豆腐凝固剂的研究进展

刘宁，高艺笑，孙钰姬，张笑，张铁鹏，杨婷婷，潘任

(哈尔滨商业大学食品科学与工程重点实验室，哈尔滨 150076)

在豆腐制作过程中，一个关键的操作就是用凝固剂点浆，如何选择合适的凝固剂来提供盐离子和调节pH是豆腐加工过程中一个非常重要的问题。凝固剂的使用决定了豆腐的成型程度、均匀性和微观结构[1]，对制作出的豆腐的口感、产量、感官等方面都有着或多或少的影响。有学者进行了关于凝固剂的种类和浓度对豆腐产量和品质的影响方面的研究[2]。为了满足人们和工业化生产的不同需求，一般会使用不同的凝固剂去制作豆腐，通过选择不同种类的凝固剂使豆腐的品质发生改变。

人们对凝固剂的研究一直未曾止步。近年来，越来越多的学者对新型的豆腐凝固剂进行了研究，使得豆腐凝固剂不再只是单一的石膏，而是有了更多的种类。本文将其分为七大类进行介绍，分别是盐类凝固

剂、酶类凝固剂、酸类凝固剂、豆清发酵液、复合凝固剂、多糖类凝固剂及生物凝固剂。每种凝固剂都有各自的优缺点，适用于制作不同需求的豆腐。所以我们利用现有的资料对多种豆腐凝固剂的凝固机理、优缺点及它们对豆腐品质的影响做出了总结，为他人选择合适的凝固剂提供了参考。

1 盐类凝固剂

盐类凝固剂是经常被使用的一种凝固剂。早在古代，中国人就开始使用氯化镁、氯化钙和硫酸钙等作为卤水。孙丰婷[3]总结出目前盐类凝固剂主要分为镁盐与钙盐这两种类别，其中起主要作用的成分是CaCl2、MgCl2、CaSO4、MgSO4和醋酸钙。目前被人们使用最多的是以MgCl2与MgSO4为主要形式的凝固剂。

1.1 盐类凝固剂的凝固机理

目前对于盐类凝固剂的凝固机理有四种说法。第一种是离子桥学说，即认为大豆蛋白质中有很多-COOH，当加入盐类凝固剂时，凝固剂中的Ca2+、Mg2+和蛋白质分子相互结合而形成了凝胶，但研究发现，当pH在4～9范围内逐渐降低时，两者的亲和力也逐渐降低，故此机理的正确性也有待证明。第二种是在豆腐中加入中性盐，当pH达到6左右时，植酸盐和柠檬酸盐与豆浆发生络合反应，豆浆凝固成豆腐。杨方琪等[4]觉得盐凝固剂和酸凝固剂的凝固机理是相通的，但由于无法将盐凝固的豆腐与酸凝固的豆腐在质构上的不同解释清楚，故还要对其进行更深入的研究才能证实其准确性。第三种为盐析理论，盐中阳离子和大豆蛋白表面上带负电的氨基酸残基相互结合形成凝胶，但无法很好地说明蛋白质凝固与蛋白质沉淀之间的区别。第四条理论[5]是在特定金属离子存在的情况下，考虑蛋白质颗粒的形成，钙和植酸反应得到非电解质的产物，从而减弱离子对蛋白质分子的静电阻断作用，减少钙和非颗粒大豆蛋白的相互作用，从而形成新的蛋白质颗粒，接着蛋白质颗粒相互连接，然后凝胶网络结构形成，这4种机理都有合理处，也各有缺陷。同时有学者[6]认为金属离子是豆腐形成过程中蛋白质缔合的引发剂。

1.2 盐类凝固剂对豆腐品质的影响

江振桂等[7]经过研究发现采用熟石膏制作豆腐不仅可以掌握豆腐的老嫩程度而且保水性好，但豆腐具有一定的苦涩味。使用盐卤制作豆腐在风味上极佳，但保质期短且持水性较差。故使用盐凝固剂做出来的豆腐风味鲜美，出品率高但存放期短。Kay Hyun Joo等[8]研究了柠檬酸三镁(TMC)可以作为豆腐凝固剂替代品，但是在0.35%的浓度范围内，TMC很容易取代或补充传统的混凝剂。Zhang Q等[9]认为可以通过对金属离子浓度的控制来调节豆腐的品质，以满足不同的需求。

1.3 使用盐类凝固剂制作豆腐的优缺点

使用盐类凝固剂可以使豆腐产品光滑、产率高，具有浓浓的豆香味，用盐卤制得的豆腐有大豆的香味，但是持水性较差且货架期短。而以石膏为凝固剂制作出来的豆腐持水性好且细腻，但因其中可能会残留硫酸钙，故味道会有些苦涩且长期食用可能引发胆结石，同时纯度不高的石膏中可能含有工业中的杂质，长久进食对人体有害。

2 酸类凝固剂

酸类凝固剂主要有柠檬酸、醋酸以及乳酸等有机酸，其中常用的是葡萄糖酸内酯与酒石酸。随着人们生活水平的提升，更多的学者开始研究新型酸类凝固剂，如高晓延[10]以泡菜汁作为豆腐凝固剂、郭秀坤[11]研究的中药豆制品凝固剂等，也有一些利用天然有机物的汁液进行提取作为酸类凝固剂，如五味子、玫瑰花萼、青梅、山楂、柠檬及Symplocossumuntia叶等[12-17]，所制作出来的豆腐既健康又营养。

2.1 酸类凝固剂的凝固机理

酸性凝固剂会使溶液的pH值减少，-H与-SO2及疏水基团之间互相作用，使多肽链连接起来从而得到氢离子。葡萄糖酸δ内酯 (GDL)是一种被经常使用的酸性凝固剂，在温度较低时相对稳定，当高温(90 ℃左右)且在碱性环境中时，会分解成葡萄糖酸，使豆浆的pH值下降，释放的质子会使大豆蛋白表面上带负电的基团变少，导致静电斥力变弱然后互相靠近，便于蛋白质分子凝结成豆腐。目前GDL主要用来制作填充豆腐。

2.2 酸类凝固剂对豆腐品质的影响

使用葡萄糖酸δ内酯 (GDL)为凝固剂可以使豆腐结构细腻嫩滑，因为在水中，将GDL分解成葡萄糖酸的速度比较慢，反应温和，使蛋白质分子网络结构逐渐形成，有利于细滑结构的形成。内酯豆腐颜色偏白，视觉效果较好。李杨等[18]研究了GDL添加量对感官品质的影响，得出增加GDL的添加量，感官评分会先升高后降低，失水率则先降低后升高。宋雪健等[19]研究发现料液比1∶5，添加量48 mg/mL，点浆温度85 ℃为葡萄糖酸δ内酯 (GDL)的最佳工艺，并且葡萄糖酸内酯豆腐的咀嚼性最低为271.09 mJ，较适合于老年人食用。

近年来，天然有机酸的加入为酸性凝固剂提供了更多的可能，如王玉娇等对以青梅汁为凝固剂制作豆腐进行了研究，研究发现再添加一些卡拉胶和乳酸钙能使豆腐的内部结构得到改善。王璐等研究发现山楂汁也可以作为凝固剂，通过超声辅助水浴法先将山楂中的总酸成分提取出来，再将提取液浓缩定容进行点浆，制作出来的豆腐与市售豆腐无异且更健康。谢秀玲等就利用柠檬汁进行点浆，得出柠檬豆腐的最优工艺参数为水豆比10∶1，添加55%的柠檬汁且加入凝固剂时豆浆的温度为70 ℃，氧化时间也要控制在20 min，这样制作出来的豆腐品质最佳，会留有豆香和柠檬的清香。

2.3 使用酸类凝固剂制作的豆腐的优缺点

使用酸类凝固剂制作出来的豆腐有质地细滑、持水性好和弹性大等优点，但其制作出来的豆腐豆香味不够浓郁，而且偏软，不适合煎炒。因为结晶或粉末状的葡萄糖酸δ内酯味先甜后酸，豆腐会带有酸味。使用天然酸性凝固剂可以保持豆腐的口感和品质，比使用化工凝固剂更健康安全。

3 酶类凝固剂

酶类凝固剂是能够使大豆蛋白质得以凝固的酶，它大部分从动植物组织和微生物中获得，分别有中性蛋白酶、酸性蛋白酶与碱性蛋白酶。较为常见的有菠萝蛋白酶[20]、木瓜蛋白酶[21]和微生物谷氨酰胺转氨酶(TG酶)等。

3.1 酶类凝固剂的凝固机理

豆浆中加入酶类凝固剂，酶促进蛋白质分子共价键彼此连接，从而形成网络状聚集体，以此达到凝固剂的效果。韩怡等[22]经研究得出微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)的分子结构特点，并得出催化蛋白质分子通过其含有的氨基酸残基形成共价键而彼此连接，形成网络状聚集体的结论。Masahiko等研究发现了转谷氨酰胺酶能够催化肽链中的谷氨酸残基上的γ-羧基酰胺与多种伯胺的氨基之间的反应。当酰基受体是肽链中赖氨酸残基上的ε-氨基时，分子之间的ε-(γ-谷氨酸)进行交联，大豆蛋白就成为了转谷氨酰胺酶很好的底物。Zhu J R等[23]对微生物转谷氨酰胺酶交联对豆腐质量特征和潜在致敏性的影响进行了研究，发现MTGase不仅可以改善传统凝固剂豆腐的品质，而且在一定程度上降低了豆腐潜在的致敏性。

3.2 酶类凝固剂对于豆腐的品质影响

酶促豆腐虽然与内酯豆腐制作方法相差甚微，但是它的弹性更好。酶类凝固剂不仅保护了赖氨酸，也在口感和贮藏等方面有了提高。酶促豆腐不仅无涩味、酸味等味道，而且有豆香味。王荣荣等[24]经过研究得出酶凝固剂制作的豆腐口味较酸、口感细腻、凝固反应温和、容易控制。特别是酶在后期还会对大豆蛋白进行持续降解，使硬度降低，口感更佳。研究结果表明，添加合适量的微生物谷氨酰胺转氨酶(MTGase)对豆腐的成型性和品质都有很好的改进。

3.3 使用酶类凝固剂制作的豆腐的优缺点

使用酶类凝固剂可以连续降解豆腐中的大豆蛋白，降低豆腐的硬度，改善质地和口感，这样制作出来的豆腐弹性好、口感细腻、无异味、硬度低，与传统的石膏豆腐、内酯豆腐相比，其在香味、粘弹性等方面均有所提高。但其硬度偏软，且成本也比其他两种凝固剂高。

4 复合凝固剂

复合凝固剂是将单一的凝固剂进行复配使用，人为地用两种或两种以上的物质加工而成的凝固剂，它们和传统的凝固剂对比都有特别之处。复合凝固剂目前也有很多种类，比如盐类和酸类、酸类和酶类、盐类和食品天然成分以及食用胶、盐类和酶类、酸类，还有利用W/O[25]、W/O/W型乳液(如含牛血清白蛋白的多重乳状液[26])的缓释性制备新型凝固剂等，经过复配制得的豆腐都优于单一种类的凝固剂。

4.1 复合凝固剂的凝固机理

对于凝胶的形成，目前有两种看法：一种认为可溶性的凝聚先形成，经过加热后这些可溶性凝聚就会变成大量的聚集体，然后凝胶就形成了；另一种认为因受热变性大豆卵蛋白中的分子链分开，基团得以显现，在基团与电荷的作用下，分子链之间相互靠近，当其在空间上的位置得以稳定后，分子链相互连接而得到了凝胶。

4.2 复合凝固剂对于豆腐的品质影响

复合凝固剂的复配方式有很多种，有盐类与酸类，如王岩东等[27]在研究凝固剂种类和豆腐品质之间的关系的实验中，得出当使用按m(GDL)∶m(石膏)∶m(氯化镁)为5∶3∶2的比例配出的复合凝固剂制作豆腐时，制作的豆腐在出品率、保水性、蛋白质含量、内部结构和风味等方面都优于单一种类的凝固剂。李玉娥等[28]研究发现在以GDL和卤片作为复合凝固剂时，豆腐凝胶品质最好时的凝固剂条件是100 mL的豆浆使用GDL与卤片用量分别为0.2%，并添加0.6 mL 0.1 mol/L的NaCl及3 mL浓度为0.2%的淀粉，在90 ℃下处理5 min。有酸类与酶类，如石楠等[29]通过试验确定了TGase和GDL在彩色嫩豆腐的制作中的最佳使用量为1.4 g/L和1.7 g/L，且当点浆温度在53 ℃时制备出的豆腐在风味和外观上比市售的单一内酯豆腐更佳。有天然成分、食用胶与盐类，如王艳等[30]在对姜汁是否具有凝固性或促凝性实验的研究中，发现姜汁、乳酸钙和卡拉胶复配能加强豆腐的凝胶强度，其品质最佳时的最佳工艺为每100 mL添加姜汁、乳酸钙和卡拉胶的量分别为3 mL、0.29 g和0.2 g。有盐类、酸类与酶类，如岳文婷等[31]选择CaSO4、MgCl2和GDL分别和TG酶复配成复合凝固剂用于以干法制浆工艺制作全豆豆腐过程中，通过对其凝胶强度指标的评价，得出0.5% CaSO4和0.3%TG酶最好，且做出来的全豆豆腐在营养品质和感官评价等方面比其他两种要好。

4.3 使用复合凝固剂制作的豆腐的优缺点

田亚等[32]通过对形成的凝胶的观察实验证明了复合凝固剂优于单一凝固剂。用复合凝固剂制备出来的豆腐不仅基本上克服了传统豆腐的易碎、口感不好等缺点，且在得品率、水分含量、蛋白质含量、风味和内部结构等方面都优于单一种类的凝固剂，既保持了单一凝固剂制作的豆腐的优点，又增强了豆腐的硬度和口感，使豆腐的品质更佳。复合凝固剂的使用虽然减少了单一凝固剂的使用量，但其中仍或多或少存在一些对人体有害的物质。

5 豆清发酵液

豆清发酵液因颜色、所含菌种被称为黄浆水、酸浆水，是利用在制作豆腐生产过程中所产生的废液作为原料，再经过乳酸菌、醋酸菌等微生物自然发酵而形成的一种凝固剂，其中含有很多像蛋白质、还原糖、皂苷等的营养物质。近年来人们更注重豆腐的品质与营养，以及对环境的保护，因此对豆清发酵液进行了许多研究，研究发现利用豆清发酵液做出来的豆腐不仅可以满足人们对食品安全的要求，还能将发酵废液充分利用起来。人们也对点浆要用的豆清发酵液进行了研究，得知乳酸菌是主要的微生物[33]，并从豆清发酵液中分离出安全的植株用作发酵剂生产豆腐凝固剂，如解淀粉乳杆菌L6等[34]。

5.1 豆清发酵液的凝固机理

豆清发酵液有着复杂的成分，目前来说主要存在盐凝机理、酸凝机理和酶凝机理，其酸凝机理与酸类凝固剂机理类似，就是将pH值调整到大豆蛋白等电点附近使蛋白质凝固[35]。酶凝机理就是使豆清发酵液中的乳酸菌在发酵过程中产生凝固酶，从而使大豆蛋白产生凝胶，而且会产生一些物质使豆腐风味更好。盐凝机理则是豆清发酵液中的金属离子通过与大豆蛋白中的植酸(盐)、柠檬酸(盐)反应，降低pH值，另外，盐中的阳离子会将蛋白质中的一部分负电荷掩盖，从而促进大豆蛋白的凝固[36]。

5.2 豆清发酵液对于豆腐的品质影响

用豆清发酵液做出来的豆腐在豆腐出品率、结构特性、感官、安全等方面都体现出了很好的优势。如谢灵来等[37]对豆清发酵液点浆工艺进行了优化，将控制豆清发酵液点浆的指标由pH值优化为总酸含量，通过实验确定其最佳参数是添加29%总酸含量5.30 g/kg的豆清发酵液并控制其点浆温度为76 ℃，在此参数下制备出来的豆腐在感官上的评分达到了(76.20±0.36)分且豆腐的弹性达到了0.95±0.01。孙丰婷等[38]通过正交试验对豆清发酵液的发酵条件进行了研究，确定了最佳工艺：发酵时间和温度为48 h和37 ℃，添加的种子发酵液量比例为20%。刘海宇等[39]将豆腐蛋白质含量和出品率作为指标进行了优化实验，其优化条件为6∶1的水豆比、添加量为26.3%的豆清发酵液、105.7 ℃的温度煮浆5.8 min，此条件下制得的豆腐在蛋白质含量、保水率、出品率等方面都有所提高。

5.3 使用豆清发酵液制作的豆腐的优缺点

利用豆清发酵液制得的豆腐颜色泛黄，有着致密的结构，适于烘烤、pH值低且安全，更能增加风味，同时资源也得到了利用。江振桂等对豆清发酵液、石膏和氯化镁3种凝固剂进行了比较，最终得出用豆清发酵液制备出来的豆腐细软、弹性好且不粗糙。用豆清发酵液作为凝固剂，不仅充分利用了资源，而且做出来的豆腐品质也非常好。但是自然条件下发酵的豆清发酵液中还是会有一些使豆腐腐败变质的菌种，并且货架期较短。

6 生物凝固剂

近年来对于生物凝固剂的研究主要有乳酸菌和干酪乳杆菌YQ336。李雪[40]在全子叶活性乳酸菌豆腐的基础上，加入了一种食用胶卡拉胶，使其与MTG进行复配以促进豆腐凝固，通过实验确定了最佳配方为接种乳酸菌的量为105CFU/mL，添加的卡拉胶量为0.05%，MTG用量为0.1%，且水豆比为9∶1，在条件下做出来的豆腐的平均硬度和保水性与优化前相比都有所提高，还可以延长豆腐的贮藏时间，如赵贵丽等[41]选用乳酸乳球菌乳亚种作为发酵菌株来制作生物凝固剂，这个菌种能通过发酵产生乳酸，还能通过代谢产生一种生物防腐剂乳酸链球菌素。实验发现这种菌株比其他类型菌株制作出来的豆腐贮藏期都长。阳慧等[42]从乳酸菌中分离出一株名为解淀粉乳杆菌的优势菌，为使用纯种菌株进行点浆奠定了基础。

王硕等[43]选用干酪乳杆菌YQ336制作发酵的酸浆作为凝固剂，研究发现在酸浆pH为3.6且添加量为11%，压制强度和时间为1 kPa、30 min时制作出来的豆腐有浓郁的豆香，感官评价也优于其他豆腐。Wang Y等[44]在干酪乳酸菌的基础上加了盐类凝固剂，发现和CaSO4一起制作出来的豆腐感官值最好。Wang Dan等[45]开发了一种新型的生物豆腐，是将含有瑞士乳杆菌MB2-1和植物乳杆菌B1-6的牛奶(MSCM)与微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)结合作为混和豆腐凝固剂，这样制作出来的生物豆腐富含蛋白质、铁和钙，同时还含有益生菌，对人体有益。

7 多糖类凝固剂

最开始添加的多糖是短梗霉多糖，因其对大豆蛋白有絮凝作用，使得卤水的添加量减少了很多，这样做出来的豆腐在保持原有风味的基础上更加富有弹性。Tseng Y C等[46]针对菊粉和低聚果糖对大豆蛋白的凝胶化进行了研究，后来人们还发现壳聚糖具有增稠、凝胶和防腐作用，赵希荣等[47]将它添加在加压内酯豆腐的凝固中，得出最佳工艺为：水豆比1∶12，分别添加GDL和壳聚糖量为0.20%、0.01%，点浆保温温度为70 ℃，凝固30 min。李星科等[48]也在豆腐中添加了0.08%的壳聚糖，制备出的豆腐在质构上比传统的石膏豆腐要好，其凝固温度为80 ℃，并添加了1.2%的乙酸。卡拉胶、瓜尔胶、阿拉伯胶等多糖对豆腐性能也有着影响，如Li Meng等[49]在氯化镁的基础上加入多糖(0.6 g瓜尔胶)制作出的有机豆腐令消费者满意。

8 其他

除了上述几种凝固剂种类，学者们也从其他物质中得到了能够作为凝固剂的物质，如Joon-Y等[50]用1%～5%的乙酸对蟹壳进行提取，研究证明得到的提取物CSP-A3、CSA-A1和CSA-A3可用作天然凝结剂。

9 展望

近年来，复合凝固剂的使用、天然成分的添加、天然有机酸以及纯种菌种的发酵液越来越被广泛地应用，豆腐的生产工艺也更加细致完善。虽然我们已经发现了多种类型的凝固剂，但学者们对凝固剂的探索还在继续，致力于发现可以做出更健康、更营养的豆腐的凝固剂。相信在我们的共同努力下凝固剂研究一定会有进一步飞跃，会有更多新型凝固剂的产生并适应当今社会需求以及工业化生产。