第十章植物蛋白质的提取和加工课件.ppt
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1、第十章,植物蛋白质的提取和加工,张鹰,粮油加工学,主要内容,10.1,植物蛋白质的基本特征、种类及性质,大豆蛋白质,油料蛋白质的提取与应用,谷物蛋白质的提取与应用,10.2,10.3,10.4,本章重点与学习目标,?,了解植物蛋白的种类和主要特征;,?,掌握主要植物蛋白的制取原理和加工方法;,?,掌握主要植物蛋白的性质和主要用途,10.1,植物蛋白质的基本特征、种,类及性质,?,10.1.1,植物蛋白的基本特征,?,10.1.2,植物蛋白的种类及性质,10.1.1,植物蛋白的基本特征,?,食品中的蛋白质具有,3,个方面的特性,即,营养性,、,加工特性,及,有益于人体健康的功能特性。,?,对于植
2、物蛋白来说,:,?,营养性:,赖氨酸、苏氨酸、色氨酸和蛋氨酸的含量,相对不足,谷物蛋白一般缺乏,赖氨酸,,而油料蛋白,主要是,蛋氨酸,不足。,?,加工特性,:植物性蛋白质,特别是油料蛋白质具有,较好的加工特性,既可以单独制成食品,也可以与,蔬菜或肉类等相组合加工成各种各样的食品。它们,在加工过程中,赋予制品保水性和保型性,防止加,热调理收缩变形,使制品有较好的物性品质。,?,健康功能特性:,同其它食物搭配,可起到营养补充,,另外因不含胆固醇,具有减少心血管疾病的发病,率的保健功效。,10.1.1,植物蛋白的种类及性质,?,10.1.1,油料种子蛋白,?,10.1.2,豆类蛋白质,?,10.1.
3、3,谷类蛋白,10.1.1,油料种子蛋白,?,油料种子主要包括大豆、花生、芝麻、油菜子、,向日葵、棉子、红花、椰子等。其中大豆、油菜,子产量最大,。,?,10.1.1.1,花生蛋白质,?,10.1.1.2,芝麻蛋白质,?,10.1.1.3,油菜籽蛋白质,?,10.1.1.4,向日葵蛋白质,?,10,。,1.1.5,棉籽蛋白质,?,10.1.1.6,红花蛋白质,10.1.1,油料种子蛋白,10.1.1.1,花生蛋白质,?,生仁中有,24,36,的蛋白质,与几种重要的油,料作物相比,是一种高营养的植物蛋白资源,其,生物价(,BV,)为,58,,蛋白质效价(,PER,)为,17,比面粉和玉米高,它对
4、维护人体健康和幼儿,发育有重要作用。,?,花生蛋白质的营养价值与动物蛋白相近,其蛋白,质含量比鲫鱼、瘦猪肉、鸡蛋都高,且不含胆固,醇。,生物效价,?,所谓的,生物效价,通常是以其完成某种特定的生理作用的程,度作指标来衡量,而且标准参比物作为,100%,进行比较而,得,故生物效价是相对值,可大于或小于,100%,。,?,生物学效价也称“生物学利用率(,Bioavailability,)”。,Sibbald(1987),指出,生物学效价本身是一个抽象的概念,,可以给出定义而无法直接测定。这一概念具有多重涵义,。张子仪,(1994),指出,生物学效价包括消化率、代谢率,、同化、有效性和可利用率等多重
5、涵义。一种营养素的生,物学效价是指该营养素被动物食入后,被小肠吸收并能参,与代谢过程,贮存在动物体内的部分占食入总量的比值,2,,可概括为相对利用率和绝对利用率,3,。,蛋白质的功效比,/,效价(,PER),?,蛋白质的功效比(,PER),:通俗的来说,就是用来,衡量你吃进去的蛋白质里有多少可以转化为你身,体组织的一部份。功效比越大,转化率越高,营,养价值越高。,10.1.1.1,花生蛋白质,?,花生蛋白的营养价值高,含有大量易被人体吸收,利用的氨基酸,同时还具有诱人香味,因此,花,生蛋白粉既可作为食品的主要成分,又可作为食,品的辅料被广泛应用于食品中。,?,(,1),花生蛋白在面包、饼干、面
6、条、馒头等面制品,中的应用,?,(2),花生蛋白在乳制品中的应用,?,(3),花生蛋白肉在肉制品中的应用,?,(4),花生蛋白在营养保健品中的应用,10.1.1.1,花生蛋白质,?,(1),花生蛋白在面包、饼干、面条、馒头等面制品,中的应用,?,在面包、馒头等原料中加入含,18,种氨基酸的花生蛋,白粉,5,,在饼干中掺,10,的花生蛋白粉,生产出,来的面包、馒头、饼干口感好、有花生风味,营养,价值高。在面条中加入,2-3%,的花生蛋白,生产出,的面条筋道、不混汤。,10.1.1.1,花生蛋白质,?,(2),花生蛋白在乳制品中的应用,?,花生蛋白具有与脱脂奶粉极其的功能特性,且不,含乳糖,可代替
7、脱脂奶粉应用于蛋糕、冰淇淋、乳,饮料等产品中,提高蛋白质含量,增强其营养价值,。,?,以花生蛋白为主要原料制成的液体饮料,因其不含,胆固醇,含有丰富的蛋白质、人体必需氨基酸、维,生素和不饱和脂肪酸,更易被人体吸收,是一种具,有保健功能的饮料。,?,以花生蛋白和乳蛋白做成的双蛋白饮料和乳制品品,,融合了动植物蛋白优点,具有更高的营养价值和,口感。,10.1.1.1,花生蛋白质,?,(3),花生蛋白肉在肉制品中的应用,?,花生蛋白具有良好的乳化性和凝胶性,是肉类制,品的良好乳化剂、粘合剂、填充剂。将,3,6,花,生蛋白添加到香肠、鱼肉肠、火腿中,可提高肉制,品的保水、保油性,促进脂肪乳化和蛋白胶凝
8、,不,产生走油现象。生产出来的肉制品蛋白含量高、组,织细腻、口感好。用花生蛋白生产的花生组织蛋白,,具有和肉类似咀嚼感和口感,可代替肉用于各种,肉制品中或直接调味做成各种风味仿肉制品。,10.1.1.1,花生蛋白质,?,(4),花生蛋白在营养保健品中的应用,?,花生蛋白含有,60%,以上的优质蛋白,人体不能合,成的九种必需氨基酸,不含抗营养因子和乳糖,极,易为人体消化吸收,可作为营养品原料或蛋白补充,剂广泛应用于中老年保健品、儿童营养品、植物蛋,白质分等营养品中,.,10.1.1.2,芝麻蛋白质,?,皮占种子的,15,20,,约含油,45,,蛋白质,20,,其中富含甲硫氨酸,赖氨酸含量相对不足
9、。蛋,白质的,85,为球蛋白,由,a,一球蛋白质和,B,一球蛋白,质组成,两者比例为,4,:,1,,均为,13s,,相对分子质,量约,30,万。,芝麻蛋白质溶解性低,,其功能性利用受,到一定限制。因为芝麻含有,2,3,的,草酸,,所以,要食用芝麻脱脂物,必须重新脱皮。脱皮后,蛋白,质的相对含量约增加,60,,且口感好,10.1.1.3,油菜籽蛋白,?,油菜子颗粒小,含有,40%,45,油脂和,20,25,蛋白,质,。蛋白质中的大部分为,12s,球蛋白,相对分子质量约,30,万。与大豆球蛋白相似,含有酸性和碱性亚基。,在植物蛋,白质中,油菜子蛋白的营养价值最高,,没有限制性氨基酸,,特别是含有许
10、多在大豆中含量不足的含硫氨基酸。,?,以油菜子的脱脂物为原料可加工浓缩蛋白。蛋白质在提取,、分离等加工过程中,易受到加热变性的影响,使蛋白质,溶解度降低,不能形成胶体,但该种蛋白质制品具有,很好,的保水性与持油性,,因而可应用于红肠等畜肉制品的加工,。此外,经分离得到的变性少的蛋白质,其乳化性、发泡,性、凝胶形成性均很好。,10.1.1.4,向日葵蛋白质,?,向日葵中,70,80,蛋白质由具有盐溶性的球蛋,白构成。从营养角度来看,,向日葵蛋白的赖氨酸,含量少,是营养上的限制因子,。,?,向日葵蛋白质不易形成凝胶,但具有,优良的起泡,性和发泡稳定性,。并且向日葵的脱脂物具有很好,的组织形成性,利
11、用挤压成型机,能制成组织状,向日葵蛋白制品,但不足之处是产品的外观颜色,较灰暗。,10.1.1.5,棉籽蛋白质,?,棉子中约含,20,蛋白质,是较丰富的蛋白质资源,。可是其中含有,棉子酚,这一毒性物质,使得它在,食品和饲料的利用方面受到限制。,棉子酚可通过,育种或采取适当的加工技术去除。,?,棉子的氨基酸组成中,,赖氨酸、蛋氨酸含量较,少,。由棉子脱脂粉加工的蛋白质具有在酸性条件,下易溶的特性,因此该蛋白质制品适用于,制作酸,性饮料,;又因其在中性环境中难溶,机能特性很,少,也常被利用于,制面包和点心。,10.1.1.6,红花蛋白,?,15,19,为蛋白质,,20,25,为纤维。用,70,80
12、,酒精处理,提取出具有苦味的成分和,导致腹泻的物质。,?,红花种子蛋白质的必需氨基酸中,赖氨酸含量不足,。该蛋白质有与棉子蛋白质相似的性质,即在酸,性环境中也能溶解,因此用于,酸性饮料的制作,。,在机能特性方面,它,具有起泡性,,它还能,部分地,代替面粉,用于面包。,10.1.2,豆类蛋白质,?,豆类的品种很多,主要有大豆、蚕,豆、绿豆、豌豆、赤豆、等。,?,豆类的营养价值非常高,我国传统,饮食讲究“五谷宜为养,失豆则不,良”,意思是说五谷是有营养的,,但没有豆子就会失去平衡。,用豆,类食品代替一定量的肉类等动物性,食品,是解决城市中人营养不良和,营养过剩双重负担的最好方法。,?,豆类所含蛋白
13、质含量高、质量,好,其营养价值接近于动物性蛋白,质,是最好的植物蛋白。,10.1.2.1,豆类蛋白质特征,?,豆类中含有的储藏蛋白几乎都存在于蛋白质体中,。蛋白质体中的,80,左右是蛋白质,除此之外,,还有大量的植酸钙镁盐。豆类蛋白质中谷氨酸、,天门冬氨酸等酸性氨基酸含量较多,而碱性氨基,酸含量较少,因此豆类中等电点偏向弱酸性的蛋,白质含量多。,?,豆类中的主要蛋白质是,球蛋白,,从其类似性来划,分,可分为,豆球蛋白,和,伴豆球蛋白,两种,两者共,占蛋白质总含量的,80%,左右。,其性质见书,P259,表,10-3,10.1.2.1,豆类蛋白质特征,10.1.3,谷类蛋白,?,米、面、玉米、高
14、粱等谷类,蛋白质含量在之,间,蛋白质氨基酸中,,赖氨酸含量都比较低,是谷类的第,一限制氨基酸。,?,此外,谷类中还缺乏苏氨酸,玉米中缺乏色氨酸等人体所,需的必需氨基酸。所以谷类蛋白质的生物价都较低,为,,属于,不完全蛋白质,。小米、玉米和高粱中的蛋,白质还含有过高的亮氨酸,不利于氨基酸的平衡。谷类蛋,白质的消化吸收率也只有。而肉类蛋白质平,均含量为高于谷类;消化吸收率为,,也高于谷类;肉类蛋白质中的必需氨基酸含量和比,例也比较合适,生物价为(猪肉)(牛肉),,接近鸡蛋的蛋白质,属于完全蛋白质。,10.1.3,谷类蛋白,?,从蛋白质的含量、消化吸收率和必需氨基酸的平,衡比较,谷类蛋白质都不如肉类
15、蛋白质。如果儿,童膳食中仅有谷类作为蛋白质唯一来源,就不能,满足儿童生长发育的需要。因此,在儿童膳食中,要提倡几种粮食混合食用,粗细搭配,或同时食,用一些富含赖氨酸的食物(如豆类、肉类等),,起到互相补充,取长补短,提高谷类蛋白质的营,养价值,促进儿童的生长发育。,10.1.3.1,小麦蛋白质,?,小麦约含有,13,蛋白质,构成面筋的,麦胶蛋白,和,麦谷蛋白,是小麦子粒中的主要蛋白质。,?,麦胶蛋白,溶解于中等浓度的乙醇,(,在,60,70,乙醇中溶解度最大,),,而不溶于无水乙醇。在稀甲,醇、丙醇、苯、醇溶液和酚对甲苯、冰醋酸溶液,中都能溶解,也能在弱酸和弱碱溶液中溶解。,?,麦谷蛋白不溶于
16、水和酒精,稍溶于热的稀乙醇中,,但冷却后便成絮状而沉淀。,10.1.3.1,小麦蛋白质,?,面筋,:当小麦面团在水中揉洗的时候,它的一,部分淀粉粒和麸皮微粒脱离面团成为悬浮状态,,另一部分溶解于水中,剩余部分为块状的胶皮状,物,称之为面筋。,?,小麦面筋的质量和数量,主要与小麦粉中蛋白质,的含量、构成及性质有关。对洗净的小麦面筋的,化学分析证明,面筋是多种蛋白质聚合物,还含,有少量的淀粉、纤维素、脂肪和矿物质。面筋的,干物质按面粉品质的不同含,70,80,蛋白质。,其成分大致如下:,面筋,?,麦胶蛋白,43,02,?,麦谷蛋白,39,10,?,其他蛋白质,4,41,脂肪,2,80,糖,2,13
17、,淀粉,6,45,限制性氨基酸,?,定义,1,:食品蛋白质中,按照人体的需要及其比例关系相,对不足的氨基酸称为限制性氨基酸。,?,定义,2,:限制性氨基酸是指一定饲料或饲粮所含必需,氨基酸的量与动物所需的蛋白质必需氨基酸的量相比,比,值偏低的氨基酸。由于这些氨基酸的不足,限制了动物对,其他必需和,非必需氨基酸,的利用。,?,在吸收消化利用过程中,氨基酸需要一定的比例才能,被充分的吸收利用。当某食物中某氨基酸远远不能达到这,个比例时,即使蛋白质含量再高,也发挥不出他的优势,,这个氨基酸就是限制性氨基酸。比如豆类中的蛋氨酸,谷,类中的,赖氨酸,,都是各自的限制性氨基酸,?,其中缺乏最多的称第一限制
18、性氨基酸,以后依次为第,二、第三、第四,.,限制性氨基酸。,10.2,大豆蛋白质,?,10.2.1,大豆蛋白质的特点,?,10.2.2,大豆蛋白质的结构和性质,?,10.2.3,大豆蛋白质的制取,?,10.2.4,大豆蛋白的应用,10.2.1,大豆蛋白质的特点,?,大豆(学名:,Glycine max,),,中国古称菽,是一种其种子含,有丰富的蛋白质的豆科植物。大,豆呈椭圆形、球形,颜色有黄色,、淡绿色、黑色等,故又有,黄豆,、青豆、黑豆之称。大豆最常用,来做各种豆制品、压豆油、炼酱,油和提炼蛋白质。豆渣或磨成粗,粉的大豆也常用于禽畜饲料。在,中国,日本和朝鲜,不同软硬的,豆腐已经吃了几千年了
19、。大豆加,工之后,也可以成为酱油或,腐乳,。欧美现代也开始吃豆腐,但是,一般用来代替奶制品。,10.2.1,大豆蛋白质的特点,?,蛋白质含量丰富,一般在,40%,左右,按蛋白质,40,计算,,,1 kg,大豆的蛋白质含量相当于,2,3 kg,猪瘦肉或,2 kg,牛,瘦肉中的蛋白含量,所以被誉为“绿色牛乳”、“植物肉,”。,?,大豆蛋白中含有的氨基酸,尤其是必需氨基酸含量接近,FAO,WHO,的推荐模式,与其他植物,(,如谷类,),蛋白相比,,大豆蛋白中赖氨酸含量最高,很适合添加到谷类食品中,弥补谷物中的赖氨酸的不足。,10.2.1,大豆蛋白质的特点,?,蛋氨酸是大豆蛋白的限制性氨基酸。但最近的
20、研,究表明,若按蛋白质消化率校正氨基酸评分,(PDCAAS),相比较,大豆蛋白质的分值与牛奶、,鸡蛋白的蛋白质相当,而高于牛肉、杂豆等其他,蛋白质,。见书,P263,10.2.1,大豆蛋白质的特点,?,大豆中的蛋白质主要是球蛋白,占大豆总蛋白量,的,80,90,,也含有少量的清蛋白。大豆球蛋,白在水中呈乳状液。在加入酸、熟石膏,(CaSO,4,),或盐卤,(,主要成分为氯化镁,),的情况下,大豆球蛋,白粒子周围的水化膜遭到破坏,且粒子带的负电,荷被中和,粒子之间失去相互静电排斥作用,从,而蛋白质粒子之间相互结合形成网络结构或凝聚,沉淀。各种豆腐、大豆分离蛋白等加工就是基于,此原理。此外,在食品
21、工业中,还利用大豆氨基,酸平衡性好,谷氨酰胺含量丰富的特点,调制水,解大豆蛋白或氨基酸用于酱油、快餐面、调味料,等生产或对食品进行营养强化。,10.2.2.1,大豆蛋白质的结构,?,(,1,)分类,?,将大豆或脱脂大豆用水提取,约有,90,的蛋白质可,被提取出来。通过超速离心分析,这部分蛋白质可,分为,2s,,,7s,,,11s,,,15s 4,种组分,(s,为沉降系数,),。,胰蛋白酶抑制剂主要成分,沉降系数,?,颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。沉降系,数是以时间表示的。,?,蛋白质,核酸等生物大分子的,S,实际上时常,在,10,的,-13,次秒左右,故把沉降系数,10,的,-13,次,
22、秒称为一个,Svedberg,单位,简写,S,,,量纲,为秒,?,沉降系数越大,离心时越先沉淀。,10.2.2.1,大豆蛋白质的结构,?,(2),大豆蛋白的氨基酸组成和糖,?,大豆蛋白质的氨基酸主要是,大豆球蛋白,和,一伴大,豆球蛋白,的氨基酸构成的,,?,其中最多的是谷氨酸和天门冬氨酸,两者的总量达,到,45,,谷氨酸含量尤其多。,?,两种蛋白质相比较,必需氨基酸中的色氨酸、蛋氨,酸、胱氨酸含量以大豆球蛋白居多,是一伴大豆,球蛋白的,5,6,倍;而一伴大豆球蛋白赖氨酸含量,多,含硫氨基酸很少。,?,从两者的氨基酸构成比较来看,一伴大豆球蛋白,代表了大豆蛋白质的特征。,10.2.2.2,大豆蛋
23、白质的高级结构,?,在蛋白质的结构中,氨基酸的排列顺序被称为一,级结构,在一级结构基础上,分子内相结合形成,二级、三级结构,如,a,一螺旋、,B,一折叠不规则结,构等,在二级结构基础上以亚基为单位的解离和,聚合状态被称为四级结构。二级、三级、四级结,构总称为高级结构。,蛋白质的结构,?,一级结构:,构成蛋白质的单元氨基酸通过肽键连接形成的,线性序列,为多肽链。,一级结构稍有变化,就会影响蛋,白质的功能。,?,二级结构:,一级结构中部分肽链的弯曲或折叠产生二级结,构。多肽链的某些部分氨基酸残基周期性的空间排列。,卷曲所形成的二级结构称为,-,螺旋,折叠所形成的二级结,构称为折叠片。这两种二级结构
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