CN100479675C - 凝胶态植物蛋白 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备高溶解性、低粘度、耐盐的凝胶态植物蛋白产品的制备方法。当处于合适的肉注射盐水中时,该蛋白产品能够形成坚固的可切片的肉片,具有高保水率,且没有肉眼可见的注射盐水痕迹。当包含在基于凝胶的食品(比如人造肉)中时,该蛋白产品能够形成理想的凝胶结构,比如坚固、可以切成片等。
Description
技术领域
本发明涉及一种高溶解性的凝胶态植物蛋白产品,以及一种制备该产品的方法。
背景技术
肉注射(Meat injection)广泛用于食品工业以增加肉的汁和使之鲜嫩,并且可以提高其产量。常规的注射盐水由亚硝酸盐、葡萄糖、磷酸盐、抗坏血酸和一种蛋白源(比如大豆蛋白)组成。为了得到理想的产品质量,盐水必须迅速分散到肌肉纤维中,并支持和强化在加工条件下形成的肉蛋白凝胶态。另外,注入的盐水还要留在肌肉纤维中。
常规的蛋白源较粘而且仅部分可溶。不溶的颗粒和高盐水粘度在某种程度上削弱了它们的分散能力。可以包括在配制盐水中的蛋白产品的量还受到粘度的限制。而且,在进行肉消毒的常规相对低温中不能形成凝胶态,凝胶的强度在盐中也受到削弱。
所以需要一种含有改进的蛋白源的盐水,它能够在低温下产生良好的分散性能、凝胶态、较好的盐水结合性能、在高浓度盐水中的包含能力。为了得到这种基于大豆蛋白的产品进行了很多尝试。
基于植物蛋白的人造肉产品或者凝胶态食品,比如干酪、酸奶酪,对人体大有益处。消费者能够接受这些产品与它们的感观质量(比如品质、风味、口感、外观)直接相关。基于凝胶的食品(比如人造肉)所用的蛋白源必须具有能够在相对较低的烹调温度下形成凝胶的性能、好的水和脂肪结合性能。常规的植物蛋白以及植物蛋白(比如重要的小麦麸质和大豆蛋白)的结合会形成粘性混合物,在烹调以前,它们难以用泵和成型设备处理。而且,以这些蛋白源作出的产品在咀嚼或“咬”等方面会与处理的肉产品或凝胶食品的自然品质有显著的差别。因此,需要一种植物蛋白源,它能够支持改进的蒸煮以前的混合物处理性能,并且提高产品的品质。
美国专利5,663,058披露了一种制备大豆蛋白材料的方法,其步骤包括:水解大豆蛋白,用大豆蛋白将一种油-脂肪成分乳化,干燥此混合物。据称该产品的口感、颜色和水分散能力适合用作高浓度的腌制溶液和用在粘性液态食品中,比如汤。
发明内容
本发明涉及一种制备高溶解性、耐盐、低粘度、凝胶态植物蛋白产品的方法。当引入一种合适的肉注射盐水中,蛋白产品会形成一种坚固的可切成片的肉片,它具有较高的保水能力,没有肉眼可见的注射盐水痕迹。当包括在合适的人造熟肉工艺或凝胶制品的基于植物蛋白的配方中时,蛋白产品能够形成坚固的、可切片或者常规的凝胶特性的食品。本发明通过制备大豆蛋白粉来解释。
本发明提供了一种用于肉注射的蛋白源,它没有被水解,其特征在于非常高的分散能力、溶解性和低粘度,这使得该产品能够容易地分散在注射肉片的肉纤维之间。
本发明还披露了一种天然植物蛋白产品,它在水中具有高溶解性、低粘度,在温和的加热处理时形成凝胶。该产品形成凝胶的温度为60~105℃,优选温度是70~90℃。
该产品的特征还在于,其不计水分的蛋白含量为60%~82%,氮溶解性指数(NSI)为50~100。该产品的特征还在于,在10wt.%的水中测试时,其粘度为5~50厘泊,优选是5~25厘泊。另外,该产品还可以含有大量的水溶性糖。优选的蛋白是大豆蛋白。
本发明还披露了一种制备天然蛋白产品的方法,其步骤包括:
将具有高蛋白分散指数(PDI)的纯化蛋白分散到中性pH值的水中;
提取分散体系;
离心,除去不溶物;
可选择的,降低浮在上浮液的pH到5.0;
中和;
可选择的,超滤除去小分子量的溶质;
热处理产品,可选择的在一个蒸汽压力锅中;
冷却;和
喷雾干燥。
而且,还披露了一种肉注射盐水,包括以根据所述方法处理的天然蛋白材料作为一种成分。作为一个例子,使用了大豆蛋白材料。还披露了一种用大豆蛋白材料注射的肉制品。
本发明还披露了人造肉产品,包括以根据所述方法处理的天然蛋白材料作为一种成分。作为一个例子,使用了大豆蛋白材料。
本发明还披露了一种纯化和处理植物蛋白的方法。该方法得到的蛋白具有低粘度、在腌制盐水和注射后的肉中的良好分散性能,在通常的肉加工条件下即可容易的形成凝胶,而强度不会在盐的作用下被削弱。同时,该产品的保水性较佳。与含有处理过的植物蛋白的盐水注射以后得到的肉产品是坚固的可切片的肉片,它具有较高的保水能力,没有肉眼可见的注射盐水痕迹。
本发明还披露了一种纯化和处理大豆蛋白的方法,得到的蛋白产品具有良好的分散能力和低粘度,当用在人造熟肉混合物或凝胶制品的制备中时,它具有好的处理性能,并容易在通常的烹饪条件下形成耐盐凝胶,以形成坚固的、可切片的与加工过的肉制品很相似的产品。
通过这里披露的方法可以得到的蛋白产品是一种天然植物蛋白产品,它具有高水溶性,并且在温和的加热处理时形成凝胶。尤其是,该产品形成凝胶的温度为60~105℃,优选温度是70~90℃。该产品的特征还在于,其不计水分的蛋白含量为60%~82%,氮溶解性指数(NSI)为50~100。另外,该产品还可以含有大量的水溶性糖。
天然蛋白产品通过下述步骤制备:
将具有高PDI的蛋白分散到中性pH值的水中;
提取分散体系;
除去不溶物;
可选择的,降低浮在上浮液的pH到5.0;
中和;
可选择的,超滤除去小分子量的溶质;
热处理产品,可选择的在一个蒸汽压力锅中;
冷却;和
喷雾干燥。
由于每一步都有特定的目的,所以使用的设备就不太关键,只要每一步或者所有步骤的产品在一起时仍然落在指定的范围内。但是,本方法也可以使用不同植物来源的蛋白,这里使用大豆蛋白作为一个例子。
上述方法以通常术语予以描述。通过对所述方法进行下述改进也可以得到类似的结果。
下述实施例中使用大豆蛋白作为原材料,尤其是以大豆饼的形式。更一般的,通过类似途径得到的高PDI的任何植物蛋白都会产生相同或类似的结果。该饼的得到方法如下。将所有的清洁大豆调节(temper)并压碎,然后通过气吸(air suction)除去其外壳。将得到的大豆内芯通过一组碾子压成饼,通过正己烷提取除去油。多余的正己烷通过蒸汽除溶剂,得到白色的大豆饼,用作本发明的原料。白饼然后分散并在水中提取,如下。
最初的水提取时的固体含量可以在5%(w/w)~15%(w/w)之间变化。优选的含量是约12%(w/w)。一般的,含量的界限可以由方法的效率来确定,该含量不应太低,因为这样会造成不必要的液体体积。上限是通过粘度来确定,它不应太高,因为这样会使材料不易处理并削弱分离效率。
提取条件依赖于所使用的提取器,并且可以在2℃、120min和85℃、10min之间变化。其目标是提取出最大量的蛋白。
也可以省略降低pH值的步骤,这取决于要得到的蛋白产品的凝胶强度。将pH降至中性以下然后进行中和,可以产生高凝胶强度的蛋白产品。
可以使用众所周知的方法来调节pH值,即有机和无机的酸、碱都可以使用,只要它们能够适合于目的最终产品的用途。不溶组分的除去可以通过任何适当的方法来实现,比如沉淀、滗析、离心、过滤。但是,优选采用离心,因为其比较适合用于连续工艺。
蒸汽加热条件可以在100℃、2min和150℃、1秒的范围之间变化,如下面的实施例所述。蒸汽加热也可以用任何其他的适当热处理来替换,只要能够在1~120秒内达到100~150℃。冷却步骤很重要,因为它控制着蛋白产品热处理的程度,它不应被过分加热。优选采用“闪冷”方法,虽然它可以用任何其他的适当冷却方法来替换,只要能够在少于60秒的时间内将温度降低到约60℃。
可以使用任何其他能够快速干燥产品的方法来进行干燥,以使产品的温度低于80℃。
实现本发明的最佳实施例如下所述。
将高PDI(85%或更高)的大豆白饼分散到水中,使固体含量在约12%(w/w),pH为7.0~7.7的中性范围,在30℃提取约30min。然后,离心除去不如组分,在上浮组分中只保留0.5%的可沉淀物质。然后,在10min内用HCl将pH降至5.0,再用NaOH中和。上浮液进一步在蒸汽压力锅中在140℃加热3秒,然后闪冷到60℃。得到产品再喷雾干燥。
含有该蛋白产品的肉盐水可以含有以下组分:
水 80%
亚硝酸盐(0.6%NaNO2) 6%
葡萄糖 4%
马铃薯淀粉 3%
蛋白产品 3%
卡拉胶 2%
磷酸盐 1%
抗坏血酸 0.1%
盐水是将磷酸盐完全溶解到水中,然后加入其他成分来制备的。注射方法是通过能够将盐水注射和均匀分散到肉片中的注射器实现的。在混合以后,盐水的温度应该保持在7~8℃。
肉片可以进一步柔化以增加其表面积。注射过的肉片进行包装,烹饪约3小时使其内芯温度约70℃。
通过使用本发明的盐水中的蛋白产品得到的注射肉片显示出非常统一的表面结构,在肉纤维之间没有盐水袋或线的痕迹。质地也是牢固和可切片的。与常规使用的基于蛋白的盐水相比,全部盐水吸收增加15%。
得到的产品的特征在于非常高的分散性和溶解性,这可以使该产品分散在注入肉片的肉纤维之间,从而避免凝胶盐水在肉纤维之间形成袋状物以及保存蛋白形成褐线。产品的凝胶态的特征在于低温开始(onset)并在肉消毒的温度完成凝胶的形成,从而得到非常牢固和粘着的肉结构,非常适合于切片。蛋白凝胶有效的结合水从而增加注射时的吸着率。
在下述的实施例中可以观察到,在有盐存在时产品的凝胶强度会提高,在肉加工产品和人造肉中经常使用盐。
本发明通过下面的实施例来解释,它们只是用来进行说明,而不限制本发明的范围。
具体实施方式
将高PDI(85%或更高)的大豆白饼分散到水中,使固体含量在约12%(w/w),pH为7.0~7.7的中性范围,在30℃提取约30min。然后,离心除去不溶组分,在上浮组分中只保留0.5%的可沉淀物质。然后,在10min内用HCl将pH降至5.0,再用NaOH中和。上浮液进一步在蒸汽压力锅中在140℃加热3秒,然后闪冷到60℃。得到产品再喷雾干燥。
实施例1
在30℃,将15.5kg大豆粉90/100分散到104.5kg水中,用NaOH调节pH到7.4,然后搅拌30分钟。悬浮液在倾液式离心机中以6000rpm离心,差动螺钉速度为10。去除凝乳状物,用HCl调节上浮液的pH到5.0,搅拌10分钟。然后,用NaOH中和悬浮液的pH值到7.4,悬浮液用蒸汽加热器在140℃热处理维持3秒,再闪冷到60℃。悬浮液最后喷雾干燥。
产品特性:
通过实施例1得到的产品的蛋白含量为62.0%,NSI为89.9%,可溶糖含量为16.1%。
实施例2
在30℃,将15.5kg大豆粉90/100分散到104.5kg水中,用NaOH调节pH到7.4,然后搅拌30分钟。悬浮液在倾液式离心机中以6000rpm离心,差动螺钉速度为10。去除凝乳状物。然后,悬浮液用蒸汽加热器在100℃热处理维持60秒,再闪冷到60℃。悬浮液最后喷雾干燥。
产品特性:
通过实施例2得到的产品的蛋白含量为64.2%,NSI为96.0%,可溶糖含量为16.1%。
实施例3
在60℃,将22.7kg蛋白分散指数(PDI)为86的大豆粉分散到235.4kg水中,用NaOH调节pH到7.5。悬浮液在60℃混合30分钟,然后在倾液式离心机中离心。去除不溶的离心饼,上浮液用蒸汽加热器在121℃热处理维持15秒。悬浮液再在夹套罐中冷却到48.9℃,用HCl调节pH到7.0。然后用10000分子量截止点(MWCO)的螺旋绕膜对悬浮液进行超滤,去除约75%进料体积的渗透液。滞留物用蒸汽加热器在93.3℃热处理维持15秒。滞留物然后在夹套罐中冷却到60℃并喷雾干燥。
滞留物具有如下组成:
蛋白(干重)(%) 79.79
水分(%) 1.23
灰(按现状)(%) 6.87
天然纤维(按现状)(%) 0.8
氮溶解指数(NSI) 96.99
实施例4
实施例1和2所得产品在肉盐水中的使用和肉特征的确定
将下面所述的盐水注入瘦肉,以增加肉的汁和提高产量,并改进其切片性能。
含有实施例1和2所得蛋白产品的肉盐水包括如下组分:
水 80.56%
亚硝酸盐(0.6%NaNO2) 6.32%
葡萄糖 4.00%
马铃薯淀粉 3.41%
实施例1和2所得蛋白产品 2.67%
卡拉胶 1.60%
磷酸盐 1.31%
抗坏血酸 0.13%
肉盐水是通过在加入其他成分之前将磷酸盐完全溶解到水中来制备的。
注射方法是通过使用12×2两孔针头的Fomaco注射器在1.6bar的注射压力(第一次)和1.2bar(第二次)来完成的。混合以后,盐水温度保持在7~8℃。(10%冰水量)。第一次注射以后,肉片通过带有滚刀的嫩化器以增加其表面积。总盐水的吸收应该在肉重量的60%。注射过的肉片装入Perflex烹饪类型的CKT 185mm直径包装袋,在78℃烹饪3小时13分钟使内芯温度达到67℃。最后通过喷洒10~14℃的冷水2小时30分钟完成冷却。
切片以后,得到的肉片具有干燥的表面,非常粘而且具有坚硬的口感。看不到注射盐水的痕迹。
与常规的使用大豆蛋白分离物制备的盐水相比,上述方法的总产量很高,因为在60%注射以后得到产品,实施例1的蛋白产品在冷却以后是52%,实施例2的蛋白产品是48%,分离物则是35%。
实施例5
实施例3的产品用于制备含有0.5%和3.0%脂肪的素食人造肉。
1Midwest Grain Products,Inc.
2Dow Chemical Company
3Givaudan Roure
将所有的菊粉(18.1g)与420.5g水混合形成预凝胶。在Stephan刀具混合器中,在2400rpm的转速下,将除了油之外的其他成分与残存的水在0℃混合90秒。然后加入菊粉预混料和油,再混合90秒。混合物装入法兰克福包装袋中,连接,然后浸入型号为P24的首馏分(liquid smoke)中,它是将1份馏分(smoke)与10份水混合而成。混合物根据下述方案在ALKAR熏制室中进行加热处理:干泡73.9℃、湿泡55.5℃,8分钟;干泡82.2℃、湿泡70.6℃,10分钟;干泡87.8℃、湿泡82.2℃,10分钟;干泡93.3℃、湿泡93.3℃到内部温度87.8℃,11分钟;冷却喷淋器干泡68.3℃、湿泡51.2℃,30分钟。
使用实施例3所述蛋白制备的预制混合物具有半流动固性,它混合容易,可以用泵,也可以容易的填入法兰克福包装袋中。使用大豆蛋白分离物的预制混合物的粘度较高,难以填入法兰克福包装袋中。使用实施例3所述蛋白制备的产品具有坚固、弹性的质地,口感和风味都与常规的法兰克福肠相近。使用大豆蛋白分离物制备的产品坚硬,但是缺少常规的法兰克福肠的弹性、口感和风味。
实施例6
确定蛋白产品的凝胶化。下述实验显示出了低温凝胶化。
使用30g实施例1和2的蛋白产品以及22g实施例3的产品分散到装有120ml水的400ml烧杯中。使分散体系的蛋白含量大致均匀。加入5滴消泡剂,低速混合溶液30秒。将溶液装入两个50ml离心管,在1000rpm离心约10秒以去除包入的空气。离心管放入70℃和90℃的水浴中加热35min,然后在冰箱中隔夜冷却。
从离心管中取出后得到的凝胶非常有弹性、坚固、粘着、外观平滑。在90℃得到的凝胶比在70℃得到的凝胶略微坚固一些。用实施例1的产品制得的凝胶比用实施例2的产品制得的凝胶略微坚固一些。
实施例7
通过下述的实验确定盐对凝胶的影响。分别称量23.5g实施例3的产品、商业途径的大豆蛋白分离物、SUPRO 500E(ProteinTechnologies,Inc.)和商业大豆蛋白分离物PROFAM 977(ArcherDaniels Midland,Inc.)放入123.5g水或者浓度为0.5M、0.8M或1.0M的NaCl溶液中。加入5滴消泡剂,用搅拌器搅拌分散体系30分钟。将分散液装入两个50ml离心管,在1000rpm离心约10秒以去除包入的空气。离心管放入90℃的水浴中加热35min,然后在冰箱中隔夜冷却。对得到的凝胶按照下述品质在1~5的范围内评分,其中1表示不像凝胶,5表示很像凝胶。这些品质是凝胶平均分、凝胶强度、颤动性、容器形状的保留、可切片性、缩水性、半透明、光泽度和品质。
使用实施例3的产品制得的凝胶的坚固性、弹性都随着盐的增加而增加。从两种大豆蛋白分离物制得的凝胶在没有盐时是坚固的,但是当有盐时会受到削弱或破坏。
测试产品第1回 | 溶液中NaCl% | 凝胶平均分 | 凝胶强度 | 颤动性 | 容器形状保留 | 可切片性 | 缩水性 | 透明度 |
实施例3的产品 | 0 | 4.3 | 3.5 | 5.0 | 5.0 | 4.0 | 5.0 | 3.0 |
实施例3的产品 | 0.59 | 4.3 | 4.0 | 5.0 | 5.0 | 4.0 | 5.0 | 3.0 |
实施例3的产品 | 1.17 | 4.8 | 4.5 | 5.0 | 5.0 | 4.8 | 5.0 | 3.5 |
实施例3的产品 | 1.77 | 4.5 | 4.7 | 5.0 | 5.0 | 4.8 | 5.0 | 3.5 |
实施例3的产品 | 2.36 | 4.6 | 4.8 | 5.0 | 5.0 | 4.8 | 5.0 | 4.8 |
第2回 | ||||||||
实施例3的产品 | 0 | 4.3 | 4.0 | 4.5 | 50 | 4.0 | 5.0 | 4.0 |
实施例3的产品 | 2.95 | 4.4 | 4.5 | 4.5 | 5.0 | 4.5 | 5.0 | 3.8 |
实施例3的产品 | 4.72 | 4.4 | 4.7 | 4.8 | 5.0 | 4.7 | 5.0 | 3.0 |
实施例3的产品 | 5.85 | 4.5 | 4.9 | 4.5 | 5.0 | 4.8 | 5.0 | 3.5 |
大豆蛋白分离物1 | 0 | 4.0 | 5.0 | 4.8 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 1.0 |
大豆蛋白分离物1 | 1.77 | 糊状 | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> |
大豆蛋白分离物1 | 2.95 | 分离糊状 | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> |
大豆蛋白分离物1 | 4.72 | 分离糊状 | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> |
大豆蛋白分离物1 | 5.85 | 糊状 | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> |
大豆蛋白分离物2 | 0 | 4.0 | 5.0 | 2.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 3.0 |
大豆蛋白分离物2 | 1.77 | 3.3 | 4.5 | 1.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 3.0 |
大豆蛋白分离物2 | 2.95 | 3.2 | 4.0 | 1.0 | 5.0 | 4.8 | 5.0 | 1.0 |
大豆蛋白分离物2 | 4.72 | 3.2 | 3.8 | 1.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 1.0 |
大豆蛋白分离物2 | 5.85 | 糊状 | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> | NS<sup>*</sup> |
NS*:没有凝胶特征,没有分
大豆蛋白分离物1是SUPRO 500E(Protein Technologies,Inc.)
大豆蛋白分离物2PROFAM 977(Archer Daniels Midland,Inc.)
Claims (12)
1.一种大豆蛋白产品,其特征在于,
蛋白含量占干物质总重的60%~85%,
氮溶解性指数NSI为90~100,
可溶糖的含量占干物质总重的6%~20%,
在60~105℃热处理时,所述大豆蛋白产品在有水时会形成凝胶,有盐存在时该凝胶的完整性也不会削弱。
2.根据权利要求1所述的大豆蛋白产品,其特征在于,所述蛋白含量占干物质总重的65%~82%。
3.根据权利要求1或2所述的大豆蛋白产品,其特征在于:
在70~90℃热处理时,所述大豆蛋白产品在有水时会形成凝胶,有盐存在时该凝胶的完整性也不会削弱。
4.含有权利要求1~3中任意一项的大豆蛋白产品的肉注射盐水、肉产品或者人造肉产品。
5.一种制备大豆蛋白产品的方法,其特征在于:
(1)提供PDI为至少85%的大豆白饼;
(2)将所述饼分散到中性pH值~pH8.5的水中,并从中提取可溶蛋白;
(3)除去不溶物得到液体;
(4)在100℃~150℃温度下持续1~120秒时间热处理液体;
(5)冷却液体以使其温度在少于60秒内降低到60℃;和
(6)干燥液体以提供干固体形式的大豆蛋白产品,其中所述大豆蛋白产品的蛋白质含量是干物质总重的60%~85%,氮溶解性指数NSI为90~100,并且所述大豆蛋白产品在水中的分散体系的固体含量为10wt%时的粘度小于50厘泊。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述大豆蛋白产品的特征在于:
可溶糖的含量占干物质总重的6%~20%。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其中所述大豆蛋白产品的特征还在于:
在60~105℃热处理时,所述大豆蛋白产品在有水时会形成凝胶,有盐存在时该凝胶的完整性也不会削弱。
8.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,在所述的热处理步骤(4)之前,有如下附加步骤:
降低液体的pH到5.0~7.0之间;和
中和所述液体。
9.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,在所述的热处理步骤(4)之前,有如下附加步骤:
超滤除去小分子量的溶质。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在所述的热处理步骤(4)之前和所述中和步骤之后,有如下附加步骤:
超滤除去小分子量的溶质。
11.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,该方法还包括下述的至少一项:
所述的分散步骤(2)包括将所述原料分散到水中形成固体含量5wt.%~15wt.%;
所述的热处理步骤(4)包括蒸汽加热所述液体;
所述的冷却步骤(5)包括将液体闪冷到60℃。
12.含有根据权利要求5~11所述方法制得的大豆蛋白产品的肉注射盐水、肉产品或人造肉产品。
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