蛋白質是人類生長不可缺少的營養素。油料蛋白是我國人民蛋白質主要來源之一;傳統的利用途徑是油料經過制油后得的餅粕做飼料,發展養殖業,人再利用動物蛋白。但這條路線蛋白質的利用率僅為20%～30%,人直接食用蛋白質,其利用率可提高到70%～80%,有的甚至可以達到90%。油料蛋白不含膽固醇,可以再生,符合人們的健康需求;特別是大豆,它含有40%左右的蛋白質,并且其蛋白質的氨基酸組成齊全,含有人體必需的十八種氨基酸,無毒素,是人類理想的優質植物蛋白質來源。

1、低溫粕開發利用工作

低溫粕是許多食用蛋白質開發的基礎原料,在蛋白質發展初期,許多企業用冷榨大豆餅蛋白的低變性來解決低溫粕的原料問題。冷榨餅殘油高,開發應用困難。

國家糧食儲備局西安油脂科學研究設計院(簡稱西安油科院)在70年代初對大豆低溫粕的生產進行了試驗研究,獲得了寶貴的經驗。80年代初,北京、吉林、黑龍江等地相繼引進了幾套低溫脫溶生產線。“七五”期間,國家將低溫脫溶技術的開發列入國家“七五”攻關計劃。西安油科院、武漢食品工業學院、無錫輕工大學等研究單位和企業經過反復研究,建成了30t/d～50t/d閃蒸脫溶和臥式真空脫溶不同形式的低變性粕生產線。祁鯤等發明了四號溶劑生產低變性大豆粕的工藝技術,目前已成功地在全國不少企業應用。現在,我國可以獨立制造低變性大豆粕成套設備,產品質量達到和接近國際標準。

2、蛋白質的研究和生產情況

我國人民自古以來,具有食用傳統蛋白食品的習慣和生產經驗,如豆芽、豆腐、腐乳、豆粉、豆漿、醬油等豆制品。新大豆食品如濃縮蛋白、分離蛋白、組織蛋白、蛋白粉等,在我國的起步較晚。一些發達國家如美國、日本、德國等對大豆蛋白新食品的開發利用早、產品品種多,技術水平、產品質量均較高。

由于大豆蛋白可以提高產品的蛋白質含量,延長貨架壽命,尤其是其較好的功能特性,在肉制品中添加可較大程度地改善肉制品的品質。火腿腸中均不同程度地加入了大豆蛋白,這極大地推動了大豆蛋白的發展。

我國食用的油料蛋白以大豆蛋白和花生蛋白為主,飼料用蛋白主要是大豆蛋白、棉籽蛋白、菜籽蛋白和葵花籽蛋白。

2.1、大豆組織蛋白

“七五”期間,國家把組織蛋白的研究和生產列入國家“七五”攻關計劃項目,西安油科院、輕工部食品發酵所、無錫輕工大學、杭州商學院、吉林財貿學院等科研單位對組織蛋白的設備、工藝、產品的增香、產品的應用等進行了研究。取得了一些研究經驗。目前,在大豆組織蛋白的品種開發和應用上,我國有一些成功的經驗。對蛋白膨化機經測試,研究、設計、制造了樣機,由于制造水平、設備材質、實驗條件等原因,在我國仍然沒有理想的蛋白膨化機。

目前,三江食品工業公司、大連油脂工業總廠、常州糧油食品二廠、襄樊營養食品廠分別引進了美國溫哥公司的膨化機,并已投入生產。在國內,大豆組織蛋白主要作為速凍食品的原料。

2.2、大豆分離蛋白和濃縮蛋白

70年代末,我國開始對大豆分離蛋白質和濃縮蛋白質進行了深入研究,隨著改革開放,我國的技術人員對國外的技術和設備進行了進一步的消化吸收,在“六五”——“八五”期間,鄭州糧食學院對花生經水劑法提取蛋白和油脂進行了攻關,建成了中試生產線;西安油科院、武漢食品工業學院、北京糧食科學研究所、山東糧油科學研究所等單位對大豆濃縮、分離蛋白的提取工藝和設備進行了研究,并應用91999年第24卷第6期中國油脂在工業化生產中。

西安油科院、無錫輕工大學、蘭州膜科學研究所、輕工部食品發酵所等單位對膜法提取蛋白進行了研究,獲得了一些研究成果。山東、河南、湖北等地也引進了膜法蛋白生產線,但是由于設備的配套,國產超濾膜的制作水平,膜的壽命及污染等原因,真正成為工業化應用的甚少。

大豆分離蛋白質和濃縮蛋白質的生產方法雖然較多,但目前在工業化中應用的仍以酸堿法即等電點法為主。我國第一條大工業化的大豆分離蛋白質生產線是80年代初中日合建的吉林不二蛋白廠,該廠年產蛋白1000t;80年代中期三江食品工業公司引進了一條大豆蛋白生產線,該廠計劃年產蛋白5000t,生產中產量低于設計值;90年代初,湖北云夢蛋白質廠經過多年的努力,建成了我國第一條獨立建設的大豆蛋白生產線,該生產線年產蛋白1000t;隨后,由于肉制品加工的飛速發展,分離蛋白質的價格曾達到了每噸2.6萬元,進口產品達到每噸3萬元多元。由于利益的驅動,在全國各地相繼建成了多條大豆蛋白生產線。

目前,我國已建成的濃縮蛋白和分離蛋白生產線大約有30條左右,其中年產量在5000t以上的有2家,占全國總產量的18%;年產量在3000t左右的有5家,占全國總產量的28%;年產量在2000t左右的有8家,占全國總產量的30%;年產量在1000以上的有13家,占全國總產量的24%。目前正在建設的蛋白生產線仍有不少。

在蛋白生產線的建設初期,各生產線大多數是以分離蛋白設計的,其產品基本是分離蛋白,濃縮蛋白的生產線很少。近幾年,由于食品企業使用蛋白質的主要目的是改善食品的質地,重視產品的功能特性。功能性的濃縮蛋白由于出率高,工藝簡單,成本低,食品企業采用該產品整體效益好,所以各蛋白生產企業紛紛在原生產分離蛋白的基礎上生產濃縮蛋白。從國際蛋白生產企業的產品分布來看,濃縮蛋白的產量大于分離蛋白,我國企業的發展正和國際蛋白發展趨向一致。

通過多年的技術發展和不斷完善,大部分生產線的成套設備全部是國產設備。但是,一些大規模的生產線的離心機仍需引進。國內的一些離心機生產企業正在這一方面進行研究,可望獲得較大的突破。

2.3、蛋白粉

蛋白粉的生產技術的開發主要是脫腥及配方的研究,從80年代初起,陜西省大豆研究所、吉林省高校研究中心、西安油科院、輕工部食品發酵所、廣州食品研究所等全國各研究機構和企業對大豆的脫腥及配方進行了研究,其脫腥的主要成果是:物理法、化學法、分離法、高頻法等,這些方法在工藝中也互相結合。

近十年,全脂蛋白粉如豆奶粉發展飛速,市場上的“維維”、“力源”、“龍豐”、“冬梅”等品牌的豆粉在市場占有量較大;隨著產品的不斷發展,添加蔬菜、水果等的各種豆奶粉已面市。國內豆粉年總產量在20萬t左右。

脫脂蛋白粉主要用作肉制品、面制品的添加劑,生產工藝是以低變性粕為原料,經粉碎達到一定的細度產品,近年來也開發了不同功能特性的大豆蛋白粉。

2.4、蛋白飲料

蛋白飲料在我國興起是在80年代中期,全國各地的大城市建設了多條豆奶生產線,曾經風靡一時,但是,由于產品的深度開發不夠,許多生產線目前已停產。

隨著我國大豆行動計劃的進一步實施,西北輕工業學院、吉林高校研究中心、陜西大豆科研所等開發了乳酸豆奶、雙歧因子豆奶等,產品質量的提高為豆奶的發展注入了新的活力。可喜的是,花生、杏仁等蛋白飲料在全國各地有較大的產銷量。

2.5、飼用蛋白的開發利用

當前,我國飼用蛋白原料、浸出豆粕仍占相當大的比例,而棉籽粕、葵花籽粕、菜籽粕等作為飼用得到了很大發展。鑒于棉籽粕中棉酚的存在和菜籽餅粕中芥子甙的存在,因而影響了飼用的應用。

因此,多年來,國家有關的科研機構、大專院校,對棉籽、菜籽等油料蛋白脫毒的研究非常重視。“七五”期間,國家將棉籽脫毒列入國家科技攻關計劃項目。西安油科院、中科院成都有機所等承擔棉籽餅粕脫毒項目,取得了國家技術專利成果。清化紫光集團和無錫輕工大學在棉仁制油脫毒方面也取得多項研究成果。90年代初,陜西師范大學開發了菜籽脫毒技術。

近年以來,這些技術成果在全國許多企業得到應用,取得一些實效。

3、蛋白質的深度開發

國外市場的大豆蛋白產品以深度開發的產品為主,從80年代末,西安油科院、輕工部食品發酵所、無錫輕工大學、武漢食品工業學院等單位進行了蛋白產品的深度開發研究,產品主要有:凝膠大豆蛋白、蛋白發泡粉、富鋅蛋白、大豆蛋白肽、大豆氨基酸粉以及進一步的產品開發(有以大豆蛋白為包埋劑的粉末油脂)。

目前,根據肉制品加工企業的需要,凝膠大豆蛋白在國內已有生產,其他產品還沒有見到企業生產的報道。蛋白的檢測已由單純的化學檢測發展為應用流變學進行的研究蛋白,與國際研究水平接軌。

4、輔產品的開發利用

4.1、豆渣、豆皮

豆渣富含纖維,干基蛋白質的含量也在30%左右。有些企業將豆渣經調味等配料,生產油炸或膨化食品,產品已面市。但是產量較少,國內基本上是作飼料。

國內的研究成果有將豆渣采用酶解生產可食用的纖維食品的成果報道,但目前還沒有工業化生產的報道。

4.2、乳清水

我國蛋白生產企業目前規模都比較小,大都為年產1000t左右。雖然工藝不同,排放廢水量不同,但年排放廢水也都在7萬t左右,其中乳清廢水排放量約為4萬t。乳清廢水中,固形物含量為1%～2%,其主要成分為蛋白質、糖、鹽分,這些都是微生物生長的有利條件,COD、BOD值都較高,排放后對環境產生極大的污染。

大豆低聚糖主要為棉籽糖和水蘇糖,其主要有以下優點:能有效地促進人體內有益菌群雙歧桿菌的增值;發熱量低;難腐蝕,不易造成齲齒;屬非還原性糖;可抑制淀粉老化。

因此,西安油科院、輕工部食品發酵所、無錫輕工大學、南京大學等科研單位采用膜分離技術回收處理乳清水,獲得乳清蛋白粉和低聚糖粉兩種產品,其回收的水可以循環使用,節約了水資源。乳清蛋白粉的主要成分為低分子蛋白、短鏈肽、氨基酸等。這些成分具有較好溶解性,而且酸性條件下不沉淀,有較好的起泡性、溶解性,同時由于其組成成分極利于人體消化吸收,可以廣泛的使用在各種蛋白食品、飲料中。黑龍江天菊集團已有大豆低聚糖產品面市。

5、大豆蛋白的發展趨勢

5.1、開發各功能特性的大豆蛋白和多品種的應用產品

一些發達國家,開發各種功能性質構蛋白的研究較多,各種不同類型功能特性的產品也較多,而對蛋白質提取技術的研究較少,可見開發功能蛋白是國際發展趨勢。國際市場上,大豆蛋白產品的品種有100多種,常規的大豆蛋白產品占60%,酸性的占5%,改性的占20%,混合的及其他的占15%。

改變蛋白質的原結構,使蛋白更利于應用、消化吸收、方便使用。可以通過化學的、物理的方法生產高凝膠性、高起泡等蛋白產品;通過生物工程將蛋白質降解,生產各種大豆蛋白肽、氨基酸產品;根據蛋白質分子的多樣性,將不同分子的蛋白質進行分離,對蛋白質進行結構重組。

目前,大豆蛋白似乎出現了飽和,但是我國人民飲食中蛋白質食品供應仍很低,其主要原因是大豆蛋白品種太少,使用的范圍太窄,加工企業的成本較高。與發達國家相比,我國的蛋白質遠遠不夠。

根據市場需要,開發各種大豆蛋白食品,如高含蛋白的面制品,嬰兒食品專用蛋白,老年食品專用蛋白,飲料專用蛋白,高鈣蛋白,病后體弱的專用蛋白,運動員用于快速補充體力的專用蛋白等,這些食品在我國有廣泛的前景。

5.2、規范原料及產品市場

美國等一些發達國家,有專用于提取蛋白質的大豆。美國在近年還培育了高含蛋白和油脂的高品質大豆,還通過生物工程技術,培育了高賴氨酸含量的大豆。

我國市場上的大豆主要是提取油脂后加工飼用粕的大豆,含雜質、癟豆較多,致使大豆蛋白提取率低,產品顏色、氣味及功能特性較差。為了保證產品質量,各企業都加強了前道工藝,從而造成嚴重損失。

因此,應聯合農業部門,開發選育高蛋白含量的大豆品種。在市場銷售中應將飼用大豆和食用大豆分開銷售,按質計價,增加農民及經營者的積極性,為蛋白企業提供優質大豆,這樣才能使我國大豆蛋白生產有了基本保證。

5.3、輔產品的利用

以豆渣、豆皮為原料,采用生物工程技術生產纖維食品;采用新的技術,生產可降解的餐具等。以乳清水為原料,生產大豆低聚糖和乳清蛋白粉,降低生產成本,增加企業的產品。并應進一步開發大豆黃酮等產品。

5.4、企業應提高科技含量

最近幾年新建的蛋白企業與80年代建的生產線技術水平相差無幾,或者說許多都是照搬原樣,技術含量低,相當一部分企業在預處理工藝中大豆脫皮效果、低溫脫溶時蛋白質變性程度,蛋白質的提取率、生產過程中的物料消耗等方面都有待提高。新建企業或老企業應以技術為先導,不斷開發新的產品市場,降低生產成本,提高產品質量。

6、結論

油料蛋白是一種可以再生的蛋白質,通過幾代科技工作者的艱苦奮斗,我國油料蛋白開發利用取得了豐碩成果,特別是改革開放的二十多年,我國的大豆蛋白生產水平已接近國際先進水平,完成了其它國家幾十年走過的歷程。我國人民已認識到蛋白質對人體的重要意義。我們應以科技為先導,以市場為依托,在有關部門的指導下,加強科研與企業、企業與企業之間的聯合,為努力提高我國油料蛋白的加工水平,改善我國人民的膳食結構,提高人體健康水平作出新的貢獻。