《Food Chemistry》：Comparative influence of cellulose nanofiber variants on the structural properties and digestion of traditional tofu
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•CNF以不同的方式显著影响豆腐的结构和消化。•添加豆渣CNF制备的豆腐产量提高了17%–32%。•豆渣CNF减轻了蛋白质聚集，产生了连续的微结构。•豆渣CNF与蛋白质的直接相互作用由大约10个氢键稳定。•使用豆渣CNF或TEMPO-CNF制作的豆腐显示出较低的水解率。引言传
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CNF以不同的方式显著影响豆腐的结构和消化。
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添加豆渣CNF制备的豆腐产量提高了17%–32%。
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豆渣CNF减轻了蛋白质聚集，产生了连续的微结构。
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豆渣CNF与蛋白质的直接相互作用由大约10个氢键稳定。
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使用豆渣CNF或TEMPO-CNF制作的豆腐显示出较低的水解率。
引言
传统的豆腐制作过程始于研磨和过滤大豆以提取豆浆，留下一种称为豆渣的纤维副产物。豆浆被加热并与凝固剂如硫酸钙或氯化镁混合形成软凝乳，然后压制成块。这种方法创造了目前最好的植物蛋白来源之一，富含有益脂质、异黄酮、皂苷和植物甾醇（Ali, Tian, & Wang, 2021）。尽管具有这些营养益处，但有价值的膳食纤维却随废弃的豆渣而流失。由于含水率为70–80%，豆渣容易变质，需要高能耗干燥成稳定成分。此外，除非通过预热使内源酶抑制剂失活，否则其在食品或饲料中的应用受到限制（Vong & Liu, 2016）。为了提高大豆的利用率和营养价值，使用高剪切均质化大豆粉生产了全黄豆豆腐（Lu等, 2022）。然而，较大的大豆纤维颗粒通常会阻碍凝胶形成并降低口感。尽管超高压均质化将大豆粉悬浮液的粒径从300 μm减小到30 μm以下，并产生了连续的蜂窝状结构（Liu, Chien, & Kuo, 2013），但由于纤维在凝胶化过程中削弱了凝胶网络，所得质地仍不及传统豆腐。为了克服这一限制，豆渣最初被分离，随后与选定的亲水胶体（如卡拉胶）一起重新引入以增强凝胶强度（Shi等, 2025）。纳米级豆渣影响豆腐中大豆蛋白的二级结构和分子间相互作用（Ullah等, 2023）。因此，从豆渣中提取纳米纤维素或外源引入它，可能会调节整体豆腐网络。
纳米纤维素由纳米级纤维素材料组成，如纤维素纳米纤维（CNF）和纤维素纳米晶体（CNC），可以从分离的豆渣中进一步提取。CNC最初通过酸水解纤维素纤维生产，通常使用浓硫酸去除无定形部分，同时保持结晶域完整（Nechyporchuk, Belgacem, & Bras, 2016）。与CNC相比，CNF的制备通常依赖于高压均质化器的高剪切力，并保留了纤维素的无定形和结晶区域（Nagano等, 2020）。传统的CNF制备方法还要求使用酸或碱处理溶解木质素。然而，这种方法昂贵且无法满足现代环境标准。研究表明，深共熔溶剂在CNF制备过程中更高效地增强非纤维素成分的去除，同时具有无毒、可生物降解、可回收和廉价的优点（Li等, 2020）。此外，形态通常取决于纤维素来源，直径在5至50 nm之间。形态和稳定性也可通过2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）氧化进行修饰，该过程在纤维素表面引入羧基（Tang等, 2024）。形态结构的变化可能显著影响CNF的功能特性，从而影响其在食品行业中的后续应用。
形态结构显著影响蛋白质凝胶的质构特征、微结构特性和流变行为。与标准豆渣CNF相比，TEMPO氧化豆渣CNF与瓜尔胶形成更强的氢键。将该复合水凝胶添加到豆腐中，通过促进高度互连网络的发展，显著增强了持水性（Wang等, 2025; Wang等, 2025; Wang等, 2025）。除了与其他亲水胶体的协同作用外，单独的CNF可以改善大豆蛋白分离物（SPI）的凝胶化行为，改善程度取决于纤维素来源。植物来源的CNF有效减少了SPI聚集，与细菌纤维素相比，对凝胶强度表现出更优越的效果（Wang, Dong等, 2025; Wang, McClements等, 2025; Wang, Yin等, 2025）。CNF的加入通过形成致密均匀的网络改善了肌原纤维蛋白凝胶。凝胶微结构的增强延缓了消化，表现为较低的水解度（DH）和较大肽比例的减少（Zhang等, 2023）。此外，CNF可以结合乳清蛋白分离物，减少了蛋白质聚集并降低了胃蛋白酶解过程中游离氨基酸氮的释放（Liu & Kong, 2019）。CNF的加入降低了蛋白质降解速率，可能增强了其促进饱腹感的能力。尽管关于CNF在豆腐形成中作用的信息稀缺，但我们假设其变体对结构完整性和消化行为都有重大影响。
在本研究中，使用深共熔溶剂从豆渣和黄精中提取CNF样品，随后通过TEMPO介导的氧化进行修饰。黄精被选为外源来源，因为其从中药生产中产生丰富的副产物残留。随后评估了所得CNF调节MgCl2和CaSO4凝固豆腐结构特性和消化性的能力。分析了掺入CNF的豆腐的产量和质构特征以评估整体质量。检查了微结构特征、蛋白质二级结构和大豆蛋白-CN F相互作用，以阐明驱动水分含量、状态和保持力变化的物理机制。此外，测量了水解度、可溶性蛋白含量和游离氨基酸水平，以评估CNF对豆腐消化性的影响。本研究阐明了各种纤维素纳米纤维对豆腐结构和消化的影响，扩展了纤维素在食品系统中的应用。这些结果为全黄豆豆腐和膳食纤维增强型豆腐产品的开发奠定了基础。
片段摘要
材料
黄精购自安徽润源生物科技有限公司（中国六安）。豆渣在实验室规模加工过程中产生。尿素、氯化胆碱（ChCl）、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）、正己烷、溴化钠和胃蛋白酶购自麦克林生化科技有限公司（中国上海）。α-淀粉酶、胰蛋白酶和胆汁盐购自源叶生物技术有限公司（中国上海）。次氯酸钠购自阿拉丁
CNF的特性
所有CNF样品均显示单峰粒径分布（图1a）。黄精CNF（P-CNF）、豆渣CNF（O-CNF）和TEMPO氧化豆渣CNF（TO-CNF，49%氧化度）的粒径分别分布在420–893 nm、489–1039 nm和310–893 nm范围内。因此，P-CNF、O-CNF和TO-CNF的平均粒径分别约为640 nm、781 nm和538 nm。通过TEMPO介导的氧化使CNF粒径减小
结论
CNF以不同的方式显著影响豆腐的结构和消化。掺入O-CNF使MgCl2和CaSO4凝固豆腐的产量分别提高了17%和32%。相反，P-CNF的加入使两种凝固剂的产量无显著差异。这与凝胶网络中半结合水保持力的增强一致，并与微结构密切相关。CNF的加入减轻了聚集，O-CNF产生了
作者贡献声明
Yongquan Wang：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，调查，资金获取，构思。Min Qin：调查。Fuhao Guo：方法论，调查。Jiajia Wang：方法论。Haichuan Shi：形式分析。Xuanbo Liu：撰写 – 审阅与编辑。Yibin Zhou：项目管理。Wenjia Yan：撰写 – 审阅与编辑，构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些可能影响本文报告的工作。
致谢
本研究受国家自然科学基金（32502245）和安徽农业大学稳定和人才引智基金（rc352221）资助。
Yongquan Wang|Min Qin|Fuhao Guo|Jiajia Wang|Haichuan Shi|Xuanbo Liu|Yibin Zhou|Wenjia Yan
