豆腐凝膠成型機理研究進展

王宸之，陳 宇，萬 重，秦 文，楊文鈺，劉 江，張 清,*

（1.四川農業大學食品學院，四川 雅安 625014；2.四川省作物帶狀復合種植工程技術研究中心，成都 611130）

豆腐凝膠成型機理研究進展

王宸之1，陳 宇1，萬 重1，秦 文1，楊文鈺2，劉 江2，張 清1,2*

（1.四川農業大學食品學院，四川 雅安 625014；2.四川省作物帶狀復合種植工程技術研究中心，成都 611130）

豆腐凝膠形成過程是豆腐加工關鍵環節。其形成機制目前普遍認為是大豆貯藏蛋白（包括大豆球蛋白和 β-伴大豆球蛋白）在加熱條件下分子內部疏水集團暴露，聚集形成大豆蛋白聚集體；聚集體在鹽離子、氫質子或酶等凝固劑作用下，形成致密、有序和穩定三維蛋白網絡結構，呈宏觀豆腐凝膠。豆腐凝膠形成受多種因素影響。本文綜述大豆蛋白組成、豆漿熱處理工藝和凝固劑使用等因素對豆腐品質和凝膠形成機理影響，旨在為豆腐凝膠成型理論探討、加工工藝參數選擇和新產品開發提供新思路。

豆腐；蛋白質組成；熱處理；凝固劑；凝膠成型機理

大豆蛋白具有人體所需理想氨基酸組成；大豆所含異黃酮、大豆苷元等功能活性物質，可降低血脂，促進人體健康[1]。豆腐品質工藝優化、加工專用品種培育和新型豆腐制品等研究較多[2-5]。傳統豆腐加工主要包括原料預處理、浸泡、打漿或碾磨、煮漿、過濾、凝固和壓制脫水成型等工序[6]。大豆品種、原料貯藏條件、浸泡條件、煮漿條件、凝固劑種類和使用條件等影響豆腐加工及其品質。豆漿和豆腐制作工序不同，影響豆腐凝膠成型及品質形成。綜合豆腐加工和品質影響因素，大豆品種、豆漿制備工藝和凝固劑使用對豆腐品質影響最大，在微觀層面分別對應大豆蛋白組成、大豆蛋白熱變性和豆腐凝膠形成。本文從大豆蛋白及亞基組成、豆漿熱處理條件和凝固劑使用等方面綜述豆腐凝膠形成。

1 大豆蛋白組成對豆腐凝膠形成影響

豆腐成型主要與大豆蛋白組成和凝膠性質有關。大豆蛋白主要由大豆球蛋白（11S蛋白）和 β-伴大豆球蛋白（7S蛋白）組成，這兩種蛋白占大豆蛋白總量70%，也稱貯藏蛋白，是豆腐凝膠形成主要蛋白。11S蛋白是由6個亞基組成六聚體，每個亞基由一條酸性（A）多肽鏈（相對分子質量35000）和一條堿性（B）多肽鏈（相對分子質量20000）通過二硫鍵（-S-S-）鏈接而成[7]。7S蛋白由α'（相對分子質量72000）、α（相對分子質量68000）和 β（相對分子質量～52000）亞基組成三聚體。從分子結構看，11S蛋白分子中含有兩組巰基（-SH）和20個-S-S-；而7S蛋白分子不含有巰基，只具有2個-S-S-，主要與兩類蛋白中所含硫氨基酸（甲硫氨酸和半胱氨酸）數量有關[8]。大豆貯藏蛋白含有特殊氨基酸，在熱處理和凝固劑雙重作用下可形成穩定均一空間網絡結構。

不同品種大豆蛋白差異主要體現于11S蛋白、7S蛋白含量和比例。一般來說，高蛋白含量大豆原料易形成豆腐凝膠，可獲得良好彈性和硬度，豆腐出品率較高[9]。11S蛋白主要與豆腐硬度和脆性有關；而7S蛋白則與豆腐彈性有關。Renkema等研究發現，在相同蛋白濃度條件下，7S蛋白熱致凝膠硬度弱于11S蛋白凝膠硬度，易斷裂[10]。由于靜電相互作用和-S-S-存在，在加熱和凝固劑作用下，11S蛋白形成蛋白凝膠具有穩定三維網狀結構；而7S蛋白形成蛋白凝膠只由氫鍵和疏水作用完成[11]。由于網狀結構不同，在相同熱處理條件下，11S蛋白熱致凝膠性優于7S蛋白。Kohyama等分別對11S蛋白和7S蛋白在以葡萄糖酸-δ-內酯（Glucono-δ-lactone，GDL）為凝固劑形成凝膠過程作流變性分析，結果表明在相同凝固劑用量和作用溫度下，7S蛋白凝膠過程速率低于11S蛋白凝膠過程，而相應凝膠時間更長[12]。另外，在7S蛋白和GDL固定比例（10：1）體系中，增高7S蛋白濃度，凝膠時間降低；在同一凝固劑用量和作用條件下，產生凝膠所需7S蛋白最低濃度（0.479%）比11S蛋白最低濃度（1.03%）低[13]。Tay等將11S蛋白和7S蛋白混合，以GDL作凝固劑，通過調整兩種蛋白比例，發現高比例11S/7S組合制作凝膠硬度、咀嚼度、粘著性和L*值（亮度值）較大； 11S蛋白形成酸致凝膠速度顯著高于其他低11S蛋白含量處理組[14]。大豆蛋白質是11S蛋白和7S蛋白混合蛋白，加工豆腐時兩種蛋白質在熱和凝固劑共同作用，不同蛋白組成大豆原料加工豆腐需不同加工條件。

在上述研究基礎上，研究者對因11S蛋白和7S蛋白蛋白亞基組成引起豆腐產率和品質差異展開深入研究。11S蛋白亞基形成凝膠硬度從小到大排序為類型Ⅰ、類型Ⅱa和類型Ⅱb[15]；而7S蛋白亞基形成凝膠硬度從小到大排序為α'、α和β亞基[16]。另外，11S蛋白A3B4和A5A4B3亞基與大豆蛋白凝膠形成速度、凝膠強度和透明密度等存在顯著相關性[17]。在合適條件下大豆貯藏蛋白各亞基均能形成凝膠，表現特定凝膠特性，呈現宏觀大豆蛋白凝膠效果。

大豆蛋白質質量（含量和組成結構）決定豆腐凝膠成型。一方面，在組成貯藏蛋白亞基中，存在一些對蛋白凝膠成型不利成分，可通過一些基因手段修飾或去除，生產品質優良豆腐產品。James等提出豆腐加工專用品種選擇，綜合考慮大豆原料中蛋白質含量、大豆貯藏蛋白比例和各自亞基組成等因素[22]。

2 豆漿熱處理對豆腐凝膠形成影響

煮漿是豆腐加工中必不可少工序，也是豆腐凝膠形成必需過程。大豆蛋白質在熱處理作用下發生熱變性，疏水基團暴露，大豆蛋白表面疏水性和-SH含量增加，利于蛋白分子之間聚集作用。在凝固劑作用下，產生穩定蛋白質網絡結構，形成豆腐。所以，豆漿熱處理工序對豆腐凝膠形成起重要作用。在凝固成型前對豆漿作一定時間（0、12、30和60 min）熱處理（80℃）后，所制豆腐基本營養組成（蛋白質和脂肪）和感官評價隨加熱時間延長無顯著變化，但硬度、凝膠性和咀嚼度在加熱30 min后顯著降低[23]。Tan發現加熱溫度和時間比凝固劑用量對豆腐硬度影響更顯著[24]。如豆漿經75℃加熱10 min或30 min后制作豆腐硬度比其他溫度下硬度大；豆漿經75℃加熱30 min后制作豆腐具有獨特類似珊瑚蟲微觀結構，比豆漿經95℃加熱5 min后微觀結構連續均一。故熱處理后豆腐品質變化顯著。

傳統煮漿方式一般為一段式加熱，即豆漿直接加熱至目標溫度一定時間，如95℃熱處理5 min。一段式熱處理忽略11S蛋白和7S蛋白不同熱變性溫度，豆腐品質并未達到最佳狀態。一般來說，11S蛋白熱變性溫度（85～95℃）比7S蛋白高約20℃[25]，兩段式熱處理豆漿有利于大豆蛋白有效變性和凝膠形成。Liu等采用歐姆加熱75℃處理5 min，95℃處理5 min熱處理方式，研究不同固形物含量豆漿制作內酯豆腐過程中豆漿黏度和豆腐物理性質[26]。比較發現兩段式熱處理可提高豆腐制作過程中豆漿黏度和豆腐粘彈性，降低豆腐脫水收縮率。掃描電鏡結果顯示，兩段式熱處理制作豆腐結構更為精細均勻。原因是第一段熱處理后，7S蛋白亞基解離，第二段熱處理前處于聚合和形成網絡結構狀態；待11S蛋白亞基解離后，相互間再聚合，形成尺寸更大且結構更精細而有序大分子復合物。 一段式熱處理結果使兩種貯藏蛋白亞基之間聚合與形成網絡結構過程雜亂無序或不完整。Wang等在上述研究基礎上，通過參數優化，獲得豆漿在歐姆加熱方式下經兩段式熱處理所制充填豆腐品質最優條件是70℃處理10 min，40℃·min-1溫速升高至100℃保持5 mi。 此時，比一段式熱處理（100℃處理5 min）豆腐產率提高4.5%，脫水收縮率降低21.8%[27]。因此，分段式加熱豆漿，可最大化利用兩種貯藏蛋白凝膠特性，獲得品質最優豆腐凝膠。

3 凝固劑對豆腐凝膠形成影響

大豆蛋白因熱變性，疏水基團暴露而聚集；凝固劑顯著促進或提高變性蛋白間進一步交聯，形成蛋白空間網絡結構[28]。根據來源不同，凝固劑可分為鹽類、酸類、酶類和其他類。豆腐生產中凝固劑種類很多，豆腐凝膠形成機理各異，豆腐品質不同，需根據不同產品種類與食用品質需求選擇凝固劑。

3.1 鹽類凝固劑

鹽類凝固劑是傳統豆腐加工最常用凝固劑，包括鹽鹵（有效成分為六水氯化鎂、硫酸鎂、氯化鈣）和石膏（有效成分為硫酸鈣），此類凝固劑制作的豆腐口感與風味最為消費者認可。鹽類凝固劑促進豆腐凝膠形成機理主要有三種，即陽離子橋學說、鹽析作用和pH降低效應。陽離子橋學說指鹽類凝固劑加入后，與相互聚集蛋白質分子間形成“鈣橋”或“鎂橋”連接方式，加快蛋白質凝膠形成速度，增加蛋白網絡結構穩定性，增加豆腐強度和硬度[29]。鹽析作用是鹽類凝固劑加入后，熱變性蛋白質在電解質作用下發生去水化而出現鹽析[30]。鹽類凝固劑加入后，pH顯著下降，趨近大豆蛋白質等電點，熱作用使蛋白質分子充分膨脹，以靜電力等次級鍵形式發生纏繞聚合，形成豆腐凝膠[31]。近年來，Wang等在陽離子橋理論基礎上，提出鈣離子會首先與豆漿中植酸結合形成非離子化產物，削弱陽離子對蛋白分子靜電屏蔽效應，促使鈣離子與非微粒蛋白間反應形成新蛋白微粒；蛋白微粒間相互聯結，最終形成凝膠網絡結構[32]。鹽類凝固劑在豆腐凝膠形成過程作用機制，目前公認理論是“鹽離子橋學說”。

Prabhakaran等對氯化鈣、硫酸鈣、氯化鎂、硫酸鎂、乙酸鈣和乳酸鈣等6種鹽類凝固劑分別在0.4%和0.5%劑量條件下分析豆腐質構特性、顏色和含水量，結果顯示，凝固劑種類和用量對豆腐色澤影響無顯著差異[33]。硫酸鎂豆腐較其他種類凝固劑制作的豆腐，硬度和咀嚼度最小。因硫酸鎂作凝固劑時，豆漿中大豆蛋白發生不完全沉淀，形成松散含有較多氣隙蛋白網絡結構。乙酸鈣豆腐硬度、粘著性和咀嚼度最高，因乙酸鈣在大豆蛋白凝膠過程中利于形成緊密鈣離子-蛋白橋和氫鍵，豆腐硬度較大[34]?？梢?，鹽類凝固劑種類不同，作用強度存在差異，豆腐品質不同。

在鹽類凝膠劑使用過程中，用量、攪拌速度、作用時間和溫度等是影響凝膠效果重要因素。這些因素間相互影響，最終影響豆腐得率、質構和口感等品質。Kao等對不同濃度（0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45和 0.50%(w·v-1)）二水硫酸鈣凝固劑豆腐微觀結構對比發現，添加0.4%二水硫酸鈣所制豆腐均勻度最優。當二水硫酸鈣濃度從0.20%增加到0.40%時，硬度、咀嚼度、粘聚性、彈性和粘著性等均穩定上升[35]。Toda等分析6個不同品種大豆不同濃度（0.20、0.25、0.30、0.35、0.40和 0.45%(w·v-1)）氯化鎂凝固劑豆腐質地，發現氯化鎂濃度從0.2%增加時，豆腐破斷應力增大，且0.4%時達到最大值；此時豆腐破斷應力與6個品種中蛋白含量呈顯著正相關（p＜0.001，r=0.87）[36]。有些大豆品種蛋白含量較高，但在生產上0.25%氯化鎂條件下所制豆腐破斷應力表現較弱。因此，生產上除以大豆蛋白含量作為豆腐品質評價指標外，需關注凝固劑用量。

汾河灌區是山西省最大的引水灌區，但是近些年由于農業水價格高、水質污染嚴重、沒有合理的灌溉計劃，使得灌溉面積逐漸減少，農業總產量增產幅度較小。同時由于周邊地區大量采用機井灌溉，使得灌區內的地下水位大度降低，地下水漏斗逐年增加，灌區農業生產環境有惡化趨勢[7-8]。在氣候變化背景下，每年的土壤含水量變化極大，這嚴重影響了農業生產和水資源的配置。

Mhatre等研究硫酸鈣凝固劑在不同溫度下（80、85、90和95℃）制作豆腐產率和質構特性，發現豆腐產率、硬度、咀嚼度、粘聚性、彈性等均隨溫度增高而增大[37]。氯化鈣和改進型鹽鹵分別加至熱豆漿中經不同轉速（137、207和285 r·min-1）和時間（5、10、15、20、25和30 s）攪拌處理后，豆腐產率和品質均差異顯著[38]。攪拌程度越高，豆腐產率越低，但豆腐硬度、脆性和彈性越好；攪拌時間越久，豆腐產率越低。Shih等采用響應面法對影響小批量嫩豆腐品質豆漿固形物含量、凝固劑使用量、凝固劑與豆漿混合溫度和攪拌時間等4個因素作優化試驗，4個因素最適數值組合范圍分 別為：11.8～12.3°Brix，凝固劑用量0.27%～0.32%，混合溫度85～91℃，攪拌時間5～11.3 s[39]?？梢?，豆腐生產過程中所涉及影響產率與食用品質各因素最優數值并不唯一。豆腐凝固成型過程中，加工條件，如溫度、時間、是否攪拌等對于豆腐食用品質影響顯著，證實豆腐凝膠形成過程存在多種理化反應。

凝固劑及其使用條件受豆腐制作原料和制作方式等因素影響。Syah等分別分析醋酸、乳酸、GDL和二水硫酸鈣所制豆腐中11S和7S含量及有關亞基，發現二水硫酸鈣豆腐中11S顯著高于其他凝固劑豆腐，且11S亞基主要是半胱氨酸含量相對較高酸性多肽鏈（A1、A2、A3和A4）亞基[40]。制作過程保留更多11S，鹽類凝固劑能夠生產出質地較硬和較黏豆腐。豆漿固形物含量與豆腐產率和質構（包括硬度、凝聚力、咀嚼度和彈性等）間存在正相關；在最適凝固劑及使用條件下，可通過調整豆漿固形物含量改善豆腐產率和質構。對于壓制型豆腐，豆腐成型時施加壓力與作用時間影響最終產率和質構特性[41]。在豆腐產率、蛋白含量和質構特性等相同前提下，凝固攪拌時尺寸較大螺旋槳比尺寸較小螺旋槳所需硫酸鈣用量和攪拌時間少[42]。使用小槳葉螺旋槳時，硫酸鈣用量對豆腐品質影響極小。另外，不同品種大豆在制作理想產率和食用品質豆腐時所需凝固劑及使用條件不同。采用不同品種大豆生產豆腐時，通過調整凝固劑使用條件可改善豆腐得率和食用品質。

3.2 酸類凝固劑

酸類凝固劑使豆漿pH下降至大豆蛋白等電點附近，減少其分子表面負電荷基團數目，蛋白之間因靜電力下降更易發生聚集，形成蛋白凝膠一類凝固劑，主要包括GDL、檸檬酸、醋酸和乳酸等。GDL酸類凝固劑廣泛用于豆腐生產。由于在一定溫度下，GDL在水中分解成葡萄糖酸速度較慢，符合大豆蛋白質凝膠網絡結構形成漸進過程，與常見鹽類凝固劑（如硫酸鈣）生產豆腐相比，產率高、彈性強、持水性大且質地滑潤偏軟[43]。

Grygorczyk等對比分析GDL和乳酸作為凝固劑在大豆凝膠形成過程作用特點，結果表明，乳酸輔助凝膠形成開始pH為6.29±0.05，顯著高于GDL作為凝固劑時豆漿凝固pH（5.90±0.04，p＜0.05），前者凝膠形成較后者早[44]。這是因為乳酸作為凝固劑時豆漿微粒重排聚集所需時間比GDL聚集時間長。Chang等分析黑豆漿在GDL作為凝固劑時凝膠形成過程，結果表明豆花凝膠形成速率常數隨著凝固劑用量和使用溫度增大而增加，而隨豆漿固形物含量增大而減小。豆花凝膠成型時間隨著凝固劑用量和使用溫度增大而減小，而隨豆漿固形物含量增大而增大[45]?？梢?，與鹽類凝固劑使用條件類似，GDL在豆腐制作過程中隨使用條件變化，蛋白凝膠性質產生影響。

酸漿豆腐利用傳統鹵水豆腐制過程中產生的酸漿水，在適宜pH下作為凝膠成型助劑。鹵水豆腐黃漿水在42℃時發酵30～35 h獲得pH為3.3～3.5酸漿，以22%添加量豆腐點腦，90℃下蹲腦，壓制成型，所制豆腐風味獨特、加工性良好[46]。從機理上講，酸漿豆腐與酸類凝固劑促使大豆蛋白質發生凝膠成型原理類似，在低酸性條件下大豆蛋白發生變性，暴露疏水性基團，為蛋白質發生聚集提供條件。喬支紅等在此基礎上改進，從豆腐酸漿中篩選優勢乳酸菌直接發酵豆漿制作豆腐。通過調節發酵豆漿pH（5.8～6.0）、二次加熱溫度（95℃）、時間（5 min）等參數，豆腐出品率較高，質構軟硬適宜；乳酸菌發酵豆腐無明顯酸味，與普通鹵水豆腐綜合感官評分無明顯差異[47]。

提供酸性環境方式較多，除常用GDL等物質外，利用豆腐制作過程產生的黃漿水經適當發酵作為填充豆腐凝膠形成所需凝固劑，可減少豆腐加工過程污染，提高豆腐營養價值和食用品質?？刂瓢l酵過程及熱變性大豆蛋白凝膠形成機制，尚需進一步研究。

3.3 酶類凝固劑

酶類凝固劑應用于生產可以提高豆腐加工過程可控性，適于生產填充豆腐；凝固酶豆腐風味優于酸類凝固劑豆腐；凝固酶可在后期對大豆蛋白持續降解，降低豆腐硬度，改善口感。

MTGase又稱轉谷氨酰胺酶（EC2.3.2.13），可催化蛋白質分子內和分子間交聯、蛋白質和氨基酸之間連接以及蛋白質分子內谷氨酰胺基水解，改善蛋白質彈性、持水性和穩定性[48]。MTGase具有對肽結合谷氨酰胺殘基（γ-甲酰胺基）與各類伯胺（賴氨酸殘基上ε-氨基）之間催化?；D移作用，在作用于大豆蛋白分子時，可促使分子內和分子間ε-(γ-谷氨酰胺)-賴氨酸交聯鏈接形成。Tang等以高11S蛋白含量和高7S蛋白含量大豆分離蛋白為原料，以MTGase為凝固劑制作蛋白凝膠，對比研究其性質與形成機理。發現大豆分離蛋白中11S蛋白主要影響蛋白凝膠硬度、脆性、膠著性和咀嚼度，蛋白凝膠柔韌、渾濁；而凝聚力和彈性則主要受7S蛋白影響，蛋白凝膠更軟嫩、透明。另外，MTGase促進兩種貯藏蛋白形成凝膠作用機理不同，在高11S蛋白含量處理中，形成和維持大豆凝膠化學作用力主要有共價交聯作用、疏水作用、氫鍵和二硫鍵；而在高7S蛋白含量處理中，主要化學作用力為疏水作用和氫鍵[49]。因此，MTGase在實際應用中的使用條件，如用量、添加時機和作用溫度等，可根據大豆原料中貯藏蛋白成分及含量差異調整。

豆漿在水浴鍋中經過程序升溫熱處理后（從20℃以6.3℃·min-1升至95℃，保持5 min后冷卻至20℃），在不同環境溫度（25和37℃）和密封圓筒內經MTGase處理一定時間，可形成品質優良填充豆腐[50]。單因素試驗發現，MTGase填充豆腐質構特性，如硬度、黏著性、彈性和粘聚性等，受酶處理溫度、用量、豆漿pH和NaCl添加量等因素影響。Yasir等分析MTGase凝固劑豆腐冷凍破裂性質、微觀結構和凝膠機理，結果顯示，與傳統硫酸鈣豆腐品質相比，MTGase豆腐具更高堅實度和更大破裂力；微觀組織結構為更均勻、精細皺縮網狀結構[51]。從MTGase豆腐蛋白分子結構看，交聯作用使凝膠作用弱化，更多表現為MTGase在大豆蛋白凝膠過程中其他反應，即谷氨酰胺殘基水解作用。此外，MTGase在豆腐制過程中添加時機不同，可獲不同品質豆腐。除直接用作凝固劑制作豆腐外，MTGase可作為輔助添加劑，改善填充豆腐品質。姜建智等研究點漿溫度、石膏用量、點漿后保溫時間和MTGase用量4個因素對豆腐產量的影響，發現加酶量對豆腐產量影響最大。適當酶用量（3 U·100g-1豆漿）可使豆腐保持一定機械強度，避免大豆蛋白過度交聯；保水性能良好，豆腐產率相對較高[52]。Chang等在瓊脂為凝固劑豆腐制作試驗過程中，把MTGase添加到黑豆漿中，通過動態流變和質構特性分析，發現隨MTGase添加量增加，豆腐貯藏模量（G'）、損耗模量（G''）、復數黏度（η*）、硬度和粘著性顯著增加，說明添加MTGase可以提高豆腐彈性、黏度及部分質構特性，改善口感[53]。通過MTGase用量、作用溫度和作用時間三個因素對豆腐品質影響分析，確定最佳工藝參數為90 g·L-1黑豆漿（凍干黑豆漿粉水溶液）、2 g·L-1瓊脂水溶液、10 g·L-1MTGase、55℃和30 min?？梢?，MTGase作為良好蛋白質交聯助劑，可促進熱變性貯藏蛋白有效聚集和網絡結構形成。

MTGase作為新型豆腐凝固劑，可顯著改善蒸煮豆腐品質。豆腐再加工對于豆腐品質要求較高，再加工中熱處理導致豆腐內部結構產生不均勻孔洞，豆腐質構“老化”，嚴重影響口感。添加MTGase后，可抑制高溫煮制導致的水分散失和細小孔洞形成，使豆腐質地更堅實[54]。隨MTGase用量增大，蒸煮豆腐硬度增加效果越顯著[55]。

3.4 其他類凝固劑或凝固助劑

多糖對于以蛋白質為主要成分食品質構性質影響顯著，可提高食品稠度、穩定性和凝膠性等[56]。豆腐凝膠過程中添加一定含量糖類物質，如卡拉膠、瓜爾膠、殼聚糖和菊粉等，可改善豆腐凝膠過程和凝膠效果。

Chang等將殼聚糖按不同添加量分別加入GDL、石膏和乙酸凝固劑豆腐制作過程中，發現豆腐品質除受凝固劑種類影響外，還受殼聚糖添加量和脫乙酰程度影響。殼聚糖增加豆腐凝膠持水力，改善豆腐凝膠質構特性。在三種凝固劑豆腐制作過程中添加2%殼聚糖，豆腐凝膠強度和貨架期分別提高5%～35%和2～10 d；凝膠強度和貨架期隨殼聚糖添加量和脫乙酰程度增加不同程度增加[57]。No等將不同分子質量殼聚糖作為凝固劑分析豆腐得率、質構性質和貨架期等，發現分子質量為28 ku殼聚糖溶于1%乙酸溶液（殼聚糖濃度為1%）中，與豆漿按照1：8體積比在80℃下凝固15 min，豆腐品質最好。殼聚糖作為凝固劑制作豆腐較市售氯化鈣豆腐灰分低、蛋白含量高，貨架期顯著延長（3 d，活菌計數法）[58]。殼聚糖作為新型凝固劑或凝固劑助劑，可為豐富豆腐種類和提高品質提供新方法。

卡拉膠添加對于內酯豆腐產率和硬度無顯著影響，可增加持水力；對比硫酸鈣和乙酸鈣豆腐，添加卡拉膠顯著提高豆腐產率（分別提高33%、46.7%），降低硬度[59]。添加卡拉膠提高硫酸鈣和乙酸鈣豆腐產率在于含水量增加。從微觀結構分析，卡拉膠與蛋白質和鈣離子之間形成更穩定、空隙更多空間網狀結構。于濱等將葡萄糖、麥芽糊精、可溶性淀粉和卡拉膠分別與GDL添加在內酯豆腐制作過程中，對比分析各種糖類在不同添加量（0～0.5%）條件下對內酯豆腐質構特性影響。內酯豆腐硬度、咀嚼性、彈性和黏性等均隨四種糖添加量增加而呈降低趨勢。主成分分析發現卡拉膠對于內酯豆腐質構影響最大[60]。因此，在豆腐加工過程中使用卡拉膠等糖類凝固助劑時，需控制適宜用量。

瓜爾膠添加到氯化鎂豆腐制作過程中，可增加豆腐得率并提高食用品質[61]。在豆腐制作過程中，氯化鎂使大豆蛋白質凝膠速度加快，豆腐持水性差，質構相對粗糙；瓜爾膠添加后，降低大豆蛋白在氯化鎂作用下凝膠速度，硬度下降、質構特性與石膏豆腐相似且風味優于石膏豆腐豆腐[62]。阿拉伯膠和卡拉膠（0.6 g）分別加入氯化鎂豆腐制作過程，阿拉伯膠添加降低氯化鎂豆腐硬度，降幅度小于瓜爾膠；卡拉膠添加則增加氯化鎂豆腐硬度?？梢?，不同糖類由于相對分子質量、分子結構和表面所帶電荷等因素不同，在豆腐凝膠過程中與凝固劑和大豆蛋白間發生的化學反應不同。

Tseng等將菊粉和低聚果糖分別加入GDL凝固劑大豆分離蛋白凝膠過程，均可顯著增加大豆蛋白間連接作用，大豆蛋白凝膠呈現致密大豆蛋白交聯和孔徑較小微孔結構。菊粉的品質提高作用優于低聚果糖，主要與菊粉分子結構中高果糖聚合度使大豆分離蛋白凝膠具有更好熱穩定性和流變學特性有關[63]。另外，該研究組將菊粉加入GDL嫩豆腐制過程，結果顯示添加2%菊粉降低大豆蛋白在GDL作用下凝膠溫度（由46.7℃降到43.9℃），顯著增加嫩豆腐凝膠貯存模量、損耗模量、硬度和破斷力等流變學和質構特性[64]。菊粉作為新型豆腐加工凝膠助劑，可改善豆腐粘彈性。

γ-聚谷氨酸、牡蠣殼粉和其他植物提取物或微生物代謝物等，在豆腐制作中的應用已有報道[65-67]。γ-聚谷氨酸及其鹽類形式（Na+、K+、NH4+、Ca2+和Mg2+）是枯草芽孢桿菌在發酵過程中產生的無毒多肽物質，由大量谷氨酸單元經α-氨基與γ-羧基鏈接而成。這類物質吸水性質和金屬離子調節能力良好，可應用于食品加工[68]。Lee等將不同相對分子質量γ-聚谷氨酸以不同濃度（0.1%、0.15%和0.2%）添加到內酯豆腐制作中，對比分析豆腐凝膠過程流變學特性和脫水收縮作用，發現隨著γ-聚谷氨酸添加濃度增大，內酯豆腐凝膠時間不斷增加，貯存模量和損耗模量不斷降低；豆腐脫水收縮作用呈降低趨勢，說明隨γ-聚谷氨酸添加，內酯豆腐在貯藏期內品質獲得有效保護[69]。

4 結論與展望

綜上所述，豆腐凝膠形成機制即大豆蛋白經熱處理變性后，蛋白分子間因凝固劑或凝固助劑推動作用，在各種化學鍵或物理作用力下相互連接，形成穩定空間網絡結構。豆腐凝膠形成過程涉及因素較多，包括豆漿中貯藏蛋白及其亞基含量和組成，熱處理溫度和時間以及凝固劑種類及其用量、溫度、時間等條件，經過一系列復雜物理化學反應后，形成組織結構致密均一、質構特性和持水力良好豆腐凝膠。豆腐加工過程涉及物理化學變化復雜，在多因素影響下，豆腐凝膠形成機制雖圍繞熱變性大豆蛋白展開，但穩定蛋白網絡結構形成及其與豆腐質構性質間關系尚需深入探討。

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Research progress on gelation mechanism of soybean curd processing/

WANG Chenzhi1,CHEN Yu1,WAN Chong1,QIN Wen1,YANG Wenyu2,LIU Jiang2,ZHANG Qing1,2
(1.School of Food Science,Sichuan Agricultural University,Sichuan Ya'an,625014,China;2.Sichuan Engineering Research Center for Crop Strip Intercropping System,Chengdu,611130,China)

The key step of tofu processing is the formation of tofu gel.Generally,after the thermal denaturation of soybean storage proteins(including glycinin andβ-conglycinin)in soymilk,hydrophobic groups embedded in internal protein molecules exposed and aggregation of these exposed protein occur.The combination of these aggregated proteins was promoted to form the compact,uniform,and stable network structure by appropriate coagulants,such as salts,acids,and enzymes.The formation of tofu gel was affected by various factors.In this paper,the influence factors and gelation mechanism of soybean curd had been reviewed,including constitution of soybean protein,heating process of soymilk and coagulants.The discussion of the gelation mechanism of tofu aimed to provide new ideas for the formation theory of gelation food,the parameter selection of tofu processing,and the exploitation of new tofu products.

soybean curd;protein composition;thermal treatment;coagulant;gelation mechanism

TS214.2

A

1005-9369（2017）10-0088-09

王宸之,陳宇,萬重,等.豆腐凝膠成型機理研究進展[J].東北農業大學學報,2017,48(10)：88-96.

Wang Chenzhi,Chen Yu,Wan Chong,et al.Research progress on gelation mechanism of soybean curd processing[J].Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(10)：88-96.(in Chinese with English abstract)

2017-06-22

國家自然科學基金青年科學基金項目（31401329）

王宸之（1995-），男，碩士，研究方向為豆制品研究與開發。E-mail：971706367@qq.com

張清（1986-），男，博士，講師，研究方向為大豆凝膠蛋白組學，大豆油脂高溫化學。E-mail：zhangqing@sicau.edu.cn