劉昱彤，錢 和

(江南大學食品學院，江蘇無錫214122)

我國是大豆制品的發(fā)源地，豆腐作為我國的一種傳統(tǒng)食品，已有兩千多年的歷史。目前大豆加工存在著一定程度的浪費，比如大豆加工分離蛋白產(chǎn)生30%～35%的豆渣，加工豆腐、豆?jié){產(chǎn)生50%的豆渣［1］。豆渣具有高纖維、高蛋白、低脂肪、低還原糖、高鉀低鈉、鈣鎂含量較高的營養(yǎng)特點［2］，營養(yǎng)價值較高，隨著豆渣的排放不僅降低了豆腐營養(yǎng)造成資源浪費，還對環(huán)境造成了污染。因此生產(chǎn)豆腐中若不把豆渣去除而是完整保留在豆腐中，不僅可以提高豆腐出品率和營養(yǎng)價值，還可以實現(xiàn)企業(yè)清潔化生產(chǎn)。全豆豆腐是以整粒大豆為原料，加工中無任何廢料產(chǎn)生的營養(yǎng)型豆腐，由于全豆豆腐中大豆多糖和纖維素的存在，阻礙了蛋白質(zhì)有序結(jié)構的形成，從而弱化了豆腐凝膠強度［3］，使得全豆豆腐生產(chǎn)加工中常出現(xiàn)產(chǎn)品易碎的問題，因此提高豆腐凝膠強度是全豆豆腐加工技術的關鍵。本實驗針對此問題，研究了不同加工條件對全豆豆腐凝膠強度的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

市售東北大豆;葡萄糖酸內(nèi)酯(GDL)食品級;谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶 江蘇銳陽生物科技有限公司，酶活100U/g;氯化鈉 分析純。

組織搗漿機 江蘇金壇市華歐實驗儀器有限公司;智能恒溫磁力攪拌器 予華儀器有限公司;質(zhì)構儀 美國SMS公司;高壓均質(zhì)機 美國APV公司;恒溫水浴鍋 江蘇金壇市榮華儀器制造有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 全豆豆腐制作工藝流程 大豆→清洗→浸泡→熱燙→磨漿→高壓均質(zhì)→全豆豆?jié){→煮漿→冷卻→凝固劑→保溫凝固→冷卻成品

1.2.2 操作要點 大豆清洗浸泡8～10h后，對其進行熱燙5～20min，然后按1∶8的比例進行磨漿，將磨好的豆?jié){經(jīng)30MPa高壓均質(zhì)兩次，得全豆豆?jié){，接著進行煮漿工序，將豆?jié){加熱至指定溫度并保溫一定時間，冷卻后添加混合凝固劑(內(nèi)酯、酶和NaCl)，保溫凝固，成品。

1.2.3 不同煮漿參數(shù)對全豆豆腐凝膠強度的影響 將400mL全豆豆?jié){置于水浴鍋中邊攪拌邊加熱至指定溫度并保溫，待不同加熱條件下處理的豆?jié){冷卻后，保持凝固條件一致制成全豆豆腐，以豆腐最大破裂應力即凝膠強度作為評價指標，重復三次求平均值，獲得最佳煮漿參數(shù)。

1.2.4 不同凝固條件對全豆豆腐凝膠強度的影響及凝固工藝最優(yōu)參數(shù)的確定 在單因素實驗中，依次改變酶添加量、凝固溫度、凝固時間和氯化鈉添加量，以豆腐最大破裂應力作為評價指標進行研究和分析。為獲得最佳工藝條件，本實驗在單因素實驗結(jié)果基礎上，對酶添加量、凝固溫度、凝固時間和氯化鈉添加量四個因素再進行四因素三水平的正交實驗，以豆腐凝膠強度作為指標，確定最佳工藝參數(shù)。實驗設計中的水平和因素見表1。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.5 全豆豆腐凝膠強度測定方法［4］將裝有全豆豆腐的小燒杯放在載物平臺上，將探頭對準樣品中心位置，測定全豆豆腐的最大破裂應力。測定參數(shù)為:探頭型號 P/0.5，測定速度 1mm/s，最大位移15mm。

1.2.6 全豆豆腐全質(zhì)構(TPA)測定方法［5］將豆腐切成邊長為2cm的正方體，然后將豆腐放在載物平臺上，將探頭對準樣品中心位置。測定參數(shù)為:探頭型號P/35，測試速率100mm/s，觸發(fā)力5g，壓縮形變率75%。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果與分析

2.1.1 不同煮漿參數(shù)對全豆豆腐凝膠強度的影響 針對本豆?jié){體系探討了最佳的煮漿參數(shù)。將豆?jié){分別加熱至90和95℃并保溫不同時間，對經(jīng)過不同熱處理的豆?jié){所制得的豆腐凝膠強度進行了對比。不同煮漿參數(shù)對全豆豆腐凝膠強度影響結(jié)果見圖1。從圖1中可以看出，將豆?jié){加熱至不同溫度，隨著保溫時間的延長，全豆豆腐凝膠強度都是呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，當全豆豆?jié){加熱至90℃并保溫10min時，制成的全豆豆腐凝膠破裂應力最大。

圖1 不同加熱條件對豆腐凝膠強度的影響Fig.1 Influence of different heating conditions on tofu gel strength

分析本實驗結(jié)果之所以呈現(xiàn)這樣的變化趨勢，和蛋白質(zhì)熱變性程度有著密切的關系。蛋白質(zhì)發(fā)生一定程度的熱變性是制作豆腐的必要條件，熱變性程度直接影響著后續(xù)豆腐凝固過程中蛋白質(zhì)之間相互作用的主要微觀作用力——疏水相互作用和二硫鍵，從而最終影響豆腐凝膠強度［6-7］。李里特等［8］對傳統(tǒng)豆?jié){不同加熱條件下，豆?jié){中蛋白質(zhì)表面疏水性和巰基含量進行了研究，得出豆?jié){蛋白表面疏水性的增加和巰基含量的增多可以增加豆腐凝膠強度。因此加熱過程中，蛋白質(zhì)表面疏水性和巰基含量變化是影響本實驗結(jié)果的關鍵因素。

2.1.2 酶添加量對全豆豆腐凝膠強度的影響 豆腐凝固過程中控制體系溫度50℃、凝固時間1h、氯化鈉添加量0.05%，設置不同的酶添加量。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶由于可以催化大豆蛋白的谷氨酰胺殘基上的γ-谷氨?；唾嚢彼釟埢系摩?氨基相連接，使其形成 ε-(γ-谷氨?；?賴氨酸共價鍵［9-10］，常用來改善食品的質(zhì)構［11］。酶添加量對豆腐凝膠強度的影響結(jié)果見圖2。從圖2可以看出，隨著TG酶添加量的增加，豆腐破裂應力顯著增加，但當TG酶添加量為1U/mL豆?jié){的時候豆腐破裂應力變化已不明顯了，在添加量為1.2U/mL豆?jié){的時候出現(xiàn)最大值，繼續(xù)添加豆腐凝膠強度略有降低。這和徐幸蓮等［12］研究轉(zhuǎn)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對蛋白質(zhì)凝膠性能的影響中，得到的結(jié)果一致，推測是由于維系蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡的穩(wěn)定所需的共價鍵數(shù)目具有一定飽和性，過度的酶解交聯(lián)反而不利于凝膠的空間網(wǎng)絡。

圖2 酶添加量對豆腐凝膠強度的影響Fig.2 Influence of enzyme concentration on tofu gel strength

2.1.3 凝固時間對全豆豆腐凝膠強度的影響 豆腐凝固過程中控制體系溫度50℃、酶添加量1U/mL豆?jié){、氯化鈉添加量0.05%，設置不同的凝固時間。研究凝固時間對豆腐凝膠強度的影響，結(jié)果如圖3所示。從圖3可知，在初始階段隨著凝固時間的延長豆腐破裂應力顯著增加，但是當保溫時間超過1.5h后作用已不明顯。分析原因可能1.5h后，體系中谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶喪失了大部分酶活，因此再延長酶解時間只能使豆腐凝膠強度小幅增加。

2.1.4 凝固溫度對全豆豆腐凝膠強度的影響 豆腐凝固過程中控制體系凝固時間1h、酶添加量1U/mL豆?jié){、氯化鈉添加量0.05%，設置不同的凝固溫度。凝固溫度對豆腐凝膠強度的影響結(jié)果見圖4。如圖4所示，40℃的時候由于酶解速度緩慢導致最終豆腐破裂應力偏低，從60℃開始，體系中的谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶可能在保溫的后期階段開始喪失部分酶活，因此破裂應力呈現(xiàn)下降的趨勢。

圖3 凝固時間對豆腐凝膠強度的影響Fig.3 Influence of gelation time on tofu gel strength

圖4 凝固溫度對豆腐凝膠強度的影響Fig.4 Influence of gelation temperature on tofu gel strength

2.1.5 氯化鈉添加量對全豆豆腐凝膠強度的影響 豆腐凝固過程中控制體系溫度50℃、凝固時間1h、酶添加量1U/mL豆?jié){，設置不同的氯化鈉添加量。氯化鈉添加量對豆腐凝膠強度的影響結(jié)果見圖5。由圖5可知，體系離子強度增加可以增加豆腐的凝膠強度，當NaCl添加量為0.1%的時候達到最大。添加NaCl主要是增加體系離子強度，低濃度中性鹽條件下，無機鹽離子會在蛋白質(zhì)表面上吸附，從而增加蛋白質(zhì)的親水性，改善與水膜的結(jié)合，增加蛋白質(zhì)分子與溶劑分子相互作用力，影響體系中氫鍵、疏水鍵和靜電相互作用，使分子間的網(wǎng)絡得到加強，從而提高凝膠強度。但隨著離子強度的進一步增加，由于鹽離子與蛋白質(zhì)爭奪水分，破壞蛋白質(zhì)表面的水膜，使蛋白質(zhì)沉淀，凝膠強度降低［13］。

圖5 氯化鈉添加量對豆腐凝膠強度的影響Fig.5 Influence of sodium chloride concentration on tofu gel strength

2.2 正交實驗

2.2.1 正交實驗結(jié)果 在單因素基礎上，對酶添加量、凝固溫度、凝固時間、NaCl添加量四個因素，每個因素選三個水平，實驗方案及結(jié)果見表2。

從表2的極差分析可知，酶添加量A的極差為16.980，溫度 B的極差為34.874，時間 C的極差為32.434，NaCl添加量D的極差為6.136，所以四種因素對豆腐凝膠強度影響主次關系為:B＞C＞A＞D。

表2 正交實驗方案及結(jié)果分析Table 2 Results of orthogonal experiment

2.2.2 方差分析 對正交實驗測試指標進行方差分析，結(jié)果見表3。

表3 方差分析Table 3 Variance analysis

由表3可以看出，對于凝膠強度這一指標而言，因為 FA＞F0.01(2，8)，F(xiàn)B＞F0.01(2，8)，F(xiàn)C＞F0.01(2，8)，所以因素A、B和C都具有高度顯著性。因此，酶添加量、溫度和時間都是主要的影響因素，這個分析結(jié)果和極差分析結(jié)果一致。本實驗中各個因素的主次關系依次是:溫度＞時間＞酶添加量＞NaCl添加量，其中NaCl添加量不是重點考慮因素。通過極差分析和方差分析，確定最佳的因素水平組合A2B2C3D3。即酶添加量1.2U/mL豆?jié){、NaCl添加量0.125%、溫度50℃和凝固時間2h。經(jīng)過三次重復驗證實驗表明，此工藝條件確實為最佳，豆腐平均破裂應力為219.964g。

2.3 全豆豆腐全質(zhì)構測定

使用質(zhì)構儀對最優(yōu)凝固條件下制得的全豆豆腐進行了全質(zhì)構測定，可得到豆腐的硬度、彈性、脆度、粘結(jié)性和黏性等一系列質(zhì)構參數(shù)，并將其與市售老豆腐和內(nèi)酯豆腐進行了對比。

圖6是全豆豆腐與市售老豆腐及內(nèi)酯豆腐全質(zhì)構測定比較圖，從圖中可以看出按照此工藝制得的全豆豆腐質(zhì)構特性介于老豆腐與內(nèi)酯豆腐之間，一方面，全豆豆腐整個受力圖形與市售內(nèi)酯豆腐幾乎一樣，由于凝固工藝中沒有破腦的工序，內(nèi)部鍵能比老豆腐大，因此整體脆度值比硬度值要大，但全豆豆腐比市售內(nèi)酯豆腐更具有彈性，且不易松散。另一方面，又和老豆腐一樣，受力曲線光滑，不像內(nèi)酯豆腐的受力曲線中有許多細小的峰，說明食感比較偏向老豆腐，經(jīng)感官評定驗證，結(jié)果一致。三種豆腐的具體各參數(shù)值比較見表3。

圖6 全豆豆腐與老豆腐及內(nèi)酯豆腐全質(zhì)構測試圖Fig.6 Instron force-time curve of three types of tofu

表3 三種豆腐全質(zhì)構測定結(jié)果Table 3 Instron textural profiles of the three types of tofu

3 結(jié)論

通過比較不同煮漿工藝對全豆豆腐凝膠強度的影響，得出豆?jié){加熱至90℃并保溫10min為最優(yōu)煮漿參數(shù)，由單因素實驗和正交實驗得出最佳凝固條件為:酶添加量 1.2U/mL豆?jié){，氯化鈉添加量0.125%，在溫度為50℃條件下，凝固2h。經(jīng)過本工藝制作出的全豆豆腐成型好，不易松散，彈性適中，豆香味十足。在全豆豆腐加工中由于沒有過濾豆渣的工序，豆渣中的營養(yǎng)元素完整的保留在了豆腐中，提高了豆腐營養(yǎng)價值。

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