不同方式制作酸豆乳制品的研究进展

文/任彩霞 高安平 王春燕 吴志东 黄宏连

〔内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司〕

大豆价格低廉，富含蛋白质、维生素和矿物质，对于降低人体血液中的胆固醇，防止动脉硬化，促进生长发育[1]，缓解高血压、糖尿病及其并发症带来的风险等具有重要作用[2]。在世界范围内广泛消费[3]，用大豆制作的豆乳具有营养价值高，食用方便等特点。但是大豆中的棉子糖、水苏糖等低聚糖成分不被人体消化，可能引起肠胃胀气；豆乳具有令人不快的豆腥味，导致人们对大豆的消费有限。豆乳经发酵或添加具有凝固功能的物质，经调配或其他方法制得的酸豆乳制品既可保留豆乳的营养成分，又具有醇香、清爽酸香味的特点，同时减少了豆腥味，深受消费者喜爱。目前市场上和实验室普遍研究的酸豆乳制品包括发酵豆乳[4]、内酯酸豆乳等。本文综述了国内外影响酸豆乳制品品质及其微观结构的研究进展，为酸豆乳制品的开发提供一定参考。

1 酸豆乳制品分类及其制作工艺

1.1 分类

酸豆乳制品分为发酵型和非发酵型两种，目前常见的大多为以单菌株或复合菌株作为发酵剂的发酵型酸豆乳制品；而非发酵型酸豆乳制品则是以一些具有凝乳功能的物质作为凝固剂制作而成。

1.2 制作工艺

1.2.1 发酵型酸豆乳制品制作工艺

凝固型/搅拌型发酵型酸豆乳制品制作工艺见图1。

1.2.2 非发酵型酸豆乳制品制作工艺

见图2。

2 发酵剂与凝固剂对酸豆乳制品品质的研究

图1 凝固型/搅拌型发酵酸豆乳制作工艺流程图

图2 凝固型/搅拌型非凝固剂酸豆乳制作工艺流程图

酸豆乳发酵剂/凝固剂是改变酸豆乳制品品质的直接因素，优秀的豆乳发酵剂/凝固剂不仅可提供最终产品的良好风味及功能特性，还可赋予其优良的质构、黏度、口感等。常用的发酵剂包括乳酸菌、双歧杆菌、开菲尔、酵母菌、芽孢杆菌等。凝固剂有乳酸、醋酸、柠檬酸、果汁或葡萄糖酸-δ-内酯（GDL）等。

2.1 发酵剂

2.1.1 乳酸菌与双歧杆菌

乳酸菌是一类可发酵碳水化合物，生成乳酸的细菌，常用于发酵豆乳的菌株，主要有植物乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌等。双歧杆菌是人体内源性肠道菌群的主要成员，通常作为单一菌株或复合菌株添加到豆乳中进行发酵。乳酸菌、双歧杆菌对于改善酸豆乳制品品质具有重要作用。

（1）改善豆腥味，提供良好风味

植物乳杆菌含有α-半乳糖苷酶，可分解豆乳中的低聚糖[5]，发酵产生的挥发性风味物质还可掩盖豆乳的“豆腥味”，目前被广泛应用于豆乳发酵中。董喜梅[6]选用了4 株植物乳杆菌发酵豆乳，结果表明，植物乳杆菌IMAU60042和植物乳杆菌P-8具有良好的豆乳发酵特性、产酸能力及挥发性风味物质。王玉文等[7]的报道中，保加利亚乳杆菌BN-L1、嗜热链球菌BN-S1、乳酸乳球菌BN-S2、乳酸乳脂链球菌BN-S3等比例混合发酵制成的豆乳，产品质地光滑细腻，其豆香味、发酵酸香味浓郁。

（2）产生功能成分，提升营养价值植物乳杆菌具有产生共轭亚油酸（CLA）能力。高辉等[8]发现，植物乳杆菌接种在豆浆含量80%、脱脂乳含量20%的豆乳中，生长较好且能提高豆浆的营养价值。鼠李糖乳杆菌CRL981提高了发酵豆乳的抗氧化活性和DNA抗氧化能力[9]。由嗜热链球菌S10和植物乳杆菌P-8发酵制得的酸豆乳，其发酵特性、贮藏稳定性明显优于商业豆乳发酵剂制得的发酵豆乳，且活性大豆异黄酮转化能力、益生菌活菌数水平很高[10]。黄国晃等[11]的报道中，保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、植物乳杆菌、嗜酸乳酸杆菌和乳双歧杆菌混合发酵的产品，矿物质、维生素、大豆异黄酮等含量大幅提高，最大化发挥了益生菌和大豆的优势。分离自人体粪便中的双歧杆菌B3.2、双歧杆菌B7.1和短双歧杆菌B9.14均能在不添加任何营养物质的情况下生长和发酵豆乳，并产生高水平的乳酸[12]。嗜热链球菌CCRC 14085和嗜酸乳杆菌CCRC 14079在添加婴儿双歧杆菌CCRC 14633后发酵豆乳中果糖、葡萄糖和半乳糖的含量远远大于单菌发酵豆乳中的含量[13]。

（3）降低不良成分，改善肠胃胀气

发酵乳杆菌CRL 722对于消除人体对豆乳产生的不良反应有重要作用。其可完全分解豆乳中的水苏糖和棉子糖，食用该菌株发酵豆乳的大鼠，其盲肠重量明显低于食用普通豆乳的大鼠[14]。

（4）改善酸豆乳凝胶结构

姜涛[15]采用嗜酸乳杆菌进行纯豆乳发酵，90 ℃以上热处理获得的发酵豆乳凝胶强度更大，网状结构致密。李理等[16]研究表明，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌中添加干酪乳杆菌/瑞士乳杆菌，可显著提升发酵豆乳的黏附性和硬度。林海知[17]的研究中，商业菌株TY973的产酸速率明显较快，且活菌数、表观黏度、质构等指标较高，冷藏期间表现稳定，故选定该菌株用于酸豆乳发酵。Li等[18]采用植物乳杆菌70810发酵的豆乳，其活菌数、持水量（WHC）、表观粘度、胞外多糖（EPS）含量均显著高于其他两种发酵豆乳。观察发酵豆乳的微观结构发现，植物乳杆菌70810形成的EPS蛋白网络结构相对更加密集，这是由于大量高分子量的EPS限制了豆乳的脱水敏感性，并通过与大豆蛋白交联形成网状结构，改善了豆乳的结构[19]。

雷勇刚[20]研究了干酪乳杆菌、瑞士乳杆菌组合益生菌发酵豆乳的流变学特性、持水力及微观结构等，结果表明，豆乳中添加大豆蛋白（SPI）可显著提高酸豆乳的持水力和黏弹性，凝胶结构更为致密紧实，扫描电镜图谱显示亮度降低，见图3。这可能由于SPI悬浮液的pH值降至6左右时，SPI的碱性亚基和β-球蛋白的β亚基不稳定，当体系接近净中性电荷时，甘氨酸酸性亚基和β-球蛋白的α和α’亚基也开始参与凝胶网络的形成，进而促进形成致密的凝胶结构[21]。

2.1.2 开菲尔与酵母菌

幵菲尔是一种可用于酸和酒精发酵的细菌和酵母混合物，开菲尔粒上主要栖息着多种乳酸菌、酵母菌和（或）醋酸菌等微生物，菌相极为复杂。酵母菌能发酵糖类产生能量，在发酵过程中还会生成酮类、酯类、酚类等化合物。对于发酵豆乳而言，酵母菌与乳酸菌配合发酵是绝好的去除豆腥味的方法。

（1）改善豆腥味，提供良好风味

唐巧[22]选用6 株酵母菌测定挥发性风味物质，研究表明，酵母菌Y03发酵而成的豆粉，其致腥物质含量明显较少，蛋白质、氨基酸、粗脂肪和粗纤维的含量均有所提高。冯静文[23]使用阿米塞毕赤氏酵母Y和乳酸菌XPL-1联合发酵豆乳，去除了豆乳豆腥味的同时还产生了多种酯类香气成分，并产生了游离型大豆异黄酮等保健成分。

图3 添加SPI的酸豆乳微观结构图

（2）产生功能成分，提升营养价值

开菲尔发酵豆乳还可提高豆乳中异黄酮和总酚含量，Fernandes等[24]的研究中，经过发酵的豆乳，乳酸菌和酵母菌的细胞活力增加3 log CFU/g，苷元异黄酮含量增加2倍，总酚含量增加9 倍。在贾磊[25]的报道中也得出了类似结论，他将保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌与酿酒酵母Y1用于发酵豆乳（含牛乳），3 株菌表现为协同发酵，发酵乳的酵母菌与乳酸菌活菌数明显高于单独发酵，且双乙酰、乙醇含量及有机酸种类均较之前明显增加。

（3）降低不良成分，改善肠胃胀气

开菲尔在豆乳发酵中体现出良好的发酵特性，Baú等[26]报道了1株可用于发酵豆乳的开菲尔，在开菲尔发酵过程中，随着半乳糖、葡萄糖和蔗糖的耗尽，棉子糖和水苏糖被水解，甘氨酸和大豆苷的生物转化率达到100%，pH值为4.9，活菌数为1×109CFU/mL。

2.1.3 芽孢杆菌

芽孢杆菌属一类产芽孢，需氧或兼性厌氧的革兰氏阳性菌株，其中地衣芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌被广泛应用于豆制品发酵中。

（1）改善豆腥味，提供良好风味

李佳[27]选用1 株纤溶酶活性强的芽孢杆菌发酵豆乳，经过单因素试验，确定接种量7%、发酵时间72 h、发酵温度为37 ℃为最佳发酵条件，此时酶的活性最强，发酵的豆乳香味较足。武旭[28]对纳豆芽孢杆菌与乳酸菌发酵全豆豆乳的发酵工艺、添加量及品质进行了研究，通过分步发酵，即纳豆芽孢杆菌摇床发酵后接种乳酸菌后静置发酵，终产品的风味、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）含量、血管紧张素转换酶（ACE）抑制活性、氨基酸总含量等均有明显提高。宋锦安[29]介绍了一种凝结芽孢杆菌发酵豆乳的方法，该菌株发酵条件及特性与乳酸菌一致，而且风味独特、易于控制。

（1）增加功能成分，提升营养价值早在2011年，韩国学者就曾发表了关于枯草芽孢杆菌发酵豆乳的论文，发酵后的豆乳蛋白酶活性提高，且具有抗肥胖功能特性[30]。解淀粉芽孢杆菌作为公认安全（Generally Recognized as Safe，GRAS）认可菌株被应用于豆腐发酵中。吴珊等[31]的研究中，豆腐经过解淀粉芽孢杆菌发酵后，发酵豆腐中的游离氨基酸、脂肪酸、总酚、还原糖含量明显升高，随着发酵时间的延长，发酵豆腐的纤溶酶活性显著增强。纳豆芽孢杆菌发酵的大豆具有溶解血栓、降血压、抗菌、调节肠道功能、抗氧化等功效，且大多应用于固体发酵，纳豆芽孢杆菌与乳酸菌混合发酵具有协同作用，可大幅提升其益生特性。有研究表明，动物双歧杆菌、干酪乳杆菌和植物乳杆菌分别与纳豆芽孢杆菌混合，进行整粒大豆的固态发酵，由于微生物代谢和酶化学反应，由乳酸菌和纳豆芽孢杆菌混合发酵的全豆可为人体提供不同的益生菌，并可改善营养和功能特性[32]。

2.2 凝固剂

2.2.1 酸性凝固剂

非发酵型酸凝乳的凝胶过程一般需要经过两个步骤。首先，SPI通过热处理变性，蛋白质分子的疏水区暴露在环境中；第二步，pH值降低，蛋白质的净电荷被中和，疏水性占主导地位并导致聚集。黄亮[33]曾介绍了一种柠檬酸制备酸豆乳的方法，向豆乳中添加柠檬酸，通过调节豆乳pH值使大豆蛋白凝固，形成凝胶，经调配成酸豆乳饮料。醋酸也可以使豆乳形成凝胶，其形成过程与柠檬酸相似。

2.2.2 非酸性凝固剂

GDL是目前常用的一种酸豆乳凝固剂，其本身不能沉淀大豆蛋白，而是在加热的条件下可水解为葡萄糖酸，进而降低SPI的pH值，使蛋白质分子成为兼性离子发生凝固。刘志胜[34]提出的GDL凝胶机理表述为：SPI加热导致亚基解离，疏水区暴露及大豆蛋白变性，此时溶液的蛋白分子负电荷较多，且高于SPI等电点，产生的分子间静电斥力使其难于接近。加入GDL后，由于水解作用，蛋白分子负电荷减少，分子间静电斥力相对减弱，当溶液的pH值降低到6左右时，在疏水相互作用等引力作用下，大豆蛋白分子逐渐结合，形成凝胶网络。于国萍等[35]探讨了热处理以及GDL诱导的酸化作用对大豆分离蛋白凝胶特性的影响。研究表明，热处理可提高大豆分离蛋白的凝胶强度、表面疏水性及保水性。经GDL诱导大豆分离蛋白酸化后，热处理凝胶特性发生了较大变化。Pang等[36]使用GDL制备酸凝乳，随着pH值降低，形成了均匀的豆乳凝胶。常见的内酯豆腐就是利用这个原理制成的。

3 总结与展望

发酵型酸豆乳与凝固型酸豆乳相比具有如下优点。（1）降低或除去大豆中的不良成分，消除人体不良反应，扩大食用人群[37，38]；（2）通过发酵，豆乳中的大分子蛋白质被降解为小分子多肽，更利于人体消化吸收；（3）极大程度地降低豆腥味、抗营养因子[22]；（4）有活菌产生，可调节人体肠道菌群。

而酸乳凝固剂可以在豆乳凝胶过程中，一方面，通过调整添加量来精确控制凝胶成胶过程，且形成的凝胶结构保水性较好，规避了发酵菌种在发酵过程中因活性不稳定或菌种污染带来的产品口感、风味等品质不均一的情况；另一方面，凝固型酸豆乳制品的酸度和黏度可控制。但也存在一些劣势，如凝胶方式为非菌发酵，产品中无活菌产生，对人体并无益生功效，仅适用于常温酸豆乳制品中等。

近年来，人们开始考虑发酵型豆乳与凝固型豆乳在凝胶结构上的差异性， Grygorczyk等[39]比较了乳酸菌发酵剂与添加GDL引起的豆乳颗粒凝胶化的差异，通过观察流变学及微观结构发现，乳酸菌凝胶pH值高于GDL的凝胶pH值。在pH值为5.1时，凝胶的最终硬度、tanδ值、频率依赖性以及凝胶的线性粘弹性范围并无差异，蛋白质网络微观结构类似。Zhihua Pang[36]报道了两株产EPS的发酵剂与GDL对豆乳的凝胶过程，试验表明，GDL凝胶的流变特性和粒径分布与发酵剂相近，发酵剂形成凝胶的硬度、粘附性和保水性高于GDL凝胶；微观结构上，GDL凝胶的微链结构更为致密。在大豆酸奶的研究和开发中，GDL可以作为一种简化的、更可控的发酵模型，其完全可以替代产生很少或没有EPS的发酵剂。

随着人们健康意识的不断提高，大豆制品受到了极大重视，大豆制品的种类及产量也实现了突破。近年来，市面上的豆乳制品层出不穷，豆本豆、植选豆乳深受消费者喜爱。在酸豆乳制品开发中，寻求酸豆乳制品种类多样化、广泛适应性及良好品质仍是重点。总之，酸豆乳制品的开发任重而道远，期望酸豆乳制品能作为新型功能性绿色产品，早日能成为市场上受消费者欢迎的主流乳制品，实现与酸奶的齐头并进。