白的溶解度很低 ，尤其是在大豆蛋白的等电点区域 pH4～5之间 ，这样就限制了大豆分离蛋白的使用范围，所以，改善大豆分离蛋白的溶解性，成了大豆分离蛋白实际应用亟需解决的问题。
4．7 凝胶性
在加热时，大豆分离蛋白有形成凝胶的能力，凝胶形成能力是大豆分离蛋白功能特性之一。凝胶性是指蛋白质形成肢体状结构的性能。它使大豆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物、糖及其它配合物的载体，此特性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、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7％ 的，只能制成软质脆弱的凝胶。蛋白质分散物至少高于8％ 才能形成凝胶。llS球蛋白制成的凝胶比7S球蛋白制成的凝胶更为坚实，更易恢复原状，这是因为它们的球朊对加热变性的敏感度不同。
4．8 附水性
大豆蛋白沿着它的肽链骨架，含有许多极性基团，由于这些极性基团同水分子之间的吸引力，致使蛋白质分子与水分子接触时，很容易发生水化作用。蛋白质分子的形态并非规则的，极性基团在表面的分布也很难均一，因此蛋白质分子表面的水化膜也不是均一的，在极性基团较集中的表面吸附着较多的水分子；反之吸附水分子就少。当向肉制品中添加大豆分离蛋白时，蛋白质的吸水性和保水性变成了一个重要的问题。即使加热也能保持水分，这对肉制品来说是至关重要的。由于大豆分离蛋白的这些特性， 目前被广泛应用于肉制品生产中。乳化产品制造依其机械组合不同，可分为三种情况：斩拌机法、斩拌机和乳化机法、搅拌机和乳化机法。
分离蛋白在以上各种组合使用方法中，已被大多数厂家广泛接受，尤其是斩拌机法最受欢迎，主要原因是其功能多，且制造过程较具伸缩性。今就其应用，比较以下几种应用方法的优缺点。
(1)附水法：先将大豆分离蛋白同4～5倍的冰水在斩拌机里用高速斩拌1～2min，然后，再加入瘦肉、冰水、多聚磷酸盐和食盐，以高速斩拌2min，以抽取盐溶性肉蛋白，此时温度刚好控制在2～4℃ ，因为此温度下是盐溶性蛋白抽取之最适当温度，盐溶性蛋白抽取后，再加肥膘和冰水，继续斩拌2min，此时温度应在6～8℃ 左右，这是最普遍的方法。
(2)凝胶法：此法先将大豆分离蛋白用4倍水，以高速斩拌机先附水后待用，再视其需要量和瘦肉一同加入斩拌，其他步骤和上述附水法相同，另外凝胶法可储藏在冷藏库备用，虽然分离蛋白在冷藏室可存放2～3d，但是，容易产生酸败和容易滋长细菌，建议尽快用完。
(3)乳化油法：利用分离蛋白生产乳化油之原料，除了肥膘以外，也可以利用鸡皮、牛油、大豆油和猪皮等作原料。制造乳化油之方法，最主要是用斩拌机将分离蛋白附水后再加入油，继续斩拌成乳化油后再备用。在乳化产品生产过程中，乳化油在盐溶性肉蛋白被抽取后加入，较凝胶法复杂些，但是乳化油加工及添加适当，不仅可以降低产品成本，还可增加产品香度和柔韧性。
(4)干加法：此法使用方法简单，先将分离蛋白加入瘦肉里，稍做斩拌，再加4倍水，斩拌1～2min 再加入多聚磷酸盐、冰水和食盐，继续斩拌2min，其步骤与上相同。但也有直接将分离蛋白与淀粉等干物质最后加入斩拌的方法。此法固然便捷，但因大豆分离蛋白未能完全附水，功能也未能完全发挥，所做产品在配方相同条件下会较软，吸水性和保油性都会较差，因此不建议采用此法。又例如：将分离大豆蛋白和瘦肉一起加，但没有附水，此效果既不能将大豆分离蛋白有适当附水，又影响盐溶性蛋白的抽取，所制造产品会更软。因此，附水和添加步骤也影响最终产品的品质。
由于分离蛋白本身性能的影响，遇盐会发生一定的可逆反应，减弱其乳化特性、保油性、持水性的性能。故不论使用何种方法来生产乳化肉制品，要使大豆分离蛋白能发挥最大的功能性，必须将大豆分离蛋白完全附水。
4．9 其它功能特性
在食品加工中，大豆分离蛋白作为食品添加剂，可起到氨基酸互补作用，是一种功能性食品。可提高人们健康水平，具有很高消化利用率。与其他食品混合时，可显著改善提高原有食品的营养价值。完全可以替代动物性蛋白质，其8种氨基酸的含量与人体需要比较仅蛋氨酸略显不足，与肉、鱼、蛋、奶相近似，属全价蛋白，且没有动物蛋白的副作用，如诱发肥胖症、心血管病、高胆固醇症等疾病，是减少骨钙损失的良好蛋白来源，并具有安全可靠和含微生物较少的特点。大豆分离蛋白的保水性、乳化性、弹性和粘结性，起泡性较强，可用于肉制品、糕点、面包、糖果、饮料等食品中，而且其组织具有类似肉的性质。它既可单独制成食品，又可以用蔬菜或肉等配制成各种各样食品而且食品具有良好的色、香、味，并能按消费者口味进行调节、营养成分能根据不同的消费人群进行强化等优点，能提供比传统食品营养及口感等方面更加符台消费需要的新型食品。
