CN101473966A - 大豆蛋白组织化仿肉产品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备大豆蛋白组织化仿肉产品的方法。本发明考察了考虑大豆分离蛋白的含量、物料含水量、挤压温度和螺杆转速对组织化度的影响，确定了加工产品的最优参数，即：物料含水量为48～56％，四区挤压温度为150.8℃～153.5℃，螺杆转速为202～209rpm，分离蛋白的百分含量为34.5～37.7％。在上述条件下，产品组织结构较好，纤维丝明显，符合质量要求。本发明还进一步优化了将所制得的大豆蛋白组织化仿肉产品进行腌制、卤制、上色、烤制等加工方法的工艺参数，通过上述的加工方法，可以有效的掩盖纤维化大豆蛋白的豆腥味，具有类似于烤鸡的香味，口感和风味与目前市场上的烤鸡品质相似。

Description

大豆蛋白组织化仿肉产品及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种仿肉产品，尤其涉及一种大豆蛋白组织化仿肉产品及其制备方法，属于人造食品领域。

背景技术

仿真食品(又叫人造食品)，即用科学手段把普通食物模拟成贵重、珍稀食物。仿真食品，不是以化学原料聚合而成的，它是根据所仿天然食品所含的营养成份，选取含有同类成份的普通食物做原料，制成各种各样的仿真食品(贾君，任露泉，丛茜.仿生食品工程学的研究[J].粮油加工与食品机械，2006(1)：84～89)。

近年来，世界各国为了满足消费者需要开发出许多营养丰富、食用方便。物美价廉的仿真食品，如已经进入市场的仿真食品有人造鱼翅、人造海蜇皮、人造苹果、人造瘦肉等。在国际社会中，食品加工的科研人员，正致力于研制仿真肉制品，该产品蛋白质及其丰富：第一方面，可以满足因为宗教信仰而不愿食肉的素食主义者的需求；第二方面，可以满足因为患有心脑血管疾病而不能过多食肉的人群。

利用非膨化挤压技术开发的大豆蛋白组织化仿真肉就是以大豆蛋白为主要原料，利用非膨化挤压技术研制的具有类似于肉类纤维结构的仿真肉制品，在国内研究领域尚属空白。所谓的非膨化(高湿)挤压技术，是由具有特殊冷却模头的双螺杆挤压机为主要设备，在物料水分含量高于45％的条件下，制备组织化大豆蛋白产品的挤压技术(康立宁，魏益民，张波等.大豆蛋白高水分挤压组织化过程中操作参数对单位机械能的影响[J].中国粮油学报，2007，22(3)：38～42)；该技术开发出来的仿肉产品具有营养价值高(蛋白质来源广泛)，食用方便，加工便利(不用二次复水加工)等技术特点。

采用非膨化(高湿)挤压技术生产仿真肉制品，需要对物料含水量、挤压温度、螺杆转速和分离蛋白百分的含量等参数进行优化，筛选，才能在组织化度与真肉制品接近；如果需要在口感、风味上更接近真肉制品，则需要将其进一步进行腌制、卤制、烘烤等工序，使其口感和风味与真肉制品相似。

发明内容

本发明的目的是提供一种大豆蛋白组织化仿肉产品，该产品的组织化度与真肉制品接近，在口感、风味上与真肉制品相似。

本发明通过响应面进行分析可知：产品的组织化度随着物料的水分含量、挤压温度、螺杆转速的增加，先增加后降低。因此，增大各因素到适当值，可以得到较好的组织化度，产品具有明显的纤维结构。可见，大豆分离蛋白在原料中所占的百分含量，原料与水的混合比例，螺杆的转速和挤压温度等参数对于产品的组织化度有着直接的影响；鉴此，本发明对上述参数进行了考察、优化；最后在综合考虑4个参数对组织化度的影响基础上，确定了最优的工艺参数。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的；

一种大豆蛋白组织化仿肉产品，包括以下步骤制备而成：原料与水混合，将混合物进行揉捏，用双螺杆挤压机挤压成型等；其中，所述的原料由大豆分离蛋白，脱脂豆粉和谷朊粉组成，其中，大豆分离蛋白占原料干基总重量的34.5～37.7wt％。

原料中大豆分离蛋白的百分含量和产品组织化度密切相关，当其他工艺因素固定时，随着原料中大豆分离蛋白的含量增加，经挤压组织化后，组织化度先增加后减少，在达到最高时，物料中分离蛋白的比例达到干基重量的45wt％，超过此点，组织化度又逐渐下降。这是因为分离蛋白的蛋白质含量很高，大约在干基重量的85％～90％，它的添加量的不同，导致物料中总蛋白的含量不同，而蛋白质构成了组织蛋白产品的基体，大豆蛋白在挤压组织化过程中的变性，是产品形成组织化纤维结构的主要原因。分离蛋白含量越高，越有利于纤维的形成，但是原料中蛋白含量过高，挤压过程中，物料粘度增大，蛋白质不能充分变性，不利于产品的挤出，因此组织化度反而不高。综合考虑其它参数，本发明采用频数分析方法进行统计选优大豆分离蛋白的百分含量，最终确定为大豆分离蛋白占原料干基总重量的34.5～37.7wt％为最优的工艺参数。

在高水分挤压过程中，水分能够防止产品膨化，较少能量的黏性分布，起到润滑剂的作用，同时促进蛋白凝结、重组和脂肪乳化作用，可以产生类似于鸡肉的纤维结构。此外，当含水量过低时，会堵塞模头使温度升高，物料碳化；当水分含量过高时，会产生喷爆现象，无法成型本发明通过实验发现：产品组织化度随着水分含量的增加，先增加，然后缓慢下降。当其他工艺参数固定时，经过分析最终发现，当物料含水量为50wt％左右时，产品组织化度较好。综合考虑其它参数，本发明采用频数分析方法进行统计选优物料含水量，最终确定物料含水量为48～56wt％为最优的工艺参数；，

大豆蛋白质的热变性是产品能形成组织化结构的主要原因，本发明通过实验发现，当其他因素都固定时，组织化度随着挤压温度的升高，先快速增加后快速降低。当挤压温度过低时，蛋白不能充分熟化，因此影响组织化度；当温度过高时，物料可能焦化；当其他工艺参数固定时，发现将双螺杆挤压机四区的温度控制在145～150℃的条件下进行挤压可以得到较好的组织化度，纤维丝明显，质地均匀致密，口感好。综合考虑其它工艺参数，本发明采用频数分析方法进行统计选优挤压温度，最终确定双螺杆挤压机四区的温度控制为150.8℃～153.5℃为最佳挤压温度。

螺杆转速对产品的组织化度也有一定的影响，随着螺杆转速的增加，物料在机筒内得到充分混合，产品的组织化度提高，但是螺杆转速过高，物料在机筒内停留时间较短，物料没来的及熟化，就被挤出机筒，组织化状态不好。当其他工艺参数固定时，本发明通过实验发现，当螺杆转速为194～209rpm时，可以得到较大的组织化度。综合考虑其它工艺参数，本发明采用频数分析方法进行统计选优螺杆转速，最终确定最佳的螺杆转速为202～209rpm。

采用本发明方法所制备的产品组织结构较好，纤维丝明显，完全符合仿真食品的要求。

为了使所制备的产品在口感和风味上与真正的肉类相似，甚至要超过真正的肉类，可采用以下方法继续对所制备的大豆蛋白组织化仿肉产品依次进行以下处理：腌制、卤制、上色、烤制；

其中，所述的腌制优选用浓度为3wt％食盐水，在20℃的温度下腌制10小时；

所述的烤制优选为：采用120℃温度烤制45分钟；

所述的卤制、上色等可按照食品加工领域的常规方法进行。

通过上述的加工方法，可以有效的掩盖纤维化大豆蛋白的豆腥味，具有类似于烤鸡的香味，口感和风味与目前市场上的烤鸡品质相似。

所制备得到的产品的各项指标如下：

感观指标：有明显致密的纤维丝，类似于鸡肉的质地，具有浓郁的鸡肉香味。

理化指标：水分(％)≥40％；蛋白质干重(％)≥65％。

附图说明

图1本发明方法的工艺流程图。

图2水分含量和分离蛋白百分含量对组织化度的影响。

图3挤压温度和分离蛋白含量对组织化度影响。

图4螺杆转速和分离蛋白含量对组织化度影响。

图5水分含量和螺杆转速对组织化度影响。

图6水分含量和挤压温度对组织化度影响。

图7挤压温度和螺杆转速对组织化度影响。

图8正交试验方差分析(回归方程建立，利用鸡肉的组织化度寻优)。

图9烘烤条件对产品弹性的影响。

图10烘烤条件对产品硬度、咀嚼度的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

试验例1

1 材料与方法

1.1 原料和设备

1.1.1 试验原料

大豆分离蛋白(SPI)购自哈高科大豆食品有限责任公司；脱脂豆粉购自大庆日月星有限公司；谷朊粉购自青岛海达尔淀粉有限公司。

1.1.2 主要设备

双螺杆挤压机(购自赛百诺有限公司，型号为SYSLG30-IV)，本发明在该双螺杆挤压机上额外加了一个循环水冷却的冷却模头；电子天平：北京益利有限公司；TA.XT32型质构仪英国Stable MicroSystem公司。

1.2 实验方法

1.2.1 中心旋转组合试验因素的确定

根据大量的预试验结果，本实验以谷朊粉、脱脂豆粉、大豆分离蛋白为原料添加适量的水混合后进行实验(先加水)，试验设计以谷朊粉35％(干基)为固定添加量，以脱脂豆粉、大豆分离蛋白比例分配为影响因素。确定了四因素五水平中心旋转组合试验的变量水平表，结果如表1所示。

表1 变量水平表

注：分离蛋白的百分比为分离蛋白占分离蛋白，脱脂豆粕和谷朊粉总量(不包括其他辅料)的质量百分数计；螺杆转速根据设备参数换算为转速：频率×7.2＝rpm。

1.2.2 组织化度的测定

组织化度是衡量挤压组织化程度的指标，反映了产品与真正的鸡肉在外观上的相似程度。用横切所做的功与纵切所做的功的比值定量表征组织化程度的大小，即组织化度。

将样品切成长2cm，宽1cm，高0.5cm的长方形每个样品重复测定3次。质构仪操作参数：探头HDP/BSW，测试前速度2.0mm/s，测试速度1.0mm/s，测试后速度2.0mm/s，剪切程度50％。

1.2.3 统计分析

数据选用Reda软件进行分析。响应面图采用Matlab绘制。

2 结果与讨论

2.1 组织化度的回归方程

采用中心旋转组合试验设计进行实验，其结果如表2所示。

表2 中心旋转组合试验设计

运用Reda软件进行分析，得到仿真鸡肉组织化度的回归方程和方差分析，其结果如表3所示。

Y＝2.821-0.005*X₁+0.045*X₂+0.014*X₃-0.194*X₄-0.104*X₁*X₂-0.026*X₁*X₃+0.061*X₁*X₄+0.091*X₂*X₃-0.111*X₂*X₄-0.209*X₃*X₄-0.042*X₁*X₁-0.367*X₂*X₂-0.122*X₃*X₃-0.332*X₄*X₄

注：X₁-水分含量(％)；X₂-挤压温度(℃)；X₃-螺杆转速(Hz)；X₄-分离蛋白含量(％)

表3 方差分析表

因为F₁<F_0.05(10，11)＝2.85，说明回归方程拟合得好，又因F₂>F_0.05(14，21)＝2.20，说明方程在0.05水平上是显著的，即实验数据与所采用的二次数学模型是基本符合的。

2.2 各试验因素对仿真肉产品组织化度的影响

2.2.1 分离蛋白含量对组织化度的影响

从图2、3和4中可以看出，当其他因素固定时，经挤压组织化后，分离蛋白的百分含量和产品组织化度密切相关，随着物料中分离蛋白的含量增加，组织化度先增加后减少，在达到最高时，物料中分离蛋白的比例达到干基重量的45％，超过此点，组织化度又逐渐下降。这是因为分离蛋白的蛋白质含量很高，大约在干基重量的85％～90％，它的添加量的不同，导致物料中总蛋白的含量不同，而蛋白质构成了组织蛋白产品的基体，大豆蛋白在挤压组织化过程中的变性，是产品形成组织化纤维结构的主要原因。分离蛋白含量越高，越有利于纤维的形成，如果原料中蛋白含量过高，挤压过程中，物料粘度增大，蛋白质不能充分变性，不利于产品的挤出，因此组织化度不高。

2.2.2 物料含水量对组织化度的影响

在高水分挤压过程中，水分能够防止产品膨化，较少能量的黏性分布，起到润滑剂的作用，同时促进蛋白凝结、重组和脂肪乳化作用，可以产生类似于鸡肉的纤维结构。

从图2、5和6中可以看出，当其他因素固定时，产品组织化度随着水分含量的增加，先增加，然后缓慢下降。经过分析认为，水分含量在50％左右时，为最佳含水量区域，组织化度的感官评价也是如此。当含水量太低时，会堵塞模头使温度升高，物料碳化；当水分含量太高，会产生喷爆现象，无法成型。

2.2.3 挤压温度对组织化度影响

大豆蛋白质的热变性是产品能形成组织化结构的主要原因，本发明所考察的挤压温度为挤压机四区的温度。从图3、6和7中可以看出，当其他因素都固定时，组织化度随着挤压温度的升高，先快速增加后快速降低。当挤压温度过低时，蛋白不能充分熟化，因此影响组织化度；当温度过高时，物料可能焦化；最终确定，双螺杆挤压机四区的挤压温度为145～150℃时，可以得到较好的组织化度，纤维丝明显，质地均匀致密，口感好。

2.2.4 螺杆转速对组织化度影响

螺杆转速对产品的组织化度也有一定的影响，随着螺杆转速的增加，物料在机筒内得到充分混合，产品的组织化度提高，但是螺杆转速过高，物料在机筒内停留时间较短，物料没来的及熟化，就被挤出机筒，组织化状态不好。最大的螺杆转速是由设备决定的，超过最大螺杆转速，挤压机变得很不稳定。从图4、5、7中可以得知，当螺杆转速为194～209rpm时，可以得到较大的组织化度。

2.3 最优工艺参数的确定

本试验的目的是生产出的产品与鸡肉的组织化度相接近，通过试验测定，鸡肉的组织化度为2.40左右，经感官评定，仿真鸡肉的组织化度在2.20以上效果就较好，故采用频数分析方法进行统计选优，来寻求最佳挤压系统参数的范围，频数分析结果如表4所示。

表4 组织化度大于2.20的工艺措施

以组织化度为参考指标，经过频数优选得出最佳挤压参数的范围为：物料中水分含量为48～56wt％，挤压温度为150.8～153.5℃，螺杆转速为202～209rpm(根据设备参数计算为转速)，大豆分离蛋白的百分含量为34.5～37.7wt％(干基)。

3 试验结论

以大豆分离蛋白、脱脂大豆粉和谷朊粉为原料，利用高湿挤压技术开发仿真鸡肉制品的工艺中，通过响应面进行分析，可知：产品的组织化度随着物料的水分含量、挤压温度、螺杆转速和分离蛋白百分含量的增加，先增加后降低。因此，增大各因素到适当值，可以得到较好的组织化度，产品具有明显的纤维结构。

综合考虑4个变量对组织化度的影响，可以确定挤压加工产品最优参数，即：物料中的含水量为48～56wt％，双螺杆挤压机四区的挤压温度为150.8℃～153.5℃，螺杆转速为202～209rpm，大豆分离蛋白的百分含量为34.5～37.7wt％。在此条件下，挤出物的组织化度可满足产品的质量要求，产品组织结构较好，纤维丝明显。

试验例2

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

1.1.1 试验材料

原料：试验例1所制备的纤维化组织蛋白；

辅料：花椒、大料、天麻、丁香、草扣、精盐、白砂糖等：市售；一级大豆油：黑龙江省九三油脂有限责任公司。

1.1.2 试验仪器

自动立式压力蒸汽杀菌锅(南京菲齐工贸有限公司)；电子天平(北京益利有限公司)；烤箱(临沂胜星食品机械厂)；TA.XT 32型质构仪(英国Stable Micro System公司)；电热鼓风干燥箱(上海跃进医疗器械厂)；真空充气包装机(DZQ450L/2)(上海人民包装股份有限公司人民仪表厂)。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

原料→配调味料、腌制→卤制→沥干水分→上色→烤制→真空包装→杀菌→冷却→成品

1.2.2 操作要点

(1)原料选择：以脱脂豆粕和大豆分离蛋白为主要原料，利用带冷却模头的双螺杆挤压机，在高水分条件下，经过挤压得到纤维状大豆蛋白，然后将产品迅速放入冰箱中冷冻以备用^[3，4]。

(2)腌制：将纤维状大豆蛋白放入煮好的调味液中浸泡，0～4℃腌制时间为24h。并且每个样品在腌制时用保鲜膜密封，防止表面风干或有其他污染物进入，腌制剂配方如表5所示。

表5 腌制剂配方(以0.5kg水计)

(3)卤制：首先是卤水制作，在锅中加入清水，将花椒、大料、白糖、红参、黄芪、丁香、山奈、白芷、草扣、砂仁、桂枝、枸杞子、姜、蒜、葱、皮、豆蔻等用纱布包起来，保持水微沸，煮制1小时，待用，卤水配料表如表6所示。

将纤维状大豆蛋白置于制作好的卤水中，卤制1个小时，间歇搅拌，取出。以卤水淹没原料为佳。

表6 卤水制作配料表(g/100ml)

(4)上色：按照25％白糖、25％蜂蜜、50％水混合在一起，均匀涂抹在原料表面，使表面光滑油亮，烤制后成品表面形成脆皮和红褐色。并涂抹一定量的咖喱粉，以增加特殊的香味。

(5)烘烤：将少量的大豆油均匀涂抹在烤炉的烤盘上，待油温达到设定温度，把蛋白整齐的排列在烤盘上，在230℃加热5min后，再将温度降至190℃。每隔一定时间，把蛋白进行翻转。通过调节烘烤温度和时间，使产品的色泽、风味、质地都达到最优。

(6)真空包装：规格为40g/袋。在0.1MPa的真空度下封口，注意封口处不被污染。

(7)杀菌：在121℃杀菌20min，以保证食品的货架期和常温下食用的安全性。

1.2.3 感官评价标准

产品的评定人员是由食品专业的10名经过培训的研究生组成，采用百分制，对产品的风味、色泽、硬度、咸味组织化程度、可接受度等方面进行评定，得到的分数取平均值为产品得分。具体评分细节见表7。

1.2.4 质构测定

组织化度是衡量挤压组织化程度的指标，反映了产品与真正鸡肉在外观上的相似程度。一般用横向切力(以下简称横切力)的大小来表征剪切强度的大小，用横切所做的功与纵切所做的功的比值定量表征组织化程度的大小，即组织化度(Texturization degree)。

将样品切成长2cm，宽1cm，高0.5cm的长方形每个样品重复测定3次。质构仪操作参数：探头HDP/BSW，测试前速度2.0mm/s，测试速度1.0mm/s，测试后速度2.0mm/s，剪切程度50％。

表7 产品评分细则

1.2.5 产品理化及微生物总数的测定

水分测定：GB5497-85；蛋白质：GB/T5511-85；脂肪：GB/T5490；菌落总数：按GB/T4789.2-2003方法测定；大肠菌群：按GB4789.4方法测定；致病菌：按GB4789.4～4789.16-1994方法测定。

2 结果与讨论

2.1 腌制液中食盐浓度、腌制时间和温度的确定

腌制的效果会受食盐水浓度、腌制时间、腌制温度等因素的影响。本发明采取了L₉(3⁴)进行试验，腌制效果主要通过感官评分进行评价(其结果见表8所示)。

从图8和表8可看出，在腌制剂的制备中，食盐水浓度是决定性因素。而食盐水的最佳浓度是3％；产品的感官评分随着腌制的时间的增加而增大，但超过10h之后，产品的感官评分变化不大，所以确定最佳的腌制时间为10h；腌制温度的提高有利于产品入味儿，但温度增高，也利于微生物的繁殖，而且温度高，也会增加生产成本，因此我们选用20℃为最佳腌制温度。

表8 正交试验设计及结果

2.2 烘烤时间和温度的确定

烘烤对产品风味的形成及后续杀菌具有重要的作用，本发明通过正交试验比较了110℃、120℃、130℃、140℃条件下，烘烤时间为30、45、60min时对产品色泽、质地和风味的影响，并以感官评价和质构结果为指标，综合考虑，来确定最佳的工艺条件。结果如表9所示。

在烘烤过程中质构变化是一个重要的变化，是蛋白质的变性的结果。烘烤过程一个明显的变化是产品硬度越来越大。从图9可以看出，烘烤条件对产品的弹性影响不大，而对硬度和咀嚼度影响较大，如图10所示，硬度和咀嚼度的变化趋势大致相同，因为咀嚼度的定义为硬度、内聚性以及弹性三者的乘积。

通过以上结果可以得出，烘烤温度为120℃，时间为45min时，产品综合效果最好。

表9 烘烤时间和温度对产品质量的影响

2.3 验证性试验

在最优条件下(腌制：食盐水浓度为3％，腌制时间为10h，腌制温度为20℃；烘烤：烘烤温度为120℃，烘烤时间为45min)对纤维状大豆蛋白进行加工，得到仿真烤鸡的质构指标，并与鸡肉对比，结果如表10所示。

通过表10可以看出，仿真鸡肉食品弹性、硬度和咀嚼度都比真正的鸡肉要高，这说明该产品具有较好的口感和耐蒸煮性，但是组织化度较鸡肉低，所以表现出的纤维丝与鸡肉还有一定的差距。

表10 仿真鸡肉休闲食品和鸡肉质构指标对比

2.4 产品理化指标

感观指标：有明显致密的纤维丝，类似于鸡肉的质地，具有浓郁的鸡肉香味。

理化指标：水分(％)≥40％；蛋白质(％)≥65％；

微生物指标：细菌总数<750个/g，大肠菌群<30个/100g，致病菌未检出。

3 结论

经过对纤维化大豆蛋白仿鸡肉食品的感官评价，可以初步确定将纤维化大豆蛋白进行后续加工的最佳工艺条件为：腌制:食盐水浓度为3％，腌制时间为10h，腌制温度为20℃；烘烤：最佳烘烤温度为120℃，烘烤时间为45min。

通过本试验的加工方法，可以有效的掩盖纤维化大豆蛋白的豆腥味，使之具有类似于烤鸡的香味。

Claims (10)

1、一种制备大豆蛋白组织化仿肉产品的方法，包括以下步骤：原料与水混合，将混合物进行揉捏，用双螺杆挤压机挤压成型；其特征在于：所述的原料由大豆分离蛋白，脱脂豆粉和谷朊粉组成，其中，大豆分离蛋白占原料干基总重量的34.5～37.7wt％。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的混合物中的含水量为48～56wt％。

3、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的挤压成型是将双螺杆挤压机四区的挤压温度控制为150.8℃～153.5℃的条件下进行挤压成型。

4、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的挤压成型在双螺杆挤压机的螺杆转速为202～209rpm的条件下进行挤压成型。

5、按照权利要求1-4任何一项所述的方法，其特征在于：还依次包括腌制、卤制、上色、烤制这些食品加工步骤。

6、按照权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的腌制是采用浓度为3wt％食盐水，在20℃的温度下腌制10小时。

7、按照权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的烤制是采用120℃温度烤制45分钟。

8、按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的上色是：将25％白糖、25％蜂蜜、50％水混合在一起，均匀涂抹在原料表面。

9、按照权利要求1-4任何一项所述的方法制备得到的产品。

10、按照权利要求5所述的方法制备得到的产品。

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