王宸之1，陈 宇1，万 重1，秦 文1，杨文钰2，刘 江2，张 清1,2*
（1.四川农业大学食品学院，四川 雅安 625014；2.四川省作物带状复合种植工程技术研究中心，成都 611130）
摘 要：豆腐凝胶形成过程是豆腐加工关键环节。其形成机制目前普遍认为是大豆贮藏蛋白（包括大豆球蛋白和 β-伴大豆球蛋白）在加热条件下分子内部疏水集团暴露，聚集形成大豆蛋白聚集体；聚集体在盐离子、氢质子或酶等凝固剂作用下，形成致密、有序和稳定三维蛋白网络结构，呈宏观豆腐凝胶。豆腐凝胶形成受多种因素影响。本文综述大豆蛋白组成、豆浆热处理工艺和凝固剂使用等因素对豆腐品质和凝胶形成机理影响，旨在为豆腐凝胶成型理论探讨、加工工艺参数选择和新产品开发提供新思路。
关键词：豆腐；蛋白质组成；热处理；凝固剂；凝胶成型机理
大豆蛋白具有人体所需理想氨基酸组成；大豆所含异黄酮、大豆苷元等功能活性物质，可降低血脂，促进人体健康[1]。豆腐品质工艺优化、加工专用品种培育和新型豆腐制品等研究较多[2-5]。传统豆腐加工主要包括原料预处理、浸泡、打浆或碾磨、煮浆、过滤、凝固和压制脱水成型等工序[6]。大豆品种、原料贮藏条件、浸泡条件、煮浆条件、凝固剂种类和使用条件等影响豆腐加工及其品质。豆浆和豆腐制作工序不同，影响豆腐凝胶成型及品质形成。综合豆腐加工和品质影响因素，大豆品种、豆浆制备工艺和凝固剂使用对豆腐品质影响最大，在微观层面分别对应大豆蛋白组成、大豆蛋白热变性和豆腐凝胶形成。本文从大豆蛋白及亚基组成、豆浆热处理条件和凝固剂使用等方面综述豆腐凝胶形成。
豆腐成型主要与大豆蛋白组成和凝胶性质有关。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）组成，这两种蛋白占大豆蛋白总量70%，也称贮藏蛋白，是豆腐凝胶形成主要蛋白。11S蛋白是由6个亚基组成六聚体，每个亚基由一条酸性（A）多肽链（相对分子质量35000）和一条碱性（B）多肽链（相对分子质量20000）通过二硫键（-S-S-）链接而成[7]。7S蛋白由α'（相对分子质量72000）、α（相对分子质量68000）和 β（相对分子质量～52000）亚基组成三聚体。从分子结构看，11S蛋白分子中含有两组巯基（-SH）和20个-S-S-；而7S蛋白分子不含有巯基，只具有2个-S-S-，主要与两类蛋白中所含硫氨基酸（甲硫氨酸和半胱氨酸）数量有关[8]。大豆贮藏蛋白含有特殊氨基酸，在热处理和凝固剂双重作用下可形成稳定均一空间网络结构。
不同品种大豆蛋白差异主要体现于11S蛋白、7S蛋白含量和比例。一般来说，高蛋白含量大豆原料易形成豆腐凝胶，可获得良好弹性和硬度，豆腐出品率较高[9]。11S蛋白主要与豆腐硬度和脆性有关；而7S蛋白则与豆腐弹性有关。Renkema等研究发现，在相同蛋白浓度条件下，7S蛋白热致凝胶硬度弱于11S蛋白凝胶硬度，易断裂[10]。由于静电相互作用和-S-S-存在，在加热和凝固剂作用下，11S蛋白形成蛋白凝胶具有稳定三维网状结构；而7S蛋白形成蛋白凝胶只由氢键和疏水作用完成[11]。由于网状结构不同，在相同热处理条件下，11S蛋白热致凝胶性优于7S蛋白。Kohyama等分别对11S蛋白和7S蛋白在以葡萄糖酸-δ-内酯（Glucono-δ-lactone，GDL）为凝固剂形成凝胶过程作流变性分析，结果表明在相同凝固剂用量和作用温度下，7S蛋白凝胶过程速率低于11S蛋白凝胶过程，而相应凝胶时间更长[12]。另外，在7S蛋白和GDL固定比例（10：1）体系中，增高7S蛋白浓度，凝胶时间降低；在同一凝固剂用量和作用条件下，产生凝胶所需7S蛋白最低浓度（0.479%）比11S蛋白最低浓度（1.03%）低[13]。Tay等将11S蛋白和7S蛋白混合，以GDL作凝固剂，通过调整两种蛋白比例，发现高比例11S/7S组合制作凝胶硬度、咀嚼度、粘着性和L*值（亮度值）较大； 11S蛋白形成酸致凝胶速度显著高于其他低11S蛋白含量处理组[14]。大豆蛋白质是11S蛋白和7S蛋白混合蛋白，加工豆腐时两种蛋白质在热和凝固剂共同作用，不同蛋白组成大豆原料加工豆腐需不同加工条件。
在上述研究基础上，研究者对因11S蛋白和7S蛋白蛋白亚基组成引起豆腐产率和品质差异展开深入研究。11S蛋白亚基形成凝胶硬度从小到大排序为类型Ⅰ、类型Ⅱa和类型Ⅱb[15]；而7S蛋白亚基形成凝胶硬度从小到大排序为α'、α和β亚基[16]。另外，11S蛋白A3B4和A5A4B3亚基与大豆蛋白凝胶形成速度、凝胶强度和透明密度等存在显著相关性[17]。在合适条件下大豆贮藏蛋白各亚基均能形成凝胶，表现特定凝胶特性，呈现宏观大豆蛋白凝胶效果。
贮藏蛋白亚基缺失影响豆腐凝胶特性。例如，11SⅡa亚基缺失、7Sα'亚基缺失，11S蛋白类型Ⅰ亚基含量较高和11SⅡb亚基含量较高品种有利于形成硬度较高豆腐[18]。James等对不同大豆原料（蛋白质含量较高或较低，11SA4含有或缺失大豆品种）制作嫩豆腐硬度、持水力、色泽对比分析，发现蛋白质含量高和11SA4缺失大豆品种与嫩豆腐硬度、持水力之间呈正相关[19]。虽然蛋白含量较低，但用11SA4缺失大豆制作嫩豆腐时，硬度与蛋白含量较高大豆制作嫩豆腐具有较高相似度。刁桂珠等对比不同蛋白亚基组成大豆制取豆腐品质差异，发现7S蛋白α'缺失型、[(α'+ α)+11S(Ⅱb+Ⅱa)1-缺失型和 低 β型（低7S蛋白含量）大豆制取豆腐得率、干重、蛋白含量和硬度等品质差异显著；α'缺失型大豆适于制作以硫酸钙为凝固剂豆腐[20]。另外，11S蛋白Ⅱa亚基和7S蛋白α'亚基联合缺失大豆品种在分别以硫酸钙和GDL为凝固剂制作豆腐品质评价研究中，用硫酸钙豆腐品质更好，主要因硫酸钙可快速促进凝胶过程[21]。
大豆蛋白质质量（含量和组成结构）决定豆腐凝胶成型。一方面，在组成贮藏蛋白亚基中，存在一些对蛋白凝胶成型不利成分，可通过一些基因手段修饰或去除，生产品质优良豆腐产品。James等提出豆腐加工专用品种选择，综合考虑大豆原料中蛋白质含量、大豆贮藏蛋白比例和各自亚基组成等因素[22]。
煮浆是豆腐加工中必不可少工序，也是豆腐凝胶形成必需过程。大豆蛋白质在热处理作用下发生热变性，疏水基团暴露，大豆蛋白表面疏水性和-SH含量增加，利于蛋白分子之间聚集作用。在凝固剂作用下，产生稳定蛋白质网络结构，形成豆腐。所以，豆浆热处理工序对豆腐凝胶形成起重要作用。在凝固成型前对豆浆作一定时间（0、12、30和60 min）热处理（80℃）后，所制豆腐基本营养组成（蛋白质和脂肪）和感官评价随加热时间延长无显著变化，但硬度、凝胶性和咀嚼度在加热30 min后显著降低[23]。Tan发现加热温度和时间比凝固剂用量对豆腐硬度影响更显著[24]。如豆浆经75℃加热10 min或30 min后制作豆腐硬度比其他温度下硬度大；豆浆经75℃加热30 min后制作豆腐具有独特类似珊瑚虫微观结构，比豆浆经95℃加热5 min后微观结构连续均一。故热处理后豆腐品质变化显著。
传统煮浆方式一般为一段式加热，即豆浆直接加热至目标温度一定时间，如95℃热处理5 min。一段式热处理忽略11S蛋白和7S蛋白不同热变性温度，豆腐品质并未达到最佳状态。一般来说，11S蛋白热变性温度（85～95℃）比7S蛋白高约20℃[25]，两段式热处理豆浆有利于大豆蛋白有效变性和凝胶形成。Liu等采用欧姆加热75℃处理5 min，95℃处理5 min热处理方式，研究不同固形物含量豆浆制作内酯豆腐过程中豆浆黏度和豆腐物理性质[26]。比较发现两段式热处理可提高豆腐制作过程中豆浆黏度和豆腐粘弹性，降低豆腐脱水收缩率。扫描电镜结果显示，两段式热处理制作豆腐结构更为精细均匀。原因是第一段热处理后，7S蛋白亚基解离，第二段热处理前处于聚合和形成网络结构状态；待11S蛋白亚基解离后，相互间再聚合，形成尺寸更大且结构更精细而有序大分子复合物。 一段式热处理结果使两种贮藏蛋白亚基之间聚合与形成网络结构过程杂乱无序或不完整。Wang等在上述研究基础上，通过参数优化，获得豆浆在欧姆加热方式下经两段式热处理所制充填豆腐品质最优条件是70℃处理10 min，40℃·min-1温速升高至100℃保持5 mi。 此时，比一段式热处理（100℃处理5 min）豆腐产率提高4.5%，脱水收缩率降低21.8%[27]。因此，分段式加热豆浆，可最大化利用两种贮藏蛋白凝胶特性，获得品质最优豆腐凝胶。
大豆蛋白因热变性，疏水基团暴露而聚集；凝固剂显著促进或提高变性蛋白间进一步交联，形成蛋白空间网络结构[28]。根据来源不同，凝固剂可分为盐类、酸类、酶类和其他类。豆腐生产中凝固剂种类很多，豆腐凝胶形成机理各异，豆腐品质不同，需根据不同产品种类与食用品质需求选择凝固剂。
3.1 盐类凝固剂
盐类凝固剂是传统豆腐加工最常用凝固剂，包括盐卤（有效成分为六水氯化镁、硫酸镁、氯化钙）和石膏（有效成分为硫酸钙），此类凝固剂制作的豆腐口感与风味最为消费者认可。盐类凝固剂促进豆腐凝胶形成机理主要有三种，即阳离子桥学说、盐析作用和pH降低效应。阳离子桥学说指盐类凝固剂加入后，与相互聚集蛋白质分子间形成“钙桥”或“镁桥”连接方式，加快蛋白质凝胶形成速度，增加蛋白网络结构稳定性，增加豆腐强度和硬度[29]。盐析作用是盐类凝固剂加入后，热变性蛋白质在电解质作用下发生去水化而出现盐析[30]。盐类凝固剂加入后，pH显著下降，趋近大豆蛋白质等电点，热作用使蛋白质分子充分膨胀，以静电力等次级键形式发生缠绕聚合，形成豆腐凝胶[31]。近年来，Wang等在阳离子桥理论基础上，提出钙离子会首先与豆浆中植酸结合形成非离子化产物，削弱阳离子对蛋白分子静电屏蔽效应，促使钙离子与非微粒蛋白间反应形成新蛋白微粒；蛋白微粒间相互联结，最终形成凝胶网络结构[32]。盐类凝固剂在豆腐凝胶形成过程作用机制，目前公认理论是“盐离子桥学说”。
Prabhakaran等对氯化钙、硫酸钙、氯化镁、硫酸镁、乙酸钙和乳酸钙等6种盐类凝固剂分别在0.4%和0.5%剂量条件下分析豆腐质构特性、颜色和含水量，结果显示，凝固剂种类和用量对豆腐色泽影响无显著差异[33]。硫酸镁豆腐较其他种类凝固剂制作的豆腐，硬度和咀嚼度最小。因硫酸镁作凝固剂时，豆浆中大豆蛋白发生不完全沉淀，形成松散含有较多气隙蛋白网络结构。乙酸钙豆腐硬度、粘着性和咀嚼度最高，因乙酸钙在大豆蛋白凝胶过程中利于形成紧密钙离子-蛋白桥和氢键，豆腐硬度较大[34]。可见，盐类凝固剂种类不同，作用强度存在差异，豆腐品质不同。
在盐类凝胶剂使用过程中，用量、搅拌速度、作用时间和温度等是影响凝胶效果重要因素。这些因素间相互影响，最终影响豆腐得率、质构和口感等品质。Kao等对不同浓度（0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45和 0.50%(w·v-1)）二水硫酸钙凝固剂豆腐微观结构对比发现，添加0.4%二水硫酸钙所制豆腐均匀度最优。当二水硫酸钙浓度从0.20%增加到0.40%时，硬度、咀嚼度、粘聚性、弹性和粘着性等均稳定上升[35]。Toda等分析6个不同品种大豆不同浓度（0.20、0.25、0.30、0.35、0.40和 0.45%(w·v-1)）氯化镁凝固剂豆腐质地，发现氯化镁浓度从0.2%增加时，豆腐破断应力增大，且0.4%时达到最大值；此时豆腐破断应力与6个品种中蛋白含量呈显著正相关（p＜0.001，r=0.87）[36]。有些大豆品种蛋白含量较高，但在生产上0.25%氯化镁条件下所制豆腐破断应力表现较弱。因此，生产上除以大豆蛋白含量作为豆腐品质评价指标外，需关注凝固剂用量。
Mhatre等研究硫酸钙凝固剂在不同温度下（80、85、90和95℃）制作豆腐产率和质构特性，发现豆腐产率、硬度、咀嚼度、粘聚性、弹性等均随温度增高而增大[37]。氯化钙和改进型盐卤分别加至热豆浆中经不同转速（137、207和285 r·min-1）和时间（5、10、15、20、25和30 s）搅拌处理后，豆腐产率和品质均差异显著[38]。搅拌程度越高，豆腐产率越低，但豆腐硬度、脆性和弹性越好；搅拌时间越久，豆腐产率越低。Shih等采用响应面法对影响小批量嫩豆腐品质豆浆固形物含量、凝固剂使用量、凝固剂与豆浆混合温度和搅拌时间等4个因素作优化试验，4个因素最适数值组合范围分 别为：11.8～12.3°Brix，凝固剂用量0.27%～0.32%，混合温度85～91℃，搅拌时间5～11.3 s[39]。可见，豆腐生产过程中所涉及影响产率与食用品质各因素最优数值并不唯一。豆腐凝固成型过程中，加工条件，如温度、时间、是否搅拌等对于豆腐食用品质影响显著，证实豆腐凝胶形成过程存在多种理化反应。
凝固剂及其使用条件受豆腐制作原料和制作方式等因素影响。Syah等分别分析醋酸、乳酸、GDL和二水硫酸钙所制豆腐中11S和7S含量及有关亚基，发现二水硫酸钙豆腐中11S显著高于其他凝固剂豆腐，且11S亚基主要是半胱氨酸含量相对较高酸性多肽链（A1、A2、A3和A4）亚基[40]。制作过程保留更多11S，盐类凝固剂能够生产出质地较硬和较黏豆腐。豆浆固形物含量与豆腐产率和质构（包括硬度、凝聚力、咀嚼度和弹性等）间存在正相关；在最适凝固剂及使用条件下，可通过调整豆浆固形物含量改善豆腐产率和质构。对于压制型豆腐，豆腐成型时施加压力与作用时间影响最终产率和质构特性[41]。在豆腐产率、蛋白含量和质构特性等相同前提下，凝固搅拌时尺寸较大螺旋桨比尺寸较小螺旋桨所需硫酸钙用量和搅拌时间少[42]。使用小桨叶螺旋桨时，硫酸钙用量对豆腐品质影响极小。另外，不同品种大豆在制作理想产率和食用品质豆腐时所需凝固剂及使用条件不同。采用不同品种大豆生产豆腐时，通过调整凝固剂使用条件可改善豆腐得率和食用品质。
3.2 酸类凝固剂
酸类凝固剂使豆浆pH下降至大豆蛋白等电点附近，减少其分子表面负电荷基团数目，蛋白之间因静电力下降更易发生聚集，形成蛋白凝胶一类凝固剂，主要包括GDL、柠檬酸、醋酸和乳酸等。GDL酸类凝固剂广泛用于豆腐生产。由于在一定温度下，GDL在水中分解成葡萄糖酸速度较慢，符合大豆蛋白质凝胶网络结构形成渐进过程，与常见盐类凝固剂（如硫酸钙）生产豆腐相比，产率高、弹性强、持水性大且质地滑润偏软[43]。
Grygorczyk等对比分析GDL和乳酸作为凝固剂在大豆凝胶形成过程作用特点，结果表明，乳酸辅助凝胶形成开始pH为6.29±0.05，显著高于GDL作为凝固剂时豆浆凝固pH（5.90±0.04，p＜0.05），前者凝胶形成较后者早[44]。这是因为乳酸作为凝固剂时豆浆微粒重排聚集所需时间比GDL聚集时间长。Chang等分析黑豆浆在GDL作为凝固剂时凝胶形成过程，结果表明豆花凝胶形成速率常数随着凝固剂用量和使用温度增大而增加，而随豆浆固形物含量增大而减小。豆花凝胶成型时间随着凝固剂用量和使用温度增大而减小，而随豆浆固形物含量增大而增大[45]。可见，与盐类凝固剂使用条件类似，GDL在豆腐制作过程中随使用条件变化，蛋白凝胶性质产生影响。
酸浆豆腐利用传统卤水豆腐制过程中产生的酸浆水，在适宜pH下作为凝胶成型助剂。卤水豆腐黄浆水在42℃时发酵30～35 h获得pH为3.3～3.5酸浆，以22%添加量豆腐点脑，90℃下蹲脑，压制成型，所制豆腐风味独特、加工性良好[46]。从机理上讲，酸浆豆腐与酸类凝固剂促使大豆蛋白质发生凝胶成型原理类似，在低酸性条件下大豆蛋白发生变性，暴露疏水性基团，为蛋白质发生聚集提供条件。乔支红等在此基础上改进，从豆腐酸浆中筛选优势乳酸菌直接发酵豆浆制作豆腐。通过调节发酵豆浆pH（5.8～6.0）、二次加热温度（95℃）、时间（5 min）等参数，豆腐出品率较高，质构软硬适宜；乳酸菌发酵豆腐无明显酸味，与普通卤水豆腐综合感官评分无明显差异[47]。
提供酸性环境方式较多，除常用GDL等物质外，利用豆腐制作过程产生的黄浆水经适当发酵作为填充豆腐凝胶形成所需凝固剂，可减少豆腐加工过程污染，提高豆腐营养价值和食用品质。控制发酵过程及热变性大豆蛋白凝胶形成机制，尚需进一步研究。
3.3 酶类凝固剂
酶类凝固剂应用于生产可以提高豆腐加工过程可控性，适于生产填充豆腐；凝固酶豆腐风味优于酸类凝固剂豆腐；凝固酶可在后期对大豆蛋白持续降解，降低豆腐硬度，改善口感。
MTGase又称转谷氨酰胺酶（EC2.3.2.13），可催化蛋白质分子内和分子间交联、蛋白质和氨基酸之间连接以及蛋白质分子内谷氨酰胺基水解，改善蛋白质弹性、持水性和稳定性[48]。MTGase具有对肽结合谷氨酰胺残基（γ-甲酰胺基）与各类伯胺（赖氨酸残基上ε-氨基）之间催化酰基转移作用，在作用于大豆蛋白分子时，可促使分子内和分子间ε-(γ-谷氨酰胺)-赖氨酸交联链接形成。Tang等以高11S蛋白含量和高7S蛋白含量大豆分离蛋白为原料，以MTGase为凝固剂制作蛋白凝胶，对比研究其性质与形成机理。发现大豆分离蛋白中11S蛋白主要影响蛋白凝胶硬度、脆性、胶着性和咀嚼度，蛋白凝胶柔韧、浑浊；而凝聚力和弹性则主要受7S蛋白影响，蛋白凝胶更软嫩、透明。另外，MTGase促进两种贮藏蛋白形成凝胶作用机理不同，在高11S蛋白含量处理中，形成和维持大豆凝胶化学作用力主要有共价交联作用、疏水作用、氢键和二硫键；而在高7S蛋白含量处理中，主要化学作用力为疏水作用和氢键[49]。因此，MTGase在实际应用中的使用条件，如用量、添加时机和作用温度等，可根据大豆原料中贮藏蛋白成分及含量差异调整。
豆浆在水浴锅中经过程序升温热处理后（从20℃以6.3℃·min-1升至95℃，保持5 min后冷却至20℃），在不同环境温度（25和37℃）和密封圆筒内经MTGase处理一定时间，可形成品质优良填充豆腐[50]。单因素试验发现，MTGase填充豆腐质构特性，如硬度、黏着性、弹性和粘聚性等，受酶处理温度、用量、豆浆pH和NaCl添加量等因素影响。Yasir等分析MTGase凝固剂豆腐冷冻破裂性质、微观结构和凝胶机理，结果显示，与传统硫酸钙豆腐品质相比，MTGase豆腐具更高坚实度和更大破裂力；微观组织结构为更均匀、精细皱缩网状结构[51]。从MTGase豆腐蛋白分子结构看，交联作用使凝胶作用弱化，更多表现为MTGase在大豆蛋白凝胶过程中其他反应，即谷氨酰胺残基水解作用。此外，MTGase在豆腐制过程中添加时机不同，可获不同品质豆腐。除直接用作凝固剂制作豆腐外，MTGase可作为辅助添加剂，改善填充豆腐品质。姜建智等研究点浆温度、石膏用量、点浆后保温时间和MTGase用量4个因素对豆腐产量的影响，发现加酶量对豆腐产量影响最大。适当酶用量（3 U·100g-1豆浆）可使豆腐保持一定机械强度，避免大豆蛋白过度交联；保水性能良好，豆腐产率相对较高[52]。Chang等在琼脂为凝固剂豆腐制作试验过程中，把MTGase添加到黑豆浆中，通过动态流变和质构特性分析，发现随MTGase添加量增加，豆腐贮藏模量（G'）、损耗模量（G''）、复数黏度（η*）、硬度和粘着性显著增加，说明添加MTGase可以提高豆腐弹性、黏度及部分质构特性，改善口感[53]。通过MTGase用量、作用温度和作用时间三个因素对豆腐品质影响分析，确定最佳工艺参数为90 g·L-1黑豆浆（冻干黑豆浆粉水溶液）、2 g·L-1琼脂水溶液、10 g·L-1MTGase、55℃和30 min。可见，MTGase作为良好蛋白质交联助剂，可促进热变性贮藏蛋白有效聚集和网络结构形成。
MTGase作为新型豆腐凝固剂，可显著改善蒸煮豆腐品质。豆腐再加工对于豆腐品质要求较高，再加工中热处理导致豆腐内部结构产生不均匀孔洞，豆腐质构“老化”，严重影响口感。添加MTGase后，可抑制高温煮制导致的水分散失和细小孔洞形成，使豆腐质地更坚实[54]。随MTGase用量增大，蒸煮豆腐硬度增加效果越显著[55]。
3.4 其他类凝固剂或凝固助剂
多糖对于以蛋白质为主要成分食品质构性质影响显著，可提高食品稠度、稳定性和凝胶性等[56]。豆腐凝胶过程中添加一定含量糖类物质，如卡拉胶、瓜尔胶、壳聚糖和菊粉等，可改善豆腐凝胶过程和凝胶效果。
Chang等将壳聚糖按不同添加量分别加入GDL、石膏和乙酸凝固剂豆腐制作过程中，发现豆腐品质除受凝固剂种类影响外，还受壳聚糖添加量和脱乙酰程度影响。壳聚糖增加豆腐凝胶持水力，改善豆腐凝胶质构特性。在三种凝固剂豆腐制作过程中添加2%壳聚糖，豆腐凝胶强度和货架期分别提高5%～35%和2～10 d；凝胶强度和货架期随壳聚糖添加量和脱乙酰程度增加不同程度增加[57]。No等将不同分子质量壳聚糖作为凝固剂分析豆腐得率、质构性质和货架期等，发现分子质量为28 ku壳聚糖溶于1%乙酸溶液（壳聚糖浓度为1%）中，与豆浆按照1：8体积比在80℃下凝固15 min，豆腐品质最好。壳聚糖作为凝固剂制作豆腐较市售氯化钙豆腐灰分低、蛋白含量高，货架期显著延长（3 d，活菌计数法）[58]。壳聚糖作为新型凝固剂或凝固剂助剂，可为丰富豆腐种类和提高品质提供新方法。
卡拉胶添加对于内酯豆腐产率和硬度无显著影响，可增加持水力；对比硫酸钙和乙酸钙豆腐，添加卡拉胶显著提高豆腐产率（分别提高33%、46.7%），降低硬度[59]。添加卡拉胶提高硫酸钙和乙酸钙豆腐产率在于含水量增加。从微观结构分析，卡拉胶与蛋白质和钙离子之间形成更稳定、空隙更多空间网状结构。于滨等将葡萄糖、麦芽糊精、可溶性淀粉和卡拉胶分别与GDL添加在内酯豆腐制作过程中，对比分析各种糖类在不同添加量（0～0.5%）条件下对内酯豆腐质构特性影响。内酯豆腐硬度、咀嚼性、弹性和黏性等均随四种糖添加量增加而呈降低趋势。主成分分析发现卡拉胶对于内酯豆腐质构影响最大[60]。因此，在豆腐加工过程中使用卡拉胶等糖类凝固助剂时，需控制适宜用量。
瓜尔胶添加到氯化镁豆腐制作过程中，可增加豆腐得率并提高食用品质[61]。在豆腐制作过程中，氯化镁使大豆蛋白质凝胶速度加快，豆腐持水性差，质构相对粗糙；瓜尔胶添加后，降低大豆蛋白在氯化镁作用下凝胶速度，硬度下降、质构特性与石膏豆腐相似且风味优于石膏豆腐豆腐[62]。阿拉伯胶和卡拉胶（0.6 g）分别加入氯化镁豆腐制作过程，阿拉伯胶添加降低氯化镁豆腐硬度，降幅度小于瓜尔胶；卡拉胶添加则增加氯化镁豆腐硬度。可见，不同糖类由于相对分子质量、分子结构和表面所带电荷等因素不同，在豆腐凝胶过程中与凝固剂和大豆蛋白间发生的化学反应不同。
Tseng等将菊粉和低聚果糖分别加入GDL凝固剂大豆分离蛋白凝胶过程，均可显著增加大豆蛋白间连接作用，大豆蛋白凝胶呈现致密大豆蛋白交联和孔径较小微孔结构。菊粉的品质提高作用优于低聚果糖，主要与菊粉分子结构中高果糖聚合度使大豆分离蛋白凝胶具有更好热稳定性和流变学特性有关[63]。另外，该研究组将菊粉加入GDL嫩豆腐制过程，结果显示添加2%菊粉降低大豆蛋白在GDL作用下凝胶温度（由46.7℃降到43.9℃），显著增加嫩豆腐凝胶贮存模量、损耗模量、硬度和破断力等流变学和质构特性[64]。菊粉作为新型豆腐加工凝胶助剂，可改善豆腐粘弹性。
γ-聚谷氨酸、牡蛎壳粉和其他植物提取物或微生物代谢物等，在豆腐制作中的应用已有报道[65-67]。γ-聚谷氨酸及其盐类形式（Na+、K+、NH4+、Ca2+和Mg2+）是枯草芽孢杆菌在发酵过程中产生的无毒多肽物质，由大量谷氨酸单元经α-氨基与γ-羧基链接而成。这类物质吸水性质和金属离子调节能力良好，可应用于食品加工[68]。Lee等将不同相对分子质量γ-聚谷氨酸以不同浓度（0.1%、0.15%和0.2%）添加到内酯豆腐制作中，对比分析豆腐凝胶过程流变学特性和脱水收缩作用，发现随着γ-聚谷氨酸添加浓度增大，内酯豆腐凝胶时间不断增加，贮存模量和损耗模量不断降低；豆腐脱水收缩作用呈降低趋势，说明随γ-聚谷氨酸添加，内酯豆腐在贮藏期内品质获得有效保护[69]。
综上所述，豆腐凝胶形成机制即大豆蛋白经热处理变性后，蛋白分子间因凝固剂或凝固助剂推动作用，在各种化学键或物理作用力下相互连接，形成稳定空间网络结构。豆腐凝胶形成过程涉及因素较多，包括豆浆中贮藏蛋白及其亚基含量和组成，热处理温度和时间以及凝固剂种类及其用量、温度、时间等条件，经过一系列复杂物理化学反应后，形成组织结构致密均一、质构特性和持水力良好豆腐凝胶。豆腐加工过程涉及物理化学变化复杂，在多因素影响下，豆腐凝胶形成机制虽围绕热变性大豆蛋白展开，但稳定蛋白网络结构形成及其与豆腐质构性质间关系尚需深入探讨。
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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)
Abstract: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.
Key words:soybean curd;protein composition;thermal treatment;coagulant;gelation mechanism
中图分类号：TS214.2
文献标志码：A
文章编号：1005-9369（2017）10-0088-09
王宸之,陈宇,万重,等.豆腐凝胶成型机理研究进展[J].东北农业大学学报,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)
收稿日期：2017-06-22
基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（31401329）
作者简介：王宸之（1995-），男，硕士，研究方向为豆制品研究与开发。E-mail：971706367@qq.com
通讯作者：张清（1986-），男，博士，讲师，研究方向为大豆凝胶蛋白组学，大豆油脂高温化学。E-mail：zhangqing@sicau.edu.cn
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