豆漿中抗營養因子的去除方法

鄧慧慧，王世忠，周志江，吳夢佳，韓 燁，肖華志

（天津大學化工學院，天津 300072）

豆漿中抗營養因子的去除方法

鄧慧慧，王世忠，周志江，吳夢佳，韓 燁，肖華志*

（天津大學化工學院，天津 300072）

采用堿液浸泡、微波處理、加熱處理、去皮等方法，對去除豆漿中抗營養因子的效果進行比較。其中，88℃恒溫熱處理10min可將豆漿中脂肪氧化酶活性降至常溫下的14.20%，100℃恒溫熱處理20min可將豆漿中的胰蛋白酶抑制劑降低到9.96%。微波處理（2450MHz，800W）2min可以將脂肪氧化酶活性降至8.86%，處理8min可以將胰蛋白酶抑制劑活性降低到11.24%，處理4min即可將尿素酶活性降低至1%。相比于常規的熱處理，微波處理可以更快速地破壞豆漿中的抗營養因子，縮短處理時間。此外，采用0.5%NaHCO3溶液浸泡、去皮等措施也可去除豆漿中的抗營養因子，可結合常規熱處理、微波處理應用，以縮短加工時間。

豆漿，脂肪氧化酶，尿素酶，胰蛋白酶抑制劑，去除

Abstract：To compare the inactivation effect of different treatments on anti-nutritional factors，thermal treatment，microwave treatment，lye soaking，dehulling and other processing measures were applied.The result indicated that a thermal treatment at 88℃ for 10min reduced the lipoxygenase activity to 14.20%，while a thermal treatment at 100℃for 20min reduced the trypsin inhibitors activity to 9.96%.Treated by microwave cooking（2450MHz，800W） for 2min，lipoxygenase activity was reduced to 8.86%，and a microwave cooking（2450MHz，800W）for 8min and 4min reduced the trypsin inhibitor activity and urease actirity to 11.24%and 1%respectively.Compared to conventional thermal treatment，microwave cooking inactivated anti-nutritional factors more quickly，shortening the processing time.In addition，processing steps like soaking in 0.5%NaHCO3solution and dehulling contributed to the inactivation of anti-nutritional factors，and could be utilized combining with heat treatment and microwave treatment to reduce soymilk processing time.

Key words：soymilk；lipoxygenase；urease；trypsin inhibitors；inactivation

豆漿（Soymilk）含有大量的優質蛋白、多種礦物質和維生素，營養豐富，深受我國及許多其他亞洲國家人們的喜愛。但大豆原料中含有脂肪氧化酶、尿素酶、胰蛋白酶抑制劑、凝血素等多種抗營養因子，若不充分去除這些抗營養因子，不僅會影響豆漿的感官品質和營養價值，還會危害食用者的身體健康。脂肪氧化酶（Lipoxygenase）可催化大豆中的多不飽和脂肪酸的氧化，還可作用于大豆蛋白的末端氨基和羥基，不僅影響豆漿的營養價值還會產生具有豆腥味的物質；尿素酶（Urease）能將含氮化合物分解成氨，不利于人體健康；胰蛋白酶抑制劑（Trypsin inhibitors）可以抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的活性，從而影響人體對大豆蛋白質的消化和吸收[1-2]。因此去除抗營養因子的在豆漿加工中有重要意義。目前，有關傳統處理方法（如去皮、浸泡、蒸煮等）對豆類中抗營養因子去除的研究雖有報道，卻不夠深入，盡管微波處理已被用于食品加工的滅酶處理中，將微波處理應用于的豆漿加工的研究卻罕見報道[3-5]。本實驗對傳統熱加工、碳酸氫鈉溶液浸泡以及微波處理等處理方式對豆漿中抗營養因子的去除效果進行了較深入的研究，旨在為豆漿類食品生產工藝的開發提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃豆 自天津市正弘食品有限公司；BAPNA（Na-苯甲酰-DL-精氨酸-對硝基酰胺鹽酸鹽） 優級純，Acros Organics公司；胰蛋白酶 活力為250NFU/mg，Solarbio公司；亞油酸、吐溫20、石油醚、二甲基亞砜、尿素 分析純，天津市江天化工技術有限公司。

UV1102型紫外-可見分光光度計 上海天美科學儀器有限公司；PB-10型精密pH計 SARTORIUS公司；HH型數顯恒溫水浴鍋 金壇市金城國勝實驗儀器廠；KJ23B-DE型微波爐（微波頻率2450MHz，功率800W） 廣東美的微波爐制造有限公司；KDC-160HR型高速冷凍離心機 科大創新股份有限公司中佳分公司。

1.2 樣品制備

每份樣品均稱取干大豆20g，用蒸餾水清洗3次除去表面的塵土；破碎制漿后用40目篩過濾除渣；所有樣品均保持大豆干重與蒸餾水的比例為1∶22，并做3組平行重復。

1.3 滅活處理

1.3.1 脂肪氧化酶的去除方法

1.3.1.1 熱處理法 大豆分別在25、50、70、80、90、100℃蒸餾水中浸泡10min，打漿過濾。

1.3.1.2 微波處理法 大豆用常溫蒸餾水浸泡16h后過濾除去水分，將大豆樣品在玻璃板上單層展開，微波處理（2450MHz，800W）0、0.5、1、1.5、2、2.5、3min，冷卻后打漿過濾。

1.3.1.3 堿液浸泡處理法 常溫下大豆在0.5%NaHCO3溶液中浸泡16h，用蒸餾水沖洗去除表面堿液，打漿過濾。

1.3.1.4 去皮處理法 a.先浸泡后去皮：大豆在常溫蒸餾水中浸泡16h后去皮，打漿過濾；b.先去皮后浸泡：干大豆去皮后在常溫蒸餾水中浸泡16h，打漿過濾。

1.3.2 尿素酶的去除方法

1.3.2.1 微波處理法 大豆常溫蒸餾水浸泡16h，破碎過濾得到豆漿。每份樣品取100mL豆漿于燒杯中，微波處理（2450MHz，800W）0、2、4、6、8、10、15min，用蒸餾水補足體積至100mL。

1.3.2.2 堿液浸泡結合微波處理法 大豆在常溫0.5%NaHCO3溶液中浸泡16h，蒸餾水沖洗去除表面堿液，打漿過濾得豆漿樣品，微波處理（2450MHz，800W）0、2、4、6、8、10、15min，用蒸餾水補足體積。

1.3.3 胰蛋白酶抑制劑的去除方法

1.3.3.1 熱處理法 大豆在常溫蒸餾水中浸泡，破碎除渣得到豆漿樣品，100℃恒溫熱處理0、5、10、15、20、25、30、35min。

1.3.3.2 堿液浸泡結合熱處理法 大豆在常溫0.5%NaHCO3溶液中浸泡16h，沖洗去除表面堿液，破碎除渣得豆漿樣品，100℃恒溫熱處理0、5、10、15、20、25、30、35min。

1.3.3.3 微波處理法 見1.3.2.1。

1.3.3.4 堿液浸泡結合微波處理法 見1.3.2.2。

1.4 抗營養因子的測定

1.4.1 脂肪氧化酶活性的測定 根據文獻[6]方法，改進后操作如下：

a.底物的配制：取10mL pH9.0硼酸緩沖液，加入0.25mL吐溫20、0.27mL亞油酸，混勻后用1mol/L NaOH調pH至9.0，振蕩至清澈透明，用pH9.0硼酸緩沖液定容至500mL。使用時將上述液體稀釋20倍。

b.酶的提取：樣品與石油醚按1∶1（體積比）脫脂，分液去油相，加入pH7.0磷酸緩沖液，攪拌并過濾即得酶提取液。

c.酶活的測定：取5.6mL底物溶液，加入0.4mL酶提取液，混勻反應，在243nm下掃描10min。空白采用已配制的底物溶液。

記錄反應體系在234nm處吸光度值，繪制OD234值隨時間變化曲線，取曲線初始線性部分，計算每分鐘吸光度變化值ΔOD234。

則U=ΔOD234/0.01

酶活（U/mL）=活性單位數（U）×稀釋倍數/0.4/樣品體積（mL）

式中：ΔOD234為每分鐘反應體系的吸光度的變化值；0.01為常數，定義每分鐘吸光度值增加0.01為1個脂肪氧化酶的活性單位（U）；0.4為反應體系中脂肪氧化酶提取液的添加量。

1.4.2 尿素酶活性的測定 取pH7.0尿素磷酸緩沖液10mL，加入3mL樣品，搖勻并置于30℃恒溫水浴中反應30min，測反應體系的pH；空白采用10mL pH7.0磷酸緩沖液與3mL樣品反應，操作同上。樣品反應體系的pH減去空白反應體系的pH即可表征尿素酶的活性[7]。

1.4.3 胰蛋白酶抑制劑活性的測定 根據文獻[8-9]方法，改進后操作如下：

a.酶液的配制：40mg胰蛋白酶用0.001mol/L的鹽酸定容至100mL，4℃保存備用。

b.底物溶液的配制：40mg BAPNA溶于1mL二甲基亞砜中，用37℃、pH8.2 Tris緩沖液稀釋至100mL。

c.胰蛋白酶抑制劑的提取：取1mL樣品加入40mL 0.01mol/L NaOH溶液，37℃恒溫振蕩3h，4℃恒溫靜置12h，取出后6000r/min離心10min，過濾即得提取液。

d.胰蛋白酶抑制劑活性的測定：樣品組取5mL底物溶液加入1mL蒸餾水、1mL胰蛋白酶抑制劑提取液，搖勻，37℃水浴保溫10min達到反應溫度，加入2mL胰蛋白酶液，搖勻，37℃水浴中反應10min，加入30%乙酸溶液1mL終止反應，以空白溶液作參比，在410nm處測吸光度。將上述方法中的1mL胰蛋白酶抑制劑提取液換成1mL蒸餾水，重復其余操作，即得標準溶液的吸光度。

空白溶液的測定操作如下。取5mL底物溶液加入蒸餾水2mL、30%乙酸溶液1mL，搖勻，37℃水浴保溫10min達到反應溫度，加入2mL胰蛋白酶液，搖勻，37℃水浴中反應10min，取出冷卻至室溫。

活性的表示：定義每10mL反應體系在波長410nm處所減少的0.01吸光度值為1個胰蛋白酶抑制劑活性單位（TIU），則胰蛋白酶抑制劑的活性TIU=（Ar－As）/0.01。

2 結果與分析

2.1 脂肪氧化酶的活性分析

2.1.1 熱處理對脂肪氧化酶活性的影響 加熱滅酶是食品加工中最簡單可行的方法之一。熱處理滅酶的原理就是通過熱變性使酶失活，因此熱處理溫度對滅酶的效果有重要影響。熱處理溫度對豆漿中脂肪氧化酶活性的影響見圖1和圖2所示。

從圖1中可以看出，70℃以下的處理溫度對脂肪氧化酶活性的去除作用不明顯，熱處理溫度升高到70℃以上時，脂肪氧化酶活性開始迅速下降，80℃時的脂肪氧化酶活性為常溫下的50.57%，90℃時脂肪氧化酶只殘余11.35%，當溫度上升至100℃時，脂肪氧化酶完全失活，表明脂肪氧化酶對熱不穩定。

圖1 熱處理溫度對脂肪氧化酶活性的影響Fig.1 Effect of heat reatment temperature on lipoxygenase residual activity

圖2 溫度在80～90℃之間時脂肪氧化酶的殘留活性Fig.2 Residual activity of lipoxygenase while temperature ranging from 80 to 90℃

從圖1可知，熱處理溫度在80～90℃之間時，脂肪氧化酶的活性急劇下降，對處理溫度在80～90℃之間的酶活進行更詳細的研究，其結果見圖2所示。從圖2中可以看出，熱處理溫度在80～87℃之間時，酶活隨溫度升高迅速降低；88～90℃之間時，酶活的隨溫度的變化較不明顯，88℃恰為曲線的拐點，因此可作為豆漿加工中脂肪氧化酶去除的推薦熱處理溫度。

2.1.2 微波處理對脂肪氧化酶活性的影響 微波滅酶的機理是通過電磁波的作用使樣品內部水、蛋白質、碳水化合物等極性分子受到變化電場的作用而劇烈振動，引起摩擦而產生熱效應，使蛋白質等分子變性，從而達到滅酶的作用[10]。

圖3 微波處理時間對脂肪氧化酶活性的影響Fig.3 Effect of microwave cooking time on lipoxygenase residual activity

從圖3中可以看出，隨著微波處理時間的延長，脂肪氧化酶活性殘余逐漸減少，處理1min可以滅活67.29%的脂肪氧化酶，處理2min可以滅活91.14%的脂肪氧化酶，處理3min可以使98.48%的脂肪氧化酶失活。微波處理2min即可使脂肪氧化酶活性控制在10%以內，可見微波滅酶迅速，有可能作為滅活脂肪氧化酶的有效方法而應用于豆漿加工中。

2.1.3 不同浸泡方式對脂肪氧化酶活性的影響 不同浸泡液體對脂肪氧化酶活性的影響見圖4。從圖4中可看出，采用0.5%NaHCO3溶液浸泡大豆對脂肪氧化酶有鈍化作用，與用清水浸泡的對照組比較，采用0.5%NaHCO3溶液浸泡16h僅能使8.00%的脂肪氧化酶失活，滅酶效果不明顯，這可能與選用溶液的濃度有關，為提高滅酶效果，可以考慮增大溶液的濃度，或者將堿液浸泡與熱處理、微波處理等其他滅酶方式結合使用。

圖4 不同浸泡液體對脂肪氧化酶活性的影響Fig.4 Effect of different soaking liquids on lipoxygenase residual activity

2.1.4 去皮處理對脂肪氧化酶活性的影響 去皮處理對脂肪氧化酶活性的影響見圖5。從圖5中可看出，去皮處理可以使豆漿中的脂肪氧化酶得到一定程度的去除，其中先浸泡后去皮的處理方式可以去除6.85%的脂肪氧化酶，而先去皮后浸泡的處理方式可以使豆漿中30.71%的脂肪氧化酶得到去除。去皮可以減少豆漿中脂肪氧化酶殘留，這與大豆中的脂肪氧化酶在種皮中的大量分布有關。大豆經過浸泡之后，水溶性的脂肪氧化酶可能會隨水分從種皮轉移到大豆種子的其他部位，因此先去皮再浸泡的處理方式對降低豆漿中脂肪氧化酶的含量有幫助。

圖5 去皮處理對脂肪氧化酶活性的影響Fig.5 Effect of dehulling on lipoxygenase residual activity

2.2 尿素酶的活性分析

在大豆所含的酶類中尿素酶的活性較強，且其在熱處理中失活的速率與凝血素、胰蛋白酶抑制劑等其他抗營養因子基本一致，因此常被視為表征抗營養因子破壞程度的指示酶。本實驗研究了微波處理對豆漿中尿素酶活性的影響，結果見圖6。

從圖6中可以看出，采用微波處理4min即可將豆漿中尿素酶基本滅活。當微波處理時間小于4min時，0.5%NaHCO3溶液浸泡處理對尿素酶的滅活有促進作用，但是與采用蒸餾水浸泡相比，其結果并無很大差異，產生這種結果可能因為0.5%NaHCO3為弱堿性溶液而尿素酶對堿較穩定。因此，豆漿加工中尿素酶的去除推薦采用4min的微波處理。

圖6 微波處理對尿素酶活性的影響Fig.6 Effect of microwave cooking on urease residual activity

2.3 胰蛋白酶抑制劑的活性分析

胰蛋白酶抑制劑是豆制品加工中最重要的抗營養因子之一，其熱穩定性高于脂肪氧化酶、凝血素等抗營養因子，因此是衡量豆制品熱處理是否充分的重要標準。據文獻報道，豆制品中胰蛋白酶抑制劑破壞90%以上時才能達到最佳的營養水平[11]。

2.3.1 熱處理對胰蛋白酶抑制劑活性的影響 100℃下不同處理時間對胰蛋白酶抑制劑活性的影響見圖7。從圖7中可以看出，隨著熱處理時間的延長豆漿中的胰蛋白酶抑制劑活性逐漸降低，且采用0.5%NaHCO3溶液浸泡大豆對胰蛋白酶抑制劑的去除有促進作用，這與前人的研究結果基本一致[12]；用蒸餾水浸泡大豆時，100℃恒溫熱處理10min可將豆漿中的胰蛋白酶抑制劑活性降低到21.38%，處理20min可以降低到9.96%，30min基本失活；采用0.5%NaHCO3溶液浸泡時，處理5min即可將豆漿中的胰蛋白酶抑制劑活性降低到21.71%，處理10min可以將其降低到9.32%，25min基本失活；可見采用0.5%NaHCO3溶液浸泡處理可以縮短滅酶時間，因此在豆漿的加工中，推薦采用0.5%NaHCO3溶液對大豆原料進行浸泡處理，然后在100℃熱處理10min即可將胰蛋白酶抑制劑控制在安全水平。

圖7 熱處理對胰蛋白酶抑制劑活性的影響Fig.7 Effectofheatreatmentontrypsininhibitorsresidualactivity

2.3.2 微波處理對胰蛋白酶抑制劑活性的影響 微波處理對胰蛋白酶抑制劑活性的影響見圖8。從圖8中可以看出，微波處理時間越長則胰蛋白酶抑制劑殘余越少，與用蒸餾水浸泡對比，采用0.5%NaHCO3溶液浸泡對胰蛋白酶抑制劑的去除有促進作用；用蒸餾水浸泡時，微波處理15min可將胰蛋白酶抑制劑完全破壞，處理8min可以將其降低到11.24%；而用0.5%NaHCO3溶液浸泡時，微波處理6min即可將胰蛋白酶抑制劑活性降低到6.09%，處理8min完全去除。因此，與常規的熱處理相比，微波可以較快的去除豆漿中胰蛋白酶抑制劑，縮短加工時間[13-14]，作為一種新型的加工方法可能應用于豆漿加工中；同時采用堿性或酸性溶液浸泡后再微波處理可以提高滅酶速度，進一步縮短加工時間[15]。

圖8 微波處理對胰蛋白酶抑制劑活性的影響Fig.8 Effect of microwave cooking on trypsin inhibitors residual activity

3 結論與討論

初步探討了熱處理、微波處理、0.5%NaHCO3溶液浸泡處理、以及去皮處理等措施對豆漿中脂肪氧化酶、尿素酶、胰蛋白酶抑制劑三種抗營養因子的去除效果。其中，常規熱處理可去除豆漿中抗營養因子，熱處理的溫度和時間都是重要的控制參數，88℃恒溫處理10min可將豆漿中脂肪氧化酶活性降至常溫下的14.20%，100℃恒溫熱處理20min可將豆漿中的胰蛋白酶抑制劑降低到9.96%。微波處理（2450MHz，800W）2min可以將脂肪氧化酶活性降至8.86%，處理8min可以將胰蛋白酶抑制劑活性降低到11.24%，處理4min即可將尿素酶活性降低至1%。相比于常規的熱處理，微波處理可以快速地去除豆漿中的抗營養因子，縮短處理時間，這在胰蛋白酶抑制劑的去除上表現得尤為明顯。此外，采用0.5%NaHCO3溶液浸泡、去皮等措施也可以去除豆漿中的抗營養因子，可以用作輔助措施結合常規熱處理、微波處理等措施，以達到更好的滅酶效果、縮短加工時間。

抗營養因子的去除是大豆制品加工中的一個重要任務，除了上述幾種措施外，脈沖電場、超聲波、流體靜壓（HHP）、超高溫、高壓蒸汽等處理措施也被應用于豆類抗營養因子的去除中[16-18]，新型加工處理措施的開發、這些處理措施的參數控制以及各種處理對大豆制品營養品質影響的綜合評價，是今后大豆抗營養因子研究的一個重點。

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Inactivation method of anti-nutritional factors in soymilk

DENG Hui-hui，WANG Shi-zhong，ZHOU Zhi-jiang，WU Meng-jia，HAN Ye，XIAO Hua-zhi*
（School of Chemical Engineering and Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China）

TS214.9

B

1002-0306（2012）16-0268-05

2012－02－20 *通訊聯系人

鄧慧慧（1987-），女，碩士研究生，研究方向：食品加工工藝與食品安全。