《Food and Bioproducts Processing》：Effect of mechanical and ultrasound treatments on the physicochemical properties and bacterial activity of fermented whole soy milk-based products
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本研究旨在解决植物基酸奶替代品（特别是豆乳酸奶）质地不稳定、易脱水收缩（析水）及益生菌活性保持等问题。研究人员创新性地保留大豆加工副产物豆渣（okara），制备全豆乳（WSM），并系统探究了高剪切混合（HSM）、超声（US）及高压均质（HPH）等物理处理对发酵产品性能的影响。结果表明，结合WSM与物理处理可显著缩短发酵时间、提高产品硬度和降低析水率，并能有效维持发酵菌株（如S. thermophilus）在冷藏期间的活菌数。该研究为开发高品质、稳定性好且环境友好的植物基酸奶提供了可行的技术方案，实现了大豆副产物的高值化利用。
随着人们对健康饮食和可持续发展的日益关注，植物基乳制品，特别是豆乳及其发酵产品，正受到前所未有的青睐。它们不仅是乳糖不耐受或牛奶过敏人群的理想选择，也为追求环保生活方式的消费者提供了新选项。然而，通往美味与健康兼得的植物基酸奶之路并非坦途。传统豆乳酸奶常常面临质地松散、容易析出“乳清”（即脱水收缩）、口感欠佳等挑战。为了改善这些质地缺陷，生产商往往需要添加额外的增稠剂或稳定剂，这与消费者对清洁标签（clean-label）产品的需求背道而驰。
与此同时，大豆加工业自身也面临着一个棘手的副产品处理难题——豆渣（okara）。豆渣是大豆制作豆奶或豆腐后剩余的湿渣，虽然富含膳食纤维、蛋白质和生物活性物质，但因其高水分含量极易腐败，处理成本高昂。全球每年在豆乳生产过程中会产生约1400万吨豆渣，其中大部分被废弃，不仅造成资源浪费，还可能带来环境风险。如何将这种“负担”转化为“宝藏”，实现大豆的全利用和零废弃，是产业可持续发展的关键。
在此背景下，一项发表在《Food and Bioproducts Processing》上的研究为我们提供了一个创新思路。该研究团队没有将豆渣视为废弃物分离丢弃，而是反其道而行之，将其保留在豆乳中，制成了“全豆乳”（Whole Soy Milk, WSM）。他们进一步探索了多种温和的物理处理方法——高剪切混合（High-Shear Mixing, HSM）、超声（Ultrasound, US）和高压均质（High-Pressure Homogenization, HPH）——对WSM发酵产品的性能进行“精雕细琢”。这项研究的核心在于探索一种整合方案：既利用豆渣提升产品的营养和功能，又通过物理改性优化其质地和发酵特性，最终开发出一种高品质、稳定且环境友好的植物基酸奶替代品。
为了回答上述问题，研究人员开展了一系列系统的实验。他们首先制备了不含豆渣的标准豆乳（SSM）和含豆渣的全豆乳（WSM）作为参照。随后，对WSM分别施加了HSM、US、HSM结合US（HSM+US）以及HSM结合HPH（HSM+HPH）等处理。所有样品均使用商业化的嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）和保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）混合发酵剂进行发酵。研究团队系统监测了发酵动力学（pH、滴定酸度）、评估了产品的质地特性（硬度、粘附性等）、测量了脱水收缩率、分析了颗粒大小与粘度变化，并计数了发酵结束后及冷藏期间的活菌数。此外，还通过扫描电镜观察了样品的微观结构，并分析了可溶性糖组成。
关键研究结果
1. 物理处理对全豆乳基础性质的影响
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颗粒尺寸：所有处理均能有效减小WSM中的颗粒尺寸，其中HSM+HPH联合处理效果最为显著，使颗粒分布从双峰变为单峰，实现了高度均质化。
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粘度：含有豆渣的WSM表现出比SSM更高的粘度和假塑性（剪切稀化）行为。而经US和HSM+US处理的样品粘度显著降低，表现出类似牛顿流体的行为。
2. 发酵过程的优化
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保留豆渣显著加快了发酵进程，使WSM达到pH 4.5所需的时间比SSM缩短了32%。这可能是由于豆渣释放了更多可发酵糖分，或为乳酸菌提供了附着位点。
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然而，对WSM进行物理处理（HSM, US等）后，发酵时间有所延长，这可能与处理改变了豆渣纤维的功能性质（如增强其缓冲能力）有关。
3. 产品质构与稳定性的显著提升
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质地增强：豆渣的存在使产品硬度大幅提高。物理处理，尤其是US和HSM+US，进一步强化了这一效果，使产品硬度相比SSM提高了594%至613%。同时，处理也显著降低了产品的粘附性。
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稳定性改善：在28天的冷藏储存期间，所有含豆渣的样品脱水收缩率均显著低于SSM。其中，经HSM+US处理的WSM样品脱水收缩率降低了40%，表现出优异的持水性和稳定性。
4. 微生物活性与产品色泽
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菌群活力：WSM为发酵菌株，特别是嗜热链球菌，提供了更有利的环境。在冷藏期结束时，WSM样品中的嗜热链球菌活菌数仍能保持在107CFU/g以上，显著高于SSM。
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色泽改良：US、HSM+US和HSM+HPH处理提高了产品的亮度（L*）和白度指数，使产品外观更接近传统酸奶，这可能得益于颗粒细化导致的光散射增强。
5. 微观结构洞察
扫描电镜观察显示，所有样品均形成了致密的蛋白质凝胶网络。物理处理，特别是HPH，可能通过细化颗粒和促进交联，形成了更为均匀和紧密的凝胶结构，这从微观层面解释了其优异的质地和持水性。
研究结论与意义
本研究有力地证明，将大豆加工副产物豆渣整合到全豆乳中，并结合高剪切混合、超声或高压均质等温和物理处理，是一种极具潜力的“一石多鸟”策略。该策略成功地将一个废弃管理难题转化为创造增值产品的机会。
首先，在技术层面，它显著提升了植物基发酵产品的综合性能：加速发酵，节省生产时间；极大增强硬度和凝胶强度，改善口感；有效抑制脱水收缩，提高产品稳定性和货架期表现；同时还能更好地维持益生菌活力，增强产品的健康属性。这些改善主要归因于豆渣膳食纤维的持水、增稠作用及其与蛋白质基质的相互作用，以及物理处理对颗粒细化和均质化的贡献。
其次，在产业与社会层面，这项研究具有深远的意义。它为实现食品工业的“零废弃”目标提供了一个具体、可行的技术范例。通过原位保留和优化利用豆渣，不仅减少了大豆加工的环境足迹和废物处理成本，还创造出了营养更丰富（富含纤维和蛋白质）、标签更清洁的高附加值产品。这完美契合了当前市场对可持续、健康、清洁标签食品的强烈需求。
综上所述，这项研究不仅为开发下一代高品质植物基酸奶提供了创新的技术路线，也为其他农产品加工副产物的高值化利用提供了宝贵思路。它展示了一条通过智慧整合原料与工艺，同时实现产品优化、资源节约和环境友好的可持续发展路径。
