趙 蕊,姚鑫淼,盧淑雯,張英蕾,張莉莉,李哲濱,謝學軍

(黑龍江省農業(yè)科學院食品加工研究所,黑龍江哈爾濱 150086)

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鈉鹽對糖漬黑豆軟化效果的影響

趙 蕊,姚鑫淼,盧淑雯*,張英蕾,張莉莉,李哲濱,謝學軍

(黑龍江省農業(yè)科學院食品加工研究所,黑龍江哈爾濱 150086)

為解決糖漬黑豆質地堅硬的問題,本研究采用單因素分析方法,對比研究6種鈉鹽對糖漬黑豆的軟化效果,以提高其食用品質。以鈉鹽種類、添加環(huán)節(jié)和添加量為影響因素,以黑豆硬度和感官特性為目標量,篩選出適宜糖漬黑豆加工的鈉鹽種類,進而確定該鈉鹽的添加環(huán)節(jié)以及最佳添加量。結果表明,在本實驗使用的6種鈉鹽中以碳酸氫鈉對黑豆的軟化效果最為顯著,碳酸氫鈉能夠提高黑豆的保水性、降低浸漬后的黑豆的硬度和固形物增加率。這些作用以在蒸煮過程中添加碳酸氫鈉最為顯著,蒸煮過程中添加0.2%的碳酸氫鈉能夠有效降低黑豆硬度,還可以維持較好口感。本研究結果為豆類食品加工提供參考。

黑豆,鈉鹽,碳酸氫鈉,軟化劑

黑豆是豆科植物大豆的種子,蛋白質含量高達36%～40%,富含人體必需的8種氨基酸,幾乎不含膽固醇,不飽和脂肪酸含量高達80%以上[1-2]。作為一種健康的黑色食品,黑豆有補腎、強筋、烏發(fā)、解毒功效,經(jīng)常食用可以軟化血管、滋潤皮膚、延緩衰老,對防治“三高”有積極作用[2-3]。黑豆加工食品市場認可度高、需求量大,但目前已開發(fā)的產品僅局限于豆奶、豆豉、豆醬等少數(shù)種類,亟需開發(fā)新型產品以滿足市場需求。糖漬黑豆是一款新型休閑食品,營養(yǎng)高口感好,市場前景廣闊。

熟化是豆類加工的必要環(huán)節(jié),可以產生風味、軟化質地、消除抗營養(yǎng)因子,滿足食味要求。由于黑豆種皮厚、質地致密且果膠含量高,普通蒸煮往往需要3～6 h才能使其充分軟化[4-7];熟化的黑豆在后續(xù)糖漬、干燥等加工環(huán)節(jié)中因脫水使硬度再度增高,影響到終產品的感官品質[6]。此外,如果儲存不當也會導致黑豆硬化,需要耗用更多的能源和時間使其軟化[8]。因此,為了提高黑豆的蒸煮效率和加工品質,有必要研究其軟化特性,進一步提出合理的加工工藝。

目前軟化豆類的方法有高壓蒸煮或用鹽溶液浸泡。高壓蒸煮雖然能夠降低硬度、縮短煮制時間,但會破壞食物的營養(yǎng)和風味,種皮破損率也提高。另一方面,用鈉鹽浸泡可以促進原果膠的溶解,改善豆類的蒸煮品質[9],Schoeninger V[10]研究了蒸煮條件對菜豆品質的影響,結果表明用2.3 g/100 mL的碳酸氫鈉溶液浸泡13.1 h可以顯著降低菜豆的硬度、縮短蒸煮時間并提高食用品質;Bellido G[11]發(fā)現(xiàn)用碳酸氫鈉、碳酸鈉、磷酸氫二鈉混合物浸泡調和可以軟化黑豆。

除浸泡以外,豆類加工通常還包括蒸煮、浸漬、干燥等其他環(huán)節(jié),尤其在加熱條件下進行的某些環(huán)節(jié)中,鈉鹽的作用可能會因分子運動加速而加強。然而在其他加工環(huán)節(jié)中使用鈉鹽對豆類加工品質的影響卻少有研究。本研究針對糖漬加工黑豆質地過硬的問題,從食品加工常用的六種鈉鹽中篩選出適宜的添加劑種類,進而確定使用添加劑的加工環(huán)節(jié)及最佳添加量,為黑豆產品的研制提供技術基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黑大豆品種:丹波黑豆(Glycinemax(L.)merr) 購自高郵市匯金雜糧專業(yè)合作社;碳酸氫鈉、檸檬酸鈉、異抗壞血酸鈉、氯化鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉均為食品級。

TA.XT plus食品物性測試儀 英國SMSTA公司;雷磁PHS-3C型pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司;電子天平XS204 梅特勒-托利多;電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 原料篩選及清洗→浸泡→煮制→糖漬

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 原料篩選及清洗 選用大小均勻、顆粒飽滿、豆皮完整且無破損、無蟲眼、無霉變的丹波黑豆為原料,剔除沙土異物等雜質,稱量后用自來水沖洗干凈。

1.2.2.2 浸泡 稱取(30±0.1) g黑豆,清洗后用150 g蒸餾水或鹽溶液在室溫下浸泡16 h。

1.2.2.3 蒸煮 把浸泡好的黑豆瀝干,加入120 g蒸餾水或鹽溶液煮3 h。

1.2.2.4 浸漬 采用散熱浸漬方式,具體操作為:把煮好的黑豆瀝干,加入120 g 30%蔗糖水溶液或鹽溶液,燒開后保持沸騰狀態(tài)10 min,熄火散熱浸漬20 h。繼而用120 g 40%蔗糖溶液散熱浸漬20 h。

1.2.3 實驗設計

1.2.3.1 鈉鹽種類對黑豆蒸煮特性影響實驗 黑豆在室溫下浸泡16 h,然后分別用0.2%(w/w)的碳酸氫鈉、氯化鈉、異抗壞血酸鈉、檸檬酸鈉、六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉溶液進行蒸煮,以蒸餾水煮的黑豆作為對照。選取軟化效果最好的鈉鹽作為本實驗后續(xù)使用的添加劑種類。

1.2.3.2 使用鈉鹽的加工環(huán)節(jié)對糖漬黑豆品質影響實驗 選取軟化效果最好的鈉鹽以0.2%(w/w)添加量分別用于浸泡、蒸煮、浸漬環(huán)節(jié)中。以降低糖漬黑豆硬度為目標,確定使用該添加劑的最適宜的加工環(huán)節(jié)。為了研究添加劑在糖漬黑豆不同加工環(huán)節(jié)的作用效果,以蒸餾水為對比溶劑,進行實驗方案設計,如表1所示。

表1 使用鈉鹽的加工環(huán)節(jié)對糖漬黑豆品質影響的實驗設計
Table 1 Experimental design for the effect of processing steps in which sodium salt used on the quality of candied black soybean

組別浸泡蒸煮浸漬對照水水水浸泡組溶液水水蒸煮組水溶液水浸漬組水水溶液

1.2.3.3 鈉鹽添加量對黑豆品質影響的實驗 在最適宜的加工環(huán)節(jié)使用添加劑,在0～0.4%(w/w)的范圍內考察添加劑的添加量對糖漬黑豆前期加工特性的影響。

1.2.4 測定方法 黑豆硬度測定方法:剝掉黑豆外皮,使用食品物性測試儀以36R探頭進行測試,設置測試前速率2.0 mm/s,測試速率0.5 mm/s,數(shù)據(jù)采集速率200 pps,測試后速率2.0 mm/s,檢測模式為壓縮距離,力量感元20.0 g,壓縮距離80%。以應力-應變(時間)曲線最大峰值(g)表示硬度。取5次測定的平均值。

固形物增加率:黑豆浸漬過程中滲入的溶質質量占黑豆浸漬前質量的百分比,計算公式如下:

式(1)

式中:SG-固形物增加率,%;MO-初始物料質量,g;Mt-浸漬t時刻的物料質量,g;W0-物料初始含水率,%Wt-浸漬t時刻的物料含水率,%。

水分含量測定:參照GB/T 5009.3-2003測定。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析方法 利用Excel軟件中可重復雙因素方差分析方法,對數(shù)據(jù)進行顯著性分析。

2 結果與討論

2.1 鈉鹽種類對蒸煮黑豆品質的影響

圖1是6種食品中常用的鈉鹽對蒸煮黑豆硬度和蒸煮液pH的影響規(guī)律。結果表明,在蒸煮過程中添加碳酸氫鈉、檸檬酸鈉或三聚磷酸鈉處理后的黑豆在硬度上有不同程度的降低,尤其是用碳酸氫鈉蒸煮的黑豆硬度下降程度最大(p<0.01),僅為對照樣品的66.61%,軟化效果優(yōu)于其他鈉鹽種類。

由于制作糖漬黑豆時需要進行糖漬處理,而蔗糖在酸性條件下更易于水解生成還原糖,容易發(fā)生流糖的質量缺陷[12]。由圖1可見,添加不同種類鈉鹽的蒸煮液的pH都呈弱酸性,但含有0.2%碳酸氫鈉的蒸煮液pH最接近于中性,顯著高于其他組的pH(p<0.01)。

圖1 鈉鹽種類對蒸煮后黑豆品質的影響Fig.1 Effect of the variety of sodium salts on the characteristics of boiled black bean注:A：對照;B：碳酸氫鈉;C：氯化鈉;D：異抗壞血酸鈉;E：檸檬酸鈉;F：六偏磷酸鈉;G：三聚磷酸鈉。

圖2 碳酸氫鈉添加環(huán)節(jié)對黑豆品質特性的影響Fig.2 Effect of addition procedures of sodium bicarbonate on the characteristics of black soybean

根據(jù)以上結果可知,在黑豆蒸煮過程中,添加碳酸氫鈉后熟化黑豆的硬度最低,有利于后期加工的獲得軟化質構的糖漬黑豆,提高感官品質。因此在黑豆加工中宜將碳酸氫鈉作為軟化黑豆的食品添加劑。

2.2 不同加工環(huán)節(jié)添加碳酸氫鈉對糖漬黑豆硬度的影響

糖漬黑豆加工有浸泡、蒸煮和浸漬三個環(huán)節(jié),在每個環(huán)節(jié)分別添加碳酸氫鈉0.2%(w/w)作為軟化劑,圖2是在不同加工環(huán)節(jié)添加碳酸氫鈉對糖漬黑豆加工品質指標的影響規(guī)律。與沒有使用添加劑的對照組相比,實驗組黑豆浸漬后的含水率更高,固形物增加率下降,硬度明顯降低,而且這些改變的程度與使用碳酸氫鈉的加工環(huán)節(jié)密切相關。

浸泡過程中添加碳酸氫鈉對黑豆的吸水有一定抑制作用,但經(jīng)過蒸煮后,在浸泡環(huán)節(jié)使用碳酸氫鈉的黑豆的含水率與對照組無顯著性差異(p>0.05)。這是由于含有碳酸氫鈉的浸泡液的滲透壓較高,導致浸泡過程中黑豆的吸水量減少,在隨后蒸煮的過程中,蒸煮液是蒸餾水,黑豆內有空間再吸收水分。

黑豆的浸漬后含水率以在蒸煮過程中添加碳酸氫鈉為最高(p<0.05),其次是浸泡組和浸漬組。由于浸漬伴隨滲透脫水的過程,使用碳酸氫鈉的實驗組浸漬后的含水量均明顯高于對照組,表明碳酸氫鈉可以提高黑豆的保水能力,避免硬度增高。

浸漬后黑豆硬度與其含水率呈負相關,浸漬后含水率越高的黑豆硬度就越低,而且浸漬后黑豆含水率升高的幅度要顯著小于硬度下降的幅度。對黑豆在浸泡和蒸煮過程中分別添加0.2%的碳酸氫鈉溶液,經(jīng)浸漬處理,其含水率分別比對照組提高了4%和6%,但二者的硬度分別是對照組的89.09%和62.13%。這是由于碳酸氫鈉通過離子交換和螯合的機制,使黑豆的原果膠發(fā)生溶解,降低細胞間的聯(lián)結程度,使細胞分離,有利于水分的快速滲入[7,13],從而起到軟化的作用。因此,在黑豆浸泡、蒸煮或浸漬過程中添加碳酸氫鈉,不僅提高了黑豆的保水率,還改變黑豆細胞內部結構。

在浸泡、蒸煮、浸漬任一加工環(huán)節(jié)中使用碳酸氫鈉都會導致浸漬后黑豆中固形物增加率的降低,而且加工環(huán)節(jié)的影響與其對硬度的影響順序相反,蒸煮組固形物增加率最低,其次是浸泡組和浸漬組,二者固形物增加率相當,對照組的固形物增加率最高。碳酸氫鈉對浸漬后黑豆中固形物增加率的影響可能與其保水性增高有關。

在浸泡或浸漬環(huán)節(jié)中使用碳酸氫鈉的實驗組在浸漬后黑豆的含水率、硬度、固形物增加率方面結果是相似的,只有在蒸煮過程中使用碳酸氫鈉對黑豆品質影響最顯著,這是由于果膠分子之間主要以氫鍵連接,而氫鍵在加熱的條件下更容易被破壞,因此加熱能夠加速原果膠轉化為可溶性果膠[7]。浸泡環(huán)節(jié)作用時間長,但水溫度低;浸漬環(huán)節(jié)在高溫下的作用時間短;只有蒸煮環(huán)節(jié)保持長時間的高溫,有利于碳酸氫鈉發(fā)揮作用。

2.3 碳酸氫鈉添加量對蒸煮黑豆硬度的影響

由2.1部分的研究結果可知,黑豆蒸煮液中添加碳酸氫鈉比其他種類的添加劑更有助于降低熟豆的硬度。在黑豆蒸煮過程中,碳酸氫鈉添加量對其含水率和硬度的影響如圖3所示,結果表明,隨碳酸氫鈉添加量的增加,黑豆含水率不斷升高,而黑豆的硬度呈下降趨勢。當碳酸氫鈉添加量達到0.2%時,黑豆的硬度降至對照樣的70.55%(p<0.01);當添加量從0.2%提高到0.3%時硬度仍呈顯著降低(相對于0.2%添加量的硬度,p<0.05);當碳酸氫鈉添加量進一步提高到0.4%時,硬度再無顯著下降(p>0.05)。當碳酸氫鈉添加量在0.2%及0.2%以下時,溶液為弱酸性,而當碳酸氫鈉添加量提高至0.3%時溶液呈堿性,在長時間加熱條件下維生素B容易受到破壞。在口味上,當碳酸氫鈉濃度超過0.2%時,堿味明顯。因此碳酸氫鈉的適宜添加量為0.2%。

圖3 碳酸氫鈉添加量對蒸煮黑豆品質的影響Fig.3 Effects of additive amount of sodium bicarbonate on the characteristics of boiled black soybean

根據(jù)以上結果,蒸煮過程中使用碳酸氫鈉0.2%對于降低黑豆硬度、提高保水性效果最好,在此添加量下黑豆不僅質軟而且口感良好。

3 結論

糖漬黑豆的生產涉及浸泡、蒸煮、糖漬和干燥環(huán)節(jié)。本研究比較了氯化鈉、碳酸氫鈉、檸檬酸鈉、異抗壞血酸鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉對蒸煮黑豆的軟化效果,以碳酸氫鈉的軟化效果最佳。碳酸氫鈉用在浸泡、蒸煮或糖漬任一環(huán)節(jié)中都會使浸漬后黑豆的含水率提高、硬度和固形物增加率降低。碳酸氫鈉用于蒸煮環(huán)節(jié)時對黑豆的軟化效果最為顯著。當碳酸氫鈉的添加量為0.2%時,熟化的黑豆不僅獲得理想的硬度而且口感良好。

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Softening effects of sodium salts on the candied black soybean

ZHAO Rui,YAO Xin-miao,LU Shu-wen*,ZHANG Ying-lei,ZHANG Li-li,LI Zhe-bin,XIE Xue-jun

(Food Processing Institute,Helongjiang Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150086,China)

To give the solution for the problem of the hard texture of candied black soybean,a single factor analysis method was applied to compare the soften results of sodium salt varieties for the black soybean to improve the texture quality of the product. Six varieties of sodium salt including sodium bicarbonate,sodium citrate,sodium erythorbate,sodium chloride,sodium hexametaphosphate and sodium tripolyphosphate,were selected as addition agents. The variety,addition step and the level of sodium salts were selected as the influencing factors,and the sensory characteristics and hardness of black soybean were selected as the objective factors to determine the reasonable the sodium salt variety for black soybean processed,and develop the addition step and the addition level. The results showed that sodium bicarbonate had the most significant effect on the softening case of black soybean among the six sodium salt varieties. Sodium bicarbonate might improve the water retention capacity of black soybean,and reduce the hardness and the solid addition rate. These effects were significant in the cooking step and 0.2% sodium bicarbonate added in the cooking step could effectively decrease the hardness of black soybean with premium sensory quality. These results can be used as the references for bean processing.

black soybean;sodium salt;sodium bicarbonate;softener

2016-06-01

趙蕊(1982-),女,博士,助理研究員,研究方向:農產品加工,E-mail:151290185@qq.com。

*通訊作者:盧淑雯(1968-),女,博士,研究員,研究方向:農產品加工,E-mail:shuwenl@sina.com。

哈爾濱市應用技術研究與開發(fā)項目(2015RAQYJ063);黑龍江省農業(yè)科學院引進博士人員科研啟動金項目(201507-46)。

TS201.1

B

1002-0306(2016)23-0253-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.039