โปรตีนถั่วเหลือง ประโยชน์ การผลิต และการใช้งานในอุตสาหกรรม

โปรตีนถั่วเหลืองเป็นโปรตีนที่สกัดจากถั่วเหลือง ซึ่งผลิตจากกากถั่วเหลืองที่ผ่านการกะเทาะเปลือกและสกัดไขมันออกแล้ว โดยทั่วไปจะถูกแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์โปรตีนสูงสามประเภทหลัก ได้แก่ แป้งถั่วเหลือง (Soy Flour), โปรตีนถั่วเหลืองเข้มข้น (Soy Protein Concentrates) และ โปรตีนถั่วเหลืองแยกส่วน (Soy Protein Isolate) ซึ่งนำไปใช้ประโยชน์ทั้งในด้านอาหารและอุตสาหกรรม

โครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมี

โปรตีนถั่วเหลืองส่วนใหญ่จะรวมตัวกันในรูปแบบของโปรตีนบอดี้ (Protein Bodies) ซึ่งคาดว่ามีโปรตีนถั่วเหลืองรวมอยู่ถึง 60-70% เมื่อถั่วเหลืองเกิดการงอก โปรตีนเหล่านี้จะถูกย่อยและกรดอะมิโนที่ปล่อยออกมาจะถูกส่งไปยังตำแหน่งที่มีการเจริญเติบโตของต้นกล้า

โปรตีนจากพืชตระกูลถั่ว เช่น ถั่วเหลืองและพัลส์ (Pulses) จัดอยู่ในตระกูล globulin ของโปรตีนสะสมในเมล็ดพืช ซึ่งประกอบด้วย legumin และ vicilins หรือในกรณีของถั่วเหลืองคือ glycinin และ beta-conglycinin นอกจากนี้ ถั่วเหลืองยังมีโปรตีนที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพหรือโปรตีนเมแทบอลิซึม เช่น เอนไซม์, ตัวยับยั้งทริปซิน (trypsin inhibitors), และ cysteine proteases

ประวัติการพัฒนา

โปรตีนถั่วเหลืองเริ่มมีจำหน่ายตั้งแต่ปี ค.ศ. 1936 โดยนักเคมีอินทรีย์ Percy Lavon Julian ได้ออกแบบโรงงานแห่งแรกของโลกสำหรับการสกัดโปรตีนถั่วเหลืองเกรดอุตสาหกรรมที่เรียกว่า alpha protein ซึ่งในช่วงแรกถูกนำไปใช้เป็นตัวประสานเม็ดสีในสารเคลือบกระดาษ

นอกจากนี้ โปรตีนถั่วเหลืองแยกส่วนยังถูกนำมาปั่นเป็นเส้นใยสังเคราะห์เพื่อทำเป็นชุดสูท "silk is soy" ที่ Henry Ford เคยสวมใส่ และในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 โปรตีนถั่วเหลืองถูกนำมาพัฒนาเป็น Aero-Foam ซึ่งเป็นโฟมดับเพลิงที่กองทัพเรือสหรัฐฯ ใช้เพื่อดับไฟจากน้ำมันและน้ำมันเบนซินบนเรือบรรทุกเครื่องบิน ซึ่งช่วยชีวิตทหารเรือได้เป็นจำนวนมาก

การใช้งานในด้านต่างๆ

การใช้งานในอาหาร

โปรตีนถั่วเหลืองถูกนำไปใช้ในอาหารหลากหลายประเภท เช่น:

• น้ำสลัด และซุป
• เนื้อสัตว์จำลอง (Meat analogues)
• ผงเครื่องดื่ม และครีมเทียมชนิดไม่มีนม
• ชีส และขนมหวานแช่แข็ง
• อาหารทารก และขนมปัง
• ซีเรียลอาหารเช้า และพาสต้า
• อาหารสัตว์

การใช้งานในอุตสาหกรรม

แป้งถั่วเหลืองหรือแป้งถั่วเหลืองสกัดไขมัน (โปรตีน 50%) ถูกนำมาใช้เป็นกาว ซึ่งสามารถทดแทนกาวเคซีน (casein glue) ในไม้อัด Douglas fir และเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยกว่ากาวเรซินยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์และฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์ เนื่องจากไม่มีสารฟอร์มาลดีไฮด์

นอกจากนี้ยังใช้ในการทำอิมัลชัน (emulsification) และการปรับเนื้อสัมผัส (texturizing) ในผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น สารยึดเกาะ, ยางมะตอย, เรซิน, วัสดุทำความสะอาด, เครื่องสำอาง, หมึก, หนังเทียม (pleather), สี, สารเคลือบกระดาษ, ยาฆ่าแมลง และเส้นใยสิ่งทอ

วิธีการผลิต

โปรตีนถั่วเหลืองแยกส่วน (Soy Protein Isolate) ผลิตจากแป้งถั่วเหลืองสกัดไขมันที่มีการละลายในน้ำสูง โดยใช้การสกัดด้วยน้ำที่ pH ต่ำกว่า 9 จากนั้นนำสารสกัดที่ได้มาทำให้เป็นกรดที่ pH 4-5 เพื่อให้โปรตีนตกตะกอนเป็นก้อน (curd) แล้วจึงแยกก้อนโปรตีนออกจากเวย์ด้วยเครื่องเหวี่ยงแยก (centrifuge) และทำให้เป็นกลางด้วยด่างก่อนนำไปทำให้แห้ง

โปรตีนถั่วเหลืองเข้มข้น (Soy Protein Concentrate) ผลิตโดยการทำให้โปรตีน globulin คงที่ ในขณะที่ปล่อยให้คาร์โบไฮเดรตที่ละลายน้ำได้, โปรตีนเวย์ถั่วเหลือง และเกลือถูกชะล้างออกไป โดยใช้วิธีการชะล้างด้วยแอลกอฮอล์/ตัวทำละลาย 20-80%, การชะล้างด้วยกรดในโซนไอโซอิเล็กทริก (pH 4-5) หรือการชะล้างด้วยน้ำเย็นหรือน้ำร้อน

องค์ประกอบ	ปริมาณ (%)
โปรตีน	70%
คาร์โบไฮเดรต	20%
เถ้า (Ash)	6%
น้ำมัน	1%

โดยทั่วไป แผ่นถั่วเหลืองสกัดไขมันหนึ่งตันจะให้โปรตีนถั่วเหลืองเข้มข้นประมาณ 750 กิโลกรัม