从脲酶活性探讨不同海拔高度下豆浆机的健康安全

孟晓山 张晓

中国家用电器研究院 北京 100053

1 引言

豆浆含有丰富的植物蛋白和磷脂等营养物质，经常服用不仅能够加快新陈代谢，还能够降低胆固醇、抑制动脉粥样硬化和血压上升，十分利于身体健康。然而，由于大豆中含有少量抗营养因子，如：胰蛋白酶抑制剂能抑制人体内胃蛋白酶、胰蛋白酶等几十种蛋白酶的活性，破坏或阻碍营养物质消化与吸收，大量饮用后容易发生恶心、呕吐、腹泻等中毒症状。只有经过充分的熬煮，才能将豆浆中此类酶蛋白灭活，消除其生物毒性，并以脲酶活性来判断豆浆的煮熟度。

GB/T 26176-2010《豆浆机》提出了煮熟度要求，测试方法参照QB/T 2132-2008《植物蛋白饮料 豆奶（豆浆）和豆奶饮料》的附录A进行，试样中脲酶呈阴性则说明煮熟度合格。脲酶定性原理是：脲酶在合适的温度和酸碱度下催化尿素分解，生成的铵离子在碱性条件下可与纳氏试剂发生显色反应，具体过程如下列方程式所示。如果试样中的脲酶已经失活，则显色反应不会发生。然而在实际测试过程中，通过肉眼判定阳性（黄色）、弱阳性（微黄色）和阴性（与对照管同色或更浅）时，很容易因为测试人员的色觉差异和主观意识造成误判。此外，GB/T 26176明确要求豆浆机的正常工作环境所处海拔高度不超过1000m。因为海拔每升高1km，水的沸点平均下降3℃，严重削弱厨房电器的煮熟功能，给多达1亿高海拔地区居民造成了极大困扰。市售的豆浆机在高海拔地区是否还能达到煮熟度要求尚不清楚，亟需开展相关研究。

本研究针对上述问题，测试了3款主流品牌豆浆机在制备豆浆过程中脲酶活性的变化，考查了针对不同海拔时水沸点对脲酶活性的影响，并采用分光光度法对上述判定结果进行验证，以期发现目前市售豆浆机在高海拔地区使用存在的问题，为企业开发适用于高海拔地区的豆浆机提供参考依据，并推动相关标准的修订和完善。

图1 试验用豆浆机

2 材料与方法

2.1 豆浆制作方法

选用当季、无虫、无霉、颗粒饱满的大豆作为制浆原材料，并分别用干大豆和湿大豆进行试验。大豆与水的总质量比固定为1:15，湿大豆先按1:3的比例自然浸泡8h，制浆时再补足水量，3台豆浆机同时工作。生豆浆则通过破壁机按同样的配料比制备，再在不同水浴温度下进行热处理试验。

2.2 仪器及方法

3台不同品牌的豆浆机（具有破壁功能，如图1所示）用于制备豆浆、智能恒温循环器（知信仪器，ZX-20A）控制生豆浆的煮制温度；UV-Vis分光光度计（岛津，UV-2600）在420nm最大吸收波长下测定待测试样的吸光度。

按照豆浆机说明书制备豆浆，取样要求遵循GB/T 26176-2010《豆浆机》的规定；参照QB/T 2132-2008《植物蛋白饮料 豆奶（豆浆）和豆奶饮料》附录A对脲酶活性进行定性；在吸光度测定之前需对待测试样进行过膜处理，所得滤液尽快检测。

表1 干大豆、湿大豆在豆浆制备过程中脲酶活性的变化

表2 不同温度（海拔）下脲酶活性随加热时间的变化

3 结果与分析

3.1 脲酶活性在豆浆制备过程中的变化

不同于依赖定时功能的传统豆浆机，此3款豆浆机均配有智能控制系统，按照：加热至微沸→保温→多次间歇打浆→延时煮浆→完成的顺序进行，不受冷水制浆或热水打浆影响，即消费者使用时无需特意使用温水或开水。对于1L、8℃的水，A、B、C这三款豆浆机完成一次豆浆制备所需时间分别为28min50s、29min和31min30s，制浆周期彼此相差不大。分别在第一次打浆后和延煮完成后取样，对其中脲酶的活性进行判定，结果如表1所示。

第一次打浆后，干大豆豆浆中脲酶活性比湿大豆的要高些，甚至出现阳性，可能是大豆浸泡后，脲酶释放更快，并很快在高温下被灭活，而干大豆在检测过程中仍有少量的释放。此外，A款豆浆机所制豆浆中脲酶活性普遍要强于其他两款，这与机器程序设计中打浆频次、打浆时温度及延煮时间等不同有关。不过，经过充分的延煮，豆浆中脲酶活性最终均呈阴性，煮熟度均达标，说明大豆浸泡与否不影响豆浆机的煮熟度性能。

3.2 海拔高度对脲酶活性变化的影响

当海拔升高至1500m、3000m和4500m，水的沸点分别降至95℃、90℃和85℃左右。将同等浓度的生豆浆分别置于这三个温度下恒温加热（3组平行），并跟踪豆浆中脲酶活性随加热时间的变化，结果如表2所示。

由表2可知，经过95℃水浴处理3min后，生豆浆中脲酶活性已从初始的强阳性降至阳性，到6min时彻底转阴，说明豆浆机若在1500m的海拔高度下使用，只需将豆浆煮沸6min即可将脲酶灭活。当水浴的温度降至90℃，热处理3min后脲酶活性降至次强阳性；继续加热至6min，脲酶活性进一步下降，但是试样颜色较对照组的明显要深，不好判定是黄色还是淡黄色，暂定为阳性或弱阳性；到12min时，试样的颜色与对照组的基本相同，说明此时豆浆中脲酶活性已经转阴。由此可见，豆浆机若在海拔高度3000m左右的地区（如：西藏林芝3100m）使用，豆浆经12min煮沸处理后，豆浆中的脲酶就可被失活，不会再对人体健康构成影响，但该温度下熬煮时间较95℃下的明显延长。热处理温度进一步降至85℃时，处理3min后，豆浆中脲酶的活性仍为强阳性，说明此时的脲酶活性居高不下；当处理至6min，试样的颜色有所变浅，对比后可判定为次强阳性或阳性，脲酶活性仍然较高；当热处理的时间达到12min时，从试样的颜色来看，脲酶活性进一步下降，但是很难判定是阳性还是弱阳性；时间进行至20min，试样的颜色再次变浅，但是相比对照组又明显有淡黄色迹象，脲酶活性可能仍未转阴，暂判定为弱阳性或阴性；当熬煮时间到30min后，试样颜色有所变浅，接近对照组，主观上较难判定是否真正达到阴性，但可以推断脲酶基本已经灭活。

总的来说，持续的高温热处理可以逐渐降低豆浆中脲酶的活性，但是随着热处理温度的逐渐降低，灭活所需的时间明显延长，即随着海拔的提升，豆浆保持沸腾的时间需要不断地延长。高海拔下，长时间热处理最终能将豆浆中脲酶基本灭活，但是煮制时间的延长是否会造成其他营养物的流失还有待进一步研究。

3.3 分光光度法判定脲酶活性

由于QB/T 2132-2008中提供的脲酶定性方法没有明确限定脲酶定性等级间的界限，仅通过肉眼来区分砖红色、橘红色、深金黄色或黄色、淡黄色或黄色、与对照组同色或更浅进而判定脲酶活性等级，容易受到测试人员的主观意识和色觉差异影响而造成误判。上述试验中的所有试样经过过滤处理后，通过分光光度计测定各个试样在420nm下的吸光度，所得数据分别见表1和表2，并与标准中“目视比较法”的判定结果进行比较。

表1中的A款豆浆机在用湿大豆制浆试验中，第一次打浆后样品被判定为弱阳性，而根据吸光度的大小，此样品吸光度与对照组的相当，应该被判定为阴性。类似的，C款豆浆机在用干大豆制浆的试验中，第一次打浆后所采集的样品中脲酶活性也被误判。表2中，出于严谨，将不同颜色深浅的样品相互比较后再做判定，但仍有较多的样品难以判定具体等级，特别是在85℃下热处理20min和30min后脲酶活性难以准确判定，此类肉眼难以甄别的微小色差将影响高海拔地区豆浆达到安全饮用水平所需煮制时间的确定以及煮熟度是否合格的评判。通过吸光度大小比较，这两个样品的吸光度确实十分接近对照组的吸光度，与对照组的差值分别为：0.134和0.067，比12min时0.620的差值要小很多，吸光度大幅降低说明尿素分解的更少，脲酶活性在不断下降。综合表2中“目视比较法”和分光光度法对脲酶活性的判定结果考虑，建议按如下规则对脲酶活性的等级界限进行明确划分：对照组的吸光度为A，待测试样的为B，若两者差值（B-A），不大于0.1则判定为是阴性；若介于0.1～0.5则为弱阳性；若介于0.5～1.5则为阳性；若介于1.5～3.0则为次强阳性；若大于3.0则为强阳性。

4 结论

研究结果表明，所用的3款豆浆机完成一次制浆程序后均能将豆浆中的脲酶充分灭活，不受干大豆或湿大豆材料的影响。豆浆保持沸腾的时间随着豆浆机工作环境海拔的提升需要不断延长，但仍可在半小时内将豆浆中脲酶基本灭活。基于分光光度法，能克服“目视比较法”个体主观意识和色觉差异的弊端，并可根据吸光度来划定脲酶活性的等级界限。通过模拟不同海拔下的沸点温度，考查了豆浆煮制过程中脲酶活性的变化，获得了基础研究数据，从而为适用不同海拔高度豆浆机的设计和安全使用提供技术支撑，保障了我国高原地区豆浆机消费者的身体健康安全。为此，建议在豆浆机的相关标准中，规定豆浆机明示出适用海拔高度，并提出相应煮制时间的技术要求。