不同方式制作酸豆乳制品的研究進展

文/任彩霞 高安平 王春燕 吳志東 黃宏連

〔內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團）股份有限公司〕

大豆價格低廉，富含蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)，對于降低人體血液中的膽固醇，防止動脈硬化，促進生長發(fā)育[1]，緩解高血壓、糖尿病及其并發(fā)癥帶來的風(fēng)險等具有重要作用[2]。在世界范圍內(nèi)廣泛消費[3]，用大豆制作的豆乳具有營養(yǎng)價值高，食用方便等特點。但是大豆中的棉子糖、水蘇糖等低聚糖成分不被人體消化，可能引起腸胃脹氣；豆乳具有令人不快的豆腥味，導(dǎo)致人們對大豆的消費有限。豆乳經(jīng)發(fā)酵或添加具有凝固功能的物質(zhì)，經(jīng)調(diào)配或其他方法制得的酸豆乳制品既可保留豆乳的營養(yǎng)成分，又具有醇香、清爽酸香味的特點，同時減少了豆腥味，深受消費者喜愛。目前市場上和實驗室普遍研究的酸豆乳制品包括發(fā)酵豆乳[4]、內(nèi)酯酸豆乳等。本文綜述了國內(nèi)外影響酸豆乳制品品質(zhì)及其微觀結(jié)構(gòu)的研究進展，為酸豆乳制品的開發(fā)提供一定參考。

1 酸豆乳制品分類及其制作工藝

1.1 分類

酸豆乳制品分為發(fā)酵型和非發(fā)酵型兩種，目前常見的大多為以單菌株或復(fù)合菌株作為發(fā)酵劑的發(fā)酵型酸豆乳制品；而非發(fā)酵型酸豆乳制品則是以一些具有凝乳功能的物質(zhì)作為凝固劑制作而成。

1.2 制作工藝

1.2.1 發(fā)酵型酸豆乳制品制作工藝

凝固型/攪拌型發(fā)酵型酸豆乳制品制作工藝見圖1。

1.2.2 非發(fā)酵型酸豆乳制品制作工藝

見圖2。

2 發(fā)酵劑與凝固劑對酸豆乳制品品質(zhì)的研究

圖1 凝固型/攪拌型發(fā)酵酸豆乳制作工藝流程圖

圖2 凝固型/攪拌型非凝固劑酸豆乳制作工藝流程圖

酸豆乳發(fā)酵劑/凝固劑是改變酸豆乳制品品質(zhì)的直接因素，優(yōu)秀的豆乳發(fā)酵劑/凝固劑不僅可提供最終產(chǎn)品的良好風(fēng)味及功能特性，還可賦予其優(yōu)良的質(zhì)構(gòu)、黏度、口感等。常用的發(fā)酵劑包括乳酸菌、雙歧桿菌、開菲爾、酵母菌、芽孢桿菌等。凝固劑有乳酸、醋酸、檸檬酸、果汁或葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯（GDL）等。

2.1 發(fā)酵劑

2.1.1 乳酸菌與雙歧桿菌

乳酸菌是一類可發(fā)酵碳水化合物，生成乳酸的細菌，常用于發(fā)酵豆乳的菌株，主要有植物乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌等。雙歧桿菌是人體內(nèi)源性腸道菌群的主要成員，通常作為單一菌株或復(fù)合菌株添加到豆乳中進行發(fā)酵。乳酸菌、雙歧桿菌對于改善酸豆乳制品品質(zhì)具有重要作用。

（1）改善豆腥味，提供良好風(fēng)味

植物乳桿菌含有α-半乳糖苷酶，可分解豆乳中的低聚糖[5]，發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)還可掩蓋豆乳的“豆腥味”，目前被廣泛應(yīng)用于豆乳發(fā)酵中。董喜梅[6]選用了4 株植物乳桿菌發(fā)酵豆乳，結(jié)果表明，植物乳桿菌IMAU60042和植物乳桿菌P-8具有良好的豆乳發(fā)酵特性、產(chǎn)酸能力及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。王玉文等[7]的報道中，保加利亞乳桿菌BN-L1、嗜熱鏈球菌BN-S1、乳酸乳球菌BN-S2、乳酸乳脂鏈球菌BN-S3等比例混合發(fā)酵制成的豆乳，產(chǎn)品質(zhì)地光滑細膩，其豆香味、發(fā)酵酸香味濃郁。

（2）產(chǎn)生功能成分，提升營養(yǎng)價值植物乳桿菌具有產(chǎn)生共軛亞油酸（CLA）能力。高輝等[8]發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌接種在豆?jié){含量80%、脫脂乳含量20%的豆乳中，生長較好且能提高豆?jié){的營養(yǎng)價值。鼠李糖乳桿菌CRL981提高了發(fā)酵豆乳的抗氧化活性和DNA抗氧化能力[9]。由嗜熱鏈球菌S10和植物乳桿菌P-8發(fā)酵制得的酸豆乳，其發(fā)酵特性、貯藏穩(wěn)定性明顯優(yōu)于商業(yè)豆乳發(fā)酵劑制得的發(fā)酵豆乳，且活性大豆異黃酮轉(zhuǎn)化能力、益生菌活菌數(shù)水平很高[10]。黃國晃等[11]的報道中，保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、植物乳桿菌、嗜酸乳酸桿菌和乳雙歧桿菌混合發(fā)酵的產(chǎn)品，礦物質(zhì)、維生素、大豆異黃酮等含量大幅提高，最大化發(fā)揮了益生菌和大豆的優(yōu)勢。分離自人體糞便中的雙歧桿菌B3.2、雙歧桿菌B7.1和短雙歧桿菌B9.14均能在不添加任何營養(yǎng)物質(zhì)的情況下生長和發(fā)酵豆乳，并產(chǎn)生高水平的乳酸[12]。嗜熱鏈球菌CCRC 14085和嗜酸乳桿菌CCRC 14079在添加嬰兒雙歧桿菌CCRC 14633后發(fā)酵豆乳中果糖、葡萄糖和半乳糖的含量遠遠大于單菌發(fā)酵豆乳中的含量[13]。

（3）降低不良成分，改善腸胃脹氣

發(fā)酵乳桿菌CRL 722對于消除人體對豆乳產(chǎn)生的不良反應(yīng)有重要作用。其可完全分解豆乳中的水蘇糖和棉子糖，食用該菌株發(fā)酵豆乳的大鼠，其盲腸重量明顯低于食用普通豆乳的大鼠[14]。

（4）改善酸豆乳凝膠結(jié)構(gòu)

姜濤[15]采用嗜酸乳桿菌進行純豆乳發(fā)酵，90 ℃以上熱處理獲得的發(fā)酵豆乳凝膠強度更大，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)致密。李理等[16]研究表明，保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌中添加干酪乳桿菌/瑞士乳桿菌，可顯著提升發(fā)酵豆乳的黏附性和硬度。林海知[17]的研究中，商業(yè)菌株TY973的產(chǎn)酸速率明顯較快，且活菌數(shù)、表觀黏度、質(zhì)構(gòu)等指標較高，冷藏期間表現(xiàn)穩(wěn)定，故選定該菌株用于酸豆乳發(fā)酵。Li等[18]采用植物乳桿菌70810發(fā)酵的豆乳，其活菌數(shù)、持水量（WHC）、表觀粘度、胞外多糖（EPS）含量均顯著高于其他兩種發(fā)酵豆乳。觀察發(fā)酵豆乳的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌70810形成的EPS蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對更加密集，這是由于大量高分子量的EPS限制了豆乳的脫水敏感性，并通過與大豆蛋白交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改善了豆乳的結(jié)構(gòu)[19]。

雷勇剛[20]研究了干酪乳桿菌、瑞士乳桿菌組合益生菌發(fā)酵豆乳的流變學(xué)特性、持水力及微觀結(jié)構(gòu)等，結(jié)果表明，豆乳中添加大豆蛋白（SPI）可顯著提高酸豆乳的持水力和黏彈性，凝膠結(jié)構(gòu)更為致密緊實，掃描電鏡圖譜顯示亮度降低，見圖3。這可能由于SPI懸浮液的pH值降至6左右時，SPI的堿性亞基和β-球蛋白的β亞基不穩(wěn)定，當(dāng)體系接近凈中性電荷時，甘氨酸酸性亞基和β-球蛋白的α和α’亞基也開始參與凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成，進而促進形成致密的凝膠結(jié)構(gòu)[21]。

2.1.2 開菲爾與酵母菌

幵菲爾是一種可用于酸和酒精發(fā)酵的細菌和酵母混合物，開菲爾粒上主要棲息著多種乳酸菌、酵母菌和（或）醋酸菌等微生物，菌相極為復(fù)雜。酵母菌能發(fā)酵糖類產(chǎn)生能量，在發(fā)酵過程中還會生成酮類、酯類、酚類等化合物。對于發(fā)酵豆乳而言，酵母菌與乳酸菌配合發(fā)酵是絕好的去除豆腥味的方法。

（1）改善豆腥味，提供良好風(fēng)味

唐巧[22]選用6 株酵母菌測定揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，研究表明，酵母菌Y03發(fā)酵而成的豆粉，其致腥物質(zhì)含量明顯較少，蛋白質(zhì)、氨基酸、粗脂肪和粗纖維的含量均有所提高。馮靜文[23]使用阿米塞畢赤氏酵母Y和乳酸菌XPL-1聯(lián)合發(fā)酵豆乳，去除了豆乳豆腥味的同時還產(chǎn)生了多種酯類香氣成分，并產(chǎn)生了游離型大豆異黃酮等保健成分。

圖3 添加SPI的酸豆乳微觀結(jié)構(gòu)圖

（2）產(chǎn)生功能成分，提升營養(yǎng)價值

開菲爾發(fā)酵豆乳還可提高豆乳中異黃酮和總酚含量，F(xiàn)ernandes等[24]的研究中，經(jīng)過發(fā)酵的豆乳，乳酸菌和酵母菌的細胞活力增加3 log CFU/g，苷元異黃酮含量增加2倍，總酚含量增加9 倍。在賈磊[25]的報道中也得出了類似結(jié)論，他將保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌與釀酒酵母Y1用于發(fā)酵豆乳（含牛乳），3 株菌表現(xiàn)為協(xié)同發(fā)酵，發(fā)酵乳的酵母菌與乳酸菌活菌數(shù)明顯高于單獨發(fā)酵，且雙乙酰、乙醇含量及有機酸種類均較之前明顯增加。

（3）降低不良成分，改善腸胃脹氣

開菲爾在豆乳發(fā)酵中體現(xiàn)出良好的發(fā)酵特性，Baú等[26]報道了1株可用于發(fā)酵豆乳的開菲爾，在開菲爾發(fā)酵過程中，隨著半乳糖、葡萄糖和蔗糖的耗盡，棉子糖和水蘇糖被水解，甘氨酸和大豆苷的生物轉(zhuǎn)化率達到100%，pH值為4.9，活菌數(shù)為1×109CFU/mL。

2.1.3 芽孢桿菌

芽孢桿菌屬一類產(chǎn)芽孢，需氧或兼性厭氧的革蘭氏陽性菌株，其中地衣芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌被廣泛應(yīng)用于豆制品發(fā)酵中。

（1）改善豆腥味，提供良好風(fēng)味

李佳[27]選用1 株纖溶酶活性強的芽孢桿菌發(fā)酵豆乳，經(jīng)過單因素試驗，確定接種量7%、發(fā)酵時間72 h、發(fā)酵溫度為37 ℃為最佳發(fā)酵條件，此時酶的活性最強，發(fā)酵的豆乳香味較足。武旭[28]對納豆芽孢桿菌與乳酸菌發(fā)酵全豆豆乳的發(fā)酵工藝、添加量及品質(zhì)進行了研究，通過分步發(fā)酵，即納豆芽孢桿菌搖床發(fā)酵后接種乳酸菌后靜置發(fā)酵，終產(chǎn)品的風(fēng)味、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）含量、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）抑制活性、氨基酸總含量等均有明顯提高。宋錦安[29]介紹了一種凝結(jié)芽孢桿菌發(fā)酵豆乳的方法，該菌株發(fā)酵條件及特性與乳酸菌一致，而且風(fēng)味獨特、易于控制。

（1）增加功能成分，提升營養(yǎng)價值早在2011年，韓國學(xué)者就曾發(fā)表了關(guān)于枯草芽孢桿菌發(fā)酵豆乳的論文，發(fā)酵后的豆乳蛋白酶活性提高，且具有抗肥胖功能特性[30]。解淀粉芽孢桿菌作為公認安全（Generally Recognized as Safe，GRAS）認可菌株被應(yīng)用于豆腐發(fā)酵中。吳珊等[31]的研究中，豆腐經(jīng)過解淀粉芽孢桿菌發(fā)酵后，發(fā)酵豆腐中的游離氨基酸、脂肪酸、總酚、還原糖含量明顯升高，隨著發(fā)酵時間的延長，發(fā)酵豆腐的纖溶酶活性顯著增強。納豆芽孢桿菌發(fā)酵的大豆具有溶解血栓、降血壓、抗菌、調(diào)節(jié)腸道功能、抗氧化等功效，且大多應(yīng)用于固體發(fā)酵，納豆芽孢桿菌與乳酸菌混合發(fā)酵具有協(xié)同作用，可大幅提升其益生特性。有研究表明，動物雙歧桿菌、干酪乳桿菌和植物乳桿菌分別與納豆芽孢桿菌混合，進行整粒大豆的固態(tài)發(fā)酵，由于微生物代謝和酶化學(xué)反應(yīng)，由乳酸菌和納豆芽孢桿菌混合發(fā)酵的全豆可為人體提供不同的益生菌，并可改善營養(yǎng)和功能特性[32]。

2.2 凝固劑

2.2.1 酸性凝固劑

非發(fā)酵型酸凝乳的凝膠過程一般需要經(jīng)過兩個步驟。首先，SPI通過熱處理變性，蛋白質(zhì)分子的疏水區(qū)暴露在環(huán)境中；第二步，pH值降低，蛋白質(zhì)的凈電荷被中和，疏水性占主導(dǎo)地位并導(dǎo)致聚集。黃亮[33]曾介紹了一種檸檬酸制備酸豆乳的方法，向豆乳中添加檸檬酸，通過調(diào)節(jié)豆乳pH值使大豆蛋白凝固，形成凝膠，經(jīng)調(diào)配成酸豆乳飲料。醋酸也可以使豆乳形成凝膠，其形成過程與檸檬酸相似。

2.2.2 非酸性凝固劑

GDL是目前常用的一種酸豆乳凝固劑，其本身不能沉淀大豆蛋白，而是在加熱的條件下可水解為葡萄糖酸，進而降低SPI的pH值，使蛋白質(zhì)分子成為兼性離子發(fā)生凝固。劉志勝[34]提出的GDL凝膠機理表述為：SPI加熱導(dǎo)致亞基解離，疏水區(qū)暴露及大豆蛋白變性，此時溶液的蛋白分子負電荷較多，且高于SPI等電點，產(chǎn)生的分子間靜電斥力使其難于接近。加入GDL后，由于水解作用，蛋白分子負電荷減少，分子間靜電斥力相對減弱，當(dāng)溶液的pH值降低到6左右時，在疏水相互作用等引力作用下，大豆蛋白分子逐漸結(jié)合，形成凝膠網(wǎng)絡(luò)。于國萍等[35]探討了熱處理以及GDL誘導(dǎo)的酸化作用對大豆分離蛋白凝膠特性的影響。研究表明，熱處理可提高大豆分離蛋白的凝膠強度、表面疏水性及保水性。經(jīng)GDL誘導(dǎo)大豆分離蛋白酸化后，熱處理凝膠特性發(fā)生了較大變化。Pang等[36]使用GDL制備酸凝乳，隨著pH值降低，形成了均勻的豆乳凝膠。常見的內(nèi)酯豆腐就是利用這個原理制成的。

3 總結(jié)與展望

發(fā)酵型酸豆乳與凝固型酸豆乳相比具有如下優(yōu)點。（1）降低或除去大豆中的不良成分，消除人體不良反應(yīng)，擴大食用人群[37，38]；（2）通過發(fā)酵，豆乳中的大分子蛋白質(zhì)被降解為小分子多肽，更利于人體消化吸收；（3）極大程度地降低豆腥味、抗營養(yǎng)因子[22]；（4）有活菌產(chǎn)生，可調(diào)節(jié)人體腸道菌群。

而酸乳凝固劑可以在豆乳凝膠過程中，一方面，通過調(diào)整添加量來精確控制凝膠成膠過程，且形成的凝膠結(jié)構(gòu)保水性較好，規(guī)避了發(fā)酵菌種在發(fā)酵過程中因活性不穩(wěn)定或菌種污染帶來的產(chǎn)品口感、風(fēng)味等品質(zhì)不均一的情況；另一方面，凝固型酸豆乳制品的酸度和黏度可控制。但也存在一些劣勢，如凝膠方式為非菌發(fā)酵，產(chǎn)品中無活菌產(chǎn)生，對人體并無益生功效，僅適用于常溫酸豆乳制品中等。

近年來，人們開始考慮發(fā)酵型豆乳與凝固型豆乳在凝膠結(jié)構(gòu)上的差異性， Grygorczyk等[39]比較了乳酸菌發(fā)酵劑與添加GDL引起的豆乳顆粒凝膠化的差異，通過觀察流變學(xué)及微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，乳酸菌凝膠pH值高于GDL的凝膠pH值。在pH值為5.1時，凝膠的最終硬度、tanδ值、頻率依賴性以及凝膠的線性粘彈性范圍并無差異，蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)微觀結(jié)構(gòu)類似。Zhihua Pang[36]報道了兩株產(chǎn)EPS的發(fā)酵劑與GDL對豆乳的凝膠過程，試驗表明，GDL凝膠的流變特性和粒徑分布與發(fā)酵劑相近，發(fā)酵劑形成凝膠的硬度、粘附性和保水性高于GDL凝膠；微觀結(jié)構(gòu)上，GDL凝膠的微鏈結(jié)構(gòu)更為致密。在大豆酸奶的研究和開發(fā)中，GDL可以作為一種簡化的、更可控的發(fā)酵模型，其完全可以替代產(chǎn)生很少或沒有EPS的發(fā)酵劑。

隨著人們健康意識的不斷提高，大豆制品受到了極大重視，大豆制品的種類及產(chǎn)量也實現(xiàn)了突破。近年來，市面上的豆乳制品層出不窮，豆本豆、植選豆乳深受消費者喜愛。在酸豆乳制品開發(fā)中，尋求酸豆乳制品種類多樣化、廣泛適應(yīng)性及良好品質(zhì)仍是重點。總之，酸豆乳制品的開發(fā)任重而道遠，期望酸豆乳制品能作為新型功能性綠色產(chǎn)品，早日能成為市場上受消費者歡迎的主流乳制品，實現(xiàn)與酸奶的齊頭并進。