不同预处理方式对豆浆品质特性的影响

张碧莹，杨蕊莲，张静，唐玲，蒋和体

(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)

不同预处理方式对豆浆品质特性的影响

张碧莹，杨蕊莲，张静，唐玲，蒋和体*

(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)

选择大豆4种不同预处理方式，探讨其对豆浆品质特性的影响。对所制得豆浆的蛋白质含量、稳定性、色泽、感官品质、粒径分布进行对比分析，同时采用电镜扫描分析不同预处理方式下大豆微观形态的变化。结果表明：超声波预处理后豆浆蛋白质含量达到最大值为4.026 6%，大豆细胞结构更加紧密，但其稳定性、感官品质均差于冷冻处理制浆；微波预处理对大豆结构破坏程度最大，所制得的豆浆蛋白质损失严重，仅为3.241 4%，其感官品质、稳定性均差于冷冻处理制浆，且色泽偏暗；经过冷冻预处理的豆浆白度增加为75.12，蛋白质含量、稳定性较高，且感官评分最高，综合品质最好。

豆浆；预处理；品质

豆浆是中国人传统早餐中的主食，老少皆宜，且豆浆中不含麸质、胆固醇、乳糖等物质，因此特别适合乳糖不耐症和素食主义者食用[1]。传统豆浆的制作是大豆经过浸泡、磨浆、过滤、煮浆等工序，但会导致豆腥味较重[2]，所以对大豆进行适当的预处理是必要的。

冷冻作为食品长期保存领域应用广泛的一项技术，具有改良食品组织结构，改进口感、加工特性和稳定性等优点[3]；超声波的空穴效应能够破坏细胞结构、增强乳化作用和剪切生物大分子作用[4]，而微波技术因其较强的热效应和穿透能力，已广泛应用于食品工业化生产中灭酶、干燥和杀菌[5]。杨道强[6]等报道干豆制浆、NaHCO3溶液泡豆制浆、免浸泡豆制浆与高温高压蒸煮豆制浆会对豆浆的营养及抗营养成分产生不同的影响。目前有关大豆不同预处理方式对豆浆综合品质的影响报道较少，且主要集中在大豆分离蛋白和抗营养因子水平。本实验鉴于不同预处理技术的特异性，探讨了大豆4种不同预处理方式对大豆质构、豆浆品质特性的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

东北大豆，市售；浓H2SOH4、NaOH、H3BO3、三氯乙酸、无水CuSO4、K2SO4、乙醇、KH2PO4、戊二醛：分析纯，成都市科龙化工试剂厂；K2HPO4、叔丁醇：分析纯，重庆川东化工(集团)有限公司化学试剂厂；胃蛋白酶、胰蛋白酶，美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

WFJ 7200型可见分光光度计，尤尼柯(上海)仪器有限公司；电热恒温水浴锅，上海齐欣科学仪器有限公司；旋转蒸发器，上海亚荣生化厂；UtraScan PRO测色仪，美国HunterLab公司；循环水式多用真空泵，巩仪市英峪华科仪器厂；马尔文激光粒度仪；冰箱，合肥美的荣事达电冰箱有限公司；微波炉，广东格兰仕微波炉电器有限公司；SB-5200DT超声波清洗机，宁波新艺超声设备有限公司；HITACHI扫描电镜(SEM)，日本；榨汁机，九阳股份有限公司；数显折射仪，爱拓科学仪器有限公司；电热套，天津市泰斯特仪器有限公司；DZF-6020型真空干燥箱，上海精宏实验设备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 大豆前处理方式

挑选粒径均匀、饱满、无破皮、无机械损伤的大豆，去除杂质，准确称取40 g。

(1)传统方法泡豆：大豆用清水浸泡9 h(豆水比为1∶3)。

(2)冷冻处理豆：大豆用清水浸泡9 h[豆水比为1∶3(g∶mL)]，浸泡后的样品用纱布擦干表面水分后于-18 ℃的条件下冷冻20 h。

(3)超声处理豆：大豆用清水浸泡7.5 h[豆水比为1∶3(g∶mL)]，浸泡后的样品用纱布擦干表面水分后超声0.5 h。

(4)微波处理豆：大豆用清水浸泡9 h[豆水比为1∶3(g∶mL)]，浸泡后的样品用纱布擦干表面水分后微波30 s。

1.3.2 豆浆制备工艺流程

大豆→清洗→前处理→磨浆[豆水比为1∶9(g∶mL)]→冷却→过滤(用100目纱布过滤)→煮浆(95 ℃下维持4 min)→豆浆

1.3.3 蛋白质含量测定

参照国标GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》[7]中规定的凯氏定氮法测定，蛋白质的换算系数为6.25。

1.3.4 豆浆稳定性测定

取适量豆浆稀释40倍，4 000 r/min离心5 min，于785 nm波长处测定样品离心前后的吸光度，并按(1)式计算[8]。

(1)

式中：R，稳定性系数；A2，离心后上清液吸光度；A1，离心前吸光度。其中R≤1.00，R值越大表明豆浆体系越稳定。

1.3.5 离心沉淀率测定[9-10]

在10 mL离心管中加入样品，用离心机以5 000 r/min离心10 min，弃去上层液体，倒扣试管沥干10 min后称重，平行测定3次，并按式(2)计算。

(2)

式中：w1，离心沉淀率，%；m0，样品质量，mg；m1，离心管质量，mg；m2，离心弃上清液后离心管质量，mg。

1.3.6 可溶性固形物含量测定

采用数显折射仪测定。

1.3.7 豆浆色泽测定

采用UtraScan PRO测色仪，取适量豆浆于比色皿中，放置于反射光口以垂直角度进行测定。同一个样品测3次，取其平均值，并按式(3)计算。

ΔE={(L*-L0*)2+(a*-a0*)2+(b*-b0*)2}1/2

(3)

式中：ΔE为总色差值，L*、a*、b*分别为处理组样品亮度值、红绿值、黄蓝值，L0*、a0*、b0*分别为未处理组样品亮度值、红绿值、黄蓝值。

1.3.8 豆浆粒度分布测定[11]

产品用激光衍射粒度分析仪Master size 2000进行分析, 可得到其粒度分布状态图谱。测量范围0.375～2 000 μm。把样品加入样品台后，当模糊度稳定在8%～12%时开始测定，每个样品测试3次。具体参数设置如下，颗粒折射：1.590；颗粒吸收率：0.001；分散剂：去离子水；分散剂折射率：1.330；分析软件：Mastersize 2000配套软件。

1.3.9 豆浆蛋白质体外消化率测定

蛋白质消化率采用两步消化法，取5 mL豆浆样品(1.0 mol/L HCl调pH值为2.0)，置于37 ℃水浴中预热5 min，预热后加入0.2 mL胃蛋白酶溶液(酶与底物比为1∶100)，在37 ℃恒温振荡器上培养120 min后加入1.0 mol/L的NaOH溶液调节消化液至pH为7.0，终止胃蛋白酶消化反应；加入0.2 mL胰蛋白酵液(酶与底物比为1∶100)，37 ℃恒温振荡器上培养120 min。取2 mL不同消化液于5 mL的10% TCA溶液中，离心(4 000 r/min，5 min)后，沉淀用10% TCA溶液洗涤2次，离心得到TCA不溶组分。氮含量采用凯氏定氮法测得。参照王金梅等人[12]，采用 TCA-NSI法测定和计算豆浆的蛋白质消化率，计算如公式(4)。

(4)

式中：w2，氮释放量，%；N0，蛋白样品中的TCA不溶性氮，mg；Nt，消化tmin时的三氯乙酸(TCA) 不溶性氮，mg；Ntot，样品中的总蛋白质量，mg。

蛋白吸收率/%=氮释放量×蛋白回收率/100

(5)

1.3.10 豆浆感官风味评定方法[13]

挑选10 名食品专业的品评员组成感官风味评价小组，分别对不同预处理豆浆进行差异性评定。通过描述性测试分析评价豆腥味、青草味、油脂氧化味、甜香味、涩味5种风味。评分实行5分制原则，0分：闻不出味道。5分：豆浆应有的风味最强。1～4分：风味逐渐增强。

1.3.11 大豆微观结构电镜扫描

取不同预处理后的大豆分别横切、纵切若干片，将切好的样品放入含pH值为6.8的戊二醛溶液的离心管中，于4 ℃下 12 h固定。用0.1 mol/L磷酸缓冲液漂洗多次。分别用体积分数为30%，50%，70%，85%，95%乙醇梯度脱水各1次，100%乙醇脱水2次，每次10 min；再用体积分数为50%、70%、80%、90%、95%的叔丁醇各置换1次，100%叔丁醇置换2次，每次10 min。放入真空干燥箱干燥约10 min，干燥后的样品用导电胶粘贴于金属样台，镀金属膜。最后移入扫描电镜样品室，在加速电压下观察、拍片、记录。

1.4 数据分析

数据采用Origin(Version 8.6)和SPSS(Version 19)软件进行统计分析，试验数据以3次重复的x±s差表示，并采用Duncan’s法进行差异显著性分析。

2 结果分析

2.1 不同预处理对豆浆蛋白质、可溶性固形物含量、稳定性及离心沉淀率的影响

表1显示了不同预处理的大豆制得豆浆中蛋白质和固形物含量、以及稳定系数和沉淀率的变化结果。冷冻样品的蛋白质含量明显高于未处理样品，蛋白质含量从3.536 8%变化到3.769 3%；未处理样品的豆浆固形物含量比冷冻样品豆浆的固形物含量低。这是因为大豆细胞质内的蛋白质网络结构可以固定油体、蛋白体等亚细胞结构，使细胞器不易流动，但当浸泡后的大豆被冻结时，冰晶的形成会打破这种网络结构的平衡，在磨浆过程中会使更多的蛋白质及固形物能够溶解于豆浆中[14]。随着冰晶的生长，分子内二硫键断裂，使肽链变短，从而豆浆的粒径变小[15]，增强豆浆的稳定性。此外，经过冷冻处理后产生某些特定变性蛋白，这将导致豆浆的组织结构改变与空隙和通道的增加，有利于更多的贮藏蛋白进入豆浆中。

表1 不同预处理对豆浆蛋白质、可溶性固形物含量、稳定性及离心沉淀率的影响

注：同一组中同一列的相同字母表示在P<0.05水平差异不显著，不同字母表示差异显著。表2同。

超声波预处理后豆浆的蛋白质含量变化显著(P<0.05)，这主要是因为超声作用使蛋白质分子分解、乳化以及发生聚合等，从而使蛋白质含量增加[16]。超声波预处理具有增强蛋白质和其他可溶性物质溶解性的作用，进而增加可溶性固形物含量[4]，故制得豆浆稳定性降低，沉淀率增大。

微波预处理样品的蛋白质含量、固形物含量均比未处理豆浆低，这是因为微波作用下蛋白质分子之间发生频繁碰撞、摩擦和挤压，蛋白质的结构发生变化，导致美拉德反应及Strecker降解发生[5]。在微波的热效应和非热效应协同作用下，蛋白质、碳水化合物等分子变性[17]，使可溶性物质的溶解度降低，进而导致可溶性固形物含量下降。在高频率的微波场的诱导下，蛋白质形成分子聚集体[18]，制得豆浆的稳定性最差。

2.2 不同预处理对豆浆色泽的影响

色泽是人们的直观感受指标，通常会影响消费者的接受程度。豆浆的色泽主要与大豆籽粒中包含的色素和非酶褐变有关[19]。由表2可知，冷冻处理样品的L*值显著高于未处理样品，说明冷冻处理后豆浆色泽偏亮，白度增加。这主要因为经过冷冻预处理后，酶的活性受到抑制，降低酶促反应速率，美拉德反应对冷冻预处理后的豆浆影响不大。此外，大豆经过冷冻处理，增加了细胞膜透性，细胞内部结构疏松，通过磨浆使更多的脂肪释放到豆浆中，而油体为白色的球体，将会导致豆浆的白度增加[20]。

表2 不同预处理对豆浆色泽的影响

超声波预处理后L*值变化不显著(P>0.05)，色泽偏亮。可能是由于在超声的机械振荡作用下，促进了色素等呈色物质的分解，使豆浆黄度降低。而微波处理豆浆的L*值最低，a*、b*值最大，表明微波的豆浆色泽比较偏暗、偏黄。这是因为微波的热效应使美拉德反应加剧，所以微波预处理时间越长，豆浆色泽变化越大。

2.3 不同预处理对豆浆粒径的影响

与牛乳相比，豆浆除了脂肪和蛋白质的特性差异外，还含有较多的膳食纤维(纤维素颗粒)及其他不溶性成分，其颗粒较大且粒径分布不均匀容易沉淀。图1-(a)显示了不同预处理制得豆浆的粒度分布趋势，豆浆样品都在0.377～100 μm出现峰值。未处理组豆浆的平均粒径为14.77 μm，其中粒径小于0.5 μm的颗粒占总体积的2.5% ，约53.4% 的颗粒粒径处于3.122～37.84 μm之间。由图1-(b)可知，冷冻处理后的豆浆平均粒径最小，仅为12.73 μm；且样品在大粒径范围体积分数减少，整体粒径分布像小粒径方向移动。冷冻后增强了蛋白质分子间的疏水相互作用和分子间二硫键[21-22]，可知经过冷冻处理可以减小豆浆的粒径。

图1 不同预处理对豆浆粒径的影响Fig.1 Effects of different soybean pretreatment methods on the particle size of soybean milk

超声处理制得豆浆的平均粒径较小，为13.48 μm。这是因为聚合物在高强度的超声波作用下会降解，最终蛋白质受空化效应和机械性断键作用使大分子链降解[23]，使大豆蛋白的粒径降低。微波预处理制得豆浆的平均粒径最大，为18.13 μm。微波是一种高频电磁波，高温下蛋白质会发生热变性并聚集，由于—SH和—S—S团体之间无法正确趋向并形成二硫键，使蛋白分子的聚集加剧[24]。陈秉彦等[25]研究也表明，微波处理后莲子淀粉颗粒变化较大，使其粒径增大。

2.4 不同预处理对豆浆蛋白质体外消化率的影响

由图2可知，豆浆的体外消化率在两个消化阶段(胃蛋白酶和胰蛋白酶)总体呈逐渐上升趋势，在消化的初始阶段急剧增加，随着消化时间的延长，增加速度趋于平缓，在240 min时终止消化。在0～120 min胃蛋白酶消化阶段，氮释放量增加量的大小依次为：56.11%(超声处理)> 52.87%(冷冻处理)>51.65%(未处理) >51.59%(微波处理)。在120-240 min胰蛋白酶消化阶段，氮释放量增加量大小依次为：77.75%(超声处理)>77.42%(冷冻处理)>76.42%(未处理) >74.50%(微波处理)。

图2 不同预处理对豆浆蛋白质体外消化率的影响Fig.2 Effects of different soybean pretreatment methods on the digestibility of protein in vitro

与未处理豆浆相比，冷冻预处理后豆浆的消化率有所提高，因为冷冻后大豆中部分蛋白质的α-螺旋结构转发生无规卷曲转变，使得维持蛋白质α旋螺旋结构的氢键断裂，蛋白质展开容易被消化[26]。冷冻处理使豆浆粒径减小，与蛋白酶作用的位点越容易暴露，较多的可溶性氮被释放出来[27-28]，因此提髙了豆浆中蛋白质的体外消化率。但当豆浆的粒径小到一定的值时，豆浆消化率的变化并不显著。

超声波预处理后豆浆的蛋白质体外消化率达到最大值，这主要是由于蛋白质中不可溶性蛋白质聚集物在超声波的作用下解聚，增大溶解性，进而增加氮释放量[20]。WANG等[16]研究也表明，蛋白质溶液的亲水性和溶解性经超声波处理后明显提高。因此超声波处理可以提高蛋白质利用率。

氨基酸分子链会因热处理而改变，进而影响蛋白质的消化率。故在微波作用下蛋白质分子内部之间会发生交联，使分子聚集。伴随着豆浆粒径增大，蛋白酶消化位点减少，从而降低了蛋白质的消化率。顾军强等[5]研究发现微波处理后燕麦片蛋白消化率降低，且微波处理时间越长，蛋白质的消化率越低。

2.5 不同预处理下豆浆各品质指标相关性分析

表3 不同预处理下豆浆特征指标相关性分析

注：*和**分别表示P<0.05和P<0.01水平显著相关。

由表3可知，蛋白质含量与蛋白质得率、蛋白质体外消化率呈极显著正相关(P<0.01)，与可溶性固形物和平均粒径呈显著正相关和显著负相关(P<0.05)。蛋白质得率与可溶性固形物呈显著正相关(P<0.05)，与平均粒径呈显著负相关(P<0.05)，与蛋白质体外消化率呈极显著正相关(P<0.01)。可溶性固形物与稳定系数与沉淀率和a*呈显著负相关(P<0.05)。沉淀率与a*有极显著相关性(P<0.01)，与L*呈显著负相关(P<0.05)。L*与a*呈显著负相关(P<0.05)。蛋白质类的指标之间存在较大的相关系数，彼此之间能显著影响。所以豆浆粒径越小，蛋白质含量和蛋白质体外消化率越高。不同沉淀率能显著影响豆浆的色泽，沉淀率越高豆浆的亮度就越低，这与前面结论一致。

2.6 不同预处理豆浆的风味感官评价

目前认为豆腥味主要是由于大豆中的脂肪氧化酶、氢过氧化物酶催化具有共轭双键的脂肪酸氧化而引起的[29]。一些研究利用气质联用的方法对豆浆中挥发性物质进行了鉴定，认为豆腥味是由多种化合物联合产生，主要是己醛、2-己烯醛等物质[30]，而这些物质的阈值相对比较低，所以容易被感觉到。由图3可知，未处理组的豆腥味、油脂氧化味和青草味的分值均比较高，是导致感官评价评分较低的主要因素。超声波预处理0.5 h后豆浆除了豆香味其余分值均增加；微波预处理30 s后豆浆整体分值降低；豆浆经过冷冻预处理20 h后感官评分整体显著升高，豆浆甜香味最浓，豆腥味、青草味等较淡，口感最佳。这是因为浸泡后的大豆在冷冻过程中，冰晶的生成和增长不仅导致大豆的组织结构遭到机械性损伤，而且还能够破坏蛋白质和脂肪氧化酶分子的空间结构，使酶的活性被抑制甚至失活。

图3 不同预处理豆浆的风味感官评价Fig.3 The sensory evaluation of soy milk with different soybean pretreatment methods

2.7 不同预处理大豆的电镜扫描

由图4可知，大豆经过不同预处理后，扫描电镜图像显示组织结构有所变化。未处理的大豆其纵截面细胞结构紧密，排列成有序的网络结构，管束组织内充满细胞物质；横截面的结构类似四边形。冷冻预处理20 h的大豆微观形态结构发生了明显变化，细胞的网络组织变得更加舒展、松散，细胞间空隙与未处理的大豆相比明显较大，纵截面细胞结构不规则。引起结构及形态产生变化的原因是在冷冻处理过程中，冰晶对种子细胞产生挤压和刺穿作用，凝结的水分聚集，被占据的位置会产生孔隙。超声波预处理0.5 h后，能较好的保持大豆结构，并形成致密的空间网状结构，管束直径减小。潘利华等[31]研究也表明，超声辅助法的大豆结构由棒条状与片层状相互连接而成，能够形成致密的空间网状结构。微波预处理30 s的大豆结构被破坏，变得疏松、表面粗糙，管束直径不规则，并成鳞片状。所以超声波预处理对大豆结构影响较小，冷冻预处理对大豆结构有一定破坏作用；微波预处理对大豆结构破坏程度最大。

a1,a2,a3,a4-未处理大豆；b1,b2,b3,b4-冷冻预处理20 h大豆；c1,c2,c3,c4-超声波预处理0.5 h大豆；d1,d2,d3,d4-微波预处理30 s大豆；下标为1、2的图是纵面(×200, ×1 000)，下标为3、4的图是横面(×200, ×1 000)图4 不同预处理大豆的电镜扫描Fig.4 Scanning electron microscopy of different pretreatment of soybean

3 结论

本实验对不同预处理后豆浆的品质及大豆微观形态变化进行研究，分析了大豆蛋白质含量、蛋白质体外消化率、稳定性、沉淀率、粒径、色泽等变化情况。由实验得出超声波预处理0.5 h后豆浆蛋白质含量、蛋白质消化率达到最大值，大豆细胞结构更加紧密，但其稳定性、感官品质均差于冷冻处理制浆；微波预处理30 s对大豆结构破坏程度最大，所制得的豆浆蛋白质损失严重，其感官品质、稳定性均差于冷冻处理制浆，且色泽偏暗；经过冷冻预处理20 h的豆浆白度增加，蛋白质含量、稳定性较高且豆腥味明显下降，口感更好，说明冷冻预处理可以提高豆浆品质。考虑到现实成本与品质，选取冷冻预处理20 h为豆浆预处理方式。

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Effect of different soybean pretreatment methods on the quality of soybean milk

ZHANG Bi-ying, YANG Rui-lian, ZHANG Jing, TANG Ling, JIANG He-ti*

(College of Food Science Southwest University, Chongqing 400715, China)

To investigate the effect of different soybean pretreatment methods on the quality of soybean milk, four pretreatment methods were chosen; the contents of protein, stability, color, sensory quality, particle size and quality of soy milk were analyzed and compared. The changes of micro morphology in soybean were extracted by scanning electron microscope. The results showed that different soybean pretreatment methods had different effects on the quality of soy milk. For ultrasonic pretreatment soybean, its protein reached to 4.026 6%, and soybean cell structure are closer, but soybean milk sensory quality was not as good as freezing pretreatment, and it had a poor stability. Soybean structure was severe damaged by the microwave pretreatment, with darker color and a big loss of protein, its content was only to 3.241 4%, the sensory quality and stability of soy milk were worse than freezing pretreatment. Moreover, after freezing pretreatment, the whiteness of soy milk was increased to 75.12 , the sensory evaluation scores, the quality and stability of soy milk were all improved and the overall quality of soy milk was the best.

soy milk; pretreatment; quality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201702023

硕士研究生(蒋和体教授为通讯作者，E-mail：jheti@126.com)。

2016-06-04，改回日期：2016-07-20