從脲酶活性探討不同海拔高度下豆?jié){機(jī)的健康安全

孟曉山 張曉

中國家用電器研究院 北京 100053

1 引言

豆?jié){含有豐富的植物蛋白和磷脂等營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)常服用不僅能夠加快新陳代謝，還能夠降低膽固醇、抑制動脈粥樣硬化和血壓上升，十分利于身體健康。然而，由于大豆中含有少量抗?fàn)I養(yǎng)因子，如：胰蛋白酶抑制劑能抑制人體內(nèi)胃蛋白酶、胰蛋白酶等幾十種蛋白酶的活性，破壞或阻礙營養(yǎng)物質(zhì)消化與吸收，大量飲用后容易發(fā)生惡心、嘔吐、腹瀉等中毒癥狀。只有經(jīng)過充分的熬煮，才能將豆?jié){中此類酶蛋白滅活，消除其生物毒性，并以脲酶活性來判斷豆?jié){的煮熟度。

GB/T 26176-2010《豆?jié){機(jī)》提出了煮熟度要求，測試方法參照QB/T 2132-2008《植物蛋白飲料 豆奶（豆?jié){）和豆奶飲料》的附錄A進(jìn)行，試樣中脲酶呈陰性則說明煮熟度合格。脲酶定性原理是：脲酶在合適的溫度和酸堿度下催化尿素分解，生成的銨離子在堿性條件下可與納氏試劑發(fā)生顯色反應(yīng)，具體過程如下列方程式所示。如果試樣中的脲酶已經(jīng)失活，則顯色反應(yīng)不會發(fā)生。然而在實際測試過程中，通過肉眼判定陽性（黃色）、弱陽性（微黃色）和陰性（與對照管同色或更淺）時，很容易因為測試人員的色覺差異和主觀意識造成誤判。此外，GB/T 26176明確要求豆?jié){機(jī)的正常工作環(huán)境所處海拔高度不超過1000m。因為海拔每升高1km，水的沸點平均下降3℃，嚴(yán)重削弱廚房電器的煮熟功能，給多達(dá)1億高海拔地區(qū)居民造成了極大困擾。市售的豆?jié){機(jī)在高海拔地區(qū)是否還能達(dá)到煮熟度要求尚不清楚，亟需開展相關(guān)研究。

本研究針對上述問題，測試了3款主流品牌豆?jié){機(jī)在制備豆?jié){過程中脲酶活性的變化，考查了針對不同海拔時水沸點對脲酶活性的影響，并采用分光光度法對上述判定結(jié)果進(jìn)行驗證，以期發(fā)現(xiàn)目前市售豆?jié){機(jī)在高海拔地區(qū)使用存在的問題，為企業(yè)開發(fā)適用于高海拔地區(qū)的豆?jié){機(jī)提供參考依據(jù)，并推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂和完善。

圖1 試驗用豆?jié){機(jī)

2 材料與方法

2.1 豆?jié){制作方法

選用當(dāng)季、無蟲、無霉、顆粒飽滿的大豆作為制漿原材料，并分別用干大豆和濕大豆進(jìn)行試驗。大豆與水的總質(zhì)量比固定為1:15，濕大豆先按1:3的比例自然浸泡8h，制漿時再補(bǔ)足水量，3臺豆?jié){機(jī)同時工作。生豆?jié){則通過破壁機(jī)按同樣的配料比制備，再在不同水浴溫度下進(jìn)行熱處理試驗。

2.2 儀器及方法

3臺不同品牌的豆?jié){機(jī)（具有破壁功能，如圖1所示）用于制備豆?jié){、智能恒溫循環(huán)器（知信儀器，ZX-20A）控制生豆?jié){的煮制溫度；UV-Vis分光光度計（島津，UV-2600）在420nm最大吸收波長下測定待測試樣的吸光度。

按照豆?jié){機(jī)說明書制備豆?jié){，取樣要求遵循GB/T 26176-2010《豆?jié){機(jī)》的規(guī)定；參照QB/T 2132-2008《植物蛋白飲料 豆奶（豆?jié){）和豆奶飲料》附錄A對脲酶活性進(jìn)行定性；在吸光度測定之前需對待測試樣進(jìn)行過膜處理，所得濾液盡快檢測。

表1 干大豆、濕大豆在豆?jié){制備過程中脲酶活性的變化

表2 不同溫度（海拔）下脲酶活性隨加熱時間的變化

3 結(jié)果與分析

3.1 脲酶活性在豆?jié){制備過程中的變化

不同于依賴定時功能的傳統(tǒng)豆?jié){機(jī)，此3款豆?jié){機(jī)均配有智能控制系統(tǒng)，按照：加熱至微沸→保溫→多次間歇打漿→延時煮漿→完成的順序進(jìn)行，不受冷水制漿或熱水打漿影響，即消費(fèi)者使用時無需特意使用溫水或開水。對于1L、8℃的水，A、B、C這三款豆?jié){機(jī)完成一次豆?jié){制備所需時間分別為28min50s、29min和31min30s，制漿周期彼此相差不大。分別在第一次打漿后和延煮完成后取樣，對其中脲酶的活性進(jìn)行判定，結(jié)果如表1所示。

第一次打漿后，干大豆豆?jié){中脲酶活性比濕大豆的要高些，甚至出現(xiàn)陽性，可能是大豆浸泡后，脲酶釋放更快，并很快在高溫下被滅活，而干大豆在檢測過程中仍有少量的釋放。此外，A款豆?jié){機(jī)所制豆?jié){中脲酶活性普遍要強(qiáng)于其他兩款，這與機(jī)器程序設(shè)計中打漿頻次、打漿時溫度及延煮時間等不同有關(guān)。不過，經(jīng)過充分的延煮，豆?jié){中脲酶活性最終均呈陰性，煮熟度均達(dá)標(biāo)，說明大豆浸泡與否不影響豆?jié){機(jī)的煮熟度性能。

3.2 海拔高度對脲酶活性變化的影響

當(dāng)海拔升高至1500m、3000m和4500m，水的沸點分別降至95℃、90℃和85℃左右。將同等濃度的生豆?jié){分別置于這三個溫度下恒溫加熱（3組平行），并跟蹤豆?jié){中脲酶活性隨加熱時間的變化，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，經(jīng)過95℃水浴處理3min后，生豆?jié){中脲酶活性已從初始的強(qiáng)陽性降至陽性，到6min時徹底轉(zhuǎn)陰，說明豆?jié){機(jī)若在1500m的海拔高度下使用，只需將豆?jié){煮沸6min即可將脲酶滅活。當(dāng)水浴的溫度降至90℃，熱處理3min后脲酶活性降至次強(qiáng)陽性；繼續(xù)加熱至6min，脲酶活性進(jìn)一步下降，但是試樣顏色較對照組的明顯要深，不好判定是黃色還是淡黃色，暫定為陽性或弱陽性；到12min時，試樣的顏色與對照組的基本相同，說明此時豆?jié){中脲酶活性已經(jīng)轉(zhuǎn)陰。由此可見，豆?jié){機(jī)若在海拔高度3000m左右的地區(qū)（如：西藏林芝3100m）使用，豆?jié){經(jīng)12min煮沸處理后，豆?jié){中的脲酶就可被失活，不會再對人體健康構(gòu)成影響，但該溫度下熬煮時間較95℃下的明顯延長。熱處理溫度進(jìn)一步降至85℃時，處理3min后，豆?jié){中脲酶的活性仍為強(qiáng)陽性，說明此時的脲酶活性居高不下；當(dāng)處理至6min，試樣的顏色有所變淺，對比后可判定為次強(qiáng)陽性或陽性，脲酶活性仍然較高；當(dāng)熱處理的時間達(dá)到12min時，從試樣的顏色來看，脲酶活性進(jìn)一步下降，但是很難判定是陽性還是弱陽性；時間進(jìn)行至20min，試樣的顏色再次變淺，但是相比對照組又明顯有淡黃色跡象，脲酶活性可能仍未轉(zhuǎn)陰，暫判定為弱陽性或陰性；當(dāng)熬煮時間到30min后，試樣顏色有所變淺，接近對照組，主觀上較難判定是否真正達(dá)到陰性，但可以推斷脲酶基本已經(jīng)滅活。

總的來說，持續(xù)的高溫?zé)崽幚砜梢灾饾u降低豆?jié){中脲酶的活性，但是隨著熱處理溫度的逐漸降低，滅活所需的時間明顯延長，即隨著海拔的提升，豆?jié){保持沸騰的時間需要不斷地延長。高海拔下，長時間熱處理最終能將豆?jié){中脲酶基本滅活，但是煮制時間的延長是否會造成其他營養(yǎng)物的流失還有待進(jìn)一步研究。

3.3 分光光度法判定脲酶活性

由于QB/T 2132-2008中提供的脲酶定性方法沒有明確限定脲酶定性等級間的界限，僅通過肉眼來區(qū)分磚紅色、橘紅色、深金黃色或黃色、淡黃色或黃色、與對照組同色或更淺進(jìn)而判定脲酶活性等級，容易受到測試人員的主觀意識和色覺差異影響而造成誤判。上述試驗中的所有試樣經(jīng)過過濾處理后，通過分光光度計測定各個試樣在420nm下的吸光度，所得數(shù)據(jù)分別見表1和表2，并與標(biāo)準(zhǔn)中“目視比較法”的判定結(jié)果進(jìn)行比較。

表1中的A款豆?jié){機(jī)在用濕大豆制漿試驗中，第一次打漿后樣品被判定為弱陽性，而根據(jù)吸光度的大小，此樣品吸光度與對照組的相當(dāng)，應(yīng)該被判定為陰性。類似的，C款豆?jié){機(jī)在用干大豆制漿的試驗中，第一次打漿后所采集的樣品中脲酶活性也被誤判。表2中，出于嚴(yán)謹(jǐn)，將不同顏色深淺的樣品相互比較后再做判定，但仍有較多的樣品難以判定具體等級，特別是在85℃下熱處理20min和30min后脲酶活性難以準(zhǔn)確判定，此類肉眼難以甄別的微小色差將影響高海拔地區(qū)豆?jié){達(dá)到安全飲用水平所需煮制時間的確定以及煮熟度是否合格的評判。通過吸光度大小比較，這兩個樣品的吸光度確實十分接近對照組的吸光度，與對照組的差值分別為：0.134和0.067，比12min時0.620的差值要小很多，吸光度大幅降低說明尿素分解的更少，脲酶活性在不斷下降。綜合表2中“目視比較法”和分光光度法對脲酶活性的判定結(jié)果考慮，建議按如下規(guī)則對脲酶活性的等級界限進(jìn)行明確劃分：對照組的吸光度為A，待測試樣的為B，若兩者差值（B-A），不大于0.1則判定為是陰性；若介于0.1～0.5則為弱陽性；若介于0.5～1.5則為陽性；若介于1.5～3.0則為次強(qiáng)陽性；若大于3.0則為強(qiáng)陽性。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，所用的3款豆?jié){機(jī)完成一次制漿程序后均能將豆?jié){中的脲酶充分滅活，不受干大豆或濕大豆材料的影響。豆?jié){保持沸騰的時間隨著豆?jié){機(jī)工作環(huán)境海拔的提升需要不斷延長，但仍可在半小時內(nèi)將豆?jié){中脲酶基本滅活?；诜止夤舛确?，能克服“目視比較法”個體主觀意識和色覺差異的弊端，并可根據(jù)吸光度來劃定脲酶活性的等級界限。通過模擬不同海拔下的沸點溫度，考查了豆?jié){煮制過程中脲酶活性的變化，獲得了基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)，從而為適用不同海拔高度豆?jié){機(jī)的設(shè)計和安全使用提供技術(shù)支撐，保障了我國高原地區(qū)豆?jié){機(jī)消費(fèi)者的身體健康安全。為此，建議在豆?jié){機(jī)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定豆?jié){機(jī)明示出適用海拔高度，并提出相應(yīng)煮制時間的技術(shù)要求。