不同制浆工艺对豆浆品质的影响

范柳，刘海宇，赵良忠*，沈国祥，邓雅欣 ，谢春平，吴江 ，莫鑫

1(邵阳学院 食品与化学工程学院，湖南 邵阳,422000)2(豆制品加工技术湖南省应用基础研究基地，湖南 邵阳,422000) 3(湖南省果蔬清洁加工工程技术研究中心，湖南 邵阳,422000)

大豆(Glycinemax，soybean)，原产于中国，古代称之为“菽”，在中国农作物中占有独特的地位[1-2]。大豆中蛋白质含量高达40%[3]，其品质可与高质量的鱼、肉相媲美，因此大豆也有“豆中之王”、“田中之肉”、“优质蛋白质的仓库”的美誉[4, 5]。豆浆是指利用大豆，经过泡浸、制浆、过滤除去豆渣得到的浆汁[6]，豆浆中不仅含有丰富的蛋白质、脂肪，而且是维生素B1、B2和矿物质元素铁、镁、磷等的优良来源[7-8]。豆浆中含有很多功能性的因子，如大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆低聚糖等，具有良好的抗氧化、防“三高”、改善肠道菌群等功效[8-12]。无论从营养上还是文化上，豆浆都具有较高的价值，所以豆浆被冠以“中华食品之瑰宝，世界食林之精华”的称号[13]。

目前，湿法豆浆加工工艺根据制浆时过滤与加热的先后次序，分为生浆法、熟浆法[14]，而熟浆法又分为一次浆渣共熟工艺、二次浆渣共熟工艺[15]和热水淘浆工艺[16]。不同制浆工艺生产出的豆浆及其大豆制品品质存在差异。本文通过研究4种制浆工艺生产出来豆浆的粒径分布、理化指标以及营养成分，比较不同制浆工艺的差异性，为豆浆生产提供工艺依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

加拿大非转基因豆，岳阳市万越进出口贸易有限公司；去离子水，由豆制品加工技术湖南省应用基础研究基地提供；其他试剂均为分析纯。

WJL-628型粒径分析仪，上海仪电物理光学仪器有限公司；UV-1780型紫外可见分光光度计，日本岛津公司；NDJ-5S旋转式黏度计，上海平轩科学仪器有限公司；ATC型阿贝折射仪，上海淋誉贸易有限公司；SJJ-20型煮磨浆机制浆机，北京康得利机械设备制造有限公司；UDK139型凯氏定氮仪，意大利VELP公司；VELOCITY18R型台式冷冻离心机，澳大利亚达卡米公司,DJ-3002型电子天平，福州华志科学仪器有限公司；GZX-9140MBE型电热鼓风干燥箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.2 制浆

1.2.1 生浆工艺[16]

1.2.1.1 工艺流程

大豆→清洗→浸泡→磨浆→浆渣分离→煮浆→过滤→定容→豆浆

1.2.1.2 工艺要点

(1)浸泡：清洗大豆2遍后，按照1∶3的豆水质量比，将5 kg干豆在25 ℃下浸泡8 h，浸泡完成后湿豆质量约为10～11 kg。

(2)磨浆：将浸泡好的大豆与水按1∶5.5的质量比进行磨浆。

(3)煮浆：将分离好的豆浆加热至104 ℃，保温、保压5 min。

(4)过滤：使用200目网带进行过滤。

(5)定容：将得到的豆浆加入温水，定容到45 L。

1.2.2 一次浆渣共熟工艺[16]

1.2.2.1 工艺流程

大豆→清洗→浸泡→磨浆→煮浆→浆渣分离→过滤→定容→豆浆

1.2.2.2 工艺要点

(1)浸泡：清洗大豆2遍后，按照1∶3的豆水质量比，将5 kg干豆在25 ℃下浸泡8 h，浸泡完成后湿豆质量约为10～11 kg。

(2)磨浆：将浸泡好的大豆与水1∶5.5的质量比进行磨浆。

(3)煮浆：将分离好的豆浆加热至104 ℃，保温、保压5 min。

(4)过滤：使用200目网带进行过滤。

(5)定容：将得到的豆浆加入温水定容到45 L。

1.2.3 二次浆渣共熟工艺[17]

1.2.3.1 工艺流程

1.2.3.2 工艺要点

(1)浸泡：清洗大豆2遍后，按照1∶3的豆水质量比，将5 kg干豆在25 ℃下浸泡8 h，浸泡完成后湿豆重量约为10～11 kg。

(2)磨浆：将浸泡好的大豆与水1∶3.5的质量比进行磨浆。

(3)煮浆1：将分离好的豆浆进行加热至90 ℃，保温2 min。

(4)洗渣：加入2倍65 ℃的水洗涤豆渣。

(5)煮浆2：将洗渣水与豆渣共同加热至90 ℃，保温2 min。

(6)煮浆3：浆豆浆1与豆浆2混合后共同加热至104 ℃，保温、保压5 min。

(7)过滤：使用200目网带进行过滤。

(8)定容：将得到的豆浆加入温水定容到45 L。

1.2.4 热水淘浆工艺[16]

1.2.4.1 工艺流程

1.2.4.2 工艺要点

(1)浸泡：清洗大豆2遍后，按照1∶3的豆水质量比，将5 kg干豆在25 ℃下浸泡8 h，浸泡完成后湿豆重量约为10～11 kg。

(2)磨浆：将浸泡好的大豆与二浆以1∶5.5的质量比进行磨浆。

(3)煮浆：将分离好的豆浆进行加热至104 ℃，保温、保压5 min。

(4)热水淘浆：淘浆温度为85 ℃，时间为5 min。

(5)过滤：使用200目网带进行过滤。

(6)定容：将得到的豆浆加入温水定容到45 L。

1.3 感官评价

挑选10位经过培训的专业研究生组成感官评价小组，分别对4种不同制浆工艺生产出来的豆浆进行独立感官评价。按照表1的评价标准分别从色泽、气味、滋味、稳定性4个方面进行评分，其总分记为感官评分，再取平均值作为最终感官评价结。

表1 豆浆品质感官评分表

1.4 物理指标检测

1.4.1 豆浆稳定性[18]

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，并按公式(1)计算：

(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。

1.4.2 豆浆离心沉淀率[18]

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，倒扣试管沥干称重，平行测定3次，并按公式(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。

1.4.3 豆浆黏度

使用NDJ-5S黏度计测定豆浆黏度，黏度计使用0号转子，转速为60 r/min，测量温度为25 ℃。

1.4.4 豆浆粒径测定

使用WJL-628型激光粒径仪测定豆浆粒径分布范围及其平均粒径，参数控制：分散介质为蒸馏水折射率实部为1.76，虚部为0.05，理想遮光比为1～2，介质折射率为1.33。

1.4.5 豆浆粒子密度测定

豆浆体系由介质水以及除水以外的所有粒子组成，使用差值法可计算出豆浆粒子密度。按公式(3)计算：

(3)

ρ粒子,豆浆粒子密度，g/cm3；m豆浆,豆浆质量，g；m水,水的质量，g；V豆浆,豆浆体积，mL；V水,水的体积，mL。

1.4.6 豆浆沉降速度测定[19]

豆浆的沉降速度与豆浆稳定性密切相关，使用激光粒径仪测量豆浆粒径，使用黏度仪测量豆浆的黏度，根据斯托克斯定律(Stokes Law)中，粒子受到的向下的重力为沉降介质的浮力与摩擦阻力二者之和，即公式(4)如下：

(4)

式中：v,沉降速度，cm/s；d,粒子平均直径，cm；η,介质黏度，Pa·s；ρ1,粒子密度，g/cm3(豆浆体系中除水以外的所有粒子密度)；ρ2,介质密度，g/cm3(水是豆浆体系中的介质)。

1.5 营养成分测定

1.5.1 豆浆蛋白质含量测定

按GB 5009.5—2016规定的分光光度法测定，蛋白质的换算系数为6.25。

1.5.2 豆浆脂肪含量测定

按GB 5009.6—2016规定的索氏提取法测定，使用的提取剂为石油醚。

1.5.3 豆浆中水分含量测定

按GB 5009.3—2016规定的直接干燥法测定。

1.5.4 豆浆中灰分含量测定

按GB 5009.4—2016规定的直接干燥法测定。

1.6 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 22进行分析。

2 结果与分析

2.1 豆浆感官评价结果分析

由图1可知，对不同制浆工艺得到豆浆进行感官评分，熟浆工艺感官评价平均得分为86.0分,明显高于生浆工艺得分74.8分。这可能是因为生浆工艺采用先浆渣分离再煮浆的工艺顺序，导致豆糊暴露在空气中的时间过长，油体蛋白被巯基蛋白酶水解、磷脂被磷脂酶水解使受体中甘油三酯暴露出来，被脂肪氧化酶催化，产生正乙醇、乙醛等不和谐风味物质，影响豆浆感官评价[20]。且在煮浆过程中，部分分子质量较小的大豆纤维素发生膨化，给豆浆带来粗糙口感。在3种熟浆制浆工艺中，感官评价得分二次熟浆法为87.8分,热水淘浆法87.3分，一次熟浆法82.9分，显然，二次熟浆法和热水淘浆法制浆差异较小且都高于一次熟浆法，可能是由于二次熟浆法与热水淘浆法分别采用多次加热共熟、热水磨浆得到的豆浆中大豆低聚糖含量高，使豆浆口感更佳饱和、细腻，且豆浆中不良风味物质、抗营养因子含量少，豆浆风味更加和谐。

图1 不同制浆工艺对豆浆感官指标的影响

2.2 豆浆物理指标分析

由表2可以看出，二次熟浆工艺(94.9%)与热水淘浆工艺(93.7%)的稳定性显著高于一次熟浆法(85.3%)与生浆工艺(84.4%)，可能是由于二次熟浆与热水淘浆工艺对蛋白质、多糖、磷脂等提取率高，有利于通过氢键形成“蛋白质+磷脂+脂肪”的稳定结构，有效地阻碍了脂肪聚合形成大油体上浮，也防止蛋白质粒子聚沉形成蛋白质沉淀，所以得到豆浆稳定性高。

表2 不同制浆工艺豆浆理化指标测定结果

注：同一列不同小写字母表示具有显著性差异(P<0.05)(下同)

生浆工艺与一次熟浆工艺豆浆中的营养物质大多是以游离形态存在，没有形成稳定的结构，导致豆浆的稳定性较差，离心沉淀率也较低。通过分析豆浆沉降速度的变化，可以推测产品的稳定性趋势，从而及时发现生产中引起产品不稳定的环节[21]。在特定的植物蛋白饮料中，粒子的密度与介质的密度变化不大，可约等于常量，豆浆黏度与豆浆粒子大小成为一项沉降速度的2个主要因素。二次熟浆工艺与热水淘浆工艺中可溶性固形物溶出率高，增加豆浆体系黏度；多次加热也提高酸性多肽与7 s的α、α′亚基分布于蛋白质粒子表面，提高蛋白质粒子表面的亲水性也可能是豆浆黏度增高的一个重要原因[22]。所以沉降速度最小的为二次熟浆工艺(0.264 nm/s)，热水淘浆工艺次之(0.281 nm/s)，生浆工艺(0.321 nm/s)与一次熟浆工艺(0.304 nm/s)较大。

2.3 豆浆粒径测定结果分析

如图2、3所示，4种制浆工艺得到的豆浆粒径主要分布在0.1～2.8 μm之间，生浆制浆工艺、一次熟浆工艺、热水淘浆工艺、二次浆渣共熟工艺分别在0.429、0.469、0.514以及0.562 μm占比最高，占比分别为7.70%、7.64%、7.00%以及5.50%；生浆工艺最大粒径为2.174 μm，一次熟浆工艺最大粒径为2.379 μm，二次熟浆工艺最大粒径为2.603 μm，热水淘浆工艺最大粒径为2.849 μm。初步估计当豆浆粒径分布在0.01～0.2 μm时，主要以单个流离的油体粒子、蛋白质粒子、多糖、磷脂等形式存在；当豆浆粒径分布在0.2～0.6 μm之间时，主要以蛋白质+多糖、蛋白质+磷脂+脂肪、蛋白质+多糖+蛋白质、油脂+油脂、油脂+油脂+磷脂+蛋白质等形式存在；当豆浆粒径分布在0.6～2.8 μm时，主要是以蛋白质沉聚物、大分子油体以及小分子纤维素等形式存在。

图2 不同制浆工艺粒径分布范围

4种不同制浆工艺中，二次熟浆工艺D50(中位粒径)以及D[4,3](平均粒径)最大，分别为0.500、0.547 μm；热水淘浆法次之，分别为0.469、0.527 μm；一次熟浆工艺第三，分别为0.446、0.502 μm；生浆工艺最小，分别为0.423、0.454 μm。3种熟浆工艺豆浆的D50、D[4,3]均比生浆工艺大，实验结果与KYOKO等[23]在从豆渣中提取的成分对豆浆和豆腐质地理化性质的影响中结论一致。3种熟浆工艺中二次熟浆工艺最大、热水淘浆次之、一次熟浆工艺最小，主要是二次熟浆工艺采用“2提3煮”，得到的豆浆中小颗粒蛋白质、多糖、K+、Na+等物质含量高，这些小颗粒蛋白质以S-S结合，蛋白质、脂肪、多糖之间以氢键连接形成大颗粒物质，导致二次熟浆工艺粒径最大。一次熟浆法工艺比较简单，只通过1次洗渣，1次煮浆，得到豆浆中营养物质相对较少，所以豆浆粒径为熟浆工艺中最小。

图3 不同制浆工艺对豆浆粒径D50、D[4,3]的影响

2.4 豆浆营养成分含量分析

由表3可知，生浆工艺蛋白质、脂肪、总糖、灰分含量处于4种制浆工艺中最低，可能是由于大豆中营养成分在磨浆之后没有完全浸提到豆浆中，就将豆浆、豆渣进行分离，大量营养物质随着豆渣被分离，造成豆浆中营养成分低于其他3种熟浆工艺。二次熟浆工艺豆渣被二次加热洗提豆浆，豆浆历经3次加热，最大地减少进入豆渣中营养成分的含量，使更多的蛋白质、脂肪、多糖等营养物质溶出至豆浆中，所以二次熟浆工艺营养成分含量最高。热水淘浆法营养成分含量次之，热水淘浆法将第一次浆渣分离的豆渣通过热水洗浆、分离得到的第二道浆再次作为下一次磨浆水，热水磨浆提高了大豆中营养成分溶出率的同时有效减少豆渣中营养成分含量。总体而言，二次熟浆工艺营养成分提取率最高(蛋白为3.89 g/100 g、脂肪为1.814 g/100 g、总糖为1.267 g/100 g)，热水淘浆工艺次之(蛋白质为3.823 g/100 g、脂肪为1.790 g/100 g、总糖为1.146 g/100 g)，一次熟浆法第三(蛋白质为3.688 g/100 g、脂肪为1.623 g/100 g、总糖为0.954 g/100 g)，生浆工艺营养成分提取率最低(蛋白质为3.571 g/100 g、脂肪为1.608 g/100 g、总糖为0.87 g/100 g)。

表3 不同制浆工艺豆浆营养成分含量 单位：g/100 g

2.5 豆浆品质指标相关性分析

使用SPSS 22对豆浆营养指标(蛋白质、脂肪、水分、总糖)、物理指标(黏度、稳定性、沉淀率、平均粒径)与感官评分进行Pearson相关性分析，结果表明：蛋白质与脂肪、总糖、黏度、稳定性、平均粒径、感官评价呈极显著正相关关系(r分别为：0.930、0.914、0.968、0.843、0.979、0.975)，与稳定性存在显著性相关关系(r=0.6)，与沉降速度呈负相关关系(r=-0.974)。蛋白质含量与总糖、脂肪存在极显著相关关系，可能与大豆在磨浆、洗渣、煮浆工艺过程中提取率相关，蛋白质提取率升高，总糖、脂肪等含量也会随之升高；蛋白质、脂肪、总糖含量升高，豆浆中蛋白质、脂肪、多糖含量升高，豆浆中会形成大分子稳定结构，提高豆浆体系的稳定性、黏度以及平均粒径；当豆浆总糖、脂肪、多糖含量增高、豆浆体系更加稳定豆浆的感官评价也会随之升高。

豆浆沉降速度与豆浆稳定性、黏度呈负极显著相关关系(r分别为：-0.968、-0.953)，与豆浆粒径呈负极显著相关关系(r=-0.902)，主要是因为斯托克斯公式中规定当测定粒子与介质密度相对稳定时，粒子的沉降速度与粒子粒径呈正相关关系，与介质黏度呈负相关相关[24]，当粒子沉降速度越慢时，体系稳定性越好，所以豆浆沉降速度与豆浆稳定性呈负极显著关系。

表4 豆浆品质指标相关性分析表

注：N=12，df=10，M=2*在0.05水平上(双侧)显著相关，**在0.01水平上(双侧)极显著相关

3 结论

4种制浆工艺中，二次熟浆工艺感官评价最高、热水淘浆工艺次之、一次熟浆工艺第三、生浆工艺最低，具体分数分别为：87.8、87.3、82.9、74.8分。其中二次熟浆工艺与热水淘浆工艺制得豆浆滋味顺滑、饱满，豆香味醇厚、浆体均匀，最受品评者喜欢。

4种制浆工艺中，物理稳定性最好的为二次熟浆工艺(稳定性94.95%、黏度5.82 mPa·s、沉降速度0.264 nm/s)，热水淘浆工艺次之(稳定性93.70%、黏度5.43 mPa·s、沉降速度0.281 nm/s)，一次熟浆工艺第三(稳定性85.36%、黏度4.62 mPa·s、沉降速度0.304 nm/s)，物理稳定性最差为生浆工艺(稳定性84.44%、黏度3.131 mPa·s、沉降速度0.321 nm/s)。

4种制浆工艺中，二次熟浆工艺D50、D[4,3]最大，为0.500、0.547 μm；热水淘浆法次之，为0.469、0.527 μm；一次熟浆法第三，为0.446、0.502 μm；生浆工艺最小，为0.423、0.454 μm。

二次熟浆工艺营养成分提取率最高(蛋白质为3.89 g/100 g、脂肪为1.814 g/100 g、总糖为1.267 g/100 g)，热水淘浆工艺次之(蛋白质为3.823 g/100 g、脂肪为1.790 g/100 g、总糖为1.146 g/100 g)，一次熟浆法第三(蛋白质为3.688 g/100 g、脂肪为1.623 g/100 g、总糖为0.954 g/100 g)，生浆工艺营养成分提取率最低(蛋白质为3.571g/100 g、脂肪为1.608 g/100 g、总糖为0.87 g/100 g)。

豆浆感官评价、物理指标以及营养指标存在着复杂相关关系，其中感官评价、稳定性、黏度、豆浆粒径存在显著性正相关关系，豆浆营养物质提取率越高，豆浆物理稳定性越好、豆浆感官得分越高。