蛋白质是人类生长不可缺少的营养素。油料蛋白是我国人民蛋白质主要来源之一;传统的利用途径是油料经过制油后得的饼粕做饲料,发展养殖业,人再利用动物蛋白。但这条路线蛋白质的利用率仅为20%～30%,人直接食用蛋白质,其利用率可提高到70%～80%,有的甚至可以达到90%。油料蛋白不含胆固醇,可以再生,符合人们的健康需求;特别是大豆,它含有40%左右的蛋白质,并且其蛋白质的氨基酸组成齐全,含有人体必需的十八种氨基酸,无毒素,是人类理想的优质植物蛋白质来源。

1、低温粕开发利用工作

低温粕是许多食用蛋白质开发的基础原料,在蛋白质发展初期,许多企业用冷榨大豆饼蛋白的低变性来解决低温粕的原料问题。冷榨饼残油高,开发应用困难。

国家粮食储备局西安油脂科学研究设计院(简称西安油科院)在70年代初对大豆低温粕的生产进行了试验研究,获得了宝贵的经验。80年代初,北京、吉林、黑龙江等地相继引进了几套低温脱溶生产线。“七五”期间,国家将低温脱溶技术的开发列入国家“七五”攻关计划。西安油科院、武汉食品工业学院、无锡轻工大学等研究单位和企业经过反复研究,建成了30t/d～50t/d闪蒸脱溶和卧式真空脱溶不同形式的低变性粕生产线。祁鲲等发明了四号溶剂生产低变性大豆粕的工艺技术,目前已成功地在全国不少企业应用。现在,我国可以独立制造低变性大豆粕成套设备,产品质量达到和接近国际标准。

2、蛋白质的研究和生产情况

我国人民自古以来,具有食用传统蛋白食品的习惯和生产经验,如豆芽、豆腐、腐乳、豆粉、豆浆、酱油等豆制品。新大豆食品如浓缩蛋白、分离蛋白、组织蛋白、蛋白粉等,在我国的起步较晚。一些发达国家如美国、日本、德国等对大豆蛋白新食品的开发利用早、产品品种多,技术水平、产品质量均较高。

由于大豆蛋白可以提高产品的蛋白质含量,延长货架寿命,尤其是其较好的功能特性,在肉制品中添加可较大程度地改善肉制品的品质。火腿肠中均不同程度地加入了大豆蛋白,这极大地推动了大豆蛋白的发展。

我国食用的油料蛋白以大豆蛋白和花生蛋白为主,饲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、大豆组织蛋白

“七五”期间,国家把组织蛋白的研究和生产列入国家“七五”攻关计划项目,西安油科院、轻工部食品发酵所、无锡轻工大学、杭州商学院、吉林财贸学院等科研单位对组织蛋白的设备、工艺、产品的增香、产品的应用等进行了研究。取得了一些研究经验。目前,在大豆组织蛋白的品种开发和应用上,我国有一些成功的经验。对蛋白膨化机经测试,研究、设计、制造了样机,由于制造水平、设备材质、实验条件等原因,在我国仍然没有理想的蛋白膨化机。

目前,三江食品工业公司、大连油脂工业总厂、常州粮油食品二厂、襄樊营养食品厂分别引进了美国温哥公司的膨化机,并已投入生产。在国内,大豆组织蛋白主要作为速冻食品的原料。

2.2、大豆分离蛋白和浓缩蛋白

70年代末,我国开始对大豆分离蛋白质和浓缩蛋白质进行了深入研究,随着改革开放,我国的技术人员对国外的技术和设备进行了进一步的消化吸收,在“六五”——“八五”期间,郑州粮食学院对花生经水剂法提取蛋白和油脂进行了攻关,建成了中试生产线;西安油科院、武汉食品工业学院、北京粮食科学研究所、山东粮油科学研究所等单位对大豆浓缩、分离蛋白的提取工艺和设备进行了研究,并应用91999年第24卷第6期中国油脂在工业化生产中。

西安油科院、无锡轻工大学、兰州膜科学研究所、轻工部食品发酵所等单位对膜法提取蛋白进行了研究,获得了一些研究成果。山东、河南、湖北等地也引进了膜法蛋白生产线,但是由于设备的配套,国产超滤膜的制作水平,膜的寿命及污染等原因,真正成为工业化应用的甚少。

大豆分离蛋白质和浓缩蛋白质的生产方法虽然较多,但目前在工业化中应用的仍以酸碱法即等电点法为主。我国第一条大工业化的大豆分离蛋白质生产线是80年代初中日合建的吉林不二蛋白厂,该厂年产蛋白1000t;80年代中期三江食品工业公司引进了一条大豆蛋白生产线,该厂计划年产蛋白5000t,生产中产量低于设计值;90年代初,湖北云梦蛋白质厂经过多年的努力,建成了我国第一条独立建设的大豆蛋白生产线,该生产线年产蛋白1000t;随后,由于肉制品加工的飞速发展,分离蛋白质的价格曾达到了每吨2.6万元,进口产品达到每吨3万元多元。由于利益的驱动,在全国各地相继建成了多条大豆蛋白生产线。

目前,我国已建成的浓缩蛋白和分离蛋白生产线大约有30条左右,其中年产量在5000t以上的有2家,占全国总产量的18%;年产量在3000t左右的有5家,占全国总产量的28%;年产量在2000t左右的有8家,占全国总产量的30%;年产量在1000以上的有13家,占全国总产量的24%。目前正在建设的蛋白生产线仍有不少。

在蛋白生产线的建设初期,各生产线大多数是以分离蛋白设计的,其产品基本是分离蛋白,浓缩蛋白的生产线很少。近几年,由于食品企业使用蛋白质的主要目的是改善食品的质地,重视产品的功能特性。功能性的浓缩蛋白由于出率高,工艺简单,成本低,食品企业采用该产品整体效益好,所以各蛋白生产企业纷纷在原生产分离蛋白的基础上生产浓缩蛋白。从国际蛋白生产企业的产品分布来看,浓缩蛋白的产量大于分离蛋白,我国企业的发展正和国际蛋白发展趋向一致。

通过多年的技术发展和不断完善,大部分生产线的成套设备全部是国产设备。但是,一些大规模的生产线的离心机仍需引进。国内的一些离心机生产企业正在这一方面进行研究,可望获得较大的突破。

2.3、蛋白粉

蛋白粉的生产技术的开发主要是脱腥及配方的研究,从80年代初起,陕西省大豆研究所、吉林省高校研究中心、西安油科院、轻工部食品发酵所、广州食品研究所等全国各研究机构和企业对大豆的脱腥及配方进行了研究,其脱腥的主要成果是:物理法、化学法、分离法、高频法等,这些方法在工艺中也互相结合。

近十年,全脂蛋白粉如豆奶粉发展飞速,市场上的“维维”、“力源”、“龙丰”、“冬梅”等品牌的豆粉在市场占有量较大;随着产品的不断发展,添加蔬菜、水果等的各种豆奶粉已面市。国内豆粉年总产量在20万t左右。

脱脂蛋白粉主要用作肉制品、面制品的添加剂,生产工艺是以低变性粕为原料,经粉碎达到一定的细度产品,近年来也开发了不同功能特性的大豆蛋白粉。

2.4、蛋白饮料

蛋白饮料在我国兴起是在80年代中期,全国各地的大城市建设了多条豆奶生产线,曾经风靡一时,但是,由于产品的深度开发不够,许多生产线目前已停产。

随着我国大豆行动计划的进一步实施,西北轻工业学院、吉林高校研究中心、陕西大豆科研所等开发了乳酸豆奶、双歧因子豆奶等,产品质量的提高为豆奶的发展注入了新的活力。可喜的是,花生、杏仁等蛋白饮料在全国各地有较大的产销量。

2.5、饲用蛋白的开发利用

当前,我国饲用蛋白原料、浸出豆粕仍占相当大的比例,而棉籽粕、葵花籽粕、菜籽粕等作为饲用得到了很大发展。鉴于棉籽粕中棉酚的存在和菜籽饼粕中芥子甙的存在,因而影响了饲用的应用。

因此,多年来,国家有关的科研机构、大专院校,对棉籽、菜籽等油料蛋白脱毒的研究非常重视。“七五”期间,国家将棉籽脱毒列入国家科技攻关计划项目。西安油科院、中科院成都有机所等承担棉籽饼粕脱毒项目,取得了国家技术专利成果。清化紫光集团和无锡轻工大学在棉仁制油脱毒方面也取得多项研究成果。90年代初,陕西师范大学开发了菜籽脱毒技术。

近年以来,这些技术成果在全国许多企业得到应用,取得一些实效。

3、蛋白质的深度开发

国外市场的大豆蛋白产品以深度开发的产品为主,从80年代末,西安油科院、轻工部食品发酵所、无锡轻工大学、武汉食品工业学院等单位进行了蛋白产品的深度开发研究,产品主要有:凝胶大豆蛋白、蛋白发泡粉、富锌蛋白、大豆蛋白肽、大豆氨基酸粉以及进一步的产品开发(有以大豆蛋白为包埋剂的粉末油脂)。

目前,根据肉制品加工企业的需要,凝胶大豆蛋白在国内已有生产,其他产品还没有见到企业生产的报道。蛋白的检测已由单纯的化学检测发展为应用流变学进行的研究蛋白,与国际研究水平接轨。

4、辅产品的开发利用

4.1、豆渣、豆皮

豆渣富含纤维,干基蛋白质的含量也在30%左右。有些企业将豆渣经调味等配料,生产油炸或膨化食品,产品已面市。但是产量较少,国内基本上是作饲料。

国内的研究成果有将豆渣采用酶解生产可食用的纤维食品的成果报道,但目前还没有工业化生产的报道。

4.2、乳清水

我国蛋白生产企业目前规模都比较小,大都为年产1000t左右。虽然工艺不同,排放废水量不同,但年排放废水也都在7万t左右,其中乳清废水排放量约为4万t。乳清废水中,固形物含量为1%～2%,其主要成分为蛋白质、糖、盐分,这些都是微生物生长的有利条件,COD、BOD值都较高,排放后对环境产生极大的污染。

大豆低聚糖主要为棉籽糖和水苏糖,其主要有以下优点:能有效地促进人体内有益菌群双歧杆菌的增值;发热量低;难腐蚀,不易造成龋齿;属非还原性糖;可抑制淀粉老化。

因此,西安油科院、轻工部食品发酵所、无锡轻工大学、南京大学等科研单位采用膜分离技术回收处理乳清水,获得乳清蛋白粉和低聚糖粉两种产品,其回收的水可以循环使用,节约了水资源。乳清蛋白粉的主要成分为低分子蛋白、短链肽、氨基酸等。这些成分具有较好溶解性,而且酸性条件下不沉淀,有较好的起泡性、溶解性,同时由于其组成成分极利于人体消化吸收,可以广泛的使用在各种蛋白食品、饮料中。黑龙江天菊集团已有大豆低聚糖产品面市。

5、大豆蛋白的发展趋势

5.1、开发各功能特性的大豆蛋白和多品种的应用产品

一些发达国家,开发各种功能性质构蛋白的研究较多,各种不同类型功能特性的产品也较多,而对蛋白质提取技术的研究较少,可见开发功能蛋白是国际发展趋势。国际市场上,大豆蛋白产品的品种有100多种,常规的大豆蛋白产品占60%,酸性的占5%,改性的占20%,混合的及其他的占15%。

改变蛋白质的原结构,使蛋白更利于应用、消化吸收、方便使用。可以通过化学的、物理的方法生产高凝胶性、高起泡等蛋白产品;通过生物工程将蛋白质降解,生产各种大豆蛋白肽、氨基酸产品;根据蛋白质分子的多样性,将不同分子的蛋白质进行分离,对蛋白质进行结构重组。

目前,大豆蛋白似乎出现了饱和,但是我国人民饮食中蛋白质食品供应仍很低,其主要原因是大豆蛋白品种太少,使用的范围太窄,加工企业的成本较高。与发达国家相比,我国的蛋白质远远不够。

根据市场需要,开发各种大豆蛋白食品,如高含蛋白的面制品,婴儿食品专用蛋白,老年食品专用蛋白,饮料专用蛋白,高钙蛋白,病后体弱的专用蛋白,运动员用于快速补充体力的专用蛋白等,这些食品在我国有广泛的前景。

5.2、规范原料及产品市场

美国等一些发达国家,有专用于提取蛋白质的大豆。美国在近年还培育了高含蛋白和油脂的高品质大豆,还通过生物工程技术,培育了高赖氨酸含量的大豆。

我国市场上的大豆主要是提取油脂后加工饲用粕的大豆,含杂质、瘪豆较多,致使大豆蛋白提取率低,产品颜色、气味及功能特性较差。为了保证产品质量,各企业都加强了前道工艺,从而造成严重损失。

因此,应联合农业部门,开发选育高蛋白含量的大豆品种。在市场销售中应将饲用大豆和食用大豆分开销售,按质计价,增加农民及经营者的积极性,为蛋白企业提供优质大豆,这样才能使我国大豆蛋白生产有了基本保证。

5.3、辅产品的利用

以豆渣、豆皮为原料,采用生物工程技术生产纤维食品;采用新的技术,生产可降解的餐具等。以乳清水为原料,生产大豆低聚糖和乳清蛋白粉,降低生产成本,增加企业的产品。并应进一步开发大豆黄酮等产品。

5.4、企业应提高科技含量

最近几年新建的蛋白企业与80年代建的生产线技术水平相差无几,或者说许多都是照搬原样,技术含量低,相当一部分企业在预处理工艺中大豆脱皮效果、低温脱溶时蛋白质变性程度,蛋白质的提取率、生产过程中的物料消耗等方面都有待提高。新建企业或老企业应以技术为先导,不断开发新的产品市场,降低生产成本,提高产品质量。

6、结论

油料蛋白是一种可以再生的蛋白质,通过几代科技工作者的艰苦奋斗,我国油料蛋白开发利用取得了丰硕成果,特别是改革开放的二十多年,我国的大豆蛋白生产水平已接近国际先进水平,完成了其它国家几十年走过的历程。我国人民已认识到蛋白质对人体的重要意义。我们应以科技为先导,以市场为依托,在有关部门的指导下,加强科研与企业、企业与企业之间的联合,为努力提高我国油料蛋白的加工水平,改善我国人民的膳食结构,提高人体健康水平作出新的贡献。