豆浆中豆腥味影响因素及消除方法的研究进展

　　摘要：豆浆是一种营养价值丰富且具有预防心脏病、癌症、骨质疏松症等良好保健功能的植物蛋白饮料。然而其所含有的豆腥味严重影响了整体风味，进而影响消费者对其喜爱程度并限制了相关产品推广。本文在查阅相关文献的基础上，对醛、醇、呋喃、酮等与豆浆豆腥味相关的挥发性化合物以及这些化合物形成的酶促和非酶促反应途径进行了系统的综述，并介绍了影响豆浆豆腥味形成的因素包括大豆品种、生长环境、制浆工艺和储藏条件。同时对目前已有的一系列有助于消除豆腥味的方法如开发无脂肪氧合酶系大豆、增加大豆预处理工序、改进制浆工艺等进行了总结;对当前研究中存在的问题以及未来的研究方向做了归纳与展望，为开发适合消费者偏好、无豆腥味豆浆提供了理论依据。

　　关键词：豆腥味;豆浆;形成途径;影响因素;消除方法

　　豆浆，也称豆奶、豆乳，起源于中国西汉时期，距今已有两千年历史，是一种由大豆经研磨、过滤除渣、加热等工艺加工而成的水抽提物[1]。它不仅涵盖了大豆营养的诸多优点，还具有潜在的保健功能，在预防心脏病、癌症、骨质疏松症、抗衰老等方面都发挥着重要作用[2-5]。

　　因外观和营养成分与牛奶相似且低成本，豆浆通常被牛奶过敏和乳糖不耐的人用作牛奶的替代品，这在一定程度上缓解了牛奶资源短缺的现状[6,7]。据中国产业调研网报告显示，我国目前已成为了全球最大的豆浆消费市场，豆浆的年消费量约占传统豆制品年消费总量的10%~20%，近五年的销售规模复合增长率超10%，体量已达100.22亿元规模[8]。豆浆现也已成为日本、韩国等亚洲地区普遍喜爱的一种风味产品，市场前景十分广阔[9]。

　　虽然豆浆消费量显著增加，它的异味仍然是很多国人消费者难以接受的。且因大豆传入西方时间较短，欧美及南半球等国的人们对这些异味更加反感，导致豆浆在全世界的推广受限。在感官评定中，豆浆中的主要异味被描述为豆腥味、草药味、腐臭味等，其中豆腥味最为突出的，它严重降低了豆浆的食用品质，限制了相关产品开发[10,11]。因此，对豆腥味进行研究并消除是提高豆浆消费量、促进相关产业发展的关键。

　　本文在查阅文献的基础上，对豆浆中豆腥味相关物质和这些物质形成途径以及影响豆腥味形成的主要因素进行了系统的综述，并对目前已开展的有关豆腥味消除的方法进行了探讨和分析，最后对目前研究中存在的问题和未来研究方向做了展望，以期为开发无豆腥味豆浆，促进大豆类产品推广提供借鉴。

　　1豆浆豆腥味及其相关物质

　　豆腥味是豆科植物中常见的气味，也是限制豆类植物广泛应用的主要因素之一，在豌豆、羽扇豆、蚕豆中均有发现[12-14]。早在1970年，Wilkens[15]利用固相微萃取-气相色谱(SPME-GC-MS)的方法分析了豆浆的风味物质，并结合面积归一化法确定了己醛和己醇为豆浆豆腥味的主要相关物质。

　　之后，Wang等[16]采用气相分析结合感官评价的方法也确定了己醛和己醇为豆浆豆腥味化合物。Yuan等[17]采用了固相微萃取-气相色谱结合(SPME-GC-MS)的方法分析出了对豆浆豆腥味贡献较大的五种挥发性物质：己醛、己醇、(E)-2-壬烯醛、1-辛烯-3-醇、(E,E)-2,4-壬二烯醛。Min等[18]在探究大豆种类及种植位置对豆浆风味影响时发现2-戊基呋喃也是豆腥味的主要相关物质。

　　Lv等[19]通过动态顶空稀释法气相色谱-嗅闻-质谱联用(DHDA-GC-O-MS)的方法确定了八种对豆腥味具有重大贡献的挥发性物质：己醛、己醛、1-辛烯-3-醇、(E)-2-己烯醛、戊醇、乙酸、苯甲醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛。由于受检测分析方法，豆浆所用的大豆品种和制备方法等因素的影响，不同研究者解析出的豆浆豆腥味化合物存在略微差异。

　　相关研究表明，豆浆中的豆腥味不是起因于某种特定的物质，而是几种甚至几十种风味成分对人嗅觉产生的综合效应[17]。综合现有文献，总结出目前发现的且被广泛报道的豆浆中主要豆腥味挥发性化合物及其风味描述。其中，己醛因检测阈值低(在水中的阈值为4.50ppb)被认为是对豆腥味贡献最大的关键化合物，它能赋予豆浆浓郁的青草味[20]。此外，己醇、1-辛烯-3-醇、反式-2-己烯醛等物质对豆腥味也有重要的贡献[21-23]。

　　2豆浆豆腥味形成途径

　　成熟完整的大豆籽粒并不具有豆腥味而豆浆中却含有，因而豆腥味的产生与它制备过程中发生的一系列化学反应有关[4]。这主要包括脂肪氧合酶(Lipoxygenase，LOX)诱导的酶促氧化反应、非酶促氧化反应和其它未知酶催化的酶促反应。

　　2.1脂肪氧合酶诱导的酶促反应

　　大豆中的脂肪氧合酶(LOX)有三种同工酶(LOX1、LOX2、LOX3)，它们在成熟的大豆种子中天然存在，其中LOX2是主要产味酶[24]。目前，脂肪氧合酶诱导的酶促反应被公认是形成豆腥味化合物的最主要途径。当大豆在室温下浸泡、研磨时，大豆细胞破裂使得脂肪氧合酶与本来处于隔离状态的脂质及其它生物活性物质发生接触，并利用空气中的分子氧、温度等因素迅速发生氧化反应，产生大量豆腥味相关物质[20]。

　　一颗完整大豆中的脂质含量有一半以上是亚油酸和亚麻酸，大豆在打浆过程形成的豆腥味与这两种不饱和脂肪酸密切相关[24]。大豆种子中亚油酸、亚麻酸酶促反应形成豆腥味挥发性化合物的途径[25,26]：脂肪氧合酶将亚油酸和亚麻酸中的双顺式l,4-顺戊二烯结构催化氧化产生具有共轭双键的13-和9-亚油酸(亚麻酸)氢过氧化物，随后9-亚油酸(亚麻酸)氢过氧化物在过氧化氢裂解酶(HPL)的作用下会形成C9氧代脂肪酸和C9醛类物质，13-亚油酸(亚麻酸)氢过氧化物则转化为阈值较低的己醛、己烯醛等典型的C6和C12醛类豆腥味挥发性化合物，这些物质共同构成豆浆豆腥味体系。

　　2.2非酶促氧化及其它反应

　　除上述脂肪氧合酶诱导的酶促反应，豆浆制备过程中还存在两种途径可产生豆腥味，其一为非酶促氧化，又称自动氧化，其二为未知酶催化的反应。非酶促氧化由不饱和脂质双键受活性氧攻击所致，是一个自由链反应过程，可产生2-戊基呋喃和1-辛烯-3-醇等对豆浆豆腥味有贡献的化合物。在未知酶催化的反应中，未知酶能消耗氧气催化卵磷脂形式的物质生成豆腥味相关化合物[27]，关于细节尚未报道。这两种反应从某种程度上解释了目前培育无脂肪氧合酶大豆品种对减弱豆浆豆腥味效果不显著的现象。

　　3影响豆浆豆腥味形成的主要因素

　　豆浆豆腥味是多种化合物在豆浆制备过程中相互作用产生的，影响因素有很多，比如大豆品种、生长和储藏环境、豆浆生产工艺参数、包装等。

　　3.1大豆品种

　　Yuan等在分析美国不同品种大豆所制备豆浆中的挥发性化合物时发现即使用相同的制浆工艺和条件，各个豆浆中豆腥味化合物种类和含量仍有很大差别。原因是大豆品种不同，所含化学成分的组成和含量也存在差异，这种差异会对豆浆豆腥味产生影响[17]。

　　综合现有的文献数据可得出：大豆蛋白质含量与生、熟豆浆中己醛的含量呈显著正相关，即蛋白质含量与豆浆的豆腥味呈显著正相关;脂肪能够吸收并溶解脂溶性的风味物质，导致此类物质挥发浓度的变化，其质量分数与豆浆豆腥味具有极显著负相关性，即脂肪含量越高，豆浆的豆腥味越淡;亚油酸、亚麻酸含量低的大豆品种豆浆表现出较淡的豆腥味;大豆多酚通过对抑制脂肪氧合酶氧化作用影响豆腥味，多酚含量高的品种豆浆表现出淡豆腥味[17,18,28,29]。

　　3.2大豆生长环境

　　大豆生长环境因光照、温度、土壤类型、降雨量等条件不同，所制备的豆浆豆腥味也存在差异。一般来说，大豆脂肪和蛋白质含量随开花后光照时数的增强分别呈现增强和下降趋势，随光照强度的下降分别呈现下降和增强趋势;降水量多的地区，大豆蛋白质含量也高，脂肪含量低;高温地区有利于大豆蛋白的积累，而较低的温度和较大的温差利于脂肪的形成[30,31]。因此，结合大豆蛋白质和脂肪对豆腥味的影响可知，在光照时数长、光照强度强、降水量少、较低温且温差大的生长环境培育出的大豆制备而成的豆浆豆腥味可大幅度减弱。

　　此外，由于大豆根部有根瘤菌，它的固氮功能在大豆蛋白质的形成过程中起着重要作用，外源添加的氮元素含量的高低会影响大豆蛋白质含量，一般来说施用氮肥多的大豆制备而成的蛋白质含量越高，相对应的豆浆豆腥味越严重[32]。除以上因素外，还有很多诸如种植密度，播种时间、田间配置等都会通过影响大豆生长环境最终对豆浆豆腥味产生不同程度的影响[33,34]。

　　3.3豆浆生产工艺

　　豆浆的生产工艺因地区和饮食文化不同而有所差异，主要包含泡豆、研磨、过滤和蒸煮等基本步骤，每一个步骤都会对豆浆豆腥味产生不同程度的影响。

　　3.3.1浸泡

　　浸泡是大豆种子吸水、将可溶性固形物向水中扩散的过程，根据是否浸泡，将制浆工艺分为干豆制浆和湿豆制浆。Fu等[35]发现经浸泡后的大豆制得的豆浆中不可溶固形物、脂肪、不饱和脂肪酸含量均较未浸泡的高，豆腥味化合物总量较未浸泡的低。分析可能的原因是浸泡大豆吸水膨胀后硬度降低，细胞组织软化，脂肪等物质在制浆过程中更容易从细胞中分离出来，进而影响豆腥味[36,37]。

　　如上所述，豆浆豆腥味物质多数是大豆脂肪氧合酶诱导的酶促反应催化后生成的短链化合物，浸泡条件可通过大豆脂肪氧合酶的活性大小影响催化反应速率，进而影响豆腥味化合物，其中，温度和pH是最主要的因素[38,39]。据相关报道，大豆脂肪氧合酶的三种同工酶(LOX1、LOX2、LOX3)反应的最适pH和热稳定性都表现不同。LOX1最适pH为9，加热稳定;LOX2和LOX3最适pH为6~7，前者加热易钝化，后者加热钝化更明显。此外，在碱性条件下制备的豆浆中的蛋白质对醛类物质有较强的的吸附能力，易形成豆腥味[40]。

　　3.4大豆和豆浆储藏条件

　　大豆和豆浆的储藏环境(温度、湿度、空气)对豆浆整体风味及豆腥味具有重要影响。研究表明，大豆在储藏期间仍存在新陈代谢和呼吸作用，导致化学成分发生变化，包括蛋白质和多不饱和脂肪酸含量降低;温度及湿度越高，这种变化越显著[46]。因温度和湿度对大豆新陈代谢速度以及外壳干裂程度不同，Kong等[47]通过调节玻璃罐的温度(4、22、30、40、50℃)和湿度(55%、60%、65%、70%、75%、80%)组合来模拟大豆不同的储藏环境，他发现在温度低于22℃、相对湿度50%~60%玻璃罐中储藏的大豆制得的豆浆品质最佳，豆腥味也最弱。

　　豆浆中己醛含量会随着大豆储藏时间的延长而变化，用储存三个月的大豆制备而成的豆浆己醛含量达到最低，只有未储存大豆对应豆浆的15%[48]。除大豆的储藏条件外，豆浆成品的储藏环境也严重影响豆腥味。55℃储藏一个月后的豆浆因美拉德和脂质氧化反应使蛋白质、脂质和碳水化合物含量发生变化，进而引起豆腥味变化;而经4℃冷藏后，对豆浆整体风味包括豆腥味不会造成明显影响[49]。

　　4消除方法

　　目前消除豆浆豆腥味的方法和技术主要体现在3个方面：一是通过原材料的改良，发掘和培育大豆新品种;二是在加工过程中降低豆腥味，通过钝化大豆中脂肪氧化酶活性或使其失活;三是改进储藏条件。

　　4.1优良大豆品种的筛选

　　不同地区的消费者对豆浆豆腥味接受程度差异较大，因此在制备豆浆前“因地制宜”地挑选大豆品种尤为重要。大豆品种对豆浆豆腥味的影响是通过化学成分来实现的，对于豆浆性状未知的大豆品种，只要已知其理化指标，就可以利用两个判别函数对风味性状进行预测，从而有针对性地建立消费者喜爱的风味评价方法[50]，如有研究根据蛋白质、脂肪含量与豆腥味感官评分的关系，初步判断出蛋白质量分数低于40%且脂肪质量分数较高的大豆品种所制备的豆浆豆腥味最弱，整体感官品质最好[28]。

　　此外，从豆腥味形成的根本途径可知，脂肪氧合酶是豆腥味的形成不可或缺的物质，培育无脂肪氧合酶的大豆品种是消除豆腥味治本的方法。目前，国内许多作物研究所已经陆续培育出多种脂肪氧化酶缺失型品种，如绥无腥1号、绥无腥2号、东农56、#1、#2等，其中由黑龙江省农科院绥化农科所选育的绥无腥豆2号性状良好，所制备的豆浆时豆腥味较低，口感良好[51]。

　　农艺师论文投稿刊物：《大豆科技》(双月刊)创刊于1993年，由国家大豆工程技术研究中心主办。刊刊登内容主要分三大版块——“学术篇”(包括：专家视点、农业生产、病虫防治、加工技术、农机设备、人物传记、科技前沿摘编等栏目)、“产业篇”(包括行业聚焦、市场分析、政策信息、中华豆制品、产业动态、观察与思考、环球瞭望等栏目)、“科普篇”(设有农情分析、试验示范、技术推广、种子世界、豆农之友、科技致富、在线问答等栏目)。

　　5结论与展望

　　豆浆豆腥味的形成主要与脂肪氧合酶诱导的酶促反应密切相关，相关物质的产生受多重因素影响。目前已报道的有关豆腥味的消除方法主要是通过物理化学方法阻断酶促反应为出发点，但值得注意的是有些方法虽能减弱豆腥味，但也会对豆浆除豆腥味以外的品质产生副作用。如无脂肪氧合酶体系的大豆由于仍存在使亚麻酸转变为氢过氧化物生成豆腥味物质的未知酶，无法从根本上完全消除豆腥味，且缺乏脂肪氧合酶的大豆品质制成的豆浆口感粗糙，甜味较弱，不如普通大豆制成的豆浆。

　　因此，在以降低豆腥味为目的对豆浆制备工艺进行改进和创新的同时也要兼顾豆浆整体风味和品质。此外，采用超高压均质、喷雾干燥、脉冲电场等物理方法代替热处理除豆浆豆腥味都是具有良好应用前景的技术;采用多项技术联用的方式代替单一的方法也是是今后在改善豆腥味方面的研究重点。

　　参考文献：

　　[1]PengXY,WangYH,XingJY,etal.Characterizationofparticlesinsoymilkspreparedbyblanchingsoybeansandtraditionalmethod:acomparativestudyfocusingonlipid-proteininteraction[J].FoodHydrocolloids,2017,63(1):1-7

　　[2]RasikaD,VidanarachchiJ,RochaR,etal.Plant-basedmilksubstitutesasemergingprobioticcarriers[J].CurrentOpinioninFoodScience,2021,38(20):8-20

　　[3]XiaXD,DaiYQ,WuH,etal.Kombuchafermentationenhancesthehealth-promotingpropertiesofsoymilkbeverage[J].JournalofFunctionalFoods,2019,62(10):103549-103562

　　[4]O'TooleDesmondK.EncyclopediaofFoodGrains[M].NewYork:AcademicPress,2016,3(11):134-143

　　[5]GuergolettoKB,FarinazzoFS,MauroCSI,etal.Nondairyprobioticandprebioticbeverages:applications,nutrients,benefits,andchallenges-sciencedirect[J].NutrientsinBeverages,2019,12(2):277-314

　　作者：田怀香1，何晓葳1，李立2，于海燕1，马新新2，陈臣1*