大豆蛋白稳定的水包油型乳液凝固剂用于可控释放Mg2?：一种生产高品质豆腐的新型绿色策略

《Food Hydrocolloids》：Soybean protein-stabilized O/W emulsion coagulant for controlled Mg2+ release: A novel green strategy for high-quality tofu production

　　

摘要

传统的卤水凝固剂（主要为氯化镁（MgCl₂））容易导致快速凝固，从而使豆腐形成不均匀的凝胶结构。可控释放凝固剂的开发与应用为这一问题提供了有效的解决方案。本研究以大豆蛋白作为天然乳化剂，构建水包油（O/W）乳液凝固剂，以实现Mg²⁺的有效负载和可控释放。研究了乳液的制备工艺、物理性质、Mg²⁺释放情况以及温度对豆腐品质的影响。在优化条件下制备的乳液，其MgCl₂负载率达到57.39%，平均粒径为47.73 μm，表现出优异的物理稳定性、流变性能和长期储存稳定性。模拟释放试验表明，乳液凝固剂中Mg²⁺的初始电导率和平衡电导率均低于卤水对照组，表明该乳液对Mg²⁺具有良好的可控释放性能。这主要归因于乳液的高粘度和致密的液滴网络结构。与传统卤水豆腐相比，乳液凝固豆腐的含水量略有降低，但持水性显著提高。扫描电子显微镜分析证实，乳液凝固豆腐内部形成了均匀致密的蛋白网络，并存在大量微孔结构，可有效捕获和结合更多水分子。豆腐的色泽和质地分析表明，油相的引入显著提高了豆腐的亮度。高温条件下制备的豆腐色泽参数与传统卤水豆腐非常接近。质地分析显示，豆腐硬度显著降低，而弹性和胶着性大幅提高，使豆腐质地更加柔软，抗变形能力增强。本研究开发的大豆基天然成分乳液凝固剂未使用任何化学乳化剂，为生产绿色或有机豆腐提供了新思路。

引言

豆腐是中国、日本、韩国等东亚地区传统的豆制品。随着人们对健康、环保和生活方式需求的日益增长，豆腐正在获得更广泛的推广（Noguerol等，2021）。豆腐是一种富含大豆蛋白、大豆膳食纤维、皂苷、低聚糖及少量脂肪的凝乳状食品。其中，大豆膳食纤维主要包括纤维素、半纤维素、果胶等。大豆低聚糖主要由水苏糖、棉子糖和蔗糖组成，还含有葡萄糖、果糖等。这些成分在预防心血管疾病、调节肠道菌群、促进体重管理和增强免疫力方面具有潜在益处（Yan等，2026）。凝胶过程是影响豆腐感官品质的关键因素，并受凝固剂类型的影响（Shi等，2026）。传统的卤水凝固剂（MgCl₂）在生产中被广泛使用，因为它能最大程度地保留大豆的天然风味（Zhu等，2017）。然而，这种卤水容易导致蛋白质快速聚集，造成产品表面粗糙、得率低，最终导致口感较差（Zhu等，2016）。因此，研究人员和业界专家一直在尝试通过调控凝固速率来开发新型凝固剂，以解决传统卤水豆腐的质量缺陷。

改善卤水现有状态已成为主要研究方向之一。Li等（2013）以卤水为水相，以含定量的聚甘油蓖麻醇酸酯（PGPR）的豆油为油相，通过高速剪切和高压均质制备了油包水（W/O）乳液。结果表明，乳液通过油相包埋实现了Mg²⁺的可控释放，提高了豆腐得率，并使凝胶网络更加均匀致密。Li等（2014）随后通过引入亲水性乳化剂聚甘油脂肪酸酯（PGFE）开发了水包油包水（W/O/W）双乳液。结果与其先前的发现一致，证实乳液体系能够延缓Mg²⁺的释放，同时提高豆腐品质。Wang等（2024）通过引入聚甘油蓖麻醇酸酯（PGPR）作为疏水性乳化剂制备了W/O/W高内相乳液。与MgCl₂溶液相比，W/O/W HIPE凝固剂显著降低了豆腐硬度，所得豆腐凝胶具有更均匀的微结构。然而，上述乳液的制备依赖于化学乳化剂，这与消费者日益增长的绿色和清洁标签食品偏好相悖。此外，在卤水或乳液中复合多糖也是凝固剂改性的常见策略。Li等（2015）使用MgCl₂和瓜尔胶制备了有机豆腐，虽然存在轻微的失水收缩现象，但其感官品质与传统石膏豆腐相当。Wang等（2026）利用明胶或κ-卡拉胶对W/O/W乳液的内部水相进行凝胶化，制得了乳化凝胶。该方法可有效延缓Mg²⁺的释放速率，提高豆腐含水量，并促进均匀微孔蛋白网络结构的形成。然而，多糖的加入可能会对豆腐的天然风味产生不利影响。

乳液的可控释放特性在改善豆腐品质方面展现出巨大潜力，为天然乳液凝固剂的研究与开发提供了重要指导。大豆蛋白是豆腐的主要组成成分，同时也是广泛使用的食品乳化剂（Tian等，2021；Liu等，2021）。通过其分子链上亲水基团和疏水基团的协同作用，大豆蛋白自发吸附在油水界面，降低两种不相溶液体之间的界面张力，从而促进乳液的形成（Sui等，2017）。基于大豆蛋白的乳液凝固剂可以替代传统方法中昂贵的人工化学乳化剂，满足消费者对天然或有机食品的需求。大豆蛋白与豆浆基质高度相容，从而保留豆腐的天然风味和营养特征。此外，豆浆是一种典型的水连续相胶体体系（Mukherjee等，2017）。与W/O乳液相比，O/W体系具有更优异的分散性能，不仅可以简化分散过程、降低生产能耗，还能确保Mg²⁺在豆浆中的均匀缓慢释放。

本研究选择大豆蛋白作为乳化剂，构建O/W乳液凝固剂以控制Mg²⁺的释放。通过液滴粒径分布、微观结构观察、流变学表征和储存稳定性评估，系统评价了不同制备参数对乳液稳定性的影响。通过整合上述稳定性结果与Mg²⁺负载率，确定了最佳制备条件。以蒸馏水为模拟体系，研究了不同温度下乳液凝固剂的释放特性。最终，将乳液凝固剂应用于豆腐制作过程中，并与传统卤水豆腐进行了品质对比。这种新型乳液凝固剂解决了传统卤水豆腐存在的问题，为有机豆制品的开发奠定了重要的理论基础和技术支持。

章节摘要

材料

大豆种子（齐黄34品种），2019年收获，产自中国山东省，由山东省农业科学院作物研究所提供。大豆蛋白分离物（干基蛋白质含量93.06%）购自山东玉王生态有限公司（山东，中国）。豆油购自益海嘉里粮油工业有限公司（武汉，中国）。六水合氯化镁（MgCl₂?6H₂O）购自广东光华科技

MgCl₂负载率

与W/O或W/O/W乳液凝固剂不同，O/W乳液中的MgCl₂存在于外部水相中，无法被包埋在内部的油相中。然而，通过调整O/W乳液的制备参数，可以调控乳液状态。将MgCl₂负载到乳液空间中可延缓其在外部水相中的扩散，从而在后续豆腐生产过程中实现缓释。因此，O/W乳液中MgCl₂的负载率至关重要。

结论

本研究以大豆蛋白作为天然乳化剂，成功构建了O/W乳液凝固剂。优化后的凝固剂表现出高MgCl₂负载率、小粒径、良好的流变性能和优异的储存稳定性。与传统卤水凝固剂（MgCl₂）相比，在主流豆腐加工温度范围（75-90°C）内，该凝固剂表现出良好的Mg²⁺可控释放效果。在热效应下，其释放过程呈现三个

CRediT作者贡献声明

常伟：方法学、调查研究。刘富国：撰写——审阅与编辑、项目管理。栾广仲：撰写——审阅与编辑、指导、项目管理、资金获取。陈静：撰写——审阅与编辑、撰写——原稿撰写、可视化、形式化分析、数据管理、概念构思。吴昌：撰写——原稿撰写、可视化、概念构思。徐明辉：验证、方法学、形式化分析。张盈盈：软件、调查研究

未引用参考文献

Li等，2014；Wang等，2022；Wang等，2022。

利益冲突声明

作者声明本文不存在利益冲突。

致谢

本研究受陕西省重点产业链（集群）项目（2022ZDLNY04-02）及陕西省现代果业（豆科作物）产业技术创新体系（SNTX-36）资助。此外，作者感谢食品科学与工程学院仪器共享平台在流变仪和质构分析仪方面的协助。

Jing Chen|Chang Wu|Minghui Xu|Yingying Zhang|Wei Chang|Fuguo Liu|Guangzhong Luan

西北农林科技大学食品科学与工程学院，杨凌，712100，中国