張 清，張小飛，彭義交，白 潔，李玉美，金 楊，郭 宏，田 旭，劉麗莎*

（北京食品科學研究院，北京 100162）

大豆營養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)（35%～40%）、碳水化合物（25%～30%）、脂肪（15%～20%）、維生素和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)[1]，含有卵磷脂、異黃酮、皂苷、低聚糖等生物活性物質(zhì)[2]，具有抗氧化、降血壓、降血脂、降低膽固醇、抗癌等功能[3-7]。大豆經(jīng)浸泡、磨漿、煮漿后制得的豆?jié){營養(yǎng)物質(zhì)吸收率達90%，較大豆大幅提高[2]，且胰蛋白酶抑制劑、凝集素、植酸、脲酶等抗營養(yǎng)因子也在加工過程被去除[8]，具有極高的營養(yǎng)價值，是深受我國消費者喜愛的植物蛋白飲品，也是豆腐、豆干、腐竹、腐乳等傳統(tǒng)豆制品的加工原料。

豆?jié){的品質(zhì)與其品種、制漿條件、加工工藝等因素密切相關(guān)，直接影響豆?jié){類產(chǎn)品的商業(yè)化價值及豆腐、豆干類產(chǎn)品的加工穩(wěn)定性，目前豆制品生產(chǎn)企業(yè)均采用傳統(tǒng)制漿技術(shù)（大豆清洗后加水浸泡10～12 h，采用砂輪磨磨漿），其產(chǎn)品品質(zhì)及加工穩(wěn)定性有待提升。科研人員針對豆?jié){品質(zhì)提升開展了大量工作：甘晶等[9]發(fā)現(xiàn)漿渣共熟化技術(shù)較傳統(tǒng)制漿技術(shù)可提高大豆營養(yǎng)成分的溶出；李琳等[10]研究結(jié)果表明干法制漿的品質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)；李家勛等[11]發(fā)現(xiàn)制漿工藝對豆?jié){中營養(yǎng)成分的含量與比例有顯著影響；張娟等[12]報道膠體磨加工成的全豆豆?jié){與傳統(tǒng)豆?jié){相比感官品質(zhì)較好，且無豆渣產(chǎn)生。目前的研究主要集中在傳統(tǒng)浸泡技術(shù)的工藝改進上，傳統(tǒng)浸泡技術(shù)由于耗時長、耗水量大、微生物污染嚴重，豆?jié){穩(wěn)定性較差，在一定程度上限制了傳統(tǒng)豆制品企業(yè)的自動化發(fā)展及產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性的提升。

低耗水制漿技術(shù)[13]是本團隊前期研發(fā)的新型制漿技術(shù)，原料前處理后浸泡2.5 h即完成浸泡工序，制備的豆?jié){乳化性與傳統(tǒng)工藝浸泡12 h相當，具有節(jié)水、省時、減少污染等優(yōu)勢，關(guān)于此技術(shù)對豆?jié){品質(zhì)及穩(wěn)定性的影響鮮見報道。膠體磨具有優(yōu)越的超微粉碎、混合、分散乳化、均質(zhì)等作用，可進行連續(xù)式管道化操作，在植物蛋白飲料、大豆副產(chǎn)物綜合利用等方面已有廣泛利用，但在傳統(tǒng)豆制品企業(yè)應(yīng)用較少。該技術(shù)在傳統(tǒng)豆制品加工中可實現(xiàn)豆?jié){的管道化封閉式加工，結(jié)合低耗水浸泡技術(shù)耗時短的優(yōu)勢，原料可快速完成浸泡、制漿環(huán)節(jié)，控制微生物增殖及蛋白質(zhì)降解等不良現(xiàn)象，提高豆?jié){的加工穩(wěn)定性。本研究從豆?jié){基本組分、粒徑、離心沉淀率、穩(wěn)定性、色差和感官評價等方面，與傳統(tǒng)工藝相比較，考察管道化低耗水浸泡技術(shù)結(jié)合膠體磨對豆?jié){品質(zhì)及穩(wěn)定性的影響，為豆制品實現(xiàn)管道化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆 北京京客隆超市西紅門店。

硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、氫氧化鈉（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CR-410色彩色差儀 日本柯尼卡美能達公司；B-324全自動凱氏測氮儀 瑞士步琪實驗儀器公司；LA-950激光粒度分析儀 日本HORIBA公司；WSD-W型衛(wèi)生即時豆腐機 北京市洛克機械有限責任公司；TRL-180膠體磨 浙江興盛機械有限公司；Exponent Lite Express質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司；TLAB AGS型Turbiscan穩(wěn)定性分析儀 法國Formulaction公司。

1.3 方法

1.3.1 豆?jié){制備

傳統(tǒng)浸泡工藝砂輪磨制漿（傳統(tǒng)+砂輪磨）：將整粒大豆于室溫（25 ℃）下用清水（料液比1∶7）浸泡12 h，用砂輪磨磨漿，漿渣分離得到豆?jié){備用。

新型低耗水浸泡工藝砂輪磨制漿（新工藝+砂輪磨）：采用本團隊開發(fā)的新型低耗水浸泡工藝[13]，將前處理后的大豆用清水（料液比1∶7）浸泡3 h，用砂輪磨磨漿，漿渣分離得到豆?jié){備用。

新型低耗水浸泡工藝膠體磨制漿（新工藝+膠體磨）：采用膠體磨磨漿，其他操作同“新工藝+砂輪磨”。

干豆制漿（干豆）：將前處理后的大豆不經(jīng)浸泡，直接加水調(diào)配成料液比1∶7，加入膠體磨磨漿，漿渣分離得到豆?jié){備用。

1.3.2 理化指標測定

蛋白質(zhì)含量按GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》[14]凱氏定氮法進行測定；脂肪含量按照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》[15]酸水解法測定；總糖含量按照GB/T 18672—2014《枸杞》[16]測定。

1.3.3 粒徑分布的測定

樣品用激光粒度分析儀進行分析，平行測定3 次，可得到其粒徑分布狀態(tài)圖譜。具體參數(shù)設(shè)置如下：顆粒折射率1.590；顆粒吸收率0.001；分散劑為去離子水；分散劑折射率1.330[17]。

1.3.4 離心沉淀率的測定

將樣品搖勻，在離心管（質(zhì)量為m1）中加入樣品（質(zhì)量為m0），4 000 r/min離心15 min，棄去上層液體，瀝干10 min后稱質(zhì)量（m2）[17]，按下式計算沉淀率。

1.3.5 穩(wěn)定性指數(shù)測定

利用Turbiscan穩(wěn)定性分析儀掃描樣品背散射光強度，每0.5 h掃描1 次，共掃描7 h，每個樣品重復3 次。利用儀器配套軟件計算樣品體系的穩(wěn)定性指數(shù)（turbiscan stability index，TSI）[18]。

1.3.6 色差分析

取豆?jié){樣品80 mL于100 mL燒杯，用色彩色差儀測定其亮度值（L*）、綠紅值（a*）和藍黃值（b*）。

1.3.7 感官評定

在實驗室挑選10 名經(jīng)培訓過的、具有一定感官分析能力且有一定感官分析經(jīng)驗的評價員，按表1分別從色澤（25 分）、氣味（25 分）、組織狀態(tài)（25 分）、口感（25 分）4 項指標對煮沸后的豆?jié){進行評價[19]。

表1 豆?jié){感官評價標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of soybean milk

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2016和SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計分析，均重復3 次，采用Duncan’s法進行差異顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著，畫圖采用Excel 2016軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 磨漿方式對豆?jié){基本組分含量的影響

圖1 磨漿方式對豆?jié){蛋白質(zhì)含量的影響Fig. 1 Effect of grinding method on protein content of soybean milk

由圖1可知，經(jīng)新型低耗水浸泡工藝處理的豆?jié){蛋白含量較其他處理組高。這是由于傳統(tǒng)浸泡工藝耗時長（10～12 h），且浸泡水不進入制漿環(huán)節(jié)，會損失部分蛋白質(zhì)等水溶性營養(yǎng)物質(zhì)；此外，浸泡時間過長容易造成微生物的滋生。新型低耗水浸泡工藝中原料經(jīng)脫皮破碎后顆粒變小，浸泡后水分快速進入子葉內(nèi)部，親水性物質(zhì)迅速完成水合作用，蛋白體變得松軟，膜脆性增加，磨漿時更易進入水相被提取，在磨漿過程中機械力作用下有利于蛋白體膜破碎及蛋白質(zhì)溶出。新型低耗水浸泡工藝結(jié)合膠體磨制備的豆?jié){蛋白質(zhì)含量（3.89 g/100 g）高于砂輪磨（3.76 g/100 g），這是由于蛋白質(zhì)主要存在于大豆細胞的蛋白質(zhì)儲藏液泡中（直徑3～8 μm），膠體磨在高剪切力、摩擦力、高頻振動、高速漩渦等物理作用下，使蛋白質(zhì)儲藏液泡破裂，達到物料超細微粉碎及乳化效果[20]，有利于蛋白質(zhì)的提取。經(jīng)過破碎去皮后的豆粒，只需經(jīng)3 h浸泡后制漿，其豆?jié){的乳化性與傳統(tǒng)整粒大豆浸泡10～12 h制得的豆?jié){相當[12]。

圖2 磨漿方式對豆?jié){脂肪含量的影響Fig. 2 Effect of grinding method on fat content of soybean milk

大豆中的脂質(zhì)主要以甘油三酯形式存在于油體中，在豆?jié){制作過程中不易被破壞。由圖2可知，新型低耗水浸泡工藝膠體磨制得豆?jié){的脂肪含量（1.32 g/100 g）高于其他組，與蛋白質(zhì)提取效果一致。油體結(jié)合蛋白被認為是一種“T”型結(jié)構(gòu)，疏水性頭部透過磷脂插入甘油三酯內(nèi)部，親水性N-末端和C-末端通過平展在磷脂與水的界面上暴露于水中[21]，膠體磨相對砂輪磨研磨得更精細，與水接觸面積更大，促進蛋白親水端與水接觸，使油體從大豆細胞遷移至水相。干豆組豆?jié){脂肪含量（1.09 g/100 g）最低，這是由于未浸泡大豆顆粒硬度較大，不易磨碎；另外，由于蛋白質(zhì)未完成水合作用，親水性較差，油體從大豆顆粒內(nèi)部向外部擴散阻力大，難以釋放到豆?jié){中[11]。

圖3 磨漿方式對豆?jié){總糖含量的影響Fig. 3 Effect of grinding method on total sugar content of soybean milk

由圖3可知，新型低耗水浸泡工藝結(jié)合膠體磨與傳統(tǒng)工藝對豆?jié){總糖提取的差異較小（P＞0.05）。這是由于大豆浸泡后子葉細胞吸水膨脹、結(jié)構(gòu)疏松，糖類等水溶性物質(zhì)在磨漿過程中容易進入豆?jié){。

2.2 磨漿方式對豆?jié){粒徑分布的影響

豆?jié){粒徑與大豆浸泡時間、溫度、破碎度等因素有關(guān)。顆粒粒徑及分布決定了溶液的狀態(tài)及穩(wěn)定性，與牛乳相比，豆?jié){由于脂肪含量高、蛋白質(zhì)分子質(zhì)量較大、含有較多膳食纖維及其他不溶性成分且顆粒粒徑較大，其粒徑分布不均勻，有沙質(zhì)顆粒感且易沉淀[22]。豆?jié){粒徑分布與磨漿及漿渣分離選用的篩網(wǎng)孔徑相關(guān)，據(jù)報道，250 目過濾豆?jié){粒徑分布范圍為0.04～120 μm[17]。體系穩(wěn)定性與粒子半徑的平方成正比，粒徑越大越易沉降分離，體系越趨于不穩(wěn)定[23]。

圖5 磨漿方式對豆?jié){粒徑分布的影響Fig. 5 Effect of grinding method on particle size distribution of soybean milk

由圖4、5可知，干豆膠體磨研磨的豆?jié){粒徑最大，分布范圍（0.226～300 μm）較寬，主要集中在44～300 μm，平均粒徑（67.578 μm）明顯高于其他組。這是由于大豆未經(jīng)浸泡處理，豆粒硬度較大，研磨時不易將顆粒磨碎；同時，蛋白質(zhì)的水化程度低，溶解性差，乳化效果不均勻。豆?jié){粒徑與其穩(wěn)定性密切相關(guān)，粒徑增大不利于體系穩(wěn)定性的維持[24]。

經(jīng)砂輪磨處理的兩種豆?jié){粒徑分布呈現(xiàn)明顯的3 個峰（0.1～0.5、1～50、50～400 μm），粒徑分布類似，平均粒徑較干豆組明顯降低。由于豆粒在浸泡過程中吸水軟化，制漿時被研磨得更細，其中經(jīng)新型低耗水浸泡工藝的豆?jié){平均粒徑（22.705 μm）較傳統(tǒng)工藝（46.752 μm）低。新型低耗水浸泡工藝中豆粒吸水速率快，組織更疏松，有利于磨漿及營養(yǎng)物質(zhì)溶出，與蛋白質(zhì)溶出結(jié)果一致。傳統(tǒng)工藝浸泡的大豆在研磨時，豆皮的高膨化性及滯水性使研磨難度較大，從而使得豆?jié){粒徑較大[25-26]。

經(jīng)新型低耗水浸泡技術(shù)結(jié)合膠體磨處理的豆?jié){粒徑分布在0.1～50 μm之間，粒徑峰值高，峰寬較窄，大小更加均一，平均粒徑為2.55 μm，明顯小于經(jīng)砂輪磨制得的豆?jié){。膠體磨通過電機帶動轉(zhuǎn)齒與定齒高速旋轉(zhuǎn)，被加工物料通過本身重量或外部加壓產(chǎn)生螺旋沖擊力，透過定、轉(zhuǎn)齒間隙受到強大的剪切力、摩擦力、高頻振動、高速漩渦等作用，使豆?jié){被精細粉碎、均質(zhì)、分散和乳化[24]，粒徑明顯變小，有助于提高多糖和蛋白質(zhì)溶出率，使豆?jié){的黏度增加，從而提高豆?jié){的穩(wěn)定性。

2.3 磨漿方式對豆?jié){離心沉淀率的影響

豆?jié){放置過久后容易分層沉淀，影響豆?jié){品質(zhì)和加工穩(wěn)定性。根據(jù)斯托克斯法則，在一定黏度和密度下，粒子直徑越大，沉降速率越大[27]。離心沉淀率可反映體系的穩(wěn)定性，離心沉淀率越低體系越穩(wěn)定。

圖6 磨漿方式對豆?jié){離心沉淀率的影響Fig. 6 Effect of grinding method on centrifugal precipitation rate of soybean milk

由圖6可知，傳統(tǒng)浸泡工藝砂輪磨制得的豆?jié){離心沉淀率（7.33%）最高，由于整粒大豆表面覆蓋著堅硬的種皮，在浸泡初始階段，子葉只能通過種孔緩慢吸水膨脹軟化，吸水面積小，吸水速率低，需長時間（10～12 h）浸泡才能使大豆細胞充分吸水膨脹。研磨過程中由于種皮纖維韌性強、柔性大且薄，研磨難度較大，且容易在豆?jié){中殘留豆皮微顆粒，其主要成分為纖維素和半纖維素等[28]，難溶于水，使離心沉淀率升高。

經(jīng)過破碎處理的原料離心沉淀率均低于傳統(tǒng)浸泡工藝，其中經(jīng)新型低耗水浸泡工藝膠體磨磨制的樣品離心沉淀率（1.81%）最低。由于去除了種皮，大豆吸水面積增大，結(jié)構(gòu)疏松，吸水速率明顯提高，同時也縮短了大豆蛋白充分水合的時間[13]。脫離了大豆種皮在研磨過程中的阻礙，膠體磨更容易將大豆子葉徹底磨碎，豆?jié){的粒徑小，不易發(fā)生沉降；此外，大豆種皮的去除使纖維等不溶性物質(zhì)含量降低，故經(jīng)膠體磨制得的豆?jié){離心沉淀率最低。

2.4 磨漿方式對豆?jié){TSI的影響

TSI通過比較每次掃描與前一次掃描背散射光強度的變化，綜合反映樣品在整個放置過程中濃度和顆粒粒徑的變化。研究表明，斜率越大，TSI變化幅度越大，TSI越大體系越不穩(wěn)定[18]。

圖7 磨漿方式對豆?jié){TSI的影響Fig. 7 Effect of grinding method on TSI

由圖7可知，在磨漿2 h內(nèi)，干豆組樣品溶液TSI最高，溶液最不穩(wěn)定。由于樣品未經(jīng)過浸泡，豆?jié){中的蛋白質(zhì)、脂肪仍在不斷進行水合作用，整個體系處于較不穩(wěn)定的狀態(tài)；隨著2 h后水合作用的完成，樣品逐漸進入穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)傳統(tǒng)技術(shù)浸泡的豆?jié){體系TSI遠高于其他組，這是由于子葉吸水速度緩慢，到浸泡結(jié)束時子葉從外到內(nèi)處于吸水飽和到未完全吸水狀態(tài)，磨漿后溶液狀態(tài)不均一，導致TSI較高，體系穩(wěn)定性較差。膠體磨處理使物料中蛋白質(zhì)和脂肪球等顆粒微?；?jié){粒徑小，

TSI遠小于其他樣品，說明膠體磨在磨漿過程中能夠促進豆?jié){體系的乳化作用，使蛋白質(zhì)和脂肪維持相對穩(wěn)定。TSI的變化趨勢與粒徑及離心沉淀率的結(jié)果一致，通過新型低耗水浸泡技術(shù)結(jié)合膠體磨制漿技術(shù)有利于維持制漿后豆?jié){的穩(wěn)定性，保持豆?jié){類產(chǎn)品貨架期品質(zhì)，提高豆腐、豆干、腐竹等其他豆制品在加工過程的穩(wěn)定性及可靠性。

2.5 磨漿方式對豆?jié){色澤的影響

表2 不同磨漿方式對豆?jié){色澤的影響Table 2 Effect of soybean pretreatment method on the color of soybean milk

豆?jié){色澤是消費者對豆?jié){最重要的直觀感受，直接影響消費者的接受程度。如表2所示，采用新工藝的豆?jié){樣品亮度值顯著高于傳統(tǒng)浸泡工藝樣品，色澤明顯白亮，尤其是經(jīng)膠體磨制得的豆?jié){亮度值、綠紅值和藍黃值最高，這與其乳化狀態(tài)有關(guān)。此外，由于傳統(tǒng)浸泡方式耗時長（10～12 h），在浸泡過程中容易發(fā)生酶催化、腐敗、蛋白降解、脂肪氧化、色素生成等不良現(xiàn)象，導致子葉顏色改變，從而使豆?jié){顏色發(fā)黃、發(fā)紅及偏暗。通過新型浸泡技術(shù)制得的豆?jié){，由于大豆蛋白及脂肪在短時間內(nèi)完成吸水水合作用，不會影響其本身的結(jié)構(gòu)特性，并在磨漿過程中進行充分乳化，使豆?jié){顏色亮白。

2.6 磨漿方式對豆?jié){感官品質(zhì)的影響

表3 磨漿方式對豆?jié){感官品質(zhì)的影響Table 3 Effect of grinding method on sensory quality of soybean milk

由表3可知，新型低耗水浸泡工藝膠體磨制得的豆?jié){感官得分（96.20）最高，新型低耗水浸泡工藝砂輪磨和干豆膠體磨制得的豆?jié){感官評分次之，傳統(tǒng)工藝最低。新型浸泡工藝制得的豆?jié){相對于傳統(tǒng)浸泡工藝，在口感、氣味、色澤等方面得分顯著較高，這是由于豆皮的去除和粒徑的減小使豆?jié){顏色較白，放置較長時間不易發(fā)生沉降。另外，由于豆腥味主要來源于大豆中脂肪氧化酶的存在及作用，脂肪氧化酶主要分布在大豆的表皮及靠近表皮的子葉中[29]，浸泡時間越短酶活性越低，因此，新型低耗水制漿技術(shù)有助于降低豆腥味。砂輪磨制得的豆?jié){口感粗糙、有沙質(zhì)感，與粒徑分布結(jié)果一致。新型低耗水浸泡工藝結(jié)合膠體磨制得的豆?jié){口感細膩爽滑、無沙質(zhì)感，賦予了豆?jié){良好的感官狀態(tài)。

3 結(jié) 論

本研究以低耗水制漿技術(shù)結(jié)合膠體磨模擬管道化制漿，研究其對豆?jié){品質(zhì)及穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：低耗水管道化制漿技術(shù)有利于提高蛋白質(zhì)的提取率，所制得豆?jié){顏色亮白，口感爽滑，感官狀態(tài)較佳；膠體磨的擠壓和剪切作用使豆?jié){粒徑減小，離心沉淀率及TSI較低，不易發(fā)生絮凝及脂肪上浮，有利于提高豆?jié){的品質(zhì)及加工穩(wěn)定性。低耗水管道化制漿技術(shù)可有效解決傳統(tǒng)制漿技術(shù)用水量大、浸泡周期長、微生物污染、蛋白質(zhì)降解嚴重及廢水排放量大等技術(shù)瓶頸，在提質(zhì)增效的同時實現(xiàn)綠色清潔生產(chǎn)模式，為傳統(tǒng)豆制品管道化、標準化加工提供依據(jù)。