通电加热（欧姆加热）对豆浆品质的影响机理研究

豆浆的加热处理是传统大豆食品生产的重要环节，目前多采用燃煤锅炉产生的高温蒸汽作为热源，随着"节能减排"国策的实施，燃煤锅炉的使用将受到制约。通电加热（Ohmic heating，也称为欧姆加热）技术具有加热均匀、无传热面、易控制和环境友好等优点，被认为是食品加工最具发展潜力的热处理技术之一。虽然国内外对食品的通电加热技术进行了相应的研究，但关于通电加热对豆浆品质的影响机理研究尚未见报道。本项目在申请人前期研究的基础上，采用物理、化学、光谱、色谱等分析方法，系统研究通电加热对豆浆品质的影响机理，从分子水平上阐述通电加热对豆浆中大豆蛋白理化和功能性质的影响机理；通过研究通电加热对豆浆中大豆蛋白的变性与聚集的影响，揭示豆浆中固形物在电极表面的吸附与沉积等规律；对比研究通电加热和传统加热所获得豆浆品质的差异，阐明通电加热非热效应的机理，为通电加热技术在我国的推广应用提供理论和实验依据。

本项目主要研究了通电加热条件对豆浆中金属微量元素含量、抗营养因子（如胰蛋白酶抑制剂、脲酶和植酸等）的影响机理和大豆脂肪氧化酶钝化规律等；探讨了通电加热的非热效应对豆浆品质的影响机理。研究表明：在保温阶段豆浆中脲酶和胰蛋白酶抑制剂的钝化动力学过程均符合两段式模型，发现豆浆中的脲酶和胰蛋白酶抑制剂包括热敏感型和热稳定型两种同工酶，且电场可促进热敏感型脲酶和胰蛋白酶抑制剂以及脂肪氧化酶的钝化；豆浆的植酸含量随温度升高均呈先减少后增加的趋势，传统加热条件下温度约为75 ℃时，豆浆中的植酸含量最低（11.47 mg/g干物质），而通电加热条件下温度约为60 ℃时，植酸含量最低（11.21 mg/g干物质），且在低温段，通电加热时豆浆的植酸含量显著低于传统加热时豆浆的植酸含量，其原因可能是植酸在豆浆中的存在形式与蛋白质变性或结构直接相关，但这有待于进一步研究；利用电阻抗分析法结合激光共聚焦扫描显微镜和傅立叶变换红外分光光度计对豆浆的阻抗特性以及粘附物进行的形态和红外光谱分析，结果表明较高的电源频率（1 kHz～300 kHz）可显著抑制电极表面的粘附。利用数值模拟方法研究并优化了加热室和电极的结构参数。研究发现，豆浆在通电加热过程中，当施加电压为160 V～220 V、频率为50 Hz～10 kHz、终止温度在85℃～100 ℃时，除Cr外，Fe、Mn、Ni离子均有迁移现象，且迁移量随着电压升高而增加、随频率增加而降低，因此，在一定程度上，通电加热会增加豆浆中金属微量元素的含量，但不存在安全性问题。项目研究结果为通电加热技术在豆浆等富含蛋白质液体食品中的推广应用提供了充实的理论和实验依据。