大豆食品原料与加工技术问题研究进展

郭顺堂徐婧婷

（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

大豆食品原料与加工技术问题研究进展

郭顺堂*徐婧婷

（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

大豆是重要的食品原料，也是世界贸易中重要的战略物资。大豆的丰富营养价值和作为可开发利用的优质蛋白质资源得到了世界各国的广泛重视。2009年8月，在北京举行的第八届世界大豆研究大会对大豆种质资源、遗传育种、基因组学、大豆病害及防治、大豆营养与健康、现代加工技术及产品应用等领域的科学问题进行了广泛的交流，与会大豆科学家报道了最新研究进展。根据与会者的报告内容，本文对大豆食品原料学和现代加工技术中的一些研究进展进行了总结，力求为我国的大豆研究和产业研究发展提供参考依据。

1 贮藏条件与大豆原料品质

大豆从采收后到加工，因市场消费地点的不同要进行一定时间的贮藏和运输。当大豆暴露在不同的温度和湿度条件下时，随着时间的延长，大豆成分的一些性质，如蛋白质高级结构、溶解性等会发生变化，从而影响大豆的加工品质。

Carl J.Bern教授（Iowa State University）对大豆品种、收获方式和环境湿度对大豆品质的影响进行了研究。指出，从高湿度人工收获，低湿度机械收获，低湿度人工收获，到高湿度机械收获，大豆的受损程度依次增加。尽管贮藏期间不同品种间自由氨基酸（FFA）的生成速度不同，但CO2生成速度却相同。将大豆于27℃条件下贮藏时，水分含量为14%的大豆氮溶解指数（NSI）比9%的下降快。Kow-Ching (Sam)Chang教授 (North Dakota State University)与其科研团队长期研究贮藏大豆的品质问题。他们总结到，高湿和高温环境可使大豆在感官上色泽变深，大豆贮藏蛋白被糖基化，二硫键增加而表面疏水性减少，二级结构发生改变。由于疏水性相互作用和二硫键作用，蛋白溶解性降低，大豆蛋白形成不溶性聚合体。在恶劣的条件下贮藏的大豆,其制备豆腐的产量和品质明显下降。此外，高温高湿贮藏还会使大豆的可滴定酸度增加，植酸和蛋白质溶解度降低。共轭丙二酰异黄酮转化为糖苷和苷元。

贮藏条件也会影响大豆种子的活力。为使种用大豆在生产期时能达到生产标准要求，大豆不但要避开高温高湿贮藏环境，还要对种子进行适当的包衣处理，提高种子质量。N.K.Biradar-Patil（University of Agricultural sciences,Dharwad）报道，大豆经聚合物涂层（5 mL/kg）和杀菌（福美双（2 g/kg））处理后有较高的发芽率、活力指数、电导率和较低的种子感染率；而聚合物（5 mL/kg）+萎锈灵200（2g/kg）处理的大豆效果次之。储存12个月后，聚合物+福美双处理后的大豆发芽率和活力指数分别为75.7%和1928。即使贮藏时间超过12月，使用聚合物+福美双，聚合物+萎锈灵200和萎锈灵200处理的大豆种子仍可使其发芽率维持在种子认证的最低标准（70%）以上。

2 大豆成分改良与大豆品质

对大豆中有益于健康或加工特性的成分进行分析和筛选，是改善大豆原料品质的基本途径。大豆油脂加工时产生的反式脂肪酸始终困绕着大豆油脂加工企业。Steven Schnely团队通过生物技术，培育出了改变脂肪酸结构的大豆品种。这种大豆榨出的油再加工时不含反式脂肪酸。该小组还做了大量努力来开发该品种，推广五年来，建立了新产品生产体系，并向市场推广新品种。

Chigen Tsukamoto(Iwate University,Japan)一直研究大豆种子中皂甙和异黄酮种类及其遗传规律。对皂甙的研究发现，使大豆皂甙A的前体分子21位碳羟基化的P450单氧酶（CYP酶）缺失会引起大豆皂甙A缺失。大豆皂甙DDMP能够裂解为大豆皂甙B的糖苷和有香甜味的麦芽酚。缺失脂氧合酶（LOXs）的大豆品种比普通大豆可产生更多的麦芽酚。这说明加工过程中产生的麦芽酚是由DDMP大豆皂甙受热裂解产生，而不是LOXs的氧化分解产物。控制DDMP大豆皂甙和麦芽酚的含量比控制异黄酮的含量要相对容易，因此可通过减少大豆皂甙A和LOXs来育成DDMP大豆皂甙和麦芽酚含量高的大豆品种，用于加工健康且美味的大豆食品。巴西农牧业研究所（Embrapa）通过传统的遗传育种技术改变生物活性成分，培育出了具有高附加值的特殊大豆品种。Embrapa成功培育了的品种有BRS 213，BRS 257，BRS 216 ，BRS 267和 BRSMG 790A 型大豆品种。其中品种BRS 213和BRS 257是低脂肪氧化酶活性的大豆，可用于低或无豆腥味大豆产品的开发。品种BRS 216具有较高的蛋白质含量和较低的百粒重（10 g/100粒），适合于生产“纳豆”。BRS 258为高产量的常规品种，黄脐，加工产品的风味温和。BRS 267和BRSMG 790A种子颗粒大（25g/100粒），而且因其还原糖、谷氨酸和丙氨酸等氨基酸含量高而具有良好的风味，这些品种则适合加工豆腐、豆奶。

Makita Hajika对缺失脂肪氧化酶大豆进行了加工特性评价。采用普通大豆和LOXs缺失大豆为原料加工豆酱（味噌）、纳豆等这些原料在破碎之前需热处理的大豆制品时，产品之间差异不大。但在对大豆制品进行湿法破碎时不需加热处理，如加工豆浆和豆腐时，缺乏脂肪氧化酶的大豆制品其感官评价存在优势。在日本，LOXs缺失品种目前主要应用于油炸豆腐加工和有传统特色的地方性大豆制品。

3 大豆及加工产品的生理活性成分

大豆中含有的生理活性成分经过分离和富集开发可大大提高产品的附加值。如大豆磷脂中含有卵磷脂、磷脂酰胆碱、磷脂酰胺等。葡萄糖神经酰胺（GlcCer）和神经酰胺（Cer）是大豆中的主要鞘脂成分，T.Wang(Iowa State University)通过对种子成熟期间和加工过程中GlcCer和Cer的含量分析研究了大豆中的鞘脂（SL）和磷脂（PL）的含量变化。随着种子的逐渐成熟，SL和PL的含量呈下降趋势。从开花后28 d至种子成熟，Cer的含量（干基）从51.4 nmol/g降至 22.2 nmol/g，GlcCer含量从522.8 nmol/g降至135.8 nmol/g。总脂肪中PL含量从9.1%降至3.5%。以实验室规模按传统方法提取大豆中的毛油，再将脱脂豆粕分别进行深加工，模拟工业化生产醇洗大豆浓缩蛋白（SPCe）、酸洗大豆浓缩蛋白（SPCa）和分离蛋白。在提取毛油之后，91%的GlcCer仍留在脱脂豆粕中，而在浓缩大豆蛋白（酸洗SPCa、醇洗SPCe）和SPI中分别存有52%、42%和26%的GlcCer，也就是说，50%左右的GlcCer转移到了浓缩蛋白，而大豆分离蛋白中含有的GlcCer尚不足1/3。同时，所有蛋白产品中含有的GlcCer浓度基本相似，均在281 nmol/g左右。

明代李时珍的《本草纲目》中记载了大豆具有药用价值，其主要是指黑大豆。国际上也有许多学者开展了对黑大豆功能活性的研究，如抗氧化性、维持肠道健康等。Vineet Kumar对黑大豆和黄大豆抗氧化能力以及抗氧化剂在豆腐和豆渣中的保持量进行了比较研究。黑大豆的总酚含量（TPC）、铁还原力（FRAP）、2,2-二苯基硝基肼（DPPH）自由基清除能力平均值显著高于黄大豆（P<0.05）。异黄酮和生育酚的平均含量无显著性差异（P<0.05）。但黑大豆中维生素C的含量显著（P<0.05）高于黄大豆。与原料大豆相比，黑大豆和黄大豆加工的豆腐其FRAP、DPPH自由基清除能力和TPC显著地降低。但是，两种不同原料制作的豆渣与豆腐的抗氧化能力相对保持较高，并且，黑大豆豆渣的FRAP、DPPH自由基清除能力和TPC的保留值显著（P<0.05）高于黄大豆豆渣。

A.K.Dixit（Devi Ahilya University）对 Kaliture,Harasoya和 NRC-37三种大豆分别进行0.0,0.5,2.0和5.0 kGy剂量的伽玛照射，研究不同大豆抗氧化活性和抑制铁诱导脂质过氧化（LPO）能力的变化情况。黑色的Kaliture大豆具有更强的潜在抗氧化能力。低剂量照射可提高种子的抗氧化特性，但在高剂量（5.0 kGy）时，种子的抗氧化能力反而降低。同时，三种大豆抑制铁诱导LPO能力都相当高。在0.5 kGy处理时，总异黄酮（TI）均显著增加，总酚含量（TPC）均在2 kGy时增加最明显。自由基清除能力（FRSA）和抗氧化能力（TAP）均以Kaliture品种最高，而且三种大豆中均以2.0 kGy剂量照射时FRSA和TAP增加最多。三种品种的大豆均在高剂量（5.0 kGy）时表现较弱的抑制铁促LPO能力。可见低剂量的伽玛处理可诱导提高抗氧成分的含量，增加抗氧化能力。

大豆蛋白经酶解后其水解产物具有较好的清除自由基和抗氧化能力，近年来国内外学者已做了大量的研究。本次学术会上L.Z.Jiang（Northeast Agricultural University）报道了碱性蛋白酶水解脱脂大豆粉的抗氧化活性和工艺参数，温度55℃,时间3 h，pH 8.0,酶浓度19 200 U/g，底物浓度8%进行酶解时，水解度也可达35%，水解产物DPPH自由基清除能力和反式亚油酸过氧化能力分别可达41.13%和34.16%。

4 大豆原料与加工工艺

大豆产品加工工艺和品质受原料直接影响。为此，很多学者就原料和加工条件对产品品质的影响作了大量的研究。C.G.Ren（China Agricultural University）研究了脱皮大豆和全大豆在真空（-0.97 MPa）和常压条件下浸泡对豆乳粉溶解性的影响。结果表明，脱皮大豆在真空和常压浸泡时固形物的溶出量都显著高于整粒大豆，其中脱皮大豆在真空下浸泡时去除的糖分和灰分最多，其豆乳粉的溶解性也略好于其他三种浸泡方式。通过浸泡降低灰分而保持糖分不变则可以显著提高豆乳粉的溶解性。豆腐是我国最常见的大豆产品。大豆品种、生长环境、大豆品质和加工条件均会影响豆腐的加工条件和品质。X.L.Huang以我国北方地区的11种非转基因大豆品种为原料（2007年收获），对其化学组成进行了研究。并分别采用石膏、卤水和GDL作为凝固剂，加工成豆腐，分析了大豆原料成分和豆腐品质。结果显示品种百粒重、蛋白、脂肪含量、磷、钙和蛋白亚基等成分差异导致豆腐品质也显著不同，包括质构，保水性，色泽和豆腐产率等。由此说明大豆品种的选择是大豆在豆腐生产中的应用中至关重要的一步。

组织蛋白是将大豆蛋白质在挤压条件下形成类似动物肉的纤维组织化产品，被称作“仿生肉”。由于其营养价值和肉类蛋白类似，而且价格低廉。近年来成为较热门的大豆产品，对组织蛋白的研究也日趋深入。

（1）B.Zhang分析了大豆籽粒、脱脂豆粉理化指标与挤压组织化加工系统参数、产品特性的相关关系。粗蛋白含量高、水溶性蛋白含量高、粗纤维含量较低的原料或大豆品种，可以生产出组织化度较好，弹性、拉伸强度较大的挤压组织化产品。选育适用于挤压组织化加工的大豆品种时，应重点考虑提高粗蛋白含量、水溶性蛋白含量，同时要降低粗纤维含量。

（2）X.Q.Zhu研究了原料特性对大豆挤压组织化的影响。以大豆分离蛋白为主料挤压的产品，表面结构致密，组织化度好；随原料大豆蛋白质含量从46.31%增加到68.35%，大豆组织蛋白的组织化度呈逐渐上升趋势，在68.35%达到最高；谷朊粉的添加提高了组织化度，最佳添加量30%；最优挤压原料的配比为：分离蛋白42%，脱脂豆粕28%、谷朊粉30%；另外，油脂、氯化钠、单甘酯的添加对大豆蛋白挤压组织化有一定影响。

（3）F.L.Chen研究了物料含水率对大豆蛋白挤压过程化学交联的影响。研究表明：大豆蛋白经挤压过程发生了变性和聚集，物料含水率越高，变性和聚集程度越小；维持挤出蛋白结构的主要作用力依次是二硫键、氢键和疏水作用，二硫键与疏水键的相互作用也不能忽视；物料含水率增加，利于二硫键的形成，不利于疏水作用的形成，对氢键的作用先促进后减弱。

5 大豆加工技术创新

为降低产品的成本和提高产品的品质，必须选择加工方式和进行加工工艺条件的优化。I.Debruyne介绍了一种德国专利技术——新型Multicracker脱皮机的产业。与传统脱皮技术相比，此技术具有良好的去皮效果，但不会碾碎大豆，对大豆颗粒的破坏可降至最低。该设备只需根据大豆的品质和颗粒大小调整与之相匹配的分类间距和圆辊转速，就可使大豆破碎，但破碎的大豆几乎是整粒大豆或半粒大豆，几乎没有细粒出现。破碎的大豆再结合流化床技术进行去皮，即可有效地实现大豆的脱壳。同时，Multicracker设备在小单元面积内就可达到较高生产能力，每40 t/h。该生产能力完全可以与大型大豆粉碎中所使用的传统刨片机和辊筒碾粉机媲美。同时通过这种机器的处理可以得到质量均匀的产品，可保证高达80%的大豆符合加工所需的颗粒度。

已烷是工业化提取大豆油的传统萃取剂，已烷是一种可破坏臭氧层的挥发性有机成分，而且，已烷对工人的身体健康存在安全隐患，被EPA宣布为有害空气污染物。因此，机械挤压制油法为许多研究者所倡导。M.N.Riaz认为采用机械加工方式提取大豆油投入少，操作环境无污染。用挤压机对大豆进行加工处理，使大豆的油细胞破裂，再通过压榨或挤压使大豆油移出，余下的豆渣饼含5%～7%的油脂。这种方法还可以使胰蛋白酶抑制剂失活，产生的饼粕可用作饲料，制备的大豆粉还具有显著的功能特性。

大豆分离蛋白是一种专用型优质蛋白，其提取技术倍受关注。F.S.Chen用超声波辅助反胶束萃取法制备大豆分离蛋白，并对所得蛋白的功能特性进行了比较。超声波辅助反胶束萃取法制备的大豆分离蛋白的持水性、起泡性及起泡稳定性、乳化性及乳化稳定性均优于其他两种蛋白，但溶解性略次于反胶束萃取的大豆蛋白。

大豆多肽(SPS)富含必需氨基酸，且氨基酸比例平衡，具有良好的溶解性、吸湿性和保湿性，并显现优良的抗氧化性和ACE抑制活性，受到食品工业界广泛关注。Zhang W B利用酶膜反应器并结合大孔吸附树脂提取大豆多肽，对制备工艺进行了优化研究。原料初始量（Ji）、初始蛋白质浓度（[S]）和初始蛋白酶浓度（[E]/[S]）对平均水分含量和蛋白质回收率影响显著。此外，还有研究者报道了膜超滤法制备抗高血压肽的压力、浓度、温度和时间的参数。

与利用商业酶制剂水解蛋白不同，Haibo Wu选择三株枯草芽孢杆菌制备蛋白酶并用于蛋白酶解。选择产酶活力（3 290.8 u/mL）最高一株菌，并在距离功率为15W的紫外灯30cm处照射120 s进行诱变，获得的突变菌株UV-12-3的碱性蛋白酶酶活为4 238.6 u/mL，比原始的对照菌株的酶活提高了28.8%。用UV-12-3水解12%的脱脂豆粉溶液，最佳水解条件确定为：pH 6.5,温度32℃,水解时间42 h，接种量8%,该条件下水解度达到了46.7%。酶解物在不同的加工条件下分别利用壳聚糖和NOVO风味酶絮凝和脱苦，最佳絮凝条件为：pH 4，搅拌时间12 min，温度 30℃，壳聚糖用量200 mg/L；最佳脱苦条件：pH 7，温度50℃，水解时间4 h，酶用量24 000 IU/100g。

6 大豆新产品的开发

大豆新产品的开发不但增加了大豆制品的品种，而且提高了大豆的利用率，增加了大豆的附加值。众所周知，冠心病和心肌梗塞的发生率与叶酸、B6和B12的摄入量呈反比关系。R.Masuda长年研究菜用大豆（毛豆）的品质和营养价值，他对日本东北地区的著名毛豆品种dadachamame等其它高蛋白品种研究发现，在成熟过程中大豆有相当高含量的5-甲基-四氢叶酸（5M-THF）。5M-THF是大豆种子中叶酸的主要形式，其聚谷氨酸含量在绿熟期很高，而在干燥和熟化大豆贮藏过程中会随之降低。同时，维生素B6的总含量在种子后熟期会急剧降低，完全成熟后保持含量不变。在蒸煮毛豆时，5MTHF和其它水溶性热不稳定成分的含量会呈下降趋势。然而，采用正常或过热蒸汽系统进行适当加热，可大大阻止5M-THF含量的减少。未成熟大豆种子营养价值高，不但可用作毛豆的品种，而且也可以用于加工零食和鱼糜类食品，成为一种膳食叶酸补充剂的高副加值食品。

豆渣是生产豆奶、分离蛋白等产品的副产物，多被作为饲料廉价出售。多年来，已有许多学者研究豆渣的利用技术问题，如制备膳食纤维，可溶性多糖稳定剂等，提高产品的附加值。Y.H.Wang以蛋白酶和纤维素酶联合作用分解豆渣发现，与只用蛋白酶酶解相比，先用纤维素酶酶解后再用蛋白酶酶解可以显著提高豆渣的水解度，提高幅度为28.1%。酶解液营养丰富，无异味，添加到豆浆中不仅可以提高固形物和含氮量，而且大豆低聚糖等生理活性物质对提高豆浆生理功能具有重要作用。

大豆低聚糖是最好的益生元，它在豆乳中含量很高。它能刺激大肠中嗜酸乳杆菌和双歧杆菌等益生菌微生物的生长。S.S.Shukla结合大豆低聚糖的益生元作用，将牛奶和豆奶进行复配，生产出了即食性益生元大豆速溶品，对二者的加工工艺进行了优化，确定了益生菌数量的最佳范围，溶解指数，密度和水分含量。将加工所得速溶性干燥粉进行复水，产品很受欢迎。

以上是作者对第八届世界大豆研究大会加工技术专场有关食品研究热点问题进行的总结。应该指出的是，还有许多有关非食品工业的研究成果没有收录到本文中，如妊娠期和哺乳期的大豆蛋白限饲与初生和断奶仔猪血液中激素水平的关系；将大豆油脂进行氢化反应制备大豆润滑油替代矿物油研究等。但我们相信，各国学者的研究报道为我们了解国际研究热点和前沿问题提供了重要的参考，我国与会者通过对上述信息了解并进一步详细查阅相关资料，会为我国大豆食品研究和产业开发带来新思路和新方法。

TS 201.1

B

1674-3547(2010)01-0001-05

2009-12-28

郭顺堂教授，中国农业大学食品科学与营养工程学院副院长。主要从事植物蛋白、乳蛋白的食品化学、营养化学和功能性成分的生理活性研究，开发大豆食品、植物蛋白加工和应用新技术以及乳成分分离加工新技术研究。