豆腐凝固劑的研究進展

劉寧，高藝笑，孫鈺姬，張笑，張鐵鵬，楊婷婷，潘任

(哈爾濱商業大學食品科學與工程重點實驗室，哈爾濱 150076)

在豆腐制作過程中，一個關鍵的操作就是用凝固劑點漿，如何選擇合適的凝固劑來提供鹽離子和調節pH是豆腐加工過程中一個非常重要的問題。凝固劑的使用決定了豆腐的成型程度、均勻性和微觀結構[1]，對制作出的豆腐的口感、產量、感官等方面都有著或多或少的影響。有學者進行了關于凝固劑的種類和濃度對豆腐產量和品質的影響方面的研究[2]。為了滿足人們和工業化生產的不同需求，一般會使用不同的凝固劑去制作豆腐，通過選擇不同種類的凝固劑使豆腐的品質發生改變。

人們對凝固劑的研究一直未曾止步。近年來，越來越多的學者對新型的豆腐凝固劑進行了研究，使得豆腐凝固劑不再只是單一的石膏，而是有了更多的種類。本文將其分為七大類進行介紹，分別是鹽類凝固

劑、酶類凝固劑、酸類凝固劑、豆清發酵液、復合凝固劑、多糖類凝固劑及生物凝固劑。每種凝固劑都有各自的優缺點，適用于制作不同需求的豆腐。所以我們利用現有的資料對多種豆腐凝固劑的凝固機理、優缺點及它們對豆腐品質的影響做出了總結，為他人選擇合適的凝固劑提供了參考。

1 鹽類凝固劑

鹽類凝固劑是經常被使用的一種凝固劑。早在古代，中國人就開始使用氯化鎂、氯化鈣和硫酸鈣等作為鹵水。孫豐婷[3]總結出目前鹽類凝固劑主要分為鎂鹽與鈣鹽這兩種類別，其中起主要作用的成分是CaCl2、MgCl2、CaSO4、MgSO4和醋酸鈣。目前被人們使用最多的是以MgCl2與MgSO4為主要形式的凝固劑。

1.1 鹽類凝固劑的凝固機理

目前對于鹽類凝固劑的凝固機理有四種說法。第一種是離子橋學說，即認為大豆蛋白質中有很多-COOH，當加入鹽類凝固劑時，凝固劑中的Ca2+、Mg2+和蛋白質分子相互結合而形成了凝膠，但研究發現，當pH在4～9范圍內逐漸降低時，兩者的親和力也逐漸降低，故此機理的正確性也有待證明。第二種是在豆腐中加入中性鹽，當pH達到6左右時，植酸鹽和檸檬酸鹽與豆漿發生絡合反應，豆漿凝固成豆腐。楊方琪等[4]覺得鹽凝固劑和酸凝固劑的凝固機理是相通的，但由于無法將鹽凝固的豆腐與酸凝固的豆腐在質構上的不同解釋清楚，故還要對其進行更深入的研究才能證實其準確性。第三種為鹽析理論，鹽中陽離子和大豆蛋白表面上帶負電的氨基酸殘基相互結合形成凝膠，但無法很好地說明蛋白質凝固與蛋白質沉淀之間的區別。第四條理論[5]是在特定金屬離子存在的情況下，考慮蛋白質顆粒的形成，鈣和植酸反應得到非電解質的產物，從而減弱離子對蛋白質分子的靜電阻斷作用，減少鈣和非顆粒大豆蛋白的相互作用，從而形成新的蛋白質顆粒，接著蛋白質顆粒相互連接，然后凝膠網絡結構形成，這4種機理都有合理處，也各有缺陷。同時有學者[6]認為金屬離子是豆腐形成過程中蛋白質締合的引發劑。

1.2 鹽類凝固劑對豆腐品質的影響

江振桂等[7]經過研究發現采用熟石膏制作豆腐不僅可以掌握豆腐的老嫩程度而且保水性好，但豆腐具有一定的苦澀味。使用鹽鹵制作豆腐在風味上極佳，但保質期短且持水性較差。故使用鹽凝固劑做出來的豆腐風味鮮美，出品率高但存放期短。Kay Hyun Joo等[8]研究了檸檬酸三鎂(TMC)可以作為豆腐凝固劑替代品，但是在0.35%的濃度范圍內，TMC很容易取代或補充傳統的混凝劑。Zhang Q等[9]認為可以通過對金屬離子濃度的控制來調節豆腐的品質，以滿足不同的需求。

1.3 使用鹽類凝固劑制作豆腐的優缺點

使用鹽類凝固劑可以使豆腐產品光滑、產率高，具有濃濃的豆香味，用鹽鹵制得的豆腐有大豆的香味，但是持水性較差且貨架期短。而以石膏為凝固劑制作出來的豆腐持水性好且細膩，但因其中可能會殘留硫酸鈣，故味道會有些苦澀且長期食用可能引發膽結石，同時純度不高的石膏中可能含有工業中的雜質，長久進食對人體有害。

2 酸類凝固劑

酸類凝固劑主要有檸檬酸、醋酸以及乳酸等有機酸，其中常用的是葡萄糖酸內酯與酒石酸。隨著人們生活水平的提升，更多的學者開始研究新型酸類凝固劑，如高曉延[10]以泡菜汁作為豆腐凝固劑、郭秀坤[11]研究的中藥豆制品凝固劑等，也有一些利用天然有機物的汁液進行提取作為酸類凝固劑，如五味子、玫瑰花萼、青梅、山楂、檸檬及Symplocossumuntia葉等[12-17]，所制作出來的豆腐既健康又營養。

2.1 酸類凝固劑的凝固機理

酸性凝固劑會使溶液的pH值減少，-H與-SO2及疏水基團之間互相作用，使多肽鏈連接起來從而得到氫離子。葡萄糖酸δ內酯 (GDL)是一種被經常使用的酸性凝固劑，在溫度較低時相對穩定，當高溫(90 ℃左右)且在堿性環境中時，會分解成葡萄糖酸，使豆漿的pH值下降，釋放的質子會使大豆蛋白表面上帶負電的基團變少，導致靜電斥力變弱然后互相靠近，便于蛋白質分子凝結成豆腐。目前GDL主要用來制作填充豆腐。

2.2 酸類凝固劑對豆腐品質的影響

使用葡萄糖酸δ內酯 (GDL)為凝固劑可以使豆腐結構細膩嫩滑，因為在水中，將GDL分解成葡萄糖酸的速度比較慢，反應溫和，使蛋白質分子網絡結構逐漸形成，有利于細滑結構的形成。內酯豆腐顏色偏白，視覺效果較好。李楊等[18]研究了GDL添加量對感官品質的影響，得出增加GDL的添加量，感官評分會先升高后降低，失水率則先降低后升高。宋雪健等[19]研究發現料液比1∶5，添加量48 mg/mL，點漿溫度85 ℃為葡萄糖酸δ內酯 (GDL)的最佳工藝，并且葡萄糖酸內酯豆腐的咀嚼性最低為271.09 mJ，較適合于老年人食用。

近年來，天然有機酸的加入為酸性凝固劑提供了更多的可能，如王玉嬌等對以青梅汁為凝固劑制作豆腐進行了研究，研究發現再添加一些卡拉膠和乳酸鈣能使豆腐的內部結構得到改善。王璐等研究發現山楂汁也可以作為凝固劑，通過超聲輔助水浴法先將山楂中的總酸成分提取出來，再將提取液濃縮定容進行點漿，制作出來的豆腐與市售豆腐無異且更健康。謝秀玲等就利用檸檬汁進行點漿，得出檸檬豆腐的最優工藝參數為水豆比10∶1，添加55%的檸檬汁且加入凝固劑時豆漿的溫度為70 ℃，氧化時間也要控制在20 min，這樣制作出來的豆腐品質最佳，會留有豆香和檸檬的清香。

2.3 使用酸類凝固劑制作的豆腐的優缺點

使用酸類凝固劑制作出來的豆腐有質地細滑、持水性好和彈性大等優點，但其制作出來的豆腐豆香味不夠濃郁，而且偏軟，不適合煎炒。因為結晶或粉末狀的葡萄糖酸δ內酯味先甜后酸，豆腐會帶有酸味。使用天然酸性凝固劑可以保持豆腐的口感和品質，比使用化工凝固劑更健康安全。

3 酶類凝固劑

酶類凝固劑是能夠使大豆蛋白質得以凝固的酶，它大部分從動植物組織和微生物中獲得，分別有中性蛋白酶、酸性蛋白酶與堿性蛋白酶。較為常見的有菠蘿蛋白酶[20]、木瓜蛋白酶[21]和微生物谷氨酰胺轉氨酶(TG酶)等。

3.1 酶類凝固劑的凝固機理

豆漿中加入酶類凝固劑，酶促進蛋白質分子共價鍵彼此連接，從而形成網絡狀聚集體，以此達到凝固劑的效果。韓怡等[22]經研究得出微生物轉谷氨酰胺酶(MTGase)的分子結構特點，并得出催化蛋白質分子通過其含有的氨基酸殘基形成共價鍵而彼此連接，形成網絡狀聚集體的結論。Masahiko等研究發現了轉谷氨酰胺酶能夠催化肽鏈中的谷氨酸殘基上的γ-羧基酰胺與多種伯胺的氨基之間的反應。當?；荏w是肽鏈中賴氨酸殘基上的ε-氨基時，分子之間的ε-(γ-谷氨酸)進行交聯，大豆蛋白就成為了轉谷氨酰胺酶很好的底物。Zhu J R等[23]對微生物轉谷氨酰胺酶交聯對豆腐質量特征和潛在致敏性的影響進行了研究，發現MTGase不僅可以改善傳統凝固劑豆腐的品質，而且在一定程度上降低了豆腐潛在的致敏性。

3.2 酶類凝固劑對于豆腐的品質影響

酶促豆腐雖然與內酯豆腐制作方法相差甚微，但是它的彈性更好。酶類凝固劑不僅保護了賴氨酸，也在口感和貯藏等方面有了提高。酶促豆腐不僅無澀味、酸味等味道，而且有豆香味。王榮榮等[24]經過研究得出酶凝固劑制作的豆腐口味較酸、口感細膩、凝固反應溫和、容易控制。特別是酶在后期還會對大豆蛋白進行持續降解，使硬度降低，口感更佳。研究結果表明，添加合適量的微生物谷氨酰胺轉氨酶(MTGase)對豆腐的成型性和品質都有很好的改進。

3.3 使用酶類凝固劑制作的豆腐的優缺點

使用酶類凝固劑可以連續降解豆腐中的大豆蛋白，降低豆腐的硬度，改善質地和口感，這樣制作出來的豆腐彈性好、口感細膩、無異味、硬度低，與傳統的石膏豆腐、內酯豆腐相比，其在香味、粘彈性等方面均有所提高。但其硬度偏軟，且成本也比其他兩種凝固劑高。

4 復合凝固劑

復合凝固劑是將單一的凝固劑進行復配使用，人為地用兩種或兩種以上的物質加工而成的凝固劑，它們和傳統的凝固劑對比都有特別之處。復合凝固劑目前也有很多種類，比如鹽類和酸類、酸類和酶類、鹽類和食品天然成分以及食用膠、鹽類和酶類、酸類，還有利用W/O[25]、W/O/W型乳液(如含牛血清白蛋白的多重乳狀液[26])的緩釋性制備新型凝固劑等，經過復配制得的豆腐都優于單一種類的凝固劑。

4.1 復合凝固劑的凝固機理

對于凝膠的形成，目前有兩種看法：一種認為可溶性的凝聚先形成，經過加熱后這些可溶性凝聚就會變成大量的聚集體，然后凝膠就形成了；另一種認為因受熱變性大豆卵蛋白中的分子鏈分開，基團得以顯現，在基團與電荷的作用下，分子鏈之間相互靠近，當其在空間上的位置得以穩定后，分子鏈相互連接而得到了凝膠。

4.2 復合凝固劑對于豆腐的品質影響

復合凝固劑的復配方式有很多種，有鹽類與酸類，如王巖東等[27]在研究凝固劑種類和豆腐品質之間的關系的實驗中，得出當使用按m(GDL)∶m(石膏)∶m(氯化鎂)為5∶3∶2的比例配出的復合凝固劑制作豆腐時，制作的豆腐在出品率、保水性、蛋白質含量、內部結構和風味等方面都優于單一種類的凝固劑。李玉娥等[28]研究發現在以GDL和鹵片作為復合凝固劑時，豆腐凝膠品質最好時的凝固劑條件是100 mL的豆漿使用GDL與鹵片用量分別為0.2%，并添加0.6 mL 0.1 mol/L的NaCl及3 mL濃度為0.2%的淀粉，在90 ℃下處理5 min。有酸類與酶類，如石楠等[29]通過試驗確定了TGase和GDL在彩色嫩豆腐的制作中的最佳使用量為1.4 g/L和1.7 g/L，且當點漿溫度在53 ℃時制備出的豆腐在風味和外觀上比市售的單一內酯豆腐更佳。有天然成分、食用膠與鹽類，如王艷等[30]在對姜汁是否具有凝固性或促凝性實驗的研究中，發現姜汁、乳酸鈣和卡拉膠復配能加強豆腐的凝膠強度，其品質最佳時的最佳工藝為每100 mL添加姜汁、乳酸鈣和卡拉膠的量分別為3 mL、0.29 g和0.2 g。有鹽類、酸類與酶類，如岳文婷等[31]選擇CaSO4、MgCl2和GDL分別和TG酶復配成復合凝固劑用于以干法制漿工藝制作全豆豆腐過程中，通過對其凝膠強度指標的評價，得出0.5% CaSO4和0.3%TG酶最好，且做出來的全豆豆腐在營養品質和感官評價等方面比其他兩種要好。

4.3 使用復合凝固劑制作的豆腐的優缺點

田亞等[32]通過對形成的凝膠的觀察實驗證明了復合凝固劑優于單一凝固劑。用復合凝固劑制備出來的豆腐不僅基本上克服了傳統豆腐的易碎、口感不好等缺點，且在得品率、水分含量、蛋白質含量、風味和內部結構等方面都優于單一種類的凝固劑，既保持了單一凝固劑制作的豆腐的優點，又增強了豆腐的硬度和口感，使豆腐的品質更佳。復合凝固劑的使用雖然減少了單一凝固劑的使用量，但其中仍或多或少存在一些對人體有害的物質。

5 豆清發酵液

豆清發酵液因顏色、所含菌種被稱為黃漿水、酸漿水，是利用在制作豆腐生產過程中所產生的廢液作為原料，再經過乳酸菌、醋酸菌等微生物自然發酵而形成的一種凝固劑，其中含有很多像蛋白質、還原糖、皂苷等的營養物質。近年來人們更注重豆腐的品質與營養，以及對環境的保護，因此對豆清發酵液進行了許多研究，研究發現利用豆清發酵液做出來的豆腐不僅可以滿足人們對食品安全的要求，還能將發酵廢液充分利用起來。人們也對點漿要用的豆清發酵液進行了研究，得知乳酸菌是主要的微生物[33]，并從豆清發酵液中分離出安全的植株用作發酵劑生產豆腐凝固劑，如解淀粉乳桿菌L6等[34]。

5.1 豆清發酵液的凝固機理

豆清發酵液有著復雜的成分，目前來說主要存在鹽凝機理、酸凝機理和酶凝機理，其酸凝機理與酸類凝固劑機理類似，就是將pH值調整到大豆蛋白等電點附近使蛋白質凝固[35]。酶凝機理就是使豆清發酵液中的乳酸菌在發酵過程中產生凝固酶，從而使大豆蛋白產生凝膠，而且會產生一些物質使豆腐風味更好。鹽凝機理則是豆清發酵液中的金屬離子通過與大豆蛋白中的植酸(鹽)、檸檬酸(鹽)反應，降低pH值，另外，鹽中的陽離子會將蛋白質中的一部分負電荷掩蓋，從而促進大豆蛋白的凝固[36]。

5.2 豆清發酵液對于豆腐的品質影響

用豆清發酵液做出來的豆腐在豆腐出品率、結構特性、感官、安全等方面都體現出了很好的優勢。如謝靈來等[37]對豆清發酵液點漿工藝進行了優化，將控制豆清發酵液點漿的指標由pH值優化為總酸含量，通過實驗確定其最佳參數是添加29%總酸含量5.30 g/kg的豆清發酵液并控制其點漿溫度為76 ℃，在此參數下制備出來的豆腐在感官上的評分達到了(76.20±0.36)分且豆腐的彈性達到了0.95±0.01。孫豐婷等[38]通過正交試驗對豆清發酵液的發酵條件進行了研究，確定了最佳工藝：發酵時間和溫度為48 h和37 ℃，添加的種子發酵液量比例為20%。劉海宇等[39]將豆腐蛋白質含量和出品率作為指標進行了優化實驗，其優化條件為6∶1的水豆比、添加量為26.3%的豆清發酵液、105.7 ℃的溫度煮漿5.8 min，此條件下制得的豆腐在蛋白質含量、保水率、出品率等方面都有所提高。

5.3 使用豆清發酵液制作的豆腐的優缺點

利用豆清發酵液制得的豆腐顏色泛黃，有著致密的結構，適于烘烤、pH值低且安全，更能增加風味，同時資源也得到了利用。江振桂等對豆清發酵液、石膏和氯化鎂3種凝固劑進行了比較，最終得出用豆清發酵液制備出來的豆腐細軟、彈性好且不粗糙。用豆清發酵液作為凝固劑，不僅充分利用了資源，而且做出來的豆腐品質也非常好。但是自然條件下發酵的豆清發酵液中還是會有一些使豆腐腐敗變質的菌種，并且貨架期較短。

6 生物凝固劑

近年來對于生物凝固劑的研究主要有乳酸菌和干酪乳桿菌YQ336。李雪[40]在全子葉活性乳酸菌豆腐的基礎上，加入了一種食用膠卡拉膠，使其與MTG進行復配以促進豆腐凝固，通過實驗確定了最佳配方為接種乳酸菌的量為105CFU/mL，添加的卡拉膠量為0.05%，MTG用量為0.1%，且水豆比為9∶1，在條件下做出來的豆腐的平均硬度和保水性與優化前相比都有所提高，還可以延長豆腐的貯藏時間，如趙貴麗等[41]選用乳酸乳球菌乳亞種作為發酵菌株來制作生物凝固劑，這個菌種能通過發酵產生乳酸，還能通過代謝產生一種生物防腐劑乳酸鏈球菌素。實驗發現這種菌株比其他類型菌株制作出來的豆腐貯藏期都長。陽慧等[42]從乳酸菌中分離出一株名為解淀粉乳桿菌的優勢菌，為使用純種菌株進行點漿奠定了基礎。

王碩等[43]選用干酪乳桿菌YQ336制作發酵的酸漿作為凝固劑，研究發現在酸漿pH為3.6且添加量為11%，壓制強度和時間為1 kPa、30 min時制作出來的豆腐有濃郁的豆香，感官評價也優于其他豆腐。Wang Y等[44]在干酪乳酸菌的基礎上加了鹽類凝固劑，發現和CaSO4一起制作出來的豆腐感官值最好。Wang Dan等[45]開發了一種新型的生物豆腐，是將含有瑞士乳桿菌MB2-1和植物乳桿菌B1-6的牛奶(MSCM)與微生物轉谷氨酰胺酶(MTGase)結合作為混和豆腐凝固劑，這樣制作出來的生物豆腐富含蛋白質、鐵和鈣，同時還含有益生菌，對人體有益。

7 多糖類凝固劑

最開始添加的多糖是短梗霉多糖，因其對大豆蛋白有絮凝作用，使得鹵水的添加量減少了很多，這樣做出來的豆腐在保持原有風味的基礎上更加富有彈性。Tseng Y C等[46]針對菊粉和低聚果糖對大豆蛋白的凝膠化進行了研究，后來人們還發現殼聚糖具有增稠、凝膠和防腐作用，趙希榮等[47]將它添加在加壓內酯豆腐的凝固中，得出最佳工藝為：水豆比1∶12，分別添加GDL和殼聚糖量為0.20%、0.01%，點漿保溫溫度為70 ℃，凝固30 min。李星科等[48]也在豆腐中添加了0.08%的殼聚糖，制備出的豆腐在質構上比傳統的石膏豆腐要好，其凝固溫度為80 ℃，并添加了1.2%的乙酸?？ɡz、瓜爾膠、阿拉伯膠等多糖對豆腐性能也有著影響，如Li Meng等[49]在氯化鎂的基礎上加入多糖(0.6 g瓜爾膠)制作出的有機豆腐令消費者滿意。

8 其他

除了上述幾種凝固劑種類，學者們也從其他物質中得到了能夠作為凝固劑的物質，如Joon-Y等[50]用1%～5%的乙酸對蟹殼進行提取，研究證明得到的提取物CSP-A3、CSA-A1和CSA-A3可用作天然凝結劑。

9 展望

近年來，復合凝固劑的使用、天然成分的添加、天然有機酸以及純種菌種的發酵液越來越被廣泛地應用，豆腐的生產工藝也更加細致完善。雖然我們已經發現了多種類型的凝固劑，但學者們對凝固劑的探索還在繼續，致力于發現可以做出更健康、更營養的豆腐的凝固劑。相信在我們的共同努力下凝固劑研究一定會有進一步飛躍，會有更多新型凝固劑的產生并適應當今社會需求以及工業化生產。