不同加工工艺对钝化豆浆中胰蛋白酶抑制剂活性研究进展

摘 要：胰蛋白酶抑制剂是豆浆中最主要的抗营养因子，其严重影响着豆浆的营养价值。本文着重综述去除胰蛋白酶抑制剂的主要方法，并结合大豆预处理方式、制浆工艺及后处理方式分析了钝化胰蛋白酶抑制剂的主要加工手段，以期为豆浆生产提供理论依据。

关键词：豆浆;胰蛋白酶抑制剂;制浆;预处理

中图分类号：S-1

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200915007

收稿日期：2020-08-06

作者简介：张彬（1987-），女，硕士，助教。研究方向：粮食深加工与利用。

豆浆作为我国老百姓餐桌上的传统食品，因其蛋白质消化率较高，且富含异黄酮、皂苷、卵磷脂等生物活性因子，不含乳糖和胆固醇，在国际社会享有“植物牛奶”的美誉。但是原料大豆中含有一定量的脂肪氧化酶、胰蛋白酶抑制剂、植物凝集素等抗营养因子，严重影响着豆浆的感官品质及营养价值。胰蛋白酶抑制剂（Soybean trypsin inhibitor，STI）作为大豆中主要的抗营养因子，其含量的多少决定着豆浆的营养价值。目前，随著豆浆生产工艺的不断改进，不同的预处理方式、制浆工艺和后处理手段对STI含量及活性产生不同的影响，寻求最佳解决方案成为豆浆生产领域的研究热点。

1 胰蛋白酶抑制剂的去除技术

1.1 大豆胰蛋白酶抑制剂

原料大豆制得的豆浆中含有多种抗营养因子，其中胰蛋白酶抑制剂的存在严重影响营养物质的消化吸收，造成豆浆品质上的营养缺陷。在蛋白酶抑制因子的家族中，STI属于丝氨酸蛋白酶抑制因子[1]，其对人体产生的影响主要通过与小肠中的胰蛋白酶和糜蛋白酶结合，生成无活性的复合物，胰蛋白酶被消耗和降解后，导致肠道对蛋白质的消化、吸收和利用力减弱，引起外源性氮的损失。另外，胰蛋白酶数量的减少，还可引起胰腺分泌活动增强，导致胰蛋白酶和糜蛋白酶的过度分泌，造成含硫氨基酸的内源损失[2]。

1.2 胰蛋白酶抑制剂的去除技术

STI的活性是评价豆浆质量的重要指标，当豆浆中的STI含量降低90%以上时才被认为可以放心食用。目前STI的去除方法主要包括物理处理、化学处理和生物学处理。

1.2.1 物理处理

物理处理是目前去除STI方法中研究最广泛的，包括热处理、微波处理、压力处理、超声波处理及高压脉冲电场处理等[3]。

其中，加热处理应用最多，分为干热处理和湿热处理。Qin等[4]研究发现干热条件下，大豆经100℃处理40min后STI活性下降至原来的11.7%，继续加压加温后STI的失活速度会加快。湿热处理与干热处理相比，由于水蒸气比空气对热的传递具有更强的穿透性，因此更有利于钝化STI的活性。曹志华等[5]研究发现将大豆粉置于110℃（0.05MPa）下进行湿热处理5min即可使STI活性下降96%，这与陈秋冬等[6]对大豆的湿热处理后STI的活性钝化结论是一致的。

微波处理是通过电磁场作用产生的“加热效应”及“非热效应”导致蛋白质分子热量增加，使其结构和构象产生一定变化，从而达到钝化STI活性的目的。邓慧慧等[7]微波处理豆浆15min后即可将STI完全破坏，处理8min后可以将其降低到11.24%。

1.2.2 化学处理

目前最常用的化学处理法主要为还原剂处理法和酚类化合物处理法。其中，能够明显钝化胰蛋白酶抑制剂活性的还原剂包括偏亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、维生素C、硫酸铜、二硫苏糖醇以及半胱氨酸等。另外，酚类化合物尤其是茶多酚，能够有效地络合胰蛋白酶抑制剂，使其对胰蛋白酶的抑制作用减弱，达到钝化其活性的目的。

1.2.3 生物学处理

目前生物学处理主要包括酶制剂处理、微生物发酵和发芽处理。能够水解STI的蛋白酶种类有很多，包括木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶、氨基乙酰内肽酶、嗜热菌蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶以及碱性内切蛋白酶Alcalase[4]。微生物发酵法中乳酸菌、枯草芽孢杆菌、霉菌发酵等都可使STI失去活性并且降解，吴非等[13]研究发现以米黑毛霉和米根霉发酵钝化效果最好。发芽处理是目前提高大豆营养品质常用的方法，经发芽处理后STI的种类、含量、活性均发生明显变化。

2 不同预处理方式对胰蛋白酶抑制剂的影响

豆浆主要是利用大豆，经过浸泡、打浆、过滤除去豆渣而成。而大豆在制浆前不同的处理方式对豆浆的感官、色泽、稳定性及营养的影响是不同的，尤其是对STI的钝化效果差异较大。

杨道强等[8]分别对清洗沥干的大豆（简称“干豆”），用碳酸氢钠、异抗坏血酸钠复合溶液浸泡后脱水大豆（简称“免浸泡豆”），传统方法泡豆，碳酸氢钠溶液泡豆以及高温高压蒸煮豆等5种前处理方式制浆后，发现STI含量依次为干豆>传统方法泡豆>免浸泡豆>碳酸氢钠溶液泡豆>高温高压蒸煮豆。姜雷等[3]对浸泡、萌发、高温蒸煮3种预处理方式制得豆浆进行研究发现，高温蒸煮对于钝化STI活性影响较为显著，且对于选取的水、碳酸氢钠、柠檬酸等3种浸泡介质而言，经碳酸氢钠处理的豆浆中STI钝化效果最佳。以上研究表明，在豆浆工业生产中，对于原料豆进行物理、化学处理均可使STI活性明显降低。

3 不同制浆工艺对豆浆中胰蛋白酶抑制剂的影响

豆浆的生产根据大豆前处理工艺的不同分为干法制浆和湿法制浆;根据制浆时过滤与加热的先后次序，又分为生浆法、熟浆法。孙雪飞等[9]对干法生浆、干法熟浆、湿法生浆、湿法熟浆、发芽豆生浆、发芽豆熟浆等6种方法制得豆浆进行研究发现，所有豆浆中STI的活性较生豆均有显著降低;湿法制浆和发芽豆制浆与干豆制浆相比，STI的活性降低明显;熟浆工艺制得豆浆中STI明显低于生浆，因而得出熟浆工艺与发芽豆相结合可使STI活性降低的效果最好。

4 不同后处理方式对豆浆中胰蛋白酶抑制剂的影响

在豆浆的工业生产过程中，制得的豆浆往往需要进一步的热处理才能达到杀菌的目的。李唯等[10]对经匀浆机破碎处理得到的大豆液体制品通过不同温度、压力、处理时间以及微波等处理后发现，日常条件下125℃、0.135Mpa处理10min后灭活STI为宜。范鑫等[11]对经干法制浆磨制的豆浆进行热处理后发现，常压煮制后豆浆中STI活性依然较高，提高压力和热处理温度后，STI活性明显较低，这与李唯等结论是一致的。展欣等[12]对巴氏杀菌的豆浆进行酶法钝化并经小鼠实验发现，碱性蛋白酶钝化巴氏豆浆中STI效果较为明显，可以用于工艺生产。以上研究表明，温和处理后豆浆中STI钝化效果较弱，高温、高压以及酶法钝化效果较为理想，但是由于高温处理后的豆浆营养价值受到一定破坏，在工业生产中应用较少。

5 小结

胰蛋白酶抑制剂是豆浆工业生产中较为重要的抗营养因子，也是目前家庭豆浆制取中最值得注意的抗营养成分。目前，在大豆预处理、调整制浆工艺以及后处理等各阶段均可采用不同的处理方式钝化其活性，但在实际生产中STI钝化主要依靠制浆后的热处理，热处理不当极易造成钝化效果差或营养成分遭受破坏等不良影响。随着研究的进一步深入，如何提高钝化速率，同时兼顾豆浆营养价值，合理控制生产成本将成为钝化STI研究的新方向。

参考文献

[1] 程芬芬.大豆胰蛋白酶抑制剂的制备、理化性质及多酚失活机理研究[D].广州：华南理工大学，2017.

[2]田振东.大豆胰蛋白酶抑制剂去除技术研究[D].哈尔滨：黑龙江大学，2018.

[3]姜雷.多重预处理工艺对豆浆抗营养因子与品质影响研究[D].长春：吉林农业大学，2019.

[4]陈婉.大豆制品中胰蛋白酶抑制剂失活方法的研究进展[J].漳州職业技术学院学报，2013（02）：24-29.

[5]曹志华，罗静波，田晓霞，肖立新.湿热处理对大豆粉品质的影响[J].长江大学学报（自科版），2005（11）：52-54，6.

[6]陈秋东，于平，岑沛霖.去除大豆中致甲状腺肿素、凝血素和胰蛋白酶抑制剂的研究[J].食品科学，2002（11）：79-82.

[7]邓慧慧，王世忠，周志江.豆浆中抗营养因子的去除方法[J].食品工业科技，2012（16）：268-272.

[8]杨道强，邢建荣，陆胜民.大豆不同前处理方式对豆浆品质的影响[J].食品科学，2016，37（01）：69-73.

[9]孙雪飞，于寒松，谷春梅.豆浆豆腐中胰蛋白酶抑制因子活性的研究[J].食品研究与开发，2018，39（21）：1-6.

[10]李唯，石月，王晶.不同热处理方式对大豆液体制品品质的影响[J].食品科学，2011，32（05）：153-156.

[11]范鑫，黄越，石芸.热处理时间和压力对豆浆胰蛋白酶抑制剂的影响[J].食品工业科技，2014（07）：168-170.

[12]展欣.巴氏杀菌豆浆中胰蛋白酶抑制因子的钝化研究[D].吉林农业大学，2016.

[13]吴非，李红梅.生物法失活大豆胰蛋白酶抑制剂的研究[J].食品与发酵工业，2008（06）：1-5.

（责任编辑 周康）