正交试验优化传统腐竹制作工艺

谢丽燕，林 莹*，谭瑶瑶，吴 亨

（广西大学轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004）

正交试验优化传统腐竹制作工艺

谢丽燕，林 莹*，谭瑶瑶，吴 亨

（广西大学轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004）

采用物性测定仪及色差仪法结合产品的出品率等指标，对影响腐竹得率和品质的工艺条件进行研究，确定最佳的腐竹生产工艺流程。单因素试验和正交试验结果表明，影响腐竹得率和品质的因素分别为：浆液pH值、脂肪/蛋白质比率，糖类/蛋白质比率，揭膜温度、打浆豆水比。对影响揭膜过程的工艺条件进行正交试验，最终确定腐竹标准工艺条件为原料大豆蛋白质含量34.42%、脂肪17.52%、总糖15.77%、水分11.91%、揭膜浆液pH 8.0、脂肪/蛋白质0.2、糖类/蛋白质0.3、揭膜温度85 ℃、打浆豆水比1∶7。此时腐竹得率为49.02%（对干豆），明度49.72，抗拉强度3.46 MPa，延伸率11.18%，腐竹水分含量9.12%，蛋白质含量46.89%，脂肪含量26.09%，总糖含量12.09%，各项指标符合相关标准。实验所得腐竹与文献报道结果相比，在得率和明度基本保持不变的情况下，抗拉强度提高18.60%，延伸率提高6.93%。

腐竹；优化工艺；出品率；物性仪；色差仪

腐竹作为中国传统大豆制品之一，具有悠久的历史。腐竹加工始于唐朝，是豆制品中的高档品，具有全面而丰富的营养价值，腐竹中的大豆多肽、皂甙、异黄酮、卵磷脂等还能预防若干疾病，如老年痴呆、心血管疾病、缺铁性贫血等[1]，对人体健康大有裨益，素有“素中之荤”的美名。

目前我国的腐竹生产基本是一些手工作坊，生产过程主要依靠师傅的经验，得率低且质量不稳定。国内外对腐竹的研究主要包括腐竹形成机理、生产工艺、添加改良剂以及机械化生产等方面。日本Dan等[2]指出，腐竹与豆腐一样，都是大豆蛋白质不可逆变性产生的。大豆的品种、蛋白质、脂肪和糖类含量[3-4]，甚至二硫键含量[5]都影响着腐竹的形成和品质，而揭膜过程的影响主要是泡豆温度、豆浆pH值、煮浆温度和豆浆固形物浓度等[6]。纵观前人的研究成果，不同的研究者侧重考察的方向不尽相同：欧锦强[1]主要考察揭膜条件对腐竹得率的影响；朱石龙[7]对腐竹得率和品质进行评价时，主要考察的是揭膜工艺的影响；宋莲军等[3]则是对大豆品种和腐竹品质之间的相关性进行研究。以上报道从单一特性或几个不同影响因素或外源添加物进行研究，未形成多因素对腐竹得率和品质影响的较全面而系统的研究结论，同时鲜见影响因素与腐竹得率、品质相关性的报道。因此本实验在单因素试验基础上，结合正交试验考察了各因素对腐竹得率和抗拉强度、延伸率、明度等品质指标的影响，并使用SPSS 17.0对影响因素与指标间的相关性进行研究，为传统腐竹的生产工艺提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

东北大豆 市售；大豆分离蛋白 北京索莱宝科技有限公司；金龙鱼大豆油 益海嘉里食品有限公司；蔗糖 广东光华厂有限公司。

1.2 仪器与设备

料理机 九阳有限公司；全自动pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司；TA-XT Plus物性测试仪 超技仪器技术有限公司；CM-3600d型色差仪 Konicaminolta仪器有限公司。

1.3 大豆主要成分测定

固形物含量：使用阿贝折光仪测定；蛋白质含量：GB/T 5009.5—2003《食品中蛋白质的测定》；脂肪含量： GB/T 5009.6—2003 《食品中脂肪的测定》；水分含量：GB/T 5009.3—2003《食品中水分的测定》；总糖含量的测定：采用蒽酮比色法[8]。

1.4 腐竹的制作

选豆→清选→浸泡→磨浆→滤浆→煮浆→提腐竹→烘干→成品

称取大豆100 g，水浴锅中浸泡一定时间，沥干，加入蒸馏水打浆，采用100目纱布过滤，调节揭膜过程的工艺参数后，使用电炉将浆液煮沸3～5 min，恒温水浴提腐竹直到不能揭膜为止，将产品在恒温干燥箱中40 ℃烘干24 h后即得腐竹。

1.4.1 泡豆时间的确定

按腐竹制作工艺，控制泡豆时间0、6、12、18、24 h。考察浸泡时间对大豆水分含量和大豆形态的影响。

1.4.2 优化腐竹得率和品质的单因素试验

按腐竹制作工艺，设定揭膜温度85 ℃、打浆豆水质量比1∶7、pH 7.5、豆浆脂肪与蛋白质质量比0.4、豆浆总糖/蛋白质质量比0.4，固定其他条件，分别考察打浆豆水质量比（1∶5～1∶8）、揭膜温度（70～90 ℃）、pH值（使用饱和碳酸氢钠溶液调节，6.0～8.5）、豆浆脂肪与蛋白质质量比（大豆分离蛋白及大豆油调节，0.1～0.6）、豆浆总糖与蛋白质质量比（使用大豆分离蛋白及蔗糖调节，0.2～0.6）对腐竹得率和品质的影响。

1.4.3 优化腐竹得率和品质的正交试验

以打浆豆水比、揭膜温度、浆液pH值为变量，考察此3个因素对腐竹得率和品质的影响。

表1 正交试验因素水平表Table1 Factors and levels used in orthogonal array design

1.5 腐竹品质指标测定

1.5.1 腐竹得率测定

测定不同的打浆豆水比时得到的豆浆总体积，量取250 mL调节不同的实验方法按照腐竹的工艺过程制作腐竹，烘干后测定干腐竹的质量。

式中：V为豆浆总体积/mL；m为烘干后腐竹质量/g；250为实验所用的豆浆体积/mL；100为实验用干豆质量/g。

1.5.2 腐竹质构测定

将腐竹裁成2 cm×6 cm的长条，用质构物性测试仪做拉伸试验，测定腐竹样品的最大断裂张力（F）、抗拉强度以及断裂延伸率。测试前先将腐竹样品在相对湿度为80%的饱和氯化钡中平衡24 h，每个样品测定5个平行。测定参数：测前速率1 mm/s，测时速率2 mm/s，测后速率10 mm/s，探头选择A/KIE。

抗拉强度TS=F/S

式中：TS为抗拉强度/MPa；F为试样断裂时承受的最大张力/g；S为试样的截面积/mm2。

延伸率E=ΔL/L0

式中：E为延伸率/%；ΔL为试样断裂时增长量/mm；L0为试样拉伸前的长度/mm。

1.5.3 腐竹色差测定

采用全自动测色色差仪进行测定。结果采用CIE L*、a*、b*表色系统表示。其中L*表示明度，a*，b*表示色品指数，a*红绿值，b*表示黄蓝值。L*值越大则样品越亮，反之越暗；a*值越大则越红，反之越绿；b*值越大则越黄，反之越蓝。

1.6 数据处理

采用SPSS 17.0、Excel 2003进行系统分析和数据处理。

2 结果与分析

2.1 泡豆时间对大豆含水量的影响

浸泡大豆的目的是软化细胞结构，降低磨浆时的能耗与磨损，提高蛋白质胶体的分散程度和悬浮性，促使蛋白质从细胞中分离出来。由表2可知，随着泡豆时间的延长，大豆的水分含量先变大，到18 h后基本保持不变，而大豆的形态在18 h前都有未吸水膨胀的颗粒，18 h以后全部的大豆均吸水膨胀。因此选取18 h作为后期实验的泡豆时间。

表2 泡豆时间对大豆含水量的影响Table2 Effect of soaking time on water content of soybeans

2.2 打浆豆水比对腐竹得率和品质的影响

腐竹制作时，打浆豆水比的不同会影响豆浆固形物含量的大小，进而影响腐竹的得率和品质，是腐竹生产过程中需要控制的重要参数。

表3 打浆豆水比对腐竹得率和品质的影响Table3 Effect of soybean/water ratio on the yield and quality of yuba

表4 打浆豆水比对腐竹蛋白质、脂肪、糖类含量的影响Table4 Effect of soybean-water ratio on protein, lipid, and sugar contents of yuba

由表3可知，随着打浆水比例的增加，腐竹得率、明度和抗拉强度均为先增加后下降，豆水比过大过小都不好[9]。对豆水比为1∶5、1∶6、1∶7、1∶8得到的腐竹进行组分测定，结果见表4。表4表明随着打浆豆水比的增加，腐竹中总糖含量增加，产品色泽变深。打浆豆水比较低时，腐竹的得率和抗拉强度有所下降，可能是固形物含量较高时，水分蒸发后，豆浆浓度增加，离子强度显著增大，抑制蛋白解离作用，使大豆蛋白无法伸展开，其内部疏水基团和二硫键无法转移到外部相互结合[10]。实验结果与李利华等[11]的研究结果一致。但是对于腐竹的延伸率是随着打浆豆水增大逐渐增大的，可能是打浆豆水比高时，蒸发水分导致浓度的变化缓慢，结膜更均匀。由显著性分析可知打浆豆水比对腐竹的得率和明度具有显著影响。

2.3 揭膜温度对腐竹得率和品质的影响

表5 揭膜温度对腐竹得率和品质的影响Table5 Effect of film-uncovering temperature on the yield and quality of yuba

揭膜温度是影响腐竹形成和品质的另一重要影响因素。由表5可知，腐竹得率、明度和延伸率都随揭膜温度的升高先增加后降低，在85 ℃时达到最大。这主要是因为豆浆分散体系中蛋白质颗粒之间同时存在着引力和斥力，要使蛋白质分离变性凝结，必须提供足够的能量，因此揭膜温度的高低直接影响着腐竹的得率和品质。温度对于明度和延伸率的影响主要体现在成膜快慢和膜的均匀程度上，揭膜时间太长和温度太高都加剧美拉德反应。实验结果表明抗拉强度随着温度的升高逐渐增大，可能是温度增高，分子间的碰撞加剧，蛋白膜的紧密度增大，使得抗拉强度越来越强。Chen Yeming等[12-13]的研究也表明，煮浆造成的温度梯度和浓度梯度，影响粒子的扩散过程，油脂体是最容易进入腐竹中的，碳水化合物是最难进入而大部分留在了浆液中，最后形成所谓的“糖腐竹”，豆浆中脂肪、糖类含量的改变也会使腐竹的机械性能改变[14]。由显著性分析可知揭膜温度对腐竹的得率和明度具有显著影响。

2.4 浆液pH值对腐竹得率和品质的影响

腐竹生产过程中的关键因素还包括豆浆的pH值。大豆蛋白中主要有2、7、11、15S 4种蛋白质，等电点在pH 4.2～5.6之间。浆液pH值对腐竹的得率和品质具有重要影响，当豆浆的pH值接近蛋白质的等电点时，蛋白质的溶解度变小，影响其利用率。浆液pH值对腐竹得率和品质的影响结果如表6所示。

表6 pH值对腐竹得率和品质的影响Table6 Effect of soymilk pH on the yield and quality of yuba

由表6可知，腐竹的得率、抗拉强度和延伸率都是随着豆浆pH值的增大先变大后变小。这主要是蛋白质溶解度随着pH值增加而增大[8]，同时，较高的pH值使蛋白链伸展，相互之间结合更紧密、均匀，因此得率、抗拉强度和延伸率都增大。但是，当豆浆pH值继续增大时，得率、抗拉强度和延伸率开始降低，这可能是大豆蛋白质在高的pH值下解离成蛋白亚基，导致带负电荷的分子间相互排斥，降低蛋白质分子间相互作用的几率[15]。从结果也可看出，腐竹的明度（L*）随着pH值的增大而减小，从pH 6.0时的60.74下降到pH 8.5的46.15。谢向机[16]也报道了高pH值能促进美拉德反应，但实验未进行相关数据的测定分析。由显著性分析可知浆液pH值对腐竹的得率和品质都具有显著影响。

2.5 豆浆脂肪与蛋白质质量比对腐竹得率和品质的影响蛋白质与脂类通过弱的共价键缔合，在形成蛋白膜时脂类具有特殊的影响，这主要与脂类的疏水作用和成膜性有关[17]。实验时在腐竹成膜中控制脂肪与蛋白质的比例，考察其变化对产品的得率和品质的影响，结果见表7。

表7 脂肪/蛋白质对腐竹得率和品质的影响Table7 Effect of lipid/protein ratio on the yield and quality of yuba

由表7可知，脂肪与蛋白质质量比对腐竹的得率和品质确实影响较大。当脂肪/蛋白质为0.2时，腐竹的得率最高，为51.64%，比0.6时高13.26%，当比例大于0.2时，得率下降。比例在0.3、0.4时腐竹的抗拉强度、延伸率及明度等品质指标较高，可能是由于低于此比例时，随着脂肪量的增加，脂肪的非极性部分与蛋白质的非极性区产生疏水作用，形成复合物，加热提高了两者的作用，因此形成致密度和均匀度都较好的网络结构[18]，从而提高膜的性能。但是当脂肪含量过高时，脂肪在蛋白膜表面形成脂质层，导致膜的表面应力分布不均[19]，因此膜的性能下降。韩智[20]、张秀金[21]等的研究指出蛋白质、脂肪对腐竹得率产生重要影响，蛋白/脂肪在2.80～3.00时腐竹得率和揭膜速度都较高。实验通过相关性分析看出，脂肪/蛋白质在0.2及0.3时，腐竹的抗拉强度、延伸率和明度品质结果上标字母相同，指标没有显著性差异，而得率在0.2时显著高于0.3，因此选取脂肪/蛋白质为0.2。

2.6 豆浆总糖与蛋白质质量比对腐竹得率和品质的影响

在腐竹形成中，蛋白质与糖类主要通过氢键交联形成复杂的网络结构[22]，这个网络结构对膜的强度具有重要的影响。此外在揭膜后期，美拉德反应的发生也对腐竹的品质产生影响[23]，因此，研究糖与蛋白质比例变化对腐竹得率和品质的影响是相当必要的。由表8可知，随着总糖/蛋白质的增大，腐竹的得率、抗拉强度和明度都是先增大后减小，在比例为0.3时最大。这可能是一定量的糖与蛋白质通过氢键交联产生网络结构，改善了蛋白膜的性能，当糖类含量较高时，在成膜过程中单位体积的糖分子数增多，蛋白质的分子数就减少，所得的膜高分子链间的相互作用减弱，网络结构疏松，因此抗拉强度下降[24]。当糖含量逐渐增加时，膜的延伸率一直增加，这可能是实验时蔗糖的添加，软化膜的刚性结构，使蛋白膜能够有效地伸展，赋予其柔韧的特性[25]，因此膜的延伸率上升。由显著性分析可知总糖/蛋白质对腐竹的得率和明度具有显著影响。

表8 糖类/蛋白质对腐竹得率和品质的影响Table8 Effect of sugar-protein ratio on the yield and quality of Yuba

2.7 腐竹煮浆工艺正交试验

表9 正交试验方案及结果Table8 Orthogonal array design scheme and results

在单因素的基础上，对影响腐竹揭膜的主要因素进行正交试验，选择打浆豆水比（A）、揭膜温度（B）和浆液pH值（C）为因素，以腐竹得率和品质为指标，设计正交试验。正交试验方案及结果见表9，试验方差分析见表10。

表10 结果方差分析Table10 Analysis of variance for the results of orthogonal array design

由表9可知，影响得率的因素主次顺序为A＞C＞B，即打浆豆水比＞浆液pH值＞揭膜温度，得到的腐竹得率优化的水平组合为A2B2C3。影响腐竹抗拉强度的因素主次顺序揭膜温度＞打浆豆水比＞浆液pH值，得到的腐竹抗拉强度优化的水平组合为A2B3C3。综合考虑，以腐竹得率为优先目标，得到最优的揭膜条件为打浆豆水比1∶7、揭膜温度85 ℃、浆液pH 8.0（A2B2C3）。在此条件下进行两次验证实验，生产出的腐竹平均得率为49.02%，明度为49.72，抗拉强度为3.46 MPa，延伸率为11.18%，腐竹水分含量9.12%，蛋白质含量为46.89%，脂肪含量为26.09%，总糖含量12.09%，各项指标符合DB 45/320—2006《豆腐类、腐竹质量安全要求》。

3 结 论

通过质构和色差的方法，以腐竹得率和品质为指标，进行腐竹标准工艺条件研究。单因素试验和正交试验结果表明，影响腐竹得率和品质的因素分别为：浆液pH值、脂肪/蛋白质、糖类/蛋白质、揭膜温度、打浆豆水比。对影响揭膜过程的工艺条件进行正交试验，最终确定腐竹标准工艺条件为原料大豆蛋白质含量34.42%、脂肪17.52%、总糖15.77%、水分11.91%、揭膜浆液pH 8.0、脂肪与蛋白质质量比0.2、糖类与蛋白质质量比0.3、揭膜温度85 ℃、打浆豆水比1∶7。此时腐竹得率为49.02%（对干豆）、明度49.72、抗拉强度3.46 MPa、延伸率11.18%、腐竹水分含量9.12%、蛋白质含量46.89%、脂肪含量26.09%、总糖含量12.09%，各项指标符合相关标准。实验所得腐竹与文献[1,16]报道结果相比，在得率和明度基本保持不变的情况下，抗拉强度提高18.60%，延伸率提高6.93%。

[1] 欧锦强. 豆腐衣生产工艺及影响因素的研究[D]. 无锡: 江南大学, 2005.

[2] DAN J. Deteriorative changes of proteins during soybean food processing and their use in foods[J]. Kikkoman Foods, 1980, 123(10): 211-240.

[3] 宋莲军, 杨月, 乔明武. 大豆品种与腐竹品质之间的相关性研究[J].食品科学, 2011, 32(7): 65-68.

[4] 李永吉, 曾茂茂, 何志勇, 等. 腐竹加工技术及品质影响因素的研究进展[J]. 食品科学, 2013, 34(23): 333-337.

[5] 李里特, 李再贵, 殷丽君. 大豆加工与利用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2003: 108-112.

[6] 欧锦强, 王兴国, 金青哲. 大豆组分对腐竹性能的影响[J]. 中国油脂, 2005, 30(2): 37-40.

[7] 朱石龙. 优质腐竹生产的工艺优化[D]. 南昌: 南昌大学, 2011.

[8] 黄伟, 刘东红, 孟瑞峰. 大豆蛋白膜生产工艺关键环节的优化研究[J]. 中国食品学报, 2009, 9(5): 117-122.

[9] 石彦国. 大豆制品加工[M]. 北京: 轻工业出版社, 1985: 103-105.

[10] 黄洪晶. 华欲飞. 大豆分离蛋白凝胶研究进展[J]. 粮食与油脂, 2005, 3(2): 3-5.

[11] 李利华, 田光辉. 影响腐竹生产因素的研究[J]. 汉中师范学院学报, 2003, 21(3): 64-68.

[12] CHEN Yeming, YAMAGUCHI S, ONO T. Mechanism of the chemical composition changes of Yuba prepared by a laboratory processing method[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2009, 57(9): 3831-3836.

[13] CHEN Yeming, ONO T. The mechanisms for Yuba formation and its stable lipid[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2010, 58 (10): 6485-6489.

[14] 刘昭明. 腐竹生产工艺原理研究[J]. 广西工学院学报, 1994, 5(1): 67-70.

[15] 邓瑞君. 优质腐竹生产的研究[J]. 食品与机械, 1998(3): 19-20.

[16] 谢向机. 高出品率腐竹加工工艺的研究[D]. 福州: 福建农林大学, 2008.

[17] WU L, BATES R. Soy protein-lipid film 1 studies on the film formation phenomenon[J]. Journal of Food Science, 1972, 37(1): 36-39.

[18] 张杏辉. 腐竹蛋白与脂肪包容的结构[J]. 广西师范大学学报, 1994, 12(2): 50-53.

[19] 李升峰, 周瑞, 曾庆孝. 含脂大豆分离蛋白复合膜研究[J]. 山地农业生物学报, 2001, 20(5): 353-356.

[20] 韩智. 腐竹生产技术改良与工艺条件研究[D]. 北京: 中国农业大学, 2006.

[21] 张秀金. 豆浆的成分和蛋白组分对腐竹成膜特性的影响[D]. 北京:中国农业大学, 2007.

[22] 董战峰, 杜宇民. 壳聚糖/明胶/TiO2三元复合膜的制备及功能特性[J].功能高分子学报, 2004, 17(1): 61-66.

[23] 白卫东. 腐竹护色工艺的机理研究[J]. 食品科技, 2004(3): 29-31.

[24] 王振兴. 淀粉-蛋白-胶复合物的制备和性质研究[D]. 南昌: 南昌大学, 2008.

[25] 郭新华, 张子勇. 大豆复合蛋白膜的性能研究[J]. 包装工程, 2005, 26(1): 62-64.

Optimization of the Traditional Production Process of Yuba

XIE Li-yan, LIN Ying*, TAN Yao-yao, WU Heng
(College of Food Science and Technology, Guangxi University, Nanning 530004, China)

Different factors affecting the yield and quality of yuba were investigated using a texture analyzer and a colorimeter to obtain the optimal processing parameters of yuba. The results of one-factor-at-a-time experiments showed that pH, fat-to-protein ratio, sugar-to-protein ratio, temperature and total soluble solid content of soymilk affected the yield and quality of yuba. The optimal production process parameters of yuba were determined as grinding soaked soybeans with a solid-to-water ratio of 1:7, adjusting the soymilk to a fat-to-protein ratio of 0.2 and a sugar-to-protein ratio of 0.3, and uncovering films at 85 ℃ and pH 8.0. Under these optimal conditions, the yield of yuba from dry soybeans was 49.02%. Meanwhile, the obtained products had lightness of 49.72, tensile strength of 3.46 MPa, elongation at break of 11.18%, water content of 9.12%, protein of 46.89%, fat content of 26.09% and sugar content of 12.09%. These results met relevant quality standards. Compared with literature data, the yield and lightness remained basically unchanged, and the tensile strength and elongation at break were increased by 18.60% and 6.93%, respectively.

yuba; optimal process; yield; texture analyzer; colorimeter

TS214.2

A

1002-6630（2014）02-0036-05

10.7506/spkx1002-6630-201402007

2013-05-28

国家现代农业产业技术体系建设专项（CRAS-12）；广西科学研究与技术开发计划项目（科桂攻1298004-4）

谢丽燕（1987—），女，硕士研究生，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：e529322926@163.com

*通信作者：林莹（1971—），女，教授，博士，研究方向为食品加工与质量安全。E-mail：ly9a9@126.com