從脲酶活性探討不同海拔高度下豆漿機的健康安全

孟曉山 張曉

中國家用電器研究院 北京 100053

1 引言

豆漿含有豐富的植物蛋白和磷脂等營養物質，經常服用不僅能夠加快新陳代謝，還能夠降低膽固醇、抑制動脈粥樣硬化和血壓上升，十分利于身體健康。然而，由于大豆中含有少量抗營養因子，如：胰蛋白酶抑制劑能抑制人體內胃蛋白酶、胰蛋白酶等幾十種蛋白酶的活性，破壞或阻礙營養物質消化與吸收，大量飲用后容易發生惡心、嘔吐、腹瀉等中毒癥狀。只有經過充分的熬煮，才能將豆漿中此類酶蛋白滅活，消除其生物毒性，并以脲酶活性來判斷豆漿的煮熟度。

GB/T 26176-2010《豆漿機》提出了煮熟度要求，測試方法參照QB/T 2132-2008《植物蛋白飲料 豆奶（豆漿）和豆奶飲料》的附錄A進行，試樣中脲酶呈陰性則說明煮熟度合格。脲酶定性原理是：脲酶在合適的溫度和酸堿度下催化尿素分解，生成的銨離子在堿性條件下可與納氏試劑發生顯色反應，具體過程如下列方程式所示。如果試樣中的脲酶已經失活，則顯色反應不會發生。然而在實際測試過程中，通過肉眼判定陽性（黃色）、弱陽性（微黃色）和陰性（與對照管同色或更淺）時，很容易因為測試人員的色覺差異和主觀意識造成誤判。此外，GB/T 26176明確要求豆漿機的正常工作環境所處海拔高度不超過1000m。因為海拔每升高1km，水的沸點平均下降3℃，嚴重削弱廚房電器的煮熟功能，給多達1億高海拔地區居民造成了極大困擾。市售的豆漿機在高海拔地區是否還能達到煮熟度要求尚不清楚，亟需開展相關研究。

本研究針對上述問題，測試了3款主流品牌豆漿機在制備豆漿過程中脲酶活性的變化，考查了針對不同海拔時水沸點對脲酶活性的影響，并采用分光光度法對上述判定結果進行驗證，以期發現目前市售豆漿機在高海拔地區使用存在的問題，為企業開發適用于高海拔地區的豆漿機提供參考依據，并推動相關標準的修訂和完善。

圖1 試驗用豆漿機

2 材料與方法

2.1 豆漿制作方法

選用當季、無蟲、無霉、顆粒飽滿的大豆作為制漿原材料，并分別用干大豆和濕大豆進行試驗。大豆與水的總質量比固定為1:15，濕大豆先按1:3的比例自然浸泡8h，制漿時再補足水量，3臺豆漿機同時工作。生豆漿則通過破壁機按同樣的配料比制備，再在不同水浴溫度下進行熱處理試驗。

2.2 儀器及方法

3臺不同品牌的豆漿機（具有破壁功能，如圖1所示）用于制備豆漿、智能恒溫循環器（知信儀器，ZX-20A）控制生豆漿的煮制溫度；UV-Vis分光光度計（島津，UV-2600）在420nm最大吸收波長下測定待測試樣的吸光度。

按照豆漿機說明書制備豆漿，取樣要求遵循GB/T 26176-2010《豆漿機》的規定；參照QB/T 2132-2008《植物蛋白飲料 豆奶（豆漿）和豆奶飲料》附錄A對脲酶活性進行定性；在吸光度測定之前需對待測試樣進行過膜處理，所得濾液盡快檢測。

表1 干大豆、濕大豆在豆漿制備過程中脲酶活性的變化

表2 不同溫度（海拔）下脲酶活性隨加熱時間的變化

3 結果與分析

3.1 脲酶活性在豆漿制備過程中的變化

不同于依賴定時功能的傳統豆漿機，此3款豆漿機均配有智能控制系統，按照：加熱至微沸→保溫→多次間歇打漿→延時煮漿→完成的順序進行，不受冷水制漿或熱水打漿影響，即消費者使用時無需特意使用溫水或開水。對于1L、8℃的水，A、B、C這三款豆漿機完成一次豆漿制備所需時間分別為28min50s、29min和31min30s，制漿周期彼此相差不大。分別在第一次打漿后和延煮完成后取樣，對其中脲酶的活性進行判定，結果如表1所示。

第一次打漿后，干大豆豆漿中脲酶活性比濕大豆的要高些，甚至出現陽性，可能是大豆浸泡后，脲酶釋放更快，并很快在高溫下被滅活，而干大豆在檢測過程中仍有少量的釋放。此外，A款豆漿機所制豆漿中脲酶活性普遍要強于其他兩款，這與機器程序設計中打漿頻次、打漿時溫度及延煮時間等不同有關。不過，經過充分的延煮，豆漿中脲酶活性最終均呈陰性，煮熟度均達標，說明大豆浸泡與否不影響豆漿機的煮熟度性能。

3.2 海拔高度對脲酶活性變化的影響

當海拔升高至1500m、3000m和4500m，水的沸點分別降至95℃、90℃和85℃左右。將同等濃度的生豆漿分別置于這三個溫度下恒溫加熱（3組平行），并跟蹤豆漿中脲酶活性隨加熱時間的變化，結果如表2所示。

由表2可知，經過95℃水浴處理3min后，生豆漿中脲酶活性已從初始的強陽性降至陽性，到6min時徹底轉陰，說明豆漿機若在1500m的海拔高度下使用，只需將豆漿煮沸6min即可將脲酶滅活。當水浴的溫度降至90℃，熱處理3min后脲酶活性降至次強陽性；繼續加熱至6min，脲酶活性進一步下降，但是試樣顏色較對照組的明顯要深，不好判定是黃色還是淡黃色，暫定為陽性或弱陽性；到12min時，試樣的顏色與對照組的基本相同，說明此時豆漿中脲酶活性已經轉陰。由此可見，豆漿機若在海拔高度3000m左右的地區（如：西藏林芝3100m）使用，豆漿經12min煮沸處理后，豆漿中的脲酶就可被失活，不會再對人體健康構成影響，但該溫度下熬煮時間較95℃下的明顯延長。熱處理溫度進一步降至85℃時，處理3min后，豆漿中脲酶的活性仍為強陽性，說明此時的脲酶活性居高不下；當處理至6min，試樣的顏色有所變淺，對比后可判定為次強陽性或陽性，脲酶活性仍然較高；當熱處理的時間達到12min時，從試樣的顏色來看，脲酶活性進一步下降，但是很難判定是陽性還是弱陽性；時間進行至20min，試樣的顏色再次變淺，但是相比對照組又明顯有淡黃色跡象，脲酶活性可能仍未轉陰，暫判定為弱陽性或陰性；當熬煮時間到30min后，試樣顏色有所變淺，接近對照組，主觀上較難判定是否真正達到陰性，但可以推斷脲酶基本已經滅活。

總的來說，持續的高溫熱處理可以逐漸降低豆漿中脲酶的活性，但是隨著熱處理溫度的逐漸降低，滅活所需的時間明顯延長，即隨著海拔的提升，豆漿保持沸騰的時間需要不斷地延長。高海拔下，長時間熱處理最終能將豆漿中脲酶基本滅活，但是煮制時間的延長是否會造成其他營養物的流失還有待進一步研究。

3.3 分光光度法判定脲酶活性

由于QB/T 2132-2008中提供的脲酶定性方法沒有明確限定脲酶定性等級間的界限，僅通過肉眼來區分磚紅色、橘紅色、深金黃色或黃色、淡黃色或黃色、與對照組同色或更淺進而判定脲酶活性等級，容易受到測試人員的主觀意識和色覺差異影響而造成誤判。上述試驗中的所有試樣經過過濾處理后，通過分光光度計測定各個試樣在420nm下的吸光度，所得數據分別見表1和表2，并與標準中“目視比較法”的判定結果進行比較。

表1中的A款豆漿機在用濕大豆制漿試驗中，第一次打漿后樣品被判定為弱陽性，而根據吸光度的大小，此樣品吸光度與對照組的相當，應該被判定為陰性。類似的，C款豆漿機在用干大豆制漿的試驗中，第一次打漿后所采集的樣品中脲酶活性也被誤判。表2中，出于嚴謹，將不同顏色深淺的樣品相互比較后再做判定，但仍有較多的樣品難以判定具體等級，特別是在85℃下熱處理20min和30min后脲酶活性難以準確判定，此類肉眼難以甄別的微小色差將影響高海拔地區豆漿達到安全飲用水平所需煮制時間的確定以及煮熟度是否合格的評判。通過吸光度大小比較，這兩個樣品的吸光度確實十分接近對照組的吸光度，與對照組的差值分別為：0.134和0.067，比12min時0.620的差值要小很多，吸光度大幅降低說明尿素分解的更少，脲酶活性在不斷下降。綜合表2中“目視比較法”和分光光度法對脲酶活性的判定結果考慮，建議按如下規則對脲酶活性的等級界限進行明確劃分：對照組的吸光度為A，待測試樣的為B，若兩者差值（B-A），不大于0.1則判定為是陰性；若介于0.1～0.5則為弱陽性；若介于0.5～1.5則為陽性；若介于1.5～3.0則為次強陽性；若大于3.0則為強陽性。

4 結論

研究結果表明，所用的3款豆漿機完成一次制漿程序后均能將豆漿中的脲酶充分滅活，不受干大豆或濕大豆材料的影響。豆漿保持沸騰的時間隨著豆漿機工作環境海拔的提升需要不斷延長，但仍可在半小時內將豆漿中脲酶基本滅活。基于分光光度法，能克服“目視比較法”個體主觀意識和色覺差異的弊端，并可根據吸光度來劃定脲酶活性的等級界限。通過模擬不同海拔下的沸點溫度，考查了豆漿煮制過程中脲酶活性的變化，獲得了基礎研究數據，從而為適用不同海拔高度豆漿機的設計和安全使用提供技術支撐，保障了我國高原地區豆漿機消費者的身體健康安全。為此，建議在豆漿機的相關標準中，規定豆漿機明示出適用海拔高度，并提出相應煮制時間的技術要求。