徐婧婷， 李木子， 李 玥， 郭順堂,*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物蛋白與谷物加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院， 北京 100083；2.北京康得利智能科技有限公司， 北京 100074)

大豆[Glycinemax(Linn.) Merr.]是木蘭綱(Magnoliopsida)豆目(Fabales)蝶形花科(Papilionaceae)大豆屬(Glycine)一年生草本植物的果實(shí)，是世界各地區(qū)主要種植的糧食作物，原產(chǎn)于中國，古名“菽”，4000多年前已在我國黃河流域種植[1]。豆乳凝膠(如豆腐、豆花等)是我國傳統(tǒng)食品，是大豆經(jīng)過浸泡、磨漿、過濾、煮漿得到的豆乳在凝固劑作用下形成的具有一定硬度和彈性的凝膠體。其工序復(fù)雜、煩瑣，而且各個條件單元均對豆腐的品質(zhì)產(chǎn)生重要的影響作用，也正是因?yàn)榧庸l件的不同，豆乳可以被加工成老豆腐、嫩豆腐、充填豆腐、豆花等多種品類。

浸泡是傳統(tǒng)豆制品加工中必不可少的第一步工序。浸泡過程中，大豆籽粒表皮軟化，子葉吸收水分使細(xì)胞膨脹，大豆蛋白質(zhì)實(shí)現(xiàn)浸提，同時也有效降低豆?jié){中胰蛋白酶抑制劑活性和植酸含量[2-3]。大量研究表明：浸泡條件不同，對營養(yǎng)物質(zhì)的溶出、凝乳的得率以及凝膠品質(zhì)產(chǎn)生重要的影響。浸泡溫度太低(<10 ℃)或太高(>60 ℃)，都將降低豆腐的品質(zhì)，在20～30 ℃條件下浸泡豆腐的凝膠強(qiáng)度和保水性最好[4]。當(dāng)浸泡溫度15 ℃、浸泡時間9 h時，原料大豆含水量適當(dāng)，此時制作的豆腐的彈性和硬度最大，且組織有明顯孔隙，結(jié)構(gòu)舒展[5]。當(dāng)大豆在20 ℃條件下浸泡17 h時所制作的葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯(glucosactone, GDL)豆腐品質(zhì)最高[6]。張平安等[7]研究也發(fā)現(xiàn)，浸泡溫度22 ℃、浸泡時間12 h時，可獲得凝膠強(qiáng)度最好的GDL豆腐。除了改變溫度和時間外，浸泡液pH值也可能影響產(chǎn)品的品質(zhì)。在浸泡液中加入NaHCO3能軟化大豆組織，提高大豆蛋白質(zhì)的溶出率[8]。李立英等[9]在優(yōu)化豆?jié){生產(chǎn)工藝時發(fā)現(xiàn)，按100 g干大豆添加0.2 g的碳酸鈉的比例，將碳酸鈉添加至300 g的浸泡液中，可以得到蛋白質(zhì)含量較高的豆?jié){，且基本不會影響豆?jié){滋氣味。

已有研究表明：改變浸泡條件對豆乳凝膠品質(zhì)均可產(chǎn)生不同程度的影響，但不同浸泡條件下豆乳凝膠的品質(zhì)會產(chǎn)生何種變化，目前尚不明確。此外，豆乳凝膠產(chǎn)品品類豐富，不同產(chǎn)品的硬度、彈性等品質(zhì)要求也是不一致的。例如老豆腐需要一定的硬度以保證可以進(jìn)行燉、煮加工，而嫩豆腐和豆花則要求能具備入口即化、硬度小的特點(diǎn)。然而對于不同的豆乳凝膠產(chǎn)品應(yīng)如何優(yōu)選浸泡條件，目前尚不清楚。為此，本研究分別使用堿液與蒸餾水對大豆進(jìn)行浸泡，并選擇4 ℃(多數(shù)微生物、酶活性受到抑制，呼吸強(qiáng)度弱，未結(jié)冰)、25 ℃(常見室溫條件)、37 ℃(多數(shù)微生物、酶作用最適溫度，呼吸作用較強(qiáng))、55 ℃(溫度較高，但此時蛋白質(zhì)未發(fā)生變性)4個典型溫度為作用條件，明確不同浸泡條件對豆乳凝膠形成過程、豆乳凝膠保水性和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響，提出適于不同加工環(huán)境和不同產(chǎn)品類型的原料浸泡條件，以期為工業(yè)化生產(chǎn)中提升加工時效、滿足產(chǎn)品的多樣化生產(chǎn)等需求提供支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

普通大豆[w(粗蛋白質(zhì))=40.74%、w(粗脂肪)=20.22%、w(磷)=0.712 25%、w(鈣)=0.236 58%、w(可溶性蛋白)=26.50%]，產(chǎn)地我國東北地區(qū)。消泡劑(百鉆牌)，市售，安琪酵母股份有限公司；碳酸鈉、乙醇，分析純，北京化工廠；牛血清蛋白，德國Amersco公司；磷酸，分析純，北京化學(xué)試劑公司；葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯，上海麥克林生化科技有限公司；G- 250考馬斯亮藍(lán)，美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV1800型紫外- 可見分光光度計和AY220型千分之一電子天平，日本Shimadzu公司；SHJ- A型水浴恒溫磁力攪拌器， 金壇市華鋒儀器公司；LXJ- IIB型大容量低速離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；QL- 901型旋渦混合儀，海門市其林貝爾儀器制造有限公司；DHG- 9140型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司；SHI- Ⅲ型循環(huán)水真空泵，上海亞榮生化儀器廠；SHJ- A型水浴恒溫磁力攪拌器，金壇市華鋒儀器公司；IH- P10型電磁爐，富士寶家用電器有限公司；DHR- 2型動態(tài)流變儀，美國TA公司；CT- 3型質(zhì)構(gòu)儀，美國Brookfield公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1大豆吸水率的測定

為避免大豆品種原料的差異造成的品質(zhì)差異，本研究選擇了同一批市售東北大豆作為實(shí)驗(yàn)原料，分別檢測與豆乳凝膠品質(zhì)呈顯著正關(guān)性的關(guān)鍵理化指標(biāo)數(shù)據(jù)[10]，具體數(shù)據(jù)如1.1節(jié)材料與試劑。

稱取20 g經(jīng)挑選的原料大豆于200 mL燒杯中，用自來水淘洗2次，再用去離子水沖洗2次，去除表面雜質(zhì)，按m(大豆)∶m(水)=1∶3的比例將大豆分別浸泡于蒸餾水和w=0.3%的碳酸鈉水溶液中，再分別放置于4、25、37、55 ℃條件下，根據(jù)浸泡溫度的不同設(shè)置不同的取樣時間，按時間間隔要求取樣后將大豆瀝干水分稱量質(zhì)量并記錄，吸水率計算見式(1)。

吸水率=(mxsh-mgdd)/mgdd×100% 。

(1)

式(1)中，mxsh為吸水后大豆質(zhì)量，g；mgdd為干大豆質(zhì)量，g。

1.3.2大豆吸水動力學(xué)模型的建立

Peleg模型為兩參數(shù)非指數(shù)的經(jīng)驗(yàn)型方程，能夠較好地用于表示物料吸收水分與時間、溫度的關(guān)系[11-12]。其主要形式見式(2)。

(2)

式(2)中，wt指樣品在t刻的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；w0指樣品中初時刻的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；t指浸泡時間，h；K1為Peleg方程的速率常數(shù)，100 h；K2為Peleg方程的容量常數(shù)。式(2)可進(jìn)一步轉(zhuǎn)成式(3)。

(3)

1.3.3豆乳的制備

稱取約40 g除雜后的大豆于400 mL燒杯中，自來水淘洗兩次，再用去離子水沖洗兩次，去除表面雜質(zhì)，按m(大豆)∶m(水)=1∶3的比例將大豆分別浸泡于蒸餾水和w=0.3%的碳酸鈉水溶液中，分別放置于4 ℃冰箱、25 ℃(室溫條件)、37 ℃和55 ℃水浴鍋中，浸泡至恰好飽和(浸泡后的大豆吸水率最高時視為飽和)，棄去浸泡液，用蒸餾水淘洗兩次，再以m(大豆)∶m(水)=1∶7的比例打漿，每打漿40 s間停10 s，重復(fù)3次。在豆乳中加入0.16 g消泡劑并混勻，通過鋪有120目尼龍紗布的布氏漏斗用真空抽濾裝置抽濾，即為豆乳。

1.3.4豆乳蛋白質(zhì)濃度的測定

采用Bradford方法[13]測定豆乳中可溶性蛋白。將100 mg G- 250考馬斯亮藍(lán)溶解到50 mLφ=95%的乙醇溶液中，然后加入100 mLφ=85%的磷酸水溶液，加蒸餾水至800 mL過夜，定容至1 L，然后在室溫下用兩層定性濾紙抽濾備用。每組取0.1 mL豆乳加4.9 mL蒸餾水稀釋均勻，吸取0.1 mL稀釋液，再加入5 mL的G- 250考馬斯亮藍(lán)溶液震蕩混勻，靜置5 min后用紫外- 可見光分光光度計在595 nm波長處測定吸光值。以牛乳清白蛋白制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算蛋白粉樣品中的可溶性蛋白濃度。

1.3.5豆乳凝膠的制備

GDL豆腐是酸誘導(dǎo)形成的凝乳產(chǎn)品，其反應(yīng)條件溫和且不需要壓榨。因此，本研究選擇以GDL豆腐作為豆乳凝膠產(chǎn)品代表進(jìn)行產(chǎn)品制備和品質(zhì)評價。

按1.3.3節(jié)制備豆乳，將120 mL過濾后的豆乳倒入燒杯中，于沸水浴中加熱，待其中心溫度升高至95 ℃時，繼續(xù)加熱5 min。然后立即取出燒杯放入冰水浴冷卻至室溫。準(zhǔn)確稱取0.40 g葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯，溶解于8 mL蒸餾水中，與冷卻后的豆乳混合均勻，分裝于20 mL注射器中(直徑20 mm，高100 mm)，封住管口于75 ℃水浴鍋中保溫60 min，取出自然放涼，并在4 ℃冰箱中靜置過夜使豆乳凝膠結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，使用前取出放至室溫。

1.3.6豆乳凝膠得率的測定

取20 g混合有凝固劑的豆乳于已知質(zhì)量mxh的小盒中，于75 ℃保溫60 min，棄去黃漿水稱其質(zhì)量mzzl，獲得該條件下豆乳凝膠的質(zhì)量。稱取1.3.3節(jié)中約40 g大豆所獲豆乳質(zhì)量，記錄為mdr，推算每100 g大豆所得豆乳凝膠的得率。

(4)

1.3.7豆乳凝膠含水率的測定

參考Wang等[14]的方法。取潔凈干燥至恒重的鋁盒，記錄為mlh，取3 g左右豆乳凝膠樣品于鋁盒中，記錄總質(zhì)量為mgs。于105 ℃鼓風(fēng)干燥器中干燥至恒重，記錄干燥后兩者總質(zhì)量mgg。

(5)

1.3.8豆乳凝膠保水性的測定

參考Wang等[14]的方法。用一種特殊的帶有內(nèi)管的50 mL離心管對豆乳凝膠的保水性進(jìn)行測定。稱取約3 g豆乳凝膠樣品，放置于帶有濾紙和篩孔的內(nèi)管中，記錄加樣前后管重分別為m1、m2。將內(nèi)管放入離心管中，2 000 r/min離心10 min，取出內(nèi)管吸干管壁上的水珠后稱重得到質(zhì)量m3。

(6)

1.3.9豆乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測定

取高度約1 cm豆乳凝膠樣品，使用質(zhì)構(gòu)儀的TPA模式進(jìn)行樣品的質(zhì)構(gòu)測試。測試探頭采用表面平整的TA25/1000探頭，夾具型號為TA- RT- KIT。測試條件如下：觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載5.0 g，形變量40%，測試速度0.5 mm/s，返回速度0.5 mm/s，循環(huán)兩次。儀器自帶的軟件記錄壓縮過程的TPA曲線。

1.3.10豆乳凝固過程流變學(xué)特性的測定

參考Wang等[15]的方法略有改動。使用TA流變儀在平行板模式下使用震蕩測試進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。按1.3.5節(jié)中的比例要求(m豆乳∶mGDL=300∶1)將豆乳和GDL混合均勻后，立刻取1 mL左右樣品于流變儀平行板(d=40 mm)中央，調(diào)節(jié)探頭與平板位置至1 mm，吸去周圍多余試樣，并用硅油進(jìn)行密封以減少液體的蒸發(fā)。設(shè)定加熱溫度75 ℃，實(shí)驗(yàn)時間3 600 s，頻率1 Hz，形變量0.5%，記錄彈性模量G′隨時間的變化的函數(shù)曲線。函數(shù)曲線用以下Kohyama的經(jīng)驗(yàn)公式[16]進(jìn)行擬合。

Gt=G′sat[1-e-k(ti-to)]。

(7)

從加入凝固劑開始計時，其中，Gt為ti時刻的儲存模量，G′sat是Gt的飽和值，k是凝固速率常數(shù)，t0是凝固時間起點(diǎn)(指Gt離開基線的時間點(diǎn))，ti是凝固時間終點(diǎn)；k和G′sat可以通過對凝固曲線進(jìn)行最小二乘法擬合計算得到。

1.3.11豆乳凝膠浸泡條件的優(yōu)選方法

采取Box- Behnken設(shè)計方法，對浸泡溫度(4、25、37、55 ℃)和堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0、0.15%、0.3%)進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，以豆乳凝膠保水性和質(zhì)構(gòu)硬度為響應(yīng)值，通過實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行分析,利用響應(yīng)面法來預(yù)測適用于不同類型豆乳凝膠產(chǎn)品的浸泡工藝條件。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

所有實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行至少3次平行測定，兩次重復(fù)。所有實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行重復(fù)，結(jié)果取其平均值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Excel 2016和SPASS18.0軟件進(jìn)行分析處理和方差分析，利用Origin 8.0 軟件進(jìn)行繪圖，通過單因素方差分析對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，當(dāng)P<0.05時，認(rèn)為數(shù)據(jù)間存在顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸泡條件對大豆吸水率的影響

2.1.1大豆吸水率曲線的變化

適當(dāng)?shù)慕菘梢允沟梅N皮軟化，蛋白質(zhì)水化，有利于研磨時磨破細(xì)胞壁，使細(xì)胞質(zhì)中的脂肪、蛋白質(zhì)等充分溶出，蛋白體可得到充分破碎，使蛋白質(zhì)得到最大限度的利用。浸泡不足時，蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分較多地保留在豆渣之中，而浸泡過度同樣會造成豆乳凝膠保水性變差、質(zhì)地粗糙等問題。大豆在不同浸泡條件下的吸水率見圖1。總體來看，無論選擇何種浸泡條件，大豆籽粒吸水行為都存在一定共性：籽粒質(zhì)量隨浸泡時間延長而增加，吸水速率隨時間的延長而減少。

圖1 不同浸泡條件下大豆吸水率的變化Fig.1 Changes of water absorption rate of soybean at different soaking conditions

從圖1中可以看出，隨著溫度的升高，大豆吸水至飽和狀態(tài)的時間越短。在55 ℃條件下，大豆浸泡至飽和所需要時間比常溫條件(25 ℃)縮短了一半。這主要是由于隨著溫度升高，水分子擴(kuò)散速度變快，吸水速度加快。同時大豆籽粒中的一些內(nèi)源酶活性增強(qiáng)，表皮結(jié)構(gòu)軟化，孔隙增大，從而更有利于水分進(jìn)入籽粒中。與此同時筆者也注意到，在55 ℃浸泡時，大豆籽粒達(dá)到最高吸水率后出現(xiàn)減少趨勢，最后趨于穩(wěn)定。長時間浸泡后，大豆吸收過飽和，反而會導(dǎo)致可溶性固形物溶解于浸泡液中，從而造成了大豆籽粒中干物質(zhì)的損失[8]。

為明確堿液浸泡大豆(pH值)對豆乳凝膠品質(zhì)的影響，選擇熱燙法制漿過程中通常使用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的碳酸鈉溶液進(jìn)行浸泡，在此條件下溶液pH值為 8.3[17]。從圖1中可以看出，與蒸餾水浸泡相比，一定濃度的堿液使得大豆吸水速率增加，但后期的質(zhì)量減少速度也相對較快。在常溫(25 ℃)與低溫(4 ℃)條件下，堿液有利于種皮的軟化，并且隨著溫度升高，水分?jǐn)U散速率增加。同時，一定濃度的堿液有利于蛋白質(zhì)水和更加充分，組織更為松散，使得吸水率呈現(xiàn)上升趨勢。

2.1.2大豆吸水動力學(xué)模型的分析

為明確不同條件下大豆吸水率之間的差異，將大豆在前8 h的吸水變化情況采用Peleg數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合，得到方程相關(guān)參數(shù)K1、K2和R2，結(jié)果見表1。

表1 不同處理方式下大豆浸泡Peleg方程參數(shù)

1/K1是樣品的初始吸水率，因此K1值與樣品的吸水率呈負(fù)相關(guān)，值越小，樣品吸水速率越快[18]。從表1中可以發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，K1值呈下降趨勢，也就說明樣品的初始吸水率隨溫度的升高而升高。而加入堿液后，無論何種溫度下的K1值均低于該溫度下的蒸餾水浸泡，進(jìn)一步證明了堿液的加入的確有助于增加大豆的吸水率。K2值為容量常數(shù)，目前關(guān)于Peleg 容量常數(shù)K2與溫度之間的關(guān)系尚無統(tǒng)一定論[18]，本研究中也發(fā)現(xiàn)Peleg 常數(shù)K2在不同溫度下的表現(xiàn)無規(guī)律可循，加入堿水后，其K2值也未表現(xiàn)出較大的影響。

由此而見，溫度以及浸泡液的類型對大豆吸水速率影響很大。從圖1中可以看出，浸泡溫度每升高20 ℃左右，浸泡時間幾乎縮短為原來的一半；而一定濃度的堿液浸泡會因蛋白質(zhì)水和作用更突出而表現(xiàn)更好的吸水性。但需要注意的是，隨著浸泡時間的延長，籽粒質(zhì)量會出現(xiàn)先增加后減少的趨勢，過度浸泡會造成固形物的溶出，在生產(chǎn)加工過程中既耗費(fèi)時間，又會降低原料使用率，因此在實(shí)際操作過程中一定要控制好浸泡時間。

2.2 浸泡條件對豆乳蛋白質(zhì)含量的影響

豆乳蛋白質(zhì)濃度是表現(xiàn)豆?jié){浸出效果的重要指標(biāo)之一，也是制備豆乳凝膠的先決條件[8]，浸泡條件對豆乳蛋白質(zhì)濃度的影響見圖2。從圖2中可以看出，在4 ℃和25 ℃條件下，無論使用蒸餾水還是堿液浸泡，生豆乳中的蛋白質(zhì)濃度隨著溫度的升高略有增加，但超過37 ℃后蛋白質(zhì)濃度反而呈下降趨勢，這也進(jìn)一步說明了高溫浸泡確實(shí)容易導(dǎo)致蛋白質(zhì)的溶出[19]，特別是在55 ℃浸泡條件下還出現(xiàn)了抽濾過程中豆渣與豆乳分離困難的現(xiàn)象，進(jìn)一步導(dǎo)致了蛋白質(zhì)得率的下降。從浸泡液的環(huán)境條件來看，加入堿液更有利于蛋白質(zhì)的提取，提高了豆乳中蛋白質(zhì)濃度。已有研究報道，當(dāng)pH值偏堿性時，蛋白質(zhì)更易發(fā)生解離和解聚，促使溶解度增加，由此提高了豆乳中蛋白質(zhì)的濃度。總體來看，在不考慮其他因素時，25 ℃浸泡時蛋白質(zhì)提取率最高，4 ℃與37 ℃下提取率相近。同時，浸泡時可考慮加入適量堿液來提高豆乳的產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量。

圖2 浸泡條件對豆乳蛋白質(zhì)濃度的影響Fig.2 Concentration of protein in soymilk affected by soaking condition

2.3 浸泡條件對豆乳凝膠品質(zhì)的影響

得率、含水量和保水性是豆腐、豆花等豆乳凝膠產(chǎn)品的重要生產(chǎn)指標(biāo)。得率與生產(chǎn)成本直接相關(guān)；含水量與品質(zhì)直接相關(guān)，太低和太高均影響品質(zhì)；保水性則反映了豆乳凝膠保持水分的能力，對產(chǎn)品的品質(zhì)穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響[20]。因此，為明確浸泡條件對豆乳凝膠品質(zhì)的影響，對不同浸泡條件下的豆乳凝膠得率、含水量和保水性分別進(jìn)行測定，結(jié)果見圖3。

圖3 不同浸泡條件下豆乳凝膠的得率、含水量及保水性Fig.3 Yield, water containing and water-holding ability of soymilk gel affected at different soaking condition

由圖3(a)可知，無論使用蒸餾水還是堿液浸泡，在低于25 ℃條件下浸泡時，隨著溫度升高，豆乳凝膠得率略有增加，但37 ℃與55 ℃時呈現(xiàn)出下降的趨勢；采用堿液浸泡后，各組分的豆乳凝膠得率均高于蒸餾水。從含水量上來看，由于本研究選擇非壓榨型凝乳產(chǎn)品，因此含水量的變化差異不大。從保水性上來看，豆乳凝膠的保水性都呈現(xiàn)明顯的先上升后下降的趨勢。低于25 ℃浸泡時，是否使用堿液浸泡對豆乳凝膠的保水性沒有影響；但在37 ℃與55 ℃浸泡時，使用堿液浸泡能夠顯著提高豆乳凝膠保水性。堿液浸泡有促使蛋白質(zhì)組織更為松散和增加溶解度的作用，同時本研究選擇的是非壓榨產(chǎn)品，它不需要通過壓力排除乳清，當(dāng)體系中可溶性蛋白濃度越大，參與豆乳凝膠形成的蛋白質(zhì)則越多，而蛋白質(zhì)又是形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，因此其保水性較蒸餾水浸泡更強(qiáng)。

2.4 浸泡條件對豆乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響

不同浸泡方式制得豆乳凝膠的質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果見表2。從表2中可以看出，隨著浸泡溫度的升高，硬度呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，這與前面蛋白質(zhì)濃度、含水量呈現(xiàn)的趨勢一致。浸泡溫度過高，蛋白質(zhì)流失，形成豆乳凝膠的蛋白減少，豆乳凝膠硬度降低。豆乳凝膠的硬度與水分含量呈負(fù)相關(guān)，在形成凝膠網(wǎng)絡(luò)的過程中包含的水分越多，產(chǎn)品的硬度越小。在37 ℃與55 ℃時，由于蛋白質(zhì)濃度下降，參與凝膠網(wǎng)絡(luò)形成的蛋白少，從而使得硬度降低。豆乳凝膠的彈性有略微降低的趨勢，但差異并不明顯。黏性無顯著規(guī)律，咀嚼性隨溫度升高則表現(xiàn)出較為明顯的下降趨勢，內(nèi)聚性則表現(xiàn)出先升高后下降趨勢。從浸泡液的性質(zhì)上來比較看，堿液浸泡更有利于內(nèi)聚性和彈性的增強(qiáng)，在低溫條件下有利于硬度的增加，進(jìn)一步證實(shí)了堿液促進(jìn)蛋白溶出，從而增強(qiáng)了豆乳凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

表2 浸泡條件對豆乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.5 浸泡條件對豆乳凝固流變學(xué)特性的影響

在線性黏彈區(qū)內(nèi)通過微小形變可監(jiān)測豆乳凝固過程的流變學(xué)特性，對于黏彈體系來說，G′表征豆乳凝膠的“類固”程度(彈性)，k值表征凝固速率[16]。對不同浸泡條件下大豆制備豆乳流變學(xué)特性見表3。從表3可知，隨著浸泡溫度由4 ℃到25 ℃,儲能模量和凝固速率升高，而在37 ℃后儲能模量與凝固速率減小。堿液浸泡也表現(xiàn)出同樣的規(guī)律，但儲能模量除37 ℃外均高于蒸餾水浸泡，而凝固速率在低于25 ℃時與蒸餾水無差異，但高于此溫度其凝固速率急劇下降。凝固速率直接影響形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，從而控制了豆乳凝膠的質(zhì)地和保水能力，k值小，形成的豆乳凝膠的保水性強(qiáng)，剛性弱[15]。

表3 不同浸泡條件下豆乳酸促凝膠形成過程及所形成豆乳凝膠的流變學(xué)特性

2.6 豆乳凝膠浸泡條件的優(yōu)選結(jié)果

浸泡是豆制品生產(chǎn)中耗時最長和因季節(jié)變化而不易控制的重要環(huán)節(jié)。而根據(jù)產(chǎn)品的特性選擇合適的浸泡溫度、合理地利用溶液性質(zhì)都是生產(chǎn)過程中所要考慮的因素。從前文的結(jié)果中也發(fā)現(xiàn)，浸泡條件不同，豆乳凝膠的得率、保水性和質(zhì)構(gòu)特性均存在顯著的差異。而且無論在何種溫度下，堿液浸泡的豆乳凝膠的得率、保水性和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)總體上均優(yōu)于蒸餾水浸泡。因此，為明確豆乳凝膠最優(yōu)的浸泡條件，以上述結(jié)果中差異較顯著的保水性和質(zhì)構(gòu)硬度為指標(biāo)，將大豆在不同溫度和不同堿液濃度條件進(jìn)行浸泡并制備豆乳凝膠，確定浸泡條件對豆乳凝膠保水性和硬度的影響，結(jié)果見圖4和圖5。

圖4 溫度與堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對豆乳凝膠保水性的影響Fig.4 Effect of temperature and alkali solution concentration on soymilk gel water-holding ability

圖5 溫度與堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對豆乳凝膠硬度的影響Fig.5 Effect of temperature and alkali solution concentration on soymilk gel hardness

通過對豆乳凝膠保水性和硬度的響應(yīng)面分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度在21 ℃時，使用堿液浸泡可以使豆乳凝膠得到最大保水性，溫度在22 ℃時豆乳凝膠硬度最大；在46 ℃時，堿液處理下的豆乳凝膠硬度最軟。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，不同豆乳凝膠產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)條件要求各異，因此從本研究來看，如果對于豆花這類要求質(zhì)地軟、保水性的產(chǎn)品來說，可考慮使用溫度較高(>25 ℃)的堿液浸泡大豆；對于要求具有一定凝膠強(qiáng)度的豆腐類產(chǎn)品來說，可考慮在20 ℃左右常溫條件下使用堿液浸泡，以達(dá)到更好的產(chǎn)品品質(zhì)。

3 結(jié) 論

大豆浸泡條件對豆乳凝膠質(zhì)地與品質(zhì)有顯著的影響[5]。一方面，不同溫度下，大豆吸水至飽和需要的時間不同，為了達(dá)到最佳豆乳質(zhì)量，提高原料的利用效率，應(yīng)根據(jù)大豆品種不同，繪制浸泡溫度下吸水曲線，確定大豆吸水至飽和的時間點(diǎn)。另一方面，即使是吸水達(dá)到飽和，不同溫度下浸泡的大豆制備得到的豆乳凝膠也具有差異。在本研究中選擇的4個浸泡溫度中，在25 ℃條件下浸泡最有利于蛋白質(zhì)的提取，豆乳凝膠強(qiáng)度最強(qiáng)；4 ℃浸泡達(dá)到飽和狀態(tài)所需時間很長，豆乳凝膠強(qiáng)度較25 ℃略有降低，但與25 ℃總體差異不大；當(dāng)浸泡溫度超過30 ℃時，豆乳凝膠強(qiáng)度下降，保水性減弱。因此，在工業(yè)化生產(chǎn)中，不建議采用超過30 ℃的水進(jìn)行浸泡，以免造成豆乳凝膠品質(zhì)的下降。此外，堿性水浸泡可以縮短浸泡時間，同時對產(chǎn)品品質(zhì)有一定的改善作用。當(dāng)工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境處于低溫條件(低于20 ℃)時，可以適當(dāng)采用稀堿溶液浸泡，既會縮短大豆吸水達(dá)到飽和的時間(縮短2～6 h)，也會適當(dāng)提升蛋白質(zhì)的提取率(提升1.50%～6.04%)和豆乳凝膠強(qiáng)度(提升2.93%～3.83%)，這一結(jié)論對工業(yè)化生產(chǎn)豆制品時的浸泡條件給出了數(shù)據(jù)支持。

即在春夏季節(jié)加工環(huán)境氣溫較高時，可以選擇將溫度適當(dāng)控制在25 ℃以內(nèi)，避免豆制品因浸泡溫度較高而導(dǎo)致的品質(zhì)下降；而在秋冬季節(jié)加工環(huán)境氣溫較低時，可以選擇在浸泡水中適當(dāng)添加適量堿，以縮短浸泡時間，提升品質(zhì)。而且對于不同的豆乳凝膠品類產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其品質(zhì)特點(diǎn)選擇合適的浸泡條件。對于生產(chǎn)品質(zhì)要求為質(zhì)構(gòu)軟、保水性好的豆花類產(chǎn)品，可考慮使用溫度較高(大于25 ℃)的堿液浸泡大豆；對生產(chǎn)品質(zhì)的要求為保持一定硬度的豆腐類產(chǎn)品，可考慮在20 ℃左右條件下使用堿液浸泡，以達(dá)到更好的產(chǎn)品品質(zhì)。