隨著我國大豆生產的增加，傳統豆制品加工過程中產生大量副產物，如大豆乳清和豆渣等。近年來，大豆乳清發酵在大豆制品制備中的應用成為研究熱點。大豆乳清中的可溶性固形物和蛋白質在發酵過程中被微生物分解和利用，產生多種有益代謝物，通過優化發酵條件和工藝，可以使大豆制品形成更穩定的凝膠網絡結構，改善其質地和彈性。

緩釋技術指通過借助一定的緩釋運載系統，以減小體系中目標物質的釋放速度，達到緩慢釋放或定時釋放的目的。

渤海大學食品科學與工程學院的衣鴻博、李君*、李佳怡等利用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌發酵大豆乳清，在此基礎上，將發酵液進行包埋處理，開發制備大豆乳清緩釋凝固劑。對比不同菌種先旋蒸后發酵和先發酵后旋蒸2種制備方式對緩釋凝固劑離子釋放速率的影響以及誘導大豆全粉乳液凝膠特性的差異機制，以期改善全大豆乳液凝膠特性，增強其凝膠網絡結構。

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發酵大豆乳清pH值變化

發酵大豆乳清pH值可以反映不同菌種在不同工藝下發酵大豆乳清產生游離H+的情況。由圖1可知，前7 h內，各樣品的pH值顯著下降，CFL、CFS、FCL、FCS從未發酵的5.99分別降到了4.40、4.67、4.03、4.49，7 h后pH值下降趨勢逐漸平穩，在35 h時pH值分別降至3.65、3.96、3.61、3.59。在發酵過程中，乳酸菌的代謝活動是以碳水化合物為主要碳源，碳水化合物被分解代謝產生酸，從而降低pH值。發酵終點時，FCL和FCS的pH值均小于CFL和CFS的pH值，說明先發酵后濃縮的工藝初期，乳酸菌能夠充分利用大豆乳清中的營養物質，迅速產酸。發酵結束后再濃縮，濃縮后的發酵液具有更高的酸度，而先旋蒸后發酵工藝中，高濃度的環境可能會抑制菌株的活性，影響其產酸效率。

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大豆乳清緩釋凝固劑的緩釋特性

通過分析水浴加熱條件下電導率的變化，可以評估大豆乳清緩釋凝固劑的模擬釋放性能。從圖2可以看出，隨著測試時間的延長，大豆乳清發酵液及其W/O乳液的離子釋放量逐漸增加。相較于未經包埋處理的大豆乳清發酵液凝固劑，包埋處理的大豆乳清發酵液W/O乳液凝固劑的電導率在初始階段較低，且隨著時間的延長，電導率值增大較慢。包埋處理的大豆乳清發酵液W/O乳液凝固劑在加入初始，只有極少量離子釋放到蒸餾水中，隨著逐漸受熱，油水界面膜破裂，離子緩慢穿過油相釋放到水中。結果表明，包埋處理能夠有效控制大豆乳清發酵液中離子的釋放速率，這與Li Jinlong等以鹵水為水相的W/O乳液控釋能力的分析結果相似。當離子釋放速度過快時，可能導致蛋白質分子之間的過度交聯，形成不均勻的凝膠結構。

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大豆乳清緩釋凝固劑對大豆全粉乳液凝膠質構特性和持水性的影響

圖3A為采用先旋蒸后發酵工藝制備的大豆乳清濃縮發酵液及其W/O乳液對大豆全粉乳液凝膠質構特性和持水性的影響。未經包埋處理的大豆乳清發酵液誘導大豆全粉乳液凝膠的凝膠強度和持水性高于包埋處理組。CFL和CFS的凝膠強度和持水性分別為24.08、23.63 g和65.79%、64.57%，經過包埋處理后，離子釋放速率較為緩慢，導致大豆全粉乳液的凝固速率減慢，其凝膠強度和持水性分別降低了2.99%、4.99%和9.94%、15.11%。結合大豆乳清發酵液pH值測定結果分析，這可能是因為先濃縮后發酵工藝制備的大豆乳清發酵液中酸含量較少，導致大豆蛋白分子表面的凈負電荷增加，蛋白質分子之間的靜電排斥力增強，進而導致蛋白質溶解性增加。這種情況下，蛋白質分子難以相互靠近和聚集，阻礙了凝膠網絡的形成。

由圖3B可知，經過包埋處理的大豆乳清發酵液誘導大豆全粉乳液凝膠的凝膠強度和持水性高于未包埋處理組，W/O FCS誘導的大豆全粉凝膠的凝膠強度和持水性最高（24.48 g和91.43%）。FCL和FCS誘導的大豆全粉凝膠的凝膠強度和持水性分別為21.84、23.87g和52.46%、54.55%，這可能是因為先發酵后濃縮使大豆乳清發酵液的溶劑大量蒸發，H+的含量顯著增高，使得蛋白質的酸化速率過快，蛋白質分子之間的氫鍵作用加強，導致蛋白質分子迅速聚集并形成大的聚集體，造成凝膠結構粗糙且不均勻。粗糙且不均勻的凝膠網絡難以有效地鎖住水分，導致水分更容易從凝膠中滲出，持水性下降。經過包埋處理后，酸凝速率得到控制，利于形成均一有序的分子結構，W/O FCL和W/O FCS的凝膠強度和持水性分別提高了11.63%、2.56%和51.72%、67.61%。這表明包埋處理能夠有效控制離子的釋放速率，使蛋白質分子之間的交聯反應更加平緩和均勻，有利于形成均勻的凝膠網絡結構。

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大豆乳清緩釋凝固劑對大豆全粉乳液凝膠DSC及SR的影響

圖4為不同發酵工藝制備的大豆乳清發酵液及其W/O乳液誘導大豆全粉乳液凝膠的DSC譜。利用得到的熱焓值結合SR測定結果對大豆乳清發酵液及其W/O乳液誘導的凝膠中不同狀態水分含量進行分析。從表1可以看出，采用先發酵后濃縮工藝制備的大豆乳清W/O緩釋凝固劑誘導大豆全粉乳液凝膠的EWC、SR和Wnf總體上高于先濃縮后發酵工藝組。W/O FCS誘導凝膠的EWC、SR和Wnf最大，分別為88.22%、7.50%和7.32%。凝膠網絡的緊密強度與菌株的酸化能力呈正相關。大豆乳清發酵液中嗜熱鏈球菌及其代謝產物能夠更好促進大豆全粉乳液凝膠三維網絡結構的形成，因此得到的凝膠結構較為致密均勻。均勻且致密的凝膠網絡能夠有效地限制水分的流動和蒸發，保持水分在凝膠中的分布，并減少自由水的滲出。對于先濃縮后發酵工藝來說，未經過包埋處理的大豆乳清發酵液誘導大豆全粉乳液凝膠的EWC、SR和Wnf明顯高于包埋處理組。對于先發酵后濃縮工藝來說，結果剛好相反，經過包埋處理的大豆乳清發酵液誘導大豆全粉乳液凝膠的EWC、SR和Wnf明顯高于未包埋處理組。這進一步證實了 H + 濃度通過影響蛋白質分子的電荷狀態，進而影響蛋白質分子間相互作用，對凝膠結構的形成起著重要作用。

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大豆乳清緩釋凝固劑對大豆全粉乳液凝膠流變學特性的影響

5.1 對大豆全粉乳液凝膠G’的影響

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5.2 對大豆全粉乳液凝膠大規模形變的影響

屈服點是指凝膠在外力作用下開始發生不可逆變形的應力水平。圖6為大豆乳清發酵液及其W/O乳液對大豆全粉乳液凝膠剪切應力隨應變變化的曲線，其中應力開始減小的最大值表示凝膠的屈服點。屈服應力與凝膠網絡的股線厚度和粗糙度密切相關，凝膠的股線越粗，增強分子之間的相互作用力，網絡結構越緊密均勻，屈服應力越大。CFL和W/O CFL誘導的大豆全粉乳液凝膠的屈服應力分別為361.06 Pa和218.84 Pa，高于CFS和W/O CFS誘導凝膠的屈服應力（148.27 Pa和96.49 Pa）（圖6A）。這表明先濃縮后發酵工藝中，保加利亞乳桿菌發酵大豆乳清產酸量相對較高，蛋白質分子表面帶有較多電荷，分子間排斥力增大，避免了分子過度聚集或沉淀，有助于形成穩定的大豆全粉乳液凝膠網絡。此外，未經過包埋處理的大豆乳清發酵液誘導凝膠的屈服應力高于包埋處理組，這可能是因為先濃縮后發酵工藝制得的大豆乳清發酵液中H+含量少，經過包埋處理后，離子釋放速率緩慢，導致蛋白質之間的相互作用力減弱，凝膠網絡結構股線較細，更容易斷裂。

FCS和W/O FCS誘導的大豆全粉乳液凝膠的屈服應力分別為289.60 Pa和498.22 Pa，高于FCL和W/O FCL誘導凝膠的屈服應力（139.65 Pa和336.60 Pa）（圖6B）。分析大豆乳清發酵產酸結果，可能是因為在先發酵后濃縮工藝中嗜熱鏈球菌發酵大豆乳清的產酸量適中，蛋白質分子間的氫鍵作用增強，交聯密度高，提高了凝膠的屈服應力。經過包埋處理的大豆乳清發酵液誘導凝膠的屈服應力高于未包埋處理組，未經包埋處理的凝固劑加入到大豆全粉乳液中時會快速釋放出H+與大豆蛋白直接且迅速發生作用，導致凝膠結構松散。對大豆乳清發酵液進行包埋處理可以有效控制其離子釋放，改善凝膠網絡結構，使凝膠強度增大，不容易斷裂。

5.3 對大豆全粉乳液凝膠蠕變-恢復的影響

蠕變是一種施加一定大小的力于凝膠體，以呈現物體形變隨時間變化而增加的現象。大豆全粉乳液凝膠為蜂窩狀的三度網狀結構，蛋白分子間相互作用形成蛋白質鏈條，網狀結構孔徑的大小和分布情況取決于膠凝過程中蛋白質體系對水分的束縛程度。凝膠網絡結構越緊密，孔徑越小且分布越均勻，網絡結構受到外力施加時會更加穩固，使鏈段遷移和分子鏈間的位移困難，層流內摩擦力增大，凝膠的變形阻力增強。

圖7為不同發酵工藝制備的大豆乳清發酵液及其W/O乳液誘導大豆全粉乳液凝膠蠕變-恢復曲線。凝膠樣品都顯示出典型的黏彈性曲線，在測試結束時，可以觀察到不可恢復的應變。對于先濃縮后發酵工藝，未經過包埋處理的大豆乳清發酵液誘導大豆全粉乳液凝膠的抗變形性明顯高于包埋處理組，其中CFL表現出最好的抗變形能力（圖7A）。這表明蠕變階段的變形較小，恢復階段的彈性恢復較好，網絡結構強度較高。而對于先發酵后濃縮工藝來說，經過包埋處理的大豆乳清發酵液誘導大豆全粉乳液凝膠的抗變形性明顯高于未包埋處理組，其中W/O FCS的抗變形性最好（圖7B）。包埋處理導致離子緩慢釋放，蛋白網絡鏈條變粗，網絡致密性變高，從而增強了網絡的耐壓能力，保持較高剛性。采用先發酵后濃縮工藝制備的大豆乳清發酵液及其W/O乳液誘導大豆全粉乳液凝膠的抗變形性普遍高于先濃縮后發酵工藝組，生成的凝膠具有更高的剛性。這一現象可能是因為先發酵后濃縮工藝產酸量較高，蛋白質間相互作用力增加，進而增強網絡結構的穩定性和提高抗變形能力，改善了凝膠的蠕變-恢復特性。

結論

不同發酵工藝制備的大豆乳清發酵液及其W/O緩釋凝固劑對大豆全粉乳液凝膠特性具有顯著影響。研究發現，先發酵后濃縮工藝的產酸量更高，有利于蛋白質分子間的相互作用，促進凝膠網絡結構的形成。包埋處理能夠有效控制大豆乳清發酵液中離子的緩慢釋放，使蛋白質逐步形成均勻的凝膠結構，從而改善凝膠的力學性能和持水性。因此，開發發酵大豆乳清緩釋凝固劑可解決全豆凝膠快速凝膠導致的網絡結構粗糙問題，促進大豆副產物再利用和全豆制品的品質提升，為全豆制品的開發提供創新思路和科學依據。

作者簡介

通信作者：

李君 講師

渤海大學食品科學與工程學院講師

李君，講師，碩士生導師，工程師，高級公共營養師。從事大豆全產業鏈精細加工創新升級技術的研究。主持省級科技特派專項行動計劃1 項、錦州市科技特派團1 項、中國農村專業技術協會科技小院1 項、教育部產學合作協同育人項目1 項、遼寧省教育廳產教融合“雙百計劃”重點項目1 項、企業橫向課題9 項；作為主要成員參加了國家自然科學基金面上項目、青年科學基金項目、遼寧省高校產業技術研究院重大項目、遼寧省重點研發計劃指導計劃項目、遼寧省高校優秀人才計劃項目、遼寧省中央引導地方科技發展專項、乳業生物技術國家重點實驗室開放課題、遼寧省高校重點實驗室項目等10余項。第一發明人授權國家發明專利1 項，參與申報國家發明專利21 項，授權6 項。在《Food Hydrocolloids》《International Journal of Food Science & Technology》等期刊以第一作者或第一通信作者共發表論文14 篇。2019—2023年期間，共指導本科生參加國家級、省級、校級競賽獲獎21 項。本人參加創新創業大賽，人社部“創翼中國”創業創新大賽、工信部“創客中國”創新創業大賽等共獲獎7 項。2021年榮獲“智慧錦州巾幗筑夢”錦州女性科技創新大賽一等獎。

第一作者：

衣鴻博 碩士研究生

渤海大學食品科學與工程學院

衣鴻博，渤海大學食品科學與工程學院2022級碩士研究生，研究方向為食品風味化學。目前在《Food Reviews International》國際期刊發表SCI論文1 篇，《食品科學》發表EI論文1 篇。參加遼寧省營養師職業技能大賽并獲得二等獎，獲得2023-2024學年研究生二等獎學金，獲得渤海大學2023—2024學年度“文體活動積極分子”。

本文《發酵大豆乳清W/O緩釋凝固劑對大豆全粉乳液凝膠特性的影響》來源于《食品科學》2024年45卷23期，作者：衣鴻博，李君，李佳怡，王鵬，王勝男，劉賀。DOI：10.7506/spkx1002-6630-20240510-073。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：彤禾；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為深入探討未來食品在大食物觀框架下的創新發展機遇與挑戰，促進產學研用各界的交流合作，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）及中國食品雜志社《食品科學》雜志、《Food Science and Human Wellness》雜志、《Journal of Future Foods》雜志主辦，西華大學食品與生物工程學院、四川旅游學院烹飪與食品科學工程學院、四川輕化工大學生物工程學院、成都大學食品與生物工程學院、成都醫學院檢驗醫學院、四川省農業科學院農產品加工研究所、中國農業科學院都市農業研究所、四川大學農產品加工研究院、西昌學院農業科學學院、宿州學院生物與食品工程學院、大連民族大學生命科學學院、北京聯合大學保健食品功能檢測中心共同主辦的“第二屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會”即將于2025年5月24-25日在中國 四川 成都召開。

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