第二节 大豆营养学特性
一、基本化学成分
1.蛋白质
大豆蛋白质的含量因品质、栽培时间和栽培地域不同而变化，一般而言，大豆蛋白质的含量为35%～45%。
根据蛋白质的溶解特性，大豆蛋白质可分为非水溶性蛋白质和水溶性蛋白质，水溶性蛋白质为80%～90%。水溶性蛋白质可分为白蛋白和球蛋白，二者的比例因品种及栽培条件不同而略有差异，一般而言，球蛋白占主要比例，约为90%。
根据生理功能分类法，大豆蛋白质可分为储藏蛋白和生物活性蛋白两类。储藏蛋白是主体，约占总蛋白质的70%（如7S大豆球蛋白、11S大豆球蛋白等），它与大豆的加工性能关系密切；生物活性蛋白包括胰蛋白酶抑制剂、β-淀粉酶、红细胞凝集素、脂肪氧化酶等，虽然它们在总蛋白质中所占比例不多，但对大豆制品的质量却非常重要。
大豆蛋白质主要由18种氨基酸组成，其中还包含人体所需的8种必需氨基酸，只是赖氨酸相对稍高，而蛋氨酸、半胱氨酸含量略低，同时大豆是最好的谷物类食品的互补性食品，因为谷物食品中蛋氨酸高，赖氨酸低，而大豆赖氨酸高，蛋氨酸低，对于以谷物类食品为主食的人群，常食用大豆及其制品，使氨基酸的配比也更加科学合理，氨基酸的代谢更加平衡。
2.脂类
大豆脂类总含量为21.3%左右，主要包括脂肪、磷脂类、固醇、糖脂和脂蛋白。其中脂肪（豆油）是主要成分，占脂类总量的88%左右。磷脂和糖脂分别占脂类总含量10%和2%左右。
大豆脂类主要储藏在大豆细胞内的脂肪球中，脂肪球分布在大豆细胞中蛋白体的空隙间，其直径为0.2～0.5μm。
大豆油脂主要特点是不饱和脂肪酸含量高，61%为多不饱和脂肪酸，24%为单不饱和脂肪酸。
不饱和脂肪酸具有防止胆固醇在血液中沉积及溶解沉积在血液中胆固醇的功能，因此，食用豆制品对人体有好处。但是不饱和脂肪酸稳定性较差，容易氧化，不利于豆制品加工与储藏。另外，大豆脂肪还是决定豆制品的营养和风味的重要物质之一。
3.碳水化合物
大豆中的碳水化合物含量约为25%，可分为可溶性与不可溶性两大类。大豆中含10%的可溶性碳水化合物，主要指大豆低聚糖（其中蔗糖占4.2%～5.7%，水苏糖占2.7%～4.7%、棉子糖占1.1%～1.3%），此外还含有少量的阿拉伯糖、葡萄糖等。存留于豆腐内的可溶性糖类，因为会产生渗透压，可有效提升豆腐的持水性能。大豆中含有24%的不可溶性碳水化合物，主要指纤维素、果胶等多聚糖类，其组成也相当复杂。大豆中的不溶性碳水化合物——食物纤维，不能被人体所消化吸收，对豆腐的口感有十分重大的影响。磨豆时磨的间隙过小，磨浆的次数太多，由于剪切力的作用，会产生直径较小的纤维素，这些纤维素在过滤压力或过滤离心力过大时会穿过滤网，进入豆浆中，导致豆腐口感变粗，同时影响豆腐的弹性。加热浆渣，然后过滤，可让纤维素在加热条件下通过亲水基团的氢键与水形成水合物，使分子体积增大，从而减少纤维素通过滤网的数量，有效改善豆腐的口感，这也是国内外越来越多生产厂家采用熟浆法生产豆腐的原因之一。
大豆中大部分碳水化合物都难以被人体所消化，它们在豆腐加工过程中大部分会进入到豆清液中，水苏糖和棉子糖是胀气因子，在大豆废水综合利用时要引起高度的重视，但它们是可发酵性糖类，乳酸发酵会消耗部分水苏糖和棉子糖，但它们进入体内，一经发酵就引起肠胃胀气，这是因为人体消化道中缺乏α-半乳糖苷酶和β-果糖苷酶，所以在胃肠中不进行消化，当它们达到大肠后，经大肠细菌发酵作用产生二氧化碳、甲烷而造成人体有胀气感。所以，大豆用于食品时，往往要设法除去这些不易消化的碳水化合物，而这些碳水化合物通常也被称为“胃肠胀气因子”。
4.无机盐
大豆中无机盐总量为5%～6%，其种类及含量较多，其中的钙含量是大米的40倍，铁含量是大米的10倍，钾含量也很高。钙含量不但较高，而且其生物利用率与牛奶中的钙相近。
5.维生素
大豆中含有维生素，特别是B族维生素，但大豆中的维生素含量较少，而且种类也不全，以水溶性维生素为主，脂溶性维生素少。大豆中含有的脂溶性维生素主要有维生素A、维生素E，而水溶性维生素有维生素B1、维生素B2、烟酸、维生素B6、泛酸、抗坏血酸等。
二、活性成分
1.大豆多肽
大豆多肽即“肽基大豆蛋白水解物”的简称，是大豆蛋白质经蛋白酶作用后，再经特殊处理而得到的蛋白质水解产物，是由多种肽混合物所组成的。
据大量资料报道，大豆多肽具有良好的营养特性，易消化吸收，尤其是某些低分子的肽类，不仅能迅速提供机体能量，同时还具有降低胆固醇、降血压和促进脂肪代谢、抗疲劳、增强人体免疫力、调节人体生理机能等功效。
虽然大豆多肽的生产工艺较复杂、成本较高，但其具有独特的加工性能，如无蛋白变性、无豆腥味、易溶于水、流动性持水性好、酸性条件下不产生沉淀、加热不凝固、低抗原性等，这些均为以大豆多肽作原料开发功能性保健食品奠定了坚实基础。
2.大豆低聚糖
低聚糖又称寡糖。低聚糖与单糖相似，易溶于水，部分糖有甜味，一般由3～9个单糖经糖苷键缩聚而成。大豆低聚糖是大豆中可溶性寡糖的总称，主要成分是水苏糖、棉子糖和蔗糖，占大豆总碳水化合物的7%～10%。在大豆被加工后，大豆低聚糖含量会有不同程度的减少。
低聚糖是双歧杆菌生长的必需营养物质，双歧杆菌利用低聚糖产生乙酸、乳酸等代谢产物，这些产物可抑制大肠杆菌等有害菌生长繁殖，从而抑制氨、吲哚、胺类等物质的生成，促进肠道的蠕动，防止便秘。
3.大豆磷脂
大豆磷脂是指以大豆为原料所提取的磷脂类物质，是卵磷脂、脑磷脂、磷脂酰肌醇等成分组成的复杂混合物，大豆磷脂的含量占全豆的1.6%～2.0%。
磷脂普遍存在于人体细胞中，是人体细胞膜的组成成分。脑和神经系统、循环系统、血液、肝脏等主要组织、器官的磷脂含量高。因此，磷脂是保证人体正常代谢和健康必不可少的物质。
4.大豆异黄酮
大豆异黄酮是大豆生长过程中形成的次级代谢产物，大豆籽粒中含异黄酮0.05%～0.7%，主要分布在大豆子叶和胚轴中，种皮中极少。大豆异黄酮包括大豆苷、大豆苷元、染料木苷、染料木素、黄豆黄素等。
长期以来，大豆异黄酮被视为大豆中的不良成分。但近年的研究表明：大豆异黄酮对癌症、动脉硬化症、骨质疏松症以及更年期综合征具有预防甚至治愈作用。
5.大豆皂苷
大豆皂苷是由皂苷元与糖（或糖酸）缩合形成的一类化合物，是大豆生长中的次生代谢产物，主要存在于大豆胚轴中，较子叶大豆皂苷含量多出5～10倍。大豆皂苷的含量还与大豆的品种、生长期以及环境因素的影响有关。早期研究发现，大豆皂苷元有5个种类，分别是大豆皂苷元A、大豆皂苷元B、大豆皂苷元C、大豆皂苷元D、大豆皂苷元E。近年来，随着科学技术的发展，对多种豆类中的大豆皂苷进行分析，发现天然存在的大豆皂苷元只有3种，即大豆皂苷元A、大豆皂苷元B、大豆皂苷元E，其余的大豆皂苷元是在上述3种皂苷元水解下的产物。不同的皂苷元与糖基可形成很多种类的皂苷，大豆皂苷多达十余种，一般分为A族大豆皂苷、B族大豆皂苷、E族大豆皂苷和DDMP族大豆皂苷，其中，A族大豆皂苷和B族大豆皂苷含量高，是主要成分。
大豆皂苷具有溶血作用，过去认为是抗营养因子。此外，大豆皂苷所具有的不良气味导致豆制品中具有苦涩味。因此，在豆制品加工中要求尽可能除去大豆皂苷。但近年来的研究表明，大豆皂苷具有多种有益于人体健康的生物活性，比如调节血脂和血糖、抗病毒作用、抗氧化作用、免疫调节作用等。
三、抗营养因子
大豆中存在多种抗营养因子，如胰蛋白酶抑制剂、红细胞凝集素、植酸、致甲状腺肿胀因子、抗维生素因子等，它们的存在会影响到豆制品的质量和营养价值。在这些抗营养因子中，胰蛋白酶抑制剂对豆制品的营养价值影响最大，其本身也是一种蛋白质，能够抑制胰蛋白酶的活性；它有很强的耐热性，若需要较快地降低其活性，则要经过100℃以上的温度处理。一般认为，要使大豆中蛋白质的生理价值比较高，至少要钝化80%以上的胰蛋白酶抑制剂。大豆中大多数抗营养因子的耐热性均低于胰蛋白酶抑制剂的耐热性，故在选择加工条件时，以破坏胰蛋白酶抑制剂为参照即可。目前，按照大豆抗营养因子对热敏感性的程度将其分为以下两类：热不稳定性抗营养因子和热稳定性抗营养因子。主要的去除方法包括物理处理法、化学处理法和生物处理法。
1.热不稳定性抗营养因子
（1）蛋白酶抑制剂 大豆中普遍存在的是胰蛋白酶抑制剂和糜蛋白酶抑制剂，前者起主要作用。
影响胰蛋白酶抑制剂活性的重要因素包括加热温度、加热时间、水分含量、pH值等。存在于大豆中的抑制剂会抑制胰脏分泌的胰蛋白酶活性，从而影响人体对蛋白质的吸收。大豆胰蛋白酶抑制剂的热稳定性是大豆加工中最为关注的问题之一。因为胰蛋白酶抑制剂的热稳定性比较高。在80℃时，脂肪氧化酶已基本丧失活性，而胰蛋白酶抑制剂的残存活性仍在80%以上，而且增加热处理时间并不能显著降低它的活性。如果要进一步降低胰蛋白酶抑制剂的活性，就必须提高温度。若采用100℃以上的温度处理时，胰蛋白酶抑制剂的活性则降低很快。100℃处理20min抑制剂活力丧失达到90%以上；120℃处理3min也可以达到同样的效果。应该说这样的热失活条件对于大豆食品的加工不算苛求，完全是可以达到的。对于大多数蛋白质食品来说，胰蛋白酶抑制剂是不难克服的，因为它们在蒸汽加热时容易丧失活性，从而使大豆蛋白食品的营养学价值提高到令人满意的程度。
（2）脂肪氧化酶 脂肪氧化酶催化具有顺-1，4-戊二烯结构的多元不饱和脂肪酸，生成具有共轭双键的过氧化物。研究发现，生成的过氧化物使维生素B12的消耗量增加，出现维生素缺乏症。另外，脂肪氧化酶与脂肪反应生成的乙醛使大豆带上豆腥味，影响了大豆的适口性。
为了防止豆腥味的产生，就必须钝化脂肪氧化酶。加热是钝化脂肪氧化酶的基本方法，但由于加热会同时引起蛋白质的变性，因此在实际操作中应处理好加热与钝化的关系。脂肪氧化酶的耐热性差，当加热温度高于84℃时，酶就失活。若加热温度低于80℃，脂肪氧化酶的活力就受到不同程度的损害，加热温度越低，酶的残存活力就越高。例如在制作豆乳时，采用80℃以上热磨的方法，也是防止豆乳带豆腥味的一个有效措施。
（3）脲酶 脲酶也称尿素酶，属于酰胺酶类。在一定温度和pH值条件下，生大豆的脲酶遇水迅速将含氮化合物分解成氨，引起氨中毒。脲酶活性通常用来判断大豆受热程度和评估胰蛋白酶抑制剂活性。
存在于大豆中的脲酶有很高的活性，它可以催化尿素产生二氧化碳和氨。氨会加速肠黏膜细胞的老化，从而影响肠道对营养物质的吸收。脲酶对热较为敏感，受热容易失活。在豆奶生产过程中，脲酶基本上已失活。
此外，脲酶在大豆所含酶中活性最强，与胰蛋白酶抑制剂等其他抗营养因子在热处理中的失活速率基本相同，而且易检测，因此，在实际生产中常以脲酶为检测大豆抗营养因子的一种指示酶。如果脲酶已失活，则其他抗营养因子均已失活。
大豆加工过程中，温度、时间、压力、水分、大豆颗粒大小等因素都会影响脲酶的活性。脲酶活性越小，毒性就越小，但是过度处理，会降低产品的营养价值。
（4）红细胞凝集素 红细胞凝集素是一种能使动物血液中红细胞凝集的物质。用玻璃试管进行实验，发现大豆中至少含有4种蛋白质能够使小白兔和小白鼠的红色血液细胞（红细胞）凝集。这些蛋白质即被称为红细胞凝集素。红细胞凝集素能被胃肠道酶消化，对热也不稳定，通过加热处理容易失活。因此，经加热生产的豆制品，红细胞凝集素不会对人体造成不良影响。
2.热稳定性抗营养因子
（1）致甲状腺肿胀素 大豆中致甲状腺肿胀素的主要成分是硫代葡萄糖苷分解产物（异硫氰酸酯、
唑烷硫酮）。1934年国外首次报道大豆膳食可使动物甲状腺肿大。1959年和1960年又报道婴儿食用豆乳发生甲状腺肿大，成人食用大豆膳食可使碘代谢异常。因此，在生产大豆食品如豆奶时，可添加适量碘化钾，以改善大豆蛋白营养品质。
（2）植酸 植酸又称肌醇六磷酸，广泛存在于植物性饲料中，大豆中含有1.36%左右的植酸。植酸的磷酸根部分可与蛋白质分子形成难溶性的复合物，不仅降低蛋白质的生物效价与消化率，而且影响蛋白质的功能特性，还可抑制猪胰脂肪酶的活性，影响矿物元素的吸收利用，降低磷的利用率。
植酸的存在可降低大豆蛋白质中的溶解度，并降低大豆蛋白质的发泡性。豆制品加工时，磨浆前的浸泡，可以提高植酸酶活性，部分分解植酸。
（3）胃肠胀气因子 大豆中胃肠胀气因子主要成分为低聚糖（包括棉子糖和水苏糖）。由于人或动物缺乏α-半乳糖苷酶，所以不能水解棉子糖和水苏糖。它们进入大肠后，被肠道微生物发酵产气，引起消化不良、腹胀、肠鸣等症状。