第五章-大豆蛋白质材料
大豆蛋白质材料汇总
（4）四级结构——几条多肽键在三级结构的基础上缔合 在一起形成的结构。
维持蛋白质四级结构的力：疏水作用和范德华力。
外界物化条件：pH值、温度、剪切力等 大豆蛋白质的二级、三级、四级结构发生不同程度的变
化，使原本包藏在球形结构内部的作用基团，即亲水基团、 疏水基团等暴露出来，从而改变蛋白质的性质，有利于材料 的加工、成型和性能的改善。
2 聚集和解聚
影响因素：酸碱度、离子强度、温度、加热时间、共存物 及超声波处理
制备改性蛋白质材料——不希望其聚集 解聚剂：含巯基乙醇、半胱氨酸、亚硫酸钠、盐酸胍、尿
素、十二烷基磺酸钠
[盐析实验]操作：取鸡蛋清加入(NH4)2SO4 溶液或者Na2SO4 溶液，观察沉淀的析出。把液体倒入盛有蒸馏水的试管，观 察沉淀是否溶解。 现象：蛋白质凝集，后又溶解了。 用途：分离，提纯蛋白质。
三、大豆蛋白质的物化性能
1、溶解性
大豆蛋白质溶解度——指在特定环境下100 g大豆蛋白质中 能溶解于特定溶剂中的最大克数。 氮溶解度指数NSI=水溶氮/总氮 分散度指数PDI=水分散蛋白质/总蛋白质
溶解度与其加工工艺、溶液酸碱性、离子强度、共存物等有关。 如对SPI：
pH>9，NSI≈100 %； pH=4.64， NSI≈10 %；
大豆蛋白质水溶液的热致凝胶——蛋白质的变性、缔合-解 离以及聚集等过程。
分子束凝胶
无规聚集体凝胶
透明
不透明
无相分离
相分离凝胶
形成与蛋白质分子 形成取决于蛋白质 的变性行为相关 聚集体形成的因素
两种形式： (a)分子束凝胶——缔合蛋白质分子束形成的有序程度较高的凝胶 (b)无规聚集体凝胶
(学生)大豆蛋白质的制取和加工201004
大豆蛋白质的制取和加工一、大豆的营养成分1. 蛋白质及氨基酸●大豆含有30~40%的蛋白质，其中80~88%可溶于水；●在水溶性蛋白中，含有94%球蛋白和6%白蛋白；●蛋白质等电点（pH值为4.3）；●大豆蛋白质的质量接近完全蛋白质，所含的赖氨酸含量较丰富。
2 .脂肪●大豆中含有17~20%的脂肪，属半干性油。
●大豆脂肪中含有大量亚油酸（51%）、油酸（23%）和亚麻酸（7%）等不饱和脂肪酸（80%以上）。
●大豆还含有 1.5%的磷脂，其中大部分卵磷脂。
卵磷脂有良好的保健作用，还是优良的乳化剂，对豆奶的营养价值、稳定性和口感有重要的作用。
3. 碳水化合物●大豆含有20~30%左右的碳水化合物;●其中的18%为粗纤维，18%为阿拉伯聚糖，21%为半乳聚糖，其余为蔗糖、棉子糖、水苏糖等。
4 .矿物质●大豆的矿物质含量为3%左右，以钾、磷含量最高。
●大豆的坚硬度与钙含量有关，钙含量高的大豆较坚硬。
5. 维生素大豆中含有较丰富的维生素，以B族维生素及维生素C为多，加工过程中维生素C一般都被破坏。
6 大豆异黄酮大豆中含有异黄酮具有苦味和收敛性，具有抗肿瘤活性。
还具有抗溶血、抗氧化、抑制真菌活性等作用。
二、大豆的酶类与抗营养因子1 .脂肪氧化酶大豆制品常具有豆腥味，主要来自大豆油脂中的不饱和脂肪酸（油酸、亚油酸、亚麻酸等）的氧化。
脂肪氧化酶可以催化氧化脂肪生成近百种氧化降解产物，其中正已醛、正乙醇是造成豆腥味的主要成分。
2．胰蛋白酶抑制因子是多种蛋白质的混合体。
胰蛋白酶抑制因子可以抑制胰脏分泌的胰蛋白酶的活性，影响消化吸收，降低蛋白质的营养价值。
它的耐热性强。
3.凝血素是一种糖蛋白质，有凝固动物体的红血球的作用。
该物质在蛋白水解酶的作用下容易失活，在加热条件下也容易受到破坏。
4. 大豆皂甙大豆中含有0.56 % 的皂甙(皂角素)。
它溶于水能生成胶体溶液，搅动时产生泡沫。
大豆皂甙有溶血作用，能溶解人体的血栓，用于治疗心血管病。
第五章 大豆
第五章大豆第一节概述一、大豆生产在国民经济中的意义（一）大豆的营养价值大豆子粒约含蛋白质40%、脂肪20%、碳水化合物30%。
大豆蛋白质是“全价蛋白”。
（二）大豆的工业利用（三）大豆的其他用途二、大豆的起源和分布（一）大豆的起源大豆起源于我国，已为世界所公认。
汉代司马迁《史记》中即提及轩辕黄帝时“艺五种”（黍稷菽麦稻），菽就是大豆。
大豆应起源于黄河流域。
（二）我国大豆的分布和种植区别1. 北方一年一熟春大豆区东北各省，内蒙古及陕西、山西、河北三省的北部，甘肃大部，青海东北和新疆部分地区。
（1）东北春大豆区。
（2）华北春大豆区。
（3）西北黄土高原春大豆区。
（4）西北春大豆灌溉区。
2. 黄淮流域夏大豆区山东、河南两省、河北南部、江苏北部、安徽北部、关中平原、甘肃南部和山西南部、北临春大豆区，南以淮河、秦岭为界。
（1）黄淮平原夏大豆区。
（2）黄河中游夏大豆区。
3. 长江流域夏大豆区河南南部，汉中南部，江苏南部，安徽南部，浙江西北部，江西北部，湖南，湖北，四川大部，广西、云南北部。
当地生长期长，一年两熟，品种类型繁多。
4. 长江以南秋大豆区本区包括湖南、广东东部，江西中部和福建大部。
5. 南方大豆两熟区包括广东、广西、云南南部。
三、世界和我国大豆生产概况（一）世界大豆生产概况美国占38.3%；巴西占17.5%；阿根廷占11.6%；中国占11.4%；世界四个大豆主产国的单产为：美国2 617㎏/hm2，巴西2 500㎏/hm2；阿根廷2 465㎏/hm2；中国1 782㎏/hm2。
世界大豆总产量为15 983万t，美国大豆的总产量为7 503万t，占46.9%，巴西3 450万t，占21.6%；阿根廷2 120万t，占13.3%；中国1 515万t，占9.5%。
（二）我国大豆生产概况20世纪90年代中后期以来，尽管我国的大豆种植面积时有波动，但由于单产的提高，使大豆总产维持相对稳定。
与发达国家相比，我国大豆的单位面积产量不高，其主要原因并不在于品种的产量潜力低，而在于生产条件较差，栽培技术推广不够。
大豆蛋白的生理功能及应用
河南工业职业技术学院毕业论文题目：大豆蛋白的生理功能及应用姓名：班级：化工0801专业：应用化工技术指导教师：答辩日期：2011年05月07日摘要本文主要阐述了大豆蛋白的结构、分类，在乳制品、肉制品中的应用及其发展前景等问题。
通过本文使人们能够清楚的了解到大豆在日常生活中不仅是一种重要的粮食资源，更是工业生产资源，其主要成分---大豆蛋白的生理功能和应用功能在工业生产中发挥着重要作用，能够使大豆蛋白更好的为人类的健康服务。
关键词：大豆蛋白食品目录摘要 (Ⅱ)一、绪论1.1 大豆的基本概述 (1)1.2 大豆的成分 (1)1.3 大豆的保健作用 (2)二、大豆蛋白质2.1 大豆蛋白的化学组成及结构 (3)2.2 大豆蛋白的分类 (4)2.3 大豆蛋白的功能 (4)2.4 大豆蛋白的特性 (5)三、大豆蛋白的应用3.1．豆乳类 (7)3.2．婴幼儿配方食品 (7)3.3．植物性干酪 (8)3.4．肉制品 (9)3.5．强化米粉中 (10)结论 (10)致谢 (11)参考文献 (12)一绪论1.1大豆的基本概述大豆，是豆类中营养价值最高的品种，在百种天然的食品中，它名列榜首，含有大量的不饱和脂肪酸，多种微量元素、维生素及优质蛋白质。
大豆经加工可制作出很多种豆制品，是高血压、动脉硬化、心脏病等心血管病人的有益食品。
大豆富含蛋白质，且所含氨基酸较全，尤其富含赖氨酸，正好补充了谷类赖氨酸的不足的缺陷，所以应以谷豆混食，使蛋白质互补。
大豆类按其色泽可分为黄、青、黑、褐和双色大豆五种，其中黄豆最有代表性，通常所说的大豆就指黄豆。
我国是大豆的故乡，大豆栽培在我国已有5000多年的历史。
远在商代我国就已开始栽培大豆。
公元前5世纪至公元前3世纪我国已有对大豆的分布、形状、种类等的细致描述的记载。
据文献记载大豆在当时已成为百姓的主要粮食。
在汉朝、唐朝、宋朝及以后的年代里，出现了以大豆为原料，制作的豆腐、豆皮、豆腐脑、酱油、豆酱等食品并用其进行榨油。
大豆蛋白
大豆蛋白大豆蛋白，顾名思义就是从大豆中提取出来的蛋白质, 是经过一系列加工步骤得到的近乎纯化的蛋白质。
大豆蛋白是公认的最优良植物蛋白，其氨基酸组成与牛奶蛋白质相近，在营养价值上可与鸡蛋、牛奶等动物蛋白相同，同时具有植物蛋白安全的优点，属于天然绿色食品。
大豆蛋白是唯一植物来源的完全蛋白质。
所谓“完全蛋白质”，是指该蛋白质不仅提供人体必需的从食物中摄取的氨基酸，而这些氨基酸也处于良好的平衡状态来满足人体的需要。
大豆蛋白不仅是营养高的天然绿色食品，而且还具有多种对人体有益的生理功能，包括降低血浆胆固醇水平、促进骨质健康、促进肾功能等。
如今，国内外有很多生产大豆蛋白的企业，并形成了相应的行业标准和国家标准。
大豆蛋白已被广泛应用在各种食品中，如果汁、奶酪、面包、食品棒、火腿肠、方便面等等，渗透到生活各个角落。
但由于大豆蛋白是大分子物质，存在不易溶解及不易消化吸收等缺点，限制了其应用领域，并使其营养价值和应用价值大打则扣。
如何克服大豆蛋白不易溶解及不易消化吸收等缺点，增加其营养价值和应用价值，从而增加大豆蛋白的附加值，成为当前的热点。
二、大豆多肽、大豆肽肽是氨基酸的线性聚合物，通常把含氨基酸残基50 个以上的称为蛋白质，低于50 个氨基酸残基的称为肽（国家大豆肽粉的标准中将大豆肽的分子量定为不大于10000，10000分子量的肽链含氨基酸残基约90个）。
大豆多肽与大豆肽是利用现代生物技术将大豆蛋白水解而获得的，其氨基酸的组成与大豆蛋白相同。
一般而言，没有严格区分大豆多肽与大豆肽。
与传统大豆蛋白相比，虽然大豆肽的生产工艺较复杂，成本价格较高，但其具有易溶解、消化吸收，能迅速供给机体能量，无蛋白变性、无豆腥味、无残渣、液体黏性小和受热不凝固等特性，尤其是具有降低血清胆固醇、降血压和促进脂肪代谢等独特的生理功能。
因此大豆肽是比大豆蛋白更为优质的、新型的大豆深加工产品及营养品，已在食品、医药、日用化工等领域中显示出了诱人的开发应用前景。
第5章 大豆蛋白质材料
Chapter 5 Protein Materials
蛋白质——生物体内主要的生物分子 （1）存在于所有生物体中 主要存在于生物体内，肌肉、发、皮肤、酶、激素、抗体、 病毒； 在植物中也很丰富，比如大豆，花生，谷物。 （2）化学组成复杂 低分子和高分子 无机物和有机物
膜蛋白质
胰岛素蛋白
取代基R的不同
氨基酸几何异构——α-碳原子均不对称 L或D—氨基酸 蛋白质： L—氨基酸
（2）氨基酸的分类
蛋白质——常见的20种L-α-氨基酸通过α-碳原子上取代基 间形成酰胺键连成
标准氨基酸——α-氨基 α-羧基 分四类——按侧基官能团R ①具有非极性侧链的氨基酸
②具有不带电荷的极性侧链的氨基酸
两个氨基酸结合失去一个H2O分 子，得到一个肽键（ -CO-NH-），成 为一个二肽分子。 这样由于可以结合无数氨基酸分子 （>100），所以蛋白质分子很大。
特点：
①各种肽链主链结构一样，只是侧链R基的顺序不同； ②分子链末端：氨基和羧基； 蛋白质的普通特征：至少一个氨基酸 长链是由多肽键结合
③肽键是蛋白质分子的主要共价键， 蛋白质分子既可能含有 一种多肽键，也可能含其他多种键，如肽键间或肽键内的二硫 键。这些键可能是结合两个分开的链，或是在同一链的两个部 分被这些键合着。 如，最简单的共价交联结合的胱氨酸中的二硫桥。
[变性实验］操作：两支装有鸡蛋清的试管，一支加热，另一 支加入乙酸铅溶液；分别把凝结的蛋白质倒入到蒸馏水中。 现象：均凝结了；但是不再溶解。
4 吸水和保水性
对水的亲合性——键合水和非键合水 测定方法：平衡水蒸气吸收法和液体水吸收法 测定参数：水活性、水吸收容量和露点
5 凝胶行为
蛋白质凝胶的形成条件——蛋白质分子、分子束或者聚集 体之间和蛋白质和水分子之间的相互作用使体系形成三维网 络结构—伴随着蛋白质的变性。 大豆蛋白质水溶液的热致凝胶——蛋白质的变性、缔合-解 离以及聚集等过程。
05第五章大豆蛋白质
（6）组织化作用
（7）面团作用 （8）黏着性、附着性和弹性
第三节、大豆蛋白的提取工艺
现在提取的蛋白质有浓缩大豆蛋白和分离大豆蛋白。 （一）浓缩大豆蛋白的生产 脱脂后的豆粕含有的成分：蛋白质、可溶性糖类、灰份、其 他微量成分、纤维素、半纤维素等。 浓缩大豆蛋白含义: 经低温脱溶后的豆粕，如除去其中的可溶性糖、灰分及 微量元素，所得的产品为浓缩大豆蛋白，其中蛋白含量为 70%，还有一些纤维和半纤维。 生产方法：乙醇萃取法、酸洗法（等电点法）。
消泡剂
在制浆的过程中，会产生大量的气泡，对后续加工影响较大， 煮浆容易造成假沸,点脑时影响凝固剂分散.以前使用过的消泡剂有： 油脚﹑油脚膏﹑硅有机树脂﹑脂肪酸甘油酯等，目前国标(GB2760-
只有高碳醇脂肪酸 酯复合物(DSA-5)，最大使用量为1.6g/kg。
1996)允许在豆制品中的消泡剂
其他
2.蛋白质分散法（PDI） PDI（蛋白质分散度指数）=（水分散蛋白质/样品中总 蛋白质）×100% 热处理对大豆蛋白变性的影响
酸碱变性:大豆蛋白在PＨ为1或14的极端情况下引起变 性。
酒精有促进蛋白质变性的作用
（四）、大豆蛋白的功能特性
（1）凝胶化 （2）乳化性 （3）发泡性 （4）吸收脂肪 （5）吸收水分
大豆蛋白质的浓度及组成是凝胶能否形成的决定性因素。含量 8.0-16.0%的大豆蛋白质溶胶，经过一定的加热过程，冷却后即可 形成凝胶；低于8.0%时，紧用加热的方法是不能形成凝胶的，只有 在加热后及时调节pH或离子强度，才能形成凝胶。
（五）蛋白质与油、水关系
1.蛋白质与脂质的相互作用
形成脂络合物（豆浆加热时所形成的浆膜）
3 制浆
(2)滤浆 目的是把豆糊中的豆渣除去
第五章 蛋白质2
第5章 蛋白质 5.5蛋白质的功能性质 5.5蛋白质的功能性质
动物蛋白，例如乳(酪蛋白) 蛋和肉蛋白等， 动物蛋白，例如乳(酪蛋白)、蛋和肉蛋白等， 是几种蛋白质的混合物， 是几种蛋白质的混合物，它们有着较宽范围 的物理和化学性质，及多种功能特性； 的物理和化学性质，及多种功能特性；又如 蛋清具有持水性、胶凝性、黏合性、乳化性、 蛋清具有持水性、胶凝性、黏合性、乳化性、 起泡性和热凝结等作用， 起泡性和热凝结等作用，这些功能来自复杂 的蛋白质组成及它们之间的相互作用 植物蛋白和乳清蛋白等其他蛋白质， 植物蛋白和乳清蛋白等其他蛋白质，它们也 是由多种类型的蛋白质组成， 是由多种类型的蛋白质组成，但是它们的功 能特性不如动物蛋白
蛋白质在界面的稳定性决定了它在界面所形成膜的机械强度, 蛋白质在界面的稳定性决定了它在界面所形成膜的机械强度,而膜的强 度又与分子间的相互作用、静电吸引、氢链和疏水相互作用有关。 度又与分子间的相互作用、静电吸引、氢链和疏水相互作用有关。二硫 键的形成可以增加蛋白质膜的黏弹性。当界面膜中蛋白质的浓度达到约 键的形成可以增加蛋白质膜的黏弹性。 20%～25%(质量 体积) 质量/ 蛋白质则以凝胶状态存在。 20%～25%(质量/体积)时,蛋白质则以凝胶状态存在。各种非共价键相互 作用达到所需平衡时,才能使凝胶状膜稳定和具黏弹性。 作用达到所需平衡时,才能使凝胶状膜稳定和具黏弹性。倘若疏水相互 作用太强,则蛋白质会在表面絮凝、聚结甚至沉淀。 作用太强,则蛋白质会在表面絮凝、聚结甚至沉淀。当静电排斥力大大 超过吸引力时, 超过吸引力时,不易形成厚的内聚膜
只有当蛋白质表面的疏水数目 达到足以提供疏水达到足以提供疏水-界面相互 作用需要的能量， 作用需要的能量，才能使蛋白 质在界面牢固地吸附， 质在界面牢固地吸附，并形成 隔离的疏水小区。 隔离的疏水小区。只有这样方 可促进蛋白质吸附， 可促进蛋白质吸附，形成稳定 的泡沫或乳状液
大豆分离蛋白的制备
质量控制点与措施
原料控制
选用优质非转基因大豆，严格控制水分、杂质等质量指标 。
生产过程控制
定期对生产设备进行清洗消毒，确保生产环境卫生；严格 控制生产工艺参数，如温度、时间、pH值等。
产品储存与运输控制
确保产品储存于阴凉干燥处，避免阳光直射和高温；运输 过程中注意防潮、防震，确保产品质量稳定。
浓缩与干燥过程中要控制好温 度、压力、时间等参数，确保 产品的质量和稳定性。
设备选型与配置
01
02
03
04
破碎机
选用高效、节能的破碎机，确 保大豆破碎效果好，提高后续
工艺效率。
离心机
选用性能稳定、分离效果好的 离心机，确保油脂、纤维等成
分被有效分离出去。
压榨机
选用压榨效果好、操作简便的 压榨机，提高分离效率。
大豆分离蛋白的制 备
汇报人： 2023-11-26
目录
• 引言 • 大豆分离蛋白的原料与辅助材料 • 大豆分离蛋白的制备工艺 • 大豆分离蛋白的质量检测与控制 • 大豆分离蛋白的生产成本分析 • 大豆分离蛋白的市场前景与拓展方向
01
原料选择
大豆品种
选择高蛋白质含量、低脂肪的大 豆品种，如黄豆、黑豆等。
，促进动物生长发育。
制备大豆分离蛋白的意义
提高大豆附加值
通过制备大豆分离蛋白，可将大豆加工成高 附加值的产品，提高大豆的经济效益和社会 效益。
满足市场需求
随着人们对健康饮食和功能性食品的需求不断增加 ，大豆分离蛋白的市场需求也在不断扩大。
促进大豆产业提高我国大豆产业的国际竞争力。
干燥与包装
干燥处理
大豆蛋白完整
3
国际市场需求
随着全球化的推进，大豆蛋白的国际市场需求也 在不断增长，为我国大豆产业发展提供了机遇。
大豆蛋白的可持续发展
环保生产
推广环保生产技术，降低大豆蛋白生产过程中的环境污染，实现绿 色发展。
循环经济
推动大豆蛋白产业的循环经济发展，实现资源的高效利用和废弃物 的减量化、资源化。
政策支持
政府应加大对大豆产业的政策支持力度，促进大豆蛋白产业的可持续 发展。
呼吸急促、喉咙肿胀等。
如有过敏史或疑似过敏症状，应 避免食用大豆及其制品，并及时
就医。
家长在为婴幼儿选择食品时，应 留意产品成分，避免选择含有大
豆成分的食品。
选择优质大豆蛋白来源
选择新鲜、优质的大豆蛋白来 源，如新鲜豆腐、豆浆、豆干 等。
注意食品的保质期和储存方式， 避免食用过期或储存不当的食 品。
大豆蛋白营养补充剂通常具有低脂肪、低胆固醇的特点， 对于需要控制体重或改善心血管健康的人群也有益处。
Hale Waihona Puke 04 大豆蛋白的未来发展前景
大豆蛋白的科研进展
基因编辑技术
利用基因编辑技术改良大豆品种，提高大豆蛋白的产量和品质， 以满足市场需求。
生物技术应用
利用生物技术手段研发新型大豆蛋白产品，拓展其在食品、保健 品等领域的应用。
纤维
大豆蛋白富含膳食纤维，有助于改善肠道健康、 控制血糖和降低胆固醇。
02 大豆蛋白的生物学作用
促进消化吸收
促进肠道蠕动
改善肠道微生物菌群
大豆蛋白中的膳食纤维能促进肠道蠕 动，缩短食物在肠道内的停留时间， 有助于预防便秘。
大豆蛋白中的低聚糖能促进双歧杆菌 等有益菌群的生长，改善肠道环境， 提高营养素的吸收率。
大豆蛋白
大豆蛋白的功能特性 1、乳化性 大豆蛋白能够帮助油在水中形成乳液，并使之保持稳定。 2、吸油性 大豆蛋白能吸收脂肪从而减少正注视脂肪的损失。大豆粉、 浓缩蛋白和分离蛋白的吸油率分别为84%、133%、154%。 3、吸水性和保水性 大豆蛋白具有亲水性，能够吸收水分，并能在食 品中保持水分。应用于肉制品和焙烤制品中。 4、凝胶性 一定浓度的大豆蛋白溶液，经加热、冷却后可形成凝胶。 传统豆腐的生产就是利用这一特性。香肠、午餐肉等碎肉制品也可 利用这一特性，赋予其良好的凝胶组织结构，增加咀嚼感，并为肉 制品保持水分和脂肪提供了基质。 5、起泡性 大豆蛋白是表面活性物质，具有一定的起泡性，若用胃蛋 白酶适当水解，其起泡性可大大提高。 6、调色型性 大豆蛋白制品在食品加工中具有调色作用，这种调色作 用一是漂白，二是增色。在面包加工过程中添加火星大豆粉能起到 增白作用，并可增加面包表皮的色泽。
大豆蛋白
大豆蛋白是指将大豆加工Байду номын сангаас提取、浓缩 而得的蛋白质制品，主要有： ① 大豆浓缩蛋白（SPC） ② 脱脂豆粉 ③ 大豆分离蛋白（SPI）
大豆浓缩蛋白是从优质的脱皮大豆中，去掉部分 油脂和水活性非蛋白质成分的制品。蛋白质含量 在70%以上。 大豆分离蛋白是利用低温脱脂大豆粉，经加碱分 离、中和、喷雾、干燥等工艺制的。蛋白质含量 在90%以上。 大豆组织蛋白是一种以大豆脱脂蛋白粉为原料， 经过粉碎、加水混合并在专用膨化设备中进行特 殊加工而成的各种形同瘦肉又具有咀嚼感的蛋白 食品。蛋白质含量在50%以上。
第五章-大豆蛋白质介绍
R1 R2 R3 NH2- C -COOH HNHHNH-C -COOH C -COOH H H H H2O H2O R1 R2 R3 NH2- C -CO —— NH- C -CO —— NH- C -COOH H H H
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肽键
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三肽
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1.蛋白质简介
• 蛋白质由 C、 H、O、N、S等元素组成，特种蛋白质还含有铜、
2、小分子增塑的大豆蛋白质材料
• 大豆蛋白质材料的主要性能缺陷： 1. 不能直接直接热塑成型加工； 2. 大豆蛋白质材料缺乏韧性，表现为硬而脆的性质。 • 解决途径：
1. 加入增塑剂
2. 与柔性热塑性高分子材料共混
27
2、小分子增塑的大豆蛋白质材料
1. 什么是增塑剂？
2. 增塑剂增塑的原理？
环境友好高分子
第五章 大豆蛋白质材料
本章主要内容
目的和要求
了解蛋白质的组成与结构 熟悉大豆蛋白质的来源、性质与用途等 重点掌握大豆蛋白质材料的制备、性能与应用
蛋白质简介 小分子增塑的大豆蛋白质材料 合成大分子增塑的大豆蛋白质材料 天然高分子-大豆蛋白质材料
主要内容
无机物增强增韧的大豆蛋白质材料
大豆蛋白概述
大豆浓缩蛋白是指从高质、干净、完整和脱皮大豆中除 去大豆油和水溶性非蛋白部分后，含有不少于70%的大 豆蛋白质。 大豆分离蛋白是指从高质、干净、完整和脱皮大豆中除 去大豆油和水溶性非蛋白部分后，含有不少于90%的大 豆蛋白质。 大豆渣是大豆经榨油（或抽提）、并且分离出大豆浓缩 蛋白或大豆分离蛋白后剩余的残渣。
•对于螺旋结构，氢键存在于单个分子链中，
大豆蛋白质
豆蛋白质结构，降低营养价值。大豆蛋白含有的大豆异黄酮等物质让
大豆蛋白质的冲食具有一定的腥味。
2. 大豆蛋白质的构造
• 大豆籽粒中约含有40%的蛋白质，用水抽提脱脂大豆可得90%的蛋白 质，超离心分离可分成2S、7S、11S和15S四种成分，如下表所示[1]：
2. 大豆蛋白质的构造
• 用水抽提大豆蛋白质在pH值为4.5~4.8酸性条件下，80%蛋白质在此 等电点沉淀，酸沉淀蛋白质也称球蛋白，这种蛋白质组成如下表所示
个定值，即纤维结构的均一性较好。 • 大豆蛋白质改性纤维本身带有淡米黄色，干、湿强度高、手感柔软、
摩擦系数低、吸湿性能较好、双折射率低、相对密度较小、断裂捻角
小；不耐浓酸、耐碱性能好、染色性能良好、热收缩率较大，所以染 色时温度不宜超过100℃。 • 利用大豆蛋白质改性纤维纯纺纱线和氨纶包芯纱，在大圆机、台车上 开发的11种针织物，性能较好，试穿效果反映较好。
[5] 赵威祺. 大豆蛋白质的构造和功能特性(中)[J]. 粮食与食品工业, 2004, 02: 3-6+18.
[6] Shen, J. L. , Cereal Chem: 53, 902(1976). [7] 赵威祺. 大豆蛋白质的构造和功能特性(下)[J]. 粮食与食品工业, 2004, 03 :9-14. [8] 王其, 冯勋伟. 大豆纤维针织物导湿透气性研究[J]. 纺织学报, 2001; (3): 16-18. [9] 王其, 冯勋伟. 大豆蛋白纤维织物摩擦、弯曲和悬垂性能研究[J]. 棉纺织技术, 2001; 29(9): 18-20. [10] 王其, 冯勋伟. 人豆蛋白纤维性能研究[J]. 北京纺织, 2001; 23(1): 50-53; 23(2): 48-52. [11] 张弦. 大豆蛋白质改性纤维的性能及应用研究[D]. 天津工业大学, 2004. [12] 陈谱. 大豆蛋白质塑料的结构和性能研究[D]. 武汉大学, 2006.
大豆蛋白
以7s和11s球蛋白的不同配比调制的豆腐的质地特性
弹性
质 地 特 征 值
咀嚼性
硬度
凝聚性 胶体性
粗11s6 粗7s0
5 1
4 2
3 3
2 4
1 5
0 6
乳化性
• 加入蛋白质能够使油在水 中形成稳定的乳化液。大 豆蛋白质是表面活性物质， 一旦集结于油水界面便可 以降低表面张力，使之容 易乳化。
好有营养 啊，我要 吃的胖胖 的、、、
大豆蛋白的氨基酸含量高，添加到各类食品 中，能提高产品的蛋白质含量。
大豆蛋白中的脂肪氧化酶起到面粉漂白作用 大豆蛋白中含有的还原糖可以 改善焙烤制品的色泽、增加风 味。
谢谢观看！
储存有丰富的蛋
白质。
消肠胃主豆 渴浊，宽腐 止气消中味 痢，除益甘 的有胀气、 功清满，咸 效热，调、 。散通和性 血大脾寒 、 。
大豆的主要化学成分
碳水化合物 可溶性碳水化合物 不溶性碳水化合物 蛋白质：清蛋白和球蛋白 脂肪：软磷脂和脑磷脂 大豆中的酶及抗营养因子 脂肪氧化酶 尿素酶 淀粉分解酶和蛋白分解酶 胰蛋白酶抑制素 细胞凝集素
由于物理条件、化学条件的 改变使大豆蛋白质子的内部结构 和功能性质随之改变的现象称为 大豆蛋白质的变性。 物理因素：过度加热、剧烈震 荡、过分干燥、超声波处理等 化学因素：极端PH值、与水 混溶的有机溶剂、重金属、尿素、 巯基乙醇、十二烷基磺酸钠等。
在变性因素的作用下，维持蛋白 质分子空间构想的次级键被破坏，双 硫键变为巯基，使二硫键充分舒展， 形成新的构型。这些变化在偏离等电 点的酸碱条件发生时，变性分子仍带 有相同的正（负）这些电荷，由于同 性相斥而不至于沉淀或絮凝，这些变 化发生在等电点的PH值范围时，变性 的电中性分子因布朗运动相互碰撞而 吸引，互相凝聚而析出絮状物。提供 能量可使碰撞加剧，分子相互聚集而 形成凝固物。絮状物及凝固物的形成 是蛋白质变性作用的直接结果。
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H
H
蛋白质的结构
蛋白质的结构
一级结构 ➢ 蛋白质的一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺
序，包括二硫键的位置。其中最重要的是多肽链的氨基 酸顺序。 ➢ 一级结构是蛋白质分子结构的基础，它包含了决定蛋白 质分子所有结构层次构象的全部信息。蛋白质一级结构 研究的内容包括蛋白质的氨基酸组成、氨基酸排列顺序 和二硫键的位置、肽链数目、末端氨基酸的种类等。
甲壳素晶须增强大豆蛋白复合材料
甲壳素晶须增强聚合物纳米复合材料
50
4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
甲壳素晶须增强大豆蛋白复合材料
甲壳素晶须的加入能形成三维网络结构以及很强的分子间相互作用，
大幅提升大豆蛋白塑料的强度、模量与耐水性等。
51
5. 无机物增强增韧大豆蛋白质材料
层状硅酸盐增强大豆蛋白复合材料
40
4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
海藻酸钠/大豆蛋白复合微球
海藻酸钠/大豆蛋白质由于分子间氢键作用，相容性好。复合微球
中海藻酸钠具有pH敏感性，可实现靶向治疗，而大豆蛋白质具有生
物活性，可降低药物对身体组织的刺激性。
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4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
纤维素/大豆蛋白复合材料
纤维素的性能特点： ✓ 高强度 ✓ 可再生 ✓ 可降解 ✓ 无毒性 ✓ 可纺性
蛋白质的结构
二级结构描述其构象或形状，主要有两种形 式： •α - 螺旋结构：蛋白质分子的肽链不是伸直 展开的，而是盘绕曲折成为螺旋形。 •β - 片层结构：也称折叠结构，由相邻两条 肽链或一条肽链内两个氨基酸残基间的碳基 和亚氨基形成氢键所构成的结构。 •对于螺旋结构，氢键存在于单个分子链中， 而对于折叠结构氢键存在于相邻的链间。
H
H
SH C COOH
× CH2
NH2 C COOH
√ CH2
NH2 H
NH2 C H
SH
×
CH2 COOH
脱水缩合反应
R1 O
H R2 O
H2N C C OH H N C C OH
H
肽键
-OH H-
H 二肽
H2O
脱水缩合：一个氨基酸分子的氨基和另一个氨基酸分 子的羧基相连形成肽键，同时失去一分子水的过程。
28
甘油增塑大豆蛋白质材料
大豆分离蛋白（SPI）与25%甘油混合，使SPI的玻璃化 转变温度从150°C降低到-50°C，可获得热塑性SPI。
甘油
甘油增塑SPI
缺陷：甘油的亲水性导致制品对湿度敏感 29
甘油/己内酯增塑大豆蛋白质材料
己内酯在高温下能与大豆蛋白分子侧链上的氨基、羧基等 发生开环聚合反应，也可与甘油的羟基反应，从而提升热 塑性大豆蛋白塑料的疏水性与耐水性。
➢ 大豆蛋白质衍生物材料
2
1.蛋白质简介
生命是蛋白质的存在方式， 这种存在方式本质上就在于 蛋白质化学成分的不断自我 更新。
－－恩格斯
由此可见，蛋白质对于生命来说是非常重要。
抗“非典”最前沿领军人物
钟 南 山
中国工程院院士、
广州医学院呼吸疾病研究所所长
4
SARS病毒的电子图片
SARS病的凶手——冠状病毒， 有自己的核酸和蛋白质 。它进入人体后，借助人体内的原料合成病毒。当人体 发病时，就是它的蛋白质对我们起了作用。
熔融共混：
将合成的热塑性聚合物与粉末状或增塑大豆蛋白，在聚 合物共混设备中，混炼获得相应材料。
33
溶液共混制备的大豆蛋白质材料
1. 聚乙烯醇/大豆蛋白质共混材料
聚乙烯醇 聚乙烯醇/大豆蛋白质溶液纺丝纤维制品
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溶液共混制备的大豆蛋白质材料
静电纺丝
聚乙烯醇/大豆蛋白质纳米纤维膜
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溶液共混制备的大豆蛋白质材料
蛋白质在材料领域的应用
• 纺织物
– 羊毛、丝绸、羽绒服
蛋白质在材料领域的应用
• 蚕丝是天然蛋白质类纤维，是自然界唯一可供纺织用的天然长丝。
蛋白质在材料领域的应用
大豆蛋白概述
（1）来源与组成
➢ 大豆蛋白质是大豆的主要组分，是资源丰富、品质优良、加 工易得并且价格低廉的植物性蛋白质，约占全球植物蛋白的 60%，被誉为“生长着的黄金”。
脱水缩合反应
R1
R2
R3
---
--
--
NH2- C-COOH HNH-C-COOH HNH-C-COOH
H
H
H
H2O
H2O
R1
R2
R3
--
--
NH2- C-CO —— NH- C-CO —— NH- C-COOH
H
H
H
肽键
三肽
1.蛋白质简介
• 蛋白质由 C、 H、O、N、S等元素组成，特种蛋白质还含有铜、 铁、磷、铂、锌、碘等元素。
蛋白质的结构
三级结构
➢ 主要针对球状蛋白质而言，是指多肽链在二级结构、超二级结构 以及结构域的基础上进一步卷曲折叠形成的复杂球状分子结构。
➢ 稳定蛋白质三维结构的作用力主要是一些所谓弱的相互作用或称 非共价键或次级键，包括氢键、范德华力、疏水作用和盐键（离 子键），也包括共价二硫键。
稳定蛋白质三维结构的各种作用力 ①盐键；②氢键；③疏水作用； ④范德华力；⑤二硫键
木质素（英语：Lignin）是一 种广泛存在于植物体中的无定 形的、分子结构中含有氧代苯 丙醇或其衍生物结构单元的芳 香性高聚物。
48
4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
木质素纳米粒子羟烷基化后，再与大豆蛋白共混复合，可获 得高性能的互穿结构的SPI/木质素复合材料。
49
4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
蛋白质的结构
四级结构
➢ 四级结构是指在亚基和亚基之间通过疏水作 用等次级键结合成为有序排列的特定的空间 结构。
➢ 四级结构的蛋白质中每个球状蛋白质称为亚 基，亚基通常由一条多肽链组成，有时含两 条以上的多肽链，单独存在时一般没有生物 活性。
➢ 稳定四级结构的作用力与稳定三级结构的没 有本质区别。
血红蛋白四级结构示意图
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4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
纤维素/大豆蛋白微孔膜
43
4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
纤维素/大豆蛋白复合海绵：
大豆蛋白为细胞生长提供养分； 大豆蛋白优异的生物降解性提升了复合海绵的降解速率。
44
4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
羧甲基纤维素/大豆蛋白复合材料
羧甲基纤维素加入提升了薄材料的力学强度。
• 组成蛋白质的单体为氨基酸，蛋白质水解得到各种α-氨基酸的 混合物。
• 仅有大约20种氨基酸是维持生命存在所必不可少的。在这20种 氨基酸中，有11种可以在人体中合成，其余9种从食物中获得。
• 不同的组合方式使蛋白质具有众多不同的种类，从而也具有不
同的性能。
R
RO
R
H2N C COOH H
பைடு நூலகம்
H2N C C NH C COOH
可食用薄膜
45
4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
纤维素晶须增强大豆蛋白复合材料
酸解 超声
高强度（最高达17.8GPa）
高模量（128GPa vs. 76GPa(玻璃纤维)）
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4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
干态力学性能
湿态力学性能
47
4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
木质素/大豆蛋白复合材料
海藻酸/大豆蛋白质材料
海藻酸 海藻酸是存在于褐藻细胞壁中的一种天然多糖，为白色至棕黄色纤 维、颗粒或粉末。海藻酸易与阳离子形成凝胶，如海藻酸钠等。
海藻酸
海藻酸钠
39
4. 天然大分子/大豆蛋白质材料
海藻酸的性能：
可再生性：来源于海洋生物； 生物降解性：多糖结构； 生物相容性：无毒、无排异、可吸收； 水溶性：含有羧基的多糖； 凝胶性：与高价金属离子交联形成凝胶； pH敏感性：含有羧基，性质随环境pH值变化；
环境友好高分子
第五章 大豆蛋白质材料
本章主要内容
目的和要求
➢ 了解蛋白质的组成与结构 ➢ 熟悉大豆蛋白质的来源、性质与用途等 ➢ 重点掌握大豆蛋白质材料的制备、性能与应用
主要内容
➢ 蛋白质简介
➢ 小分子增塑的大豆蛋白质材料
➢ 合成大分子增塑的大豆蛋白质材料
➢ 天然高分子-大豆蛋白质材料
➢ 无机物增强增韧的大豆蛋白质材料
➢大豆粉分为全脂大豆粉和脱脂大豆粉，用作工业原料的主要 是后者。脱脂大豆粉又分为烘烤的脱脂大豆粉和低变性脱脂大 豆粉，它是大豆经过清洗、干燥、榨油（或抽提）、脱皮、脱 除溶剂、粉碎、过筛等加工工序后所得的粉末，其中大豆蛋白 含量~50%。
大豆蛋白概述
➢ 大豆浓缩蛋白是指从高质、干净、完整和脱皮大豆中除 去大豆油和水溶性非蛋白部分后，含有不少于70%的大 豆蛋白质。
➢ 大豆分离蛋白是指从高质、干净、完整和脱皮大豆中除 去大豆油和水溶性非蛋白部分后，含有不少于90%的大 豆蛋白质。
➢ 大豆渣是大豆经榨油（或抽提）、并且分离出大豆浓缩 蛋白或大豆分离蛋白后剩余的残渣。
大豆蛋白概述
（3）大豆蛋白的性质
➢ 溶解特性：溶液的pH值为9以上时，大部分SPI能溶解 于水中；当pH值为4.64（大豆蛋白的等电点）时，其 溶解度最小。
2. 天然橡胶/大豆蛋白质共混材料
天然橡胶 36
溶液共混制备的大豆蛋白质材料
3. 水性聚氨酯/大豆蛋白质共混材料
37
熔融共混制备的大豆蛋白质材料
生物降解热塑性高分子/大豆蛋白质共混材料
聚己内酯（PCL）
聚丁二酸丁二醇酯（PBS）
芳香-脂肪共聚酯（PBAT）
聚乳酸（PLA）
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4. 天然大分子/大豆蛋白质材料