大豆品種及油體富集工藝對腐竹品質的影響

向鳳蘭,吳爾文,陳 沛,王金社,李思梅,王金梅*

1.華南理工大學 食品科學與工程學院,小麥和玉米國家工程研究中心,廣東 廣州 510640

2.廣東省農業科學院 農業生物基因研究中心,廣東省農作物種質資源保存與利用重點實驗室,廣東 廣州 510640

3.河南省作物分子育種研究院,河南 鄭州 450002

4.廣東豆本營食品科技有限公司,廣東 河源 518000

腐竹是由大豆打漿,在85～90 ℃加熱條件下,隨著水分的蒸發,在漿液表面形成的一種包裹油體的蛋白質膜。腐竹由于具有良好的營養價值和類似肉類的質地而深受消費者歡迎,尤其是素食者。近年來,對腐竹的研究主要集中于大豆品種及加工工藝條件對其品質的影響等方面。

不同品種的大豆由于營養物質和理化性質的差異,決定了用其制備腐竹的品質也會有所差別,如色澤、復水性、機械性能等。研究人員發現豆漿中脂肪含量升高,腐竹的抗拉強度、延伸率和透水率都會降低;可溶性糖含量升高,抗拉強度會降低,但延伸率升高,透水率先升高后下降[1]。7S與11S蛋白是大豆蛋白中占比較大的儲藏蛋白,其疏水性、乳化性、熱穩定性、溶解性及凝膠性等性質的差異導致其對膜的形成有重要影響[2]。7S與11S蛋白的比值(7S/11S)對腐竹機械性能也有明顯的影響,7S/11S越低,膜的機械性能越好[3]。Chen等[4]通過對比不同基因缺陷型大豆(所含蛋白質種類不同)制備的腐竹,發現蛋白顆粒(>40 nm,主要由11S蛋白堿性多肽自身通過二硫鍵或者疏水相互作用聚集而形成的復合體)對腐竹的形成最重要。

在腐竹實際生產過程中,除了通過篩選大豆品種提高腐竹品質外,外加食品添加劑和優化煮漿揭皮工藝是提高腐竹品質的關鍵措施。添加阿魏酸可以提高腐竹的耐煮性,添加甘油、山梨醇、羧甲基纖維素鈉可以提高腐竹的拉伸強度和延伸率[5];添加植物提取物(如葡萄柚籽提取物、松針提取物)或谷氨酰胺轉氨酶可以改善腐竹的抗氧化性能和質地[6-7]。此外,Zhang等[8]研究發現,豆漿的初始濃度和揭皮時漿液的深度會改變腐竹膜的組成和結構,初始濃度為7.0%(大豆與水的質量比為1∶9.5)和漿液深度為2.3 cm的豆漿揭出的腐竹更加致密均勻,具有良好的機械性能。居巧苓[9]通過調酸工藝制備了大豆油體富集物,其11S蛋白也相對富集于油體富集物中,豆漿中的可溶性糖及部分7S蛋白、大豆乳清蛋白等固形物通過離心除去?；?1S蛋白對于腐竹形成和品質的強烈影響,且以優化制備流程為手段提升腐竹品質的研究尚未見報道,因此,作者探討大豆品種及油體富集工藝對腐竹品質的影響,對腐竹營養成分、得率、揭皮速度、感官及機械特性進行測定,以期為優質腐竹的工業化生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆(鄭1440、鄭1659、鄭16365、鄭1311、鄭16377、鄭16158、鄭16436)：2022年,河南省農業科學院;商品豆：廣西梧州冰泉豆漿有限公司;蒽酮試劑：阿拉丁試劑有限公司;其他試劑：成都市科隆化學品有限公司,均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

FDM-Z100磨漿機：廣東樂創智能科技有限公司;CM-3600d色差儀：江蘇巨立儀器有限公司;Instron材料試驗機：北京東方孚德技術發展有限公司;KDN-103F半自動凱氏定氮儀、Soxtec 2055索氏脂肪抽提儀：FOSS分析儀器公司;LXJ-IIC離心機：上海安亭科學儀器廠;FW100多功能研磨機：廣東長柏電器實業有限公司;DYCZ-24KF四板垂直電泳儀：北京六一生物科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 大豆及腐竹中基本成分的測定

蛋白質含量測定參照GB 5009.5—2016,采用全量凱氏定氮法。粗脂肪含量測定按照GB 5009.6—2016,采用索氏抽提法?？扇苄蕴呛繙y定參照張述偉等[10]的方法,采用蒽酮比色法。

1.3.2 SDS-PAGE

根據Laemmli[11]的方法并稍加修改。在還原條件下,采用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳 (sodium dooecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE) 分析上清液蛋白質組成及分子量。將樣品稀釋液與上樣緩沖液以體積比4∶1混合(蛋白最終質量濃度為2～4 mg/mL),然后放入沸水中加熱5 min。采用DYCZ-24KF四板垂直電泳儀,膠板厚度1.5 mm,分離膠質量分數12%,濃縮膠質量分數5%,上樣量15 μL。于恒壓下進行電泳,樣品在濃縮膠中電壓80 mV,進入分離膠后調為120 mV。采用0.1%考馬斯亮藍R250對膠片進行染色30 min,之后使用乙醇乙酸脫色液 (V(乙醇)∶V(乙酸)∶V(水)=100∶100∶800) 進行脫色。電泳凝膠用Bio-Rad公司的Quantity-one軟件分析。

1.3.3 傳統腐竹加工工藝

參考曾仕曉等[12]使用的方法,稱取顆粒飽滿的大豆300 g,按豆水質量比1∶4加蒸餾水,4 ℃浸泡18 h,按豆水質量比1∶6加蒸餾水磨漿,95～100 ℃水浴煮漿 3～5 min。準確稱量煮沸的豆漿800 g,動態揭皮溫度(水浴式)為85～90 ℃,每隔15 min揭皮1次,直至鍋內豆漿不能再揭皮為止。揭完皮后自然晾干4 h后轉入65 ℃烘箱烘2 h,取出冷卻后于室溫密封干燥保存。腐竹均取第3張作為研究對象。

1.3.4 富油體腐竹加工工藝

參考居巧苓等[13]的方法制備大豆油體富集物：稱取大豆500 g,按豆水質量比1∶4加蒸餾水浸泡18 h。然后按豆水質量比1∶6加蒸餾水磨漿,調節生漿至pH 5.7,4 000 r/min離心20 min,沉淀即為大豆油體富集物。將大豆油體富集物沉淀加蒸餾水復溶,從而獲得新的漿液,再調節油體富集物漿液的pH值及固形物含量與原漿(pH 6.5,固形物含量6%)一致。獲得漿液按照1.3.3中的方法制備富油體腐竹。

1.3.5 腐竹得率的測定

分別稱量烘干后每次揭皮的腐竹質量,計算腐竹得率(μ)。

μ=f/m×100%,

式中：f為所得烘干腐竹質量,g;m為干大豆質量,g。

1.3.6 腐竹揭皮速度的測定

每隔15 min揭皮1次,按照揭皮順序分別對腐竹進行編號,直至鍋內豆漿無法揭皮為止,揭皮烘干后稱質量。以腐竹累計產量為縱坐標,揭皮次數為橫坐標作圖。

1.3.7 腐竹機械性能的測定

將制備的腐竹放入飽和氯化鋇溶液中浸泡12 h,測量前將其切成4 cm×4 cm的形狀,利用物性測試儀測定其斷裂時的拉伸強度及延伸率,每個樣品測定3次。探頭選用A/KIE,測定參數：測前速率3 mm/s,測試速率1 mm/s,測后速率5 mm/s。

1.3.8 腐竹色澤測定

將干燥后的腐竹放入飽和氯化鋇溶液中,12 h后選用5個平行樣品,采用色差計測定指標。L*是亮度指標,L*越大表示試樣越明亮,反之越暗。a*和b*是顏色指標,a*較大表示樣本較紅,反之較綠;b*較大表示樣本較黃,反之較藍。

1.3.9 腐竹感官評價

參考宋蓮軍等[14]使用的感官評價方法,選取15位感官評定人員(經過訓練且參加過食品感官評定)對腐竹的色澤、氣味、外觀、口感進行評價,評價標準見表1。評價前對樣品進行編號,評價樣品隨機化,評分后去除極大值和極小值,取平均值。

表1 感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria

1.4 數據處理與分析

每個試驗至少獨立進行3次,結果表示為平均值±標準偏差,使用 SPSS 26 進行方差分析和顯著性檢驗(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 不同品種大豆與腐竹的基本成分

不同品種大豆及其制備腐竹的蛋白、脂肪、可溶性糖含量見表2。8種大豆的組分之間存在顯著性差異。大豆蛋白含量的平均變化區間為40.63%～45.11%,其中鄭16365蛋白含量最高,鄭16158蛋白含量最低;大豆脂肪含量變化區間為19.90%～22.30%,其中鄭16158脂肪含量最高,鄭1311脂肪含量最低;大豆可溶性糖含量變化區間為10.75%～16.54%,其中鄭1440可溶性糖含量最高,鄭1311可溶性糖含量最低。

表2 大豆與腐竹的基本成分Table 2 Basic composition of soybeans and Yuba %

研究表明,蛋白質、脂肪及總糖的質量占比[15]、蛋白質組成[16]等因素對腐竹品質有顯著影響。由表2可知,腐竹蛋白質含量為43.16%～58.24%,其中鄭1659的腐竹蛋白含量最高,鄭16436的腐竹蛋白含量最低;腐竹脂肪含量為26.60%～34.42%,其中鄭16158的腐竹脂肪含量最高,商品豆腐竹的脂肪含量最低;腐竹可溶性糖含量為1.99%～4.99%,其中鄭16365的腐竹可溶性糖含量最高,商品豆腐竹的可溶性糖含量最低。由此可見,腐竹基本成分的含量與大豆的基本成分含量的變化趨勢不完全一致,這可能與大豆中蛋白的組成有關。

不同品種大豆的蛋白組成見圖1。大豆的7S/11S為0.35～0.45,其中商品豆的7S/11S最高,鄭1440的7S/11S最低,說明商品豆中7S蛋白含量較高,而鄭1440大豆中11S蛋白含量相對較高。腐竹的制備類似于熱致凝膠的形成,7S、11S球蛋白由于凝膠機制及凝膠形成參與作用力的不同而導致二者凝膠性質有顯著差異[17]。Rani等[18]的研究表明,在成膜過程中,蛋白分子受熱變性,二硫鍵被打開,巰基與疏水性殘基充分暴露于表面,隨著水分的蒸發及表面溫度的降低,蛋白分子通過疏水相互作用、氫鍵、二硫鍵重新締合形成網狀膜。

圖1 不同大豆品種的蛋白組分Fig.1 Protein composition of different soybean varieties

2.2 大豆品種對腐竹揭皮速度的影響

由圖2可知,大豆鄭1440和鄭1659的揭皮速度相對于其他6種大豆更快,商品豆的揭皮速度最慢。鄭1440揭皮次數最多,這可能與脂質及蛋白含量影響成膜有關。Chen等[19]對腐竹形成機理的研究表明,在豆漿加熱過程中,根據粒徑的大小,豆漿中固形物擴散到表面的速度從大到小依次是碳水化合物、蛋白粒子、油體,隨著表面水分的蒸發,三者相互碰撞交聯形成腐竹膜。鄭1440中可溶性糖含量最高(表2),其擴散速度最快,這可能是成膜最快的原因。宋蓮軍等[14]也發現類似結果,即大豆的蛋白與總糖的比值與腐竹揭膜速率、得率呈顯著負相關。

圖2 大豆品種對腐竹揭皮速度的影響Fig.2 Effect of soybean variety on film formation rate

2.3 大豆品種對腐竹色澤及得率的影響

由表3可知,L*為64.68～84.27,a*為1.79～3.09,b*為5.40～18.51,鄭16377腐竹的亮度高于其他腐竹,而商品豆腐竹的亮度明顯低于其他腐竹,色澤明亮度可能與蛋白及碳水化合物之間的美拉德反應程度及大豆本身的顏色有關。鄭1440腐竹的得率最高(34.27%),這與圖2中鄭1440腐竹成膜最快相印證;鄭16158腐竹得率最低,這可能與其蛋白和脂肪的配比有關,其蛋白含量(40.63%)最低,脂肪含量(22.3%)最高。漿液中蛋白與脂肪比例失調會導致蛋白基團間相互碰撞的機會減少、基團之間相互交聯作用受到阻礙,從而減緩成膜。藍偉杰等[15]的研究表明,當蛋白與脂肪比值小于3∶1時,脂肪占比越大,得率越低。

表3 不同大豆品種對腐竹色澤及得率的影響Table 3 Effect of different soybean varieties on the colour and yield of Yuba

2.4 大豆品種對腐竹機械性能的影響

由圖3(a)可以看出,不同品種腐竹的延伸率差異較大。延伸率越大,表明腐竹的拉伸效果越好。其中,鄭1440腐竹的延伸率最大,達到93.65%,鄭16436腐竹的延伸率最小(30.21%)。鄭1440腐竹延伸率高說明此品種的腐竹在制備過程中,油體和脂肪能夠在形成腐竹時更充分、均勻地嵌合,形成的膜更加緊密和連續[8,15]。由圖3(b)可知,不同品種大豆制備的腐竹的拉伸強度變化范圍為0.04～0.19 MPa,其中,鄭1440腐竹的拉伸強度最大,達到0.19 MPa,鄭16436腐竹的拉伸強度最小,為0.04 MPa,與腐竹的延伸率結果一致。這可能是由于鄭1440大豆中11S蛋白含量最高,11S是凝膠性蛋白,含硫氨基酸含量遠高于7S,所形成凝膠的網絡更加致密、均勻,且交聯度高[20]。

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖3 大豆品種對腐竹機械性能的影響Fig.3 Effect of soybean variety on the mechanical properties of Yuba

2.5 大豆品種對腐竹感官品質的影響

對各個大豆品種制備的腐竹進行感官評價,結果見表4。鄭16436的綜合得分最低(63.91),鄭1440的綜合得分最高(71.79),值得注意的是,鄭1440的口感評分明顯高于其他腐竹,這與腐竹機械性能的測定結果一致,說明鄭1440腐竹口感更筋道,更接近肉的質地。綜合對腐竹的營養成分、機械性能、色澤、得率以及感官評價的分析可以得出,在8種大豆中,鄭1440大豆制備的腐竹品質最佳。

表4 不同品種大豆制備腐竹感官評價Table 4 Sensory evaluation of Yuba produced with different kinds of soybean

2.6 制備工藝對腐竹品質的影響

目前,油體富集工藝已用于制備豆腐及脂肪替代物[9,21],均表現出良好的凝膠品質。將原漿調節pH 5.7后離心,可分別得到上清液及沉淀(干基得率為56.02%)兩相,圖4(a)為油體富集工藝對漿液蛋白種類的影響,經過油體富集后,上清液中只剩下7S蛋白的亞基條帶,證明在油體富集物沉淀中11S蛋白相對富集。由圖4(b)可知,與傳統工藝制備的豆漿相比,富油體工藝制備的豆漿干基蛋白質含量無明顯差異,而脂肪含量卻由23.70%提高到32.19%。

圖4 油體富集工藝對漿液組分的影響Fig.4 Effect of oil enrichment process on slurry composition

由圖5(a)可知,傳統工藝制備腐竹揭皮次數為14次,制作的腐竹總質量為34.68 g,而富油體工藝制備腐竹揭皮次數為16次,制作的腐竹總質量為48.95 g,說明后者成膜更快。富油體工藝制備的腐竹色澤也更加明亮(表5)。由圖5(b)可知,富油體工藝制備的腐竹機械性能更佳,延伸率提高17.25百分點,拉伸強度提高0.01 MPa。以上結果說明富油體工藝制備的腐竹具有更好的品質。這可能與油體富集物中11S蛋白及油體的富集有關(圖4),一方面,在豆漿加熱揭皮的過程中二硫鍵起到關鍵作用,11S蛋白含有更多的二硫鍵和巰基,形成更加均勻致密、機械性能更好的腐竹膜,藍偉杰等[15]發現,11S/7S越大,膜的拉伸強度越高;另一方面,油體由于粒徑較大,濃度高,幾乎不會擴散到下層漿液,可能有助于蛋白與油體的快速碰撞交聯形成網絡。此外,富油體工藝去除了部分豆漿中的乳清蛋白及可溶性糖,使漿液黏度更低,有利于腐竹的主要成分向上擴散形成網狀薄膜?？扇苄蕴堑臏p少則可以抑制美拉德反應,腐竹色澤更加明亮[22]。

表5 制備工藝對腐竹色澤的影響Table 5 Effect of preparation process on the colour of Yuba

由表6可知,富油體腐竹的綜合評分更高,值得注意的是,富油體工藝制備的腐竹色澤更容易被品評者接受,且其口感評分明顯高于傳統工藝腐竹,咀嚼口感更筋道,這與拉伸強度和延伸率更高的結果相互印證。

表6 不同工藝制備腐竹的感官評分Table 6 Sensory scores of Yuba produced with different kinds of preparation process

3 結論

所選8種大豆的蛋白、可溶性糖、脂肪含量之間存在顯著差異,但其制備腐竹的成分與大豆中成分含量的變化趨勢不完全一致。由SDS-PAGE分析可知,鄭1440為11S蛋白亞基較為豐富的大豆品種。鄭1440腐竹成膜最快、得率最高,延伸率及拉伸強度顯著優于另外7種大豆。鄭1440腐竹綜合感官評分最高,尤其是口感及色澤的得分。與傳統制備腐竹的工藝相比,富油體工藝使豆漿中的7S蛋白被部分去除、11S蛋白相對富集、油體脂肪含量明顯提高。油體富集腐竹基本成分的改變是其成膜速率、得率、機械性能、色澤及感官品質等明顯改善的主要原因,油體富集工藝導致的漿液成分變化及機理仍需要進一步探究。