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第一节概述第二节豆乳粉生产技术第三节大豆蛋白制品生产工艺第四节豆腐的生产工艺大豆是一种重要的经济作物，是优良的油脂和蛋白质资源，其栽培和加工都已有悠久的历史。大豆加工在长期的历史发展过程中形成了多种多样的传统大豆制品。近代科学技术的融入，一方面使传统大豆制品在工艺、技术和设备上得到了发展和完善，另—方面形成了许多新型的大豆制品。传统大豆制品种类繁多、风格各异，但总的来说无外乎有两大类，一类是发酵类传统大豆制品，另一类是非发酵类传统大豆制品。发酵类传统大豆制品的原料主要有两大类，一是原大豆，二是豆腐类。由原大豆作原料可以生产出豆酱、酱油、豆豉，纳豆等传统发酵大豆制品，由豆腐作原料可生产出臭豆腐、腐乳等传统发酵大豆制品。非发酵类传统大豆制品几乎均是以三种豆腐类制品，即水豆腐，豆腐片(干豆腐)和豆腐白干为基础经干制、冻结、卤制、熏制和油炸等工序加工而成的。例如，水豆腐可加工成冻豆腐和脱水冻豆腐等豆制品，由豆腐干可以加工出花干、熏干、熏花干、炸豆腐、素鸡腿等产品，以豆腐片为原料可加工出豆腐丝、豆腐卷、素火腿等产品。本世纪四五十年代以来出现了新型的大豆制品，主要有两大类，一类是蛋白类大豆制品，包括大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、大豆组织蛋白和大豆发泡蛋白粉；另一类是模拟牛乳和奶粉的豆乳(或豆乳粉)类产品，如豆乳、发酵豆乳、豆乳粉，豆乳晶等。传统大豆制品生产粗放、工艺简单、规模较小；产品大多可直接食用，或为半成品。新型大豆制品均为大规模工业化生产，机械化、自动化水平高，产品不光以食用为目的。豆乳类产可直接食用，而蛋白类制品则作为原料或添加剂应用于其他食品中。本章主要介绍新型大豆制品中豆乳粉和大豆蛋白制品的生产工艺，豆乳的生产可参见饮料生产工艺部分；非发酵类传统大豆制品中，只介绍水豆腐，干豆腐和豆腐干三种基础产品的生产工艺。一、大豆蛋白质的营养研究在我国，豆腐及其传统豆制品制作的历史也很悠久，并成为我国宝贵的科学文化遗产的一部分。发展至今，豆腐，豆浆及其它豆制品已普及到全国的大小城乡，成为民间最大众化的食品。大豆中富含蛋白质，而且氨基酸的组成比较合理，加工成的豆浆及豆腐易于被人体消化吸收，这对于增加人体蛋白质的补充尤其是优质蛋白质的补充、调整合理的膳食结构、改善人民的生活水平起到了很重要的作用。由于世界范围内蛋白质缺乏以及一些发达国家(尤其是北美、西欧等地)因进食动物性食品过多，而带来的一些“文明病”的问题(肥胖病、糖尿病、心血管病等)，使人们对植物性蛋白质特别是大豆蛋白的研究、开发和生产，特别重视致使近数十年来世界上大豆产量迅速增长，成为发展最快的农作物之一。因而发达国家希望增加植物性蛋白质的消费量来改善其不合理的膳食结构，而一些发展中国家(包括中国)，因蛋白质摄人量偏低，目前认为解决这一问题的有效途径仍是发展植物蛋白质，其中特别是大豆蛋白。大豆蛋白除了具有较高的营养价值外，还具有吸油、吸水、乳化、胶凝、增稠等重要功能特性，在食品加工上具有广泛用途。如饮用豆奶最主要的目的是摄取蛋白质，而一种蛋白质的质量则取决于必需氨基酸的组成及含量。从表8-1中可以看出豆奶蛋白与牛奶蛋白和理想蛋白比较，除含硫氨基酸含量略逊色外，其它均合乎理想蛋白质的要求。在一些婴儿营养豆奶中，往往添加少量含硫氨基酸以弥补不足。表8-1豆奶、牛奶和FAO／WHO提出的理想必需氨基酸豆奶蛋白质牛奶蛋白质理想蛋白质异亮氨酸5.36.34.0亮氨酸8.810.07.0赖氨酸6.58.15.5蛋氨酸+胱氨酸2.53.53.5苯丙氨酸+酪氨酸8.00.36.O苏氨酸4.54.94.0色氨酸1.31.41.0缬氨酸5.06.95.O油脂是豆奶中另一主要营养成分，与牛奶相比，其特点是不饱和脂肪酸含量高，不含胆固醇，不饱和脂肪酸中主要为亚油酸和油酸。豆奶中维生素主要是VB1、VB2、烟酸、VE等，基本上不含VA、VD、VB12和VC生产上可适当添加部分以满足要求。豆奶中的矿物质也是其有效营养成分之一。另在各种大豆制品中，豆奶和豆腐中蛋白质的消化率最高，可为人体充分利用。当人体摄入过量动物性脂肪时，胆固醇会沉积在血管壁上，使血管脆弱、变细阻碍血液流通；导致高血压和动脉硬化等病症。若人们长期食用豆奶时，因豆奶中不含胆固醇而含大量的亚油酸和亚麻酸，故不仅不会造成血管壁上的胆固醇沉积，而且还对血管壁上沉降的胆固醇具有溶解作用。同时豆奶中含有较多量的维生素E，可防止不饱和脂肪酸氧化，去除过剩的胆固醇，防止血管硬化，减少褐斑，有预防老年病的作用。豆奶蛋白质中含有较多量的赖氨酸，而赖氨酸又是许多其它食物提供蛋白质供给源时的限制，豆奶中含钾量高为碱性食品，可以缓冲肉类、鱼、蛋、家禽、谷物等酸性食品的不良作用，维持人体的酸碱平衡。部分婴儿对牛奶有过敏反应，而豆奶就无此问题，以豆奶喂养的婴儿其肠道细菌群与母奶喂养相同，其中双歧杆菌占优势，它可抑制其它有害细菌生长，预防感染，对婴儿有保护作用，而牛奶喂养的则双歧杆菌很少，嗜酸乳酸菌多。二、大豆的结构大豆古称菽，拉丁名为Clycinemax，属豆科，蝶形亚科，大豆属，是一年生草本植物。大豆种子由种皮、子叶和胚根组成。在大豆种子的外部是种皮，种皮上有明显的脐，脐下端有合点，脐上端的胚芽与胚根中间有一个小孔眼。大豆种子的外形如图8-1所示。图9-1大豆的电子显微图1—胚轴2—球孔3—脐4—合点种皮约占大豆总质量的8%，子叶占90%。种皮由较厚的外种皮和非常薄的内种皮组成，水分容易渗入。子叶由肥厚的细胞壁包围，细胞壁内是细胞物质：中心有细胞核，在核周围是具有均匀内部结构的颗粒，即蛋白体。蛋白体是3～8um的颗粒状蛋白球，含水分9.5％，氮0.1%，磷0.85%，灰分0.70％，核糖核酸0.4%。蛋白体的间隙中有脂肪球或少量的淀粉粒。大豆蛋白主要存在于蛋白体中，蛋白体结构的变化对大豆的物理和化学性质影响很大。大豆的油脂大部分存在于蛋白体的间隙中间，呈细小的颗粒状。三、大豆的化学组成大豆中大约含有40%的蛋白质，20％的脂肪、10%的水分、5%的纤维和5％的灰分。大豆种子各部分的化学组成也不相同，各部分主要化学组成见表8-2。%部位组成全豆种皮子叶胚轴蛋白质/%4094341油脂/%2112311碳水化合物/%34862944灰分／%5454表8-2大豆种子的化学组成单位：质量分数(一)蛋白质1.蛋白质的组成及分类大豆中的蛋白质大部分存在于子叶中，其中80%—88%溶于水，称这部分为水溶性蛋白质。水溶性蛋白质又分为球蛋白和白蛋白两部分，其中球蛋白占94％，这部分又由78.5%的大豆球蛋白和21.5%的菜豆蛋白组成白蛋白占水溶性蛋白质的6%，这部分又由78.8%的豆蛋白和21.2%的大豆—豆蛋白组成。大部分蛋白质在pH4～5范围内从溶液中沉淀出来，称这部分蛋白质为大豆酸沉淀蛋白，占全部大豆蛋白的80％以上（主要是大豆球蛋白）。这些蛋白质真正的等电点在pH4.5左右，但由于大豆中含有植酸钙镁，其在酸性条件下与蛋白质结合，所以表面看来蛋白质的等电点是在pH4.3左右。在等电点不沉淀的蛋白质称为大豆乳清蛋白，约占大豆蛋白质全量的6%—7%，这些蛋白的主要成分是白蛋白。(1)大豆球蛋白大豆蛋白质按功能可分为储存蛋白质和生物活性蛋白质两部分。储存蛋白质主要为大豆球蛋白。将大豆球蛋白作超速离心沉降分析，按沉降系数可分为2S、7S、11S和15S4种成分从免疫学角度看，大豆球蛋白又可分为：α—伴大豆球蛋白、β—伴大豆球蛋白和γ—伴大豆球蛋白三种成分。①2S蛋白体：2S蛋白体占蛋白质总量的20%，相对分子质量为8000～215000。在酸沉淀蛋白中，分离出了相对分子质量为26000的2S蛋白，其N-末端结合有天门冬氨酸。在2S成分中还含有胰蛋白酶抑制因子、细胞色素C等。②7S蛋白体：7S蛋白体占蛋白质总量的1／3。7S蛋白体是含有3.8%的甘露糖和1.2%葡萄糖的糖蛋白，相对分子质量在61000～110000之间。含有4种不同的蛋白质，分别为血凝集素、脂氧合酶，B—淀粉酶和7S球蛋白。③11s蛋白体：11S蛋白体占蛋白质总量的1／2。11S成分是大豆中含量最多的蛋白质成分，相对分子质量为350000，等电点为pH5.0。11s蛋白体结合有低于l%的糖。11S蛋白体最大的特征是冷却后发生沉淀。将脱脂大豆的水提取液放在O～2℃的环境下会有蛋白质沉淀出来，11S成分大约有86％发生沉淀。④15S蛋白体：15S蛋白体占蛋白质总量的1／10，相对分子质量达600000，由多种成分构成。用酸沉淀或用透析法沉淀时，15S成分首先沉淀出来。(2)大豆乳清蛋白大豆粉的水提取液用酸沉淀后所得的上清液即为大豆乳清。提取液除去酸沉淀蛋白后，所剩下的溶液中尚有酸不能沉淀的蛋白质，将这类蛋白质总称为大豆乳清蛋白质。酸沉淀后的提取液中约含10%(占大豆总含氲量)的水溶性氮，其中一半是蛋白态氮，其余是小分子的非蛋白氮物质。乳清蛋白质中除含有白蛋白和球蛋白外，还含有胰蛋白酶抑制因子及β—淀粉酶、血凝集素，磷酸酶、脂肪酶等很多生物活性蛋白。用电泳分析，可分析出5～6种成分；用超速离心沉降分析，则只能得到2S和6(7)S蛋白体。大豆乳清在酸性条件下加热则发生蛋白质凝固沉淀，这是由于白蛋白受热变性的结果。向乳清中加入食用胶或表面活性剂，亦可使蛋白质的一部分成为复合体而沉淀出来。乳清中含有多种生理有害物质和酶类，加热或其他方法可使这些物质失去活性。2．大豆蛋白质的氨基酸组成大豆蛋白质及其某些制品的氨基酸组成见表8-3。表8-3大豆蛋白质及其制品的氨基酸组成单位：质量分数%氨基酸FAO／WHO推荐值大豆蛋白质大豆球蛋白大豆粕粉大豆浓缩蛋白大豆分离蛋白异亮氨酸4.O4.26.O4.84.9亮氨酸7.09.68.O7.77.81.7赖氨酸5.56.86.96.3蛋氨酸2.41.71.6胱氨酸3.51.91.61.61.0苏氨酸4.O4.33.94.337色氨酸1.01.21.31.5缬氨酸5.04。8S.35.44.94.8苯丙氨酸6.O9.25.95.06.4酪氨酸6.O9.23.93，93.7甘氨酸4.O4.54.4内氨酸.3.34.53.9丝氨酸4.25.75.5精氨酸8.47.57.8组氨酸2.92.62.7天门冬氨酸3.712.011.9谷氨酸18.421.019.820.5脯氨酸5.06.35.25.3从表中可以看出，大豆蛋白质中虽然蛋氨酸和半胱氨酸较少，但其他的必需氨基酸含量均达到或超过了世界卫生组织推荐的水平，可见大豆蛋白质接近于完全蛋白质。大豆所含的氨基酸中赖氨酸的含量特别丰富，这是大豆蛋白质的一个重要特点。(1)大豆蛋白质溶解度的概念大豆蛋白质的溶解度是指—定条件下大豆蛋白质“溶解”到溶剂(水)中的能力。由于大豆蛋白质是大分子物质，所以这里的“溶解”是指大豆蛋白质以胶体的形式分散到溶剂(水)中。蛋白质分子的极性表面和所带的净电荷有助于分散体系的稳定。一定条件下蛋白质分子会相互聚集而形成大颗粒，当这种聚集达到一定程度时，蛋白质胶体溶液就会变成悬浮液，蛋白质就会从体系中沉淀出来，这时蛋白质从溶解转变成不溶解。2．大豆蛋白质的溶解性大豆蛋白质溶解度的表示方法有可溶性氮指数(NSl)和蛋白质分散度指数(PDl)。%100%XNSI样品中全氮量水溶性氮量%100%XPDI样品中总蛋白质量水中分散蛋白质量(2)影响大豆蛋白质溶解度的因素①温度：温度是影响蛋白质溶解度的重要因素。随着温度的增加，蛋白质的溶解度会有所增加，但达到蛋白质的变性温度后，蛋白质的溶解度会很快下降。例如常压下蒸汽处理10min会使大豆粉的蛋白质提取率降低80%。②pH：pH对大豆蛋白质的影响极大，如图9-2所示。图9-2蛋白质溶解度随pH的变化图中可以看到，大豆蛋白的等电点约在pH4.5左右，此时的溶解度最低，蛋白质最不稳定，利用这一性质可以大豆浓缩蛋白和大豆分离蛋白。当pH为6.5时，大豆蛋白质的NSI值为85%，提高pH可增加5%—10%的溶解度。但加酸后会使蛋白质的溶解度突然下降，当pH达到4.3(等电点)附近时NSI最