大豆品种对嗜酸乳杆菌1132发酵豆奶品质和功能性的影响

《Frontiers in Food Science and Technology》：Soybean variety influences the quality and functionality of soymilk fermented by Lactobacillus acidophilus 1132

　　

发酵豆奶是一种被广泛消费的植物基饮料，发酵可增强其营养和功能特性。然而，大豆种子特性对发酵豆奶品质和功能性的影响仍未得到充分认识。因此，本研究考察了三种大豆品种——食品级（Karune）、低KTI（V23）和黑大豆（VL-Bhat-65）——对经嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）1132发酵的豆奶营养、功能、技术和感官特性的影响。所有大豆品种均支持细菌生长和乳酸产生。发酵显著（p < 0.05）改善了豆奶的营养和功能品质，降低了棉子糖族低聚糖（RFOs）和抗营养因子（ANFs），同时增强了异黄酮生物转化和酚类物质含量。黑大豆豆奶表现出最高的蛋白质和矿物质含量以及粘度；食品级豆奶表现出最高的抗氧化活性、最低的植酸和胰蛋白酶抑制剂活性以及最高的感官可接受性；而低KTI豆奶则表现出最大的糖苷型向苷元型异黄酮的转化。这些研究结果表明，大豆品种显著影响发酵豆奶的品质和功能性，并为选择合适的大豆品种开发营养强化的发酵植物基饮料提供了科学依据。

豆奶作为一种高品质植物蛋白饮料，凭借不含胆固醇和乳糖、富含异黄酮等生物活性成分的特点，受到消费者广泛关注，也是乳糖不耐受及牛奶蛋白过敏人群的理想替代品。然而，大豆中同时存在植酸、胰蛋白酶抑制剂及棉子糖族低聚糖（RFOs）等抗营养因子（ANFs），影响营养吸收并可能引起肠胃不适。已有研究表明，乳酸菌发酵可降低这些抗营养因子，并提升豆奶的功能特性，但以往研究多集中于单一品种或个别品质指标。大豆品种间种皮颜色、蛋白质组成、酚类物质含量及抗营养因子背景差异显著，其对发酵过程及终产品品质的系统影响尚缺乏比较性证据。为此，研究人员选取食品级品种Karune、低KTI品种V23和黑大豆品种VL-Bhat-65三种种子特性差异显著的大豆，在完全一致的加工条件下以嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）1132进行48小时发酵，系统比较其营养、功能、技术及感官特性，以填补该研究空白。

研究发现，三种大豆均能支持菌株生长和乳酸产生，发酵显著（p < 0.05）改善豆奶营养与功能品质：RFOs和ANFs含量下降，异黄酮由糖苷型向苷元型高效转化，总酚及抗氧化活性增强。其中黑大豆豆奶的蛋白质和矿物质含量、粘度最高；食品级豆奶的抗营养因子水平最低、抗氧化活性和感官接受度最高；低KTI豆奶的异黄酮转化率和总酚含量最高。该研究证实大豆品种对发酵豆奶品质具有决定性影响，为营养强化发酵植物基饮料的品种优选提供了科学依据。论文发表于《Frontiers in Food Science and Technology》。

在研究方法上，研究人员采用AOAC官方方法测定化学组成，使用原子吸收光谱仪和火焰光度计测定铁、锌、钙、钾含量；采用MRS琼脂平板稀释法测定活菌数；通过DPPH自由基清除法评价抗氧化活性，利用Folin-Ciocalteu法测定总酚含量（TPC），使用商业化试剂盒测定植酸，基于BAPNA底物法测定胰蛋白酶抑制剂活性；采用超高效液相色谱（UHPLC）定量分析12种异黄酮，采用高效液相色谱（HPLC）测定RFOs（棉子糖、水苏糖和蔗糖）；利用Hunter Lab色度计测定颜色参数，使用数字折射仪测定总可溶性固形物（TSS），通过离心法测定沉降率，使用流变仪测定粘度；感官评价采用9点快感标度，由20名成人评审员完成；数据采用双因素方差分析（ANOVA）和Tukey检验，并利用主成分分析（PCA）对19个变量进行多元统计。三种大豆品种来源为ICAR-Indian Agricultural Research Institute，New Delhi。

### 3.1 Changes in chemical compositions and viability of Lactobacillus acidophilus in fermented soymilk

通过AOAC化学分析和平板计数法测定发现，48小时发酵后三种豆奶的蛋白质、粗纤维和碳水化合物含量均增加，脂肪含量下降。其中发酵黑大豆豆奶（BSM + LA）蛋白质含量最高（4.70%），发酵食品级豆奶（FGSM + LA）脂肪含量最低（1.45%）、碳水化合物含量最高（5.04%）且能量最高（52.46 Kcal）。活菌数测定显示，BSM + LA的嗜酸乳杆菌活力最高（9.6 log CFU/mL），其总可滴定酸度（TTA）也最高（3.53%），pH最低（3.9）。矿物质测定结果显示，BSM + LA的铁（0.53 mg/100 g）、锌（0.51 mg/100 g）和钙（17.28 mg/100 g）含量最高，而FGSM + LA的钾含量最高（49.99 mg/100 g）。研究人员指出，发酵并不增加绝对矿物质含量，表观升高主要源于植酸降解导致的矿物质可提取性和生物可及性增强，以及发酵期间的浓缩效应。

### 3.2 Total phenolic content and antioxidant activity of fermented soymilk

采用Folin-Ciocalteu法测定总酚含量（TPC），以DPPH自由基清除法评价抗氧化活性。结果显示，发酵后三种豆奶的TPC和抗氧化活性均显著（p < 0.05）升高。低KTI豆奶（LKSM + LA）的TPC最高，从1.07 mg GAE/mL升至1.94 mg GAE/mL；FGSM + LA的抗氧化活性最高，DPPH清除率从6.86 μmol TE/g升至13.26 μmol TE/g。研究人员认为，酚类物质释放、还原性肽类产生及异黄酮苷元的生成共同促进了抗氧化能力的提升。

### 3.3 Changes in antinutritional factors and raffinose family oligosaccharide (RFOs)

通过试剂盒法、BAPNA底物法和HPLC分别测定植酸、胰蛋白酶抑制剂和RFOs。发酵后三种豆奶的植酸和胰蛋白酶抑制剂活性均显著降低：FGSM + LA的植酸从1.10 g/100 g降至0.71 g/100 g，胰蛋白酶抑制剂从101.84 TIU/mg降至63.47 TIU/mg；BSM + LA的RFOs降幅最大，棉子糖从2.50 mg/L降至0.89 mg/L，水苏糖也大幅下降。研究人员强调，这些降低是浸泡、脱皮、热处理和微生物发酵共同作用的结果。

### 3.4 Isoflavones bioconversion during fermentation

UHPLC分析显示，发酵过程中葡萄糖苷型异黄酮（GI）——大豆苷、大豆黄酮苷和染料木苷——含量下降，而苷元型异黄酮（AI）——大豆苷元、大豆黄酮元和染料木素——含量相应升高，表明发生显著生物转化。总异黄酮含量在发酵后增加：FGSM + LA从16.48 mg/100 g升至51.57 mg/100 g，LKSM + LA从39.17 mg/100 g升至57.64 mg/100 g，BSM + LA从25.49 mg/100 g升至31.97 mg/100 g。其中LKSM + LA的糖苷向苷元转化效率最高，与嗜酸乳杆菌的β-葡萄糖苷酶活性有关。

### 3.5 Changes in color, TSS, and % sedimentation during fermentation

Hunter Lab色度计测定显示，发酵后颜色参数L*、a*、b*均发生变化，黑大豆豆奶的L*值最低（60.11），表明颜色最深。TSS在发酵后显著下降，FGSM + LA从6.0 °Brix降至2.6 °Brix。沉降率则显著增加，BSM + LA最高（11.77%），与蛋白质聚集和色素聚合有关，表明发酵后产品物理稳定性下降。

### 3.6 Viscosity and sensory characteristics of the fermented soymilk

流变学测定显示，三种发酵豆奶的粘度均随剪切速率降低而升高，表现出非牛顿流体行为。BSM + LA粘度最高（19.0 Pa·s），FGSM + LA次之（17.1 Pa·s），LKSM + LA最低（13.7 Pa·s），差异与蛋白质-多糖相互作用及乳酸菌胞外多糖（EPS）分泌有关。感官评价采用9点快感标度