正交试验优化全子叶腐竹生产工艺

王建光，霍建冶，成玉梁，钱和(江南大学食品学院，江苏无锡214122)

腐竹是大豆蛋白在加热变性过程中通过疏水键与脂肪相结合形成的大豆蛋白质－脂类薄膜［1］，是我国传统大豆制品之一，具有悠久的历史。但由于目前腐竹生产方式、形成机理及工艺研究等的落后制约了其发展，因此需要对腐竹生产工艺的关键环节进行优化研究。

全子叶腐竹是以脱皮大豆为原料，加工过程中不再产生其他废料的新型腐竹，可以保留传统工艺中随豆渣排放而损失的部分水溶性蛋白质、大豆异黄酮、水不溶性蛋白质、钙镁无机盐以及膳食纤维等营养成分［2］。脱皮大豆打浆后的不溶性成分主要是不溶性膳食纤维，这些较大颗粒的不溶性成分会影响腐竹揭皮过程中蛋白质与脂肪的交联，从而影响腐竹的品质。对比于传统腐竹，全子叶腐竹通过超微粉碎将不溶性纤维打碎使其尽可能小地影响腐竹的品质，同时避免了腐竹生产过程中豆渣的排放，保留了更为丰富的营养成分。因此，全子叶腐竹拥有广阔的前景。

机械均质是食品工业中降低溶液颗粒大小的重要手段。传统腐竹制作工艺存在大豆利用率低、产品质量差、蛋白分解不均匀等问题，均质能够提高大豆蛋白的溶出率，从而提高腐竹的产率［3］。同时，均质是物理方法，快速简单，有利于连续生产。豆浆经过均质后能够降低粒径，使浆液均匀，从而防止较大颗粒的不溶性纤维影响蛋白质和脂肪网状结构的形成［4］，提高全子叶腐竹的品质。

目前，国内关于全子叶腐竹的研究基本还处于空白阶段，笔者首先研究全子叶腐竹生产过程中的单因素［5］对于腐竹得率、抗拉强度、延伸率和色泽的影响，然后通过正交试验初步得出全子叶腐竹的最优生产条件，为此类产品的开发提供基础。

1 材料与方法

1.1 材料 大豆，东北大豆;所用化学试剂均为分析纯。主要仪器:KS996初粉碎机，祈和电器有限公司;JMS50胶体磨，廊坊廊通机械有限公司;GYB高压均质机，上海东华高压均质机场;恒温磁力搅拌器，河南省巩义市英峪仪器厂;XTPlus物性分析仪，英国SMS公司;高精度分光测色仪，美国Hunterlab公司;全自动pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 全子叶腐竹的制作。

1.2.1.1 工艺流程。大豆→选料→清洗→浸泡→打浆→胶体磨→均质→煮制→保温揭皮→烘干→成品。

1.2.1.2 操作要点。大豆经过除残、除杂、清洗后，按1∶3的豆水质量比，置于4℃条件下，浸泡18 h［6］。浸泡后的大豆经过沥干后，使用0.5%(W/V)的 NaHCO3沸腾溶液对大豆进行热烫处理5 min。然后进行粗粉碎制浆，使用胶体磨对浆液再一步进行粉碎1 min，然后使用均质机再进一步细化豆浆，使用沸水浴对豆浆进行热处理，90℃保温10 min。煮开的豆乳倒入揭膜的不锈钢托盘中，将不锈钢托盘悬挂在水浴锅上方保温，控制豆乳温度稳定在70～90℃。每10 min揭膜一次，直至不能成膜。将湿腐竹挂于竹架上，自然沥干，排出表面吸附的豆乳，在60℃烘箱烘干24 h，备用。

1.2.2 优化全子叶腐竹的单因素试验。按照全子叶腐竹制作工艺，设定泡豆时间18 h，泡豆温度4℃，豆水质量比为1∶8、煮浆时间15 min、调节浆液 pH 为8.0、均质压力设为40 MPa、揭膜温度设为85℃，固定其他条件，分别考察豆水比1∶6 ～1∶10、煮浆时间5 ～25 min、浆液 pH 6.5 ～8.5、均质压力10～50 MPa、揭膜温度70～90℃对全子叶腐竹得率和质量的影响。

1.2.3 优化全子叶腐竹的正交试验。以打浆豆水比、均质压力、揭膜温度为变量，考察此3个因素对腐竹得率和品质的影响。正交试验因素水平设计见表1。

表1 正交试验因素水平

1.3 全子叶腐竹品质指标测定

1.3.1 得率测定。腐竹得率的计算公式如下:

1.3.2 机械指标测定。将揭好的腐竹裁剪成2 cm×6 cm的长方形状，折叠后用质构物性测试仪做拉伸试验，测定腐竹样品的抗拉强度(TS)以及断裂延伸率(E)。测定前先将腐竹样品在纯水的饱和蒸汽压下平衡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。抗拉强度和断裂延伸率的计算公式如下:

式中，F为试样断裂时承受的最大张力(g);S为试样的截面积(mm2)。

式中，L0为试样拉伸前的长度(mm);L1为试样拉伸后的长度(mm)。

1.3.3 色差测定。将腐竹折叠成3 cm×3 cm状，在60℃恒温箱中干燥24 h，将干燥好的腐竹置于色差仪的探测孔下测定色差。测量结果采用CIEL*a*b*色系统来表示。其中L*表示明度指数;a*、b*表示色品指数，a*表示红绿值，b*表示黄蓝值。L*值越大则样品越亮，反之则越暗;a*值越大则越红，反之则越绿;b*值越大则越黄，反之则越蓝。

2 结果与分析

2.1 打浆豆水比对全子叶腐竹得率和品质的影响 制作全子叶腐竹时，打浆时的豆水比不同则豆浆中固形物含量也不同，进而影响全子叶腐竹的得率和品质，是全子叶腐竹加工过程中必须要控制的重要参数之一，过高或过低都会给全子叶腐竹的生产带来极大的影响。精选大豆100 g，泡豆时间18 h，泡豆温度4℃，浆液 pH 8.0，煮浆时间15 min，均质压力40 MPa，揭膜温度85℃，分别控制打浆豆水质量比为1∶6、1∶7、1∶8、1∶9、1∶10。研究不同打浆豆水比对全子叶腐竹得率和品质的影响。

由表2和图1可知，随着打浆豆水比中水用量的增大，全子叶腐竹的亮度和得率均为先增加后下降，由质构仪所测得的抗拉强度和延伸率都随着豆水比中水用量的增大而逐渐增加。在豆水比为1∶8时，腐竹的颜色亮黄，表面光滑，质地细腻，韧性和弹性也较好;当豆水比过大或过小时，腐竹的品质都有所降低，颜色变褐黄，质地变软，韧性和弹性也变差。打浆豆水比中水用量过低或过高时得率和机械强度都有所下降，可能是因为在低浓度时，蛋白含量较低，蛋白含量的多少决定了腐竹的产量高低［7］，所以在一定范围内豆浆浓度增大，蛋白含量变大，产率也随着增大。但当浓度增大到一定值后，随着豆浆表面水分的蒸发，特别是在后期，豆浆被进一步浓缩后，豆浆内离子强度显著增大，内部的疏水基团和二硫键无法转移到外部形成交联，从而影响成膜，最终导致产率降低。

表2 打浆豆水比对全子叶腐竹色差的影响

2.2 煮浆时间对全子叶腐竹得率和品质的影响 腐竹的生产是基于大豆蛋白质的热变性而聚合形成凝胶，因此，煮浆时间的控制显得很重要，它影响到腐竹的得率及品质。精选大豆100 g，泡豆时间18 h，泡豆温度4 ℃，浆液pH 8.0，打浆豆水比1∶8，均质压力40 MPa，揭膜温度85℃，分别控制煮浆时间为5、10、15、20、25 min，研究不同煮浆时间对全子叶腐竹得率和品质的影响。

由表3可知，在选定的煮浆时间范围内，随着煮浆时间的增加，全子叶腐竹的亮度也随之降低，这可能是因为在煮浆过程中发生了美拉德反应，随着时间的增加，反应进行的越充分，使亮度降低。通过图2可以看出，不同煮浆时间对于全子叶腐竹得率的影响不是很大，对产品拉伸强度和延伸率却有一定的影响，这主要因为煮浆时间过短蛋白质不能充分变性，构建网络结构的蛋白质分子得不到充分展开，煮浆时间过长又会使蛋白质内长链断裂［8］，不利于蛋白质凝胶网状结构的生成。

表3 煮浆时间对全子叶腐竹色差的影响

2.3 浆液pH对全子叶腐竹得率和品质的影响 全子叶腐竹生产过程中的关键因素还包括浆液的pH。大豆蛋白在不同pH下的溶解度不同，当浆液pH接近大豆蛋白等电点时，蛋白溶解度变小，影响其利用率，因此，浆液pH对全子叶腐竹得率及品质具有重要影响。精选大豆100 g，泡豆时间18 h，泡豆温度4℃，打浆豆水比1∶8，煮浆时间15 min，均质压力40 MPa，揭膜温度85 ℃，分别控制浆液pH 为6.5、7.0、7.5、8.0、8.5，研究不同pH对全子叶腐竹得率和品质的影响。

由表4可知，腐竹的亮度随pH增加而逐渐降低，有可能是更高的pH能促进美拉德反应的进行［9］，使亮度降低。由图3可知，腐竹的得率、抗拉强度和延伸率都是随着豆浆pH的增大先变大后变小，这主要是蛋白质溶解度在pH 6.5～8.0随着pH增加而增大［10］，当pH大于8.0时蛋白质解离为蛋白亚基，降低了蛋白质分子间的相互作用，导致得率、抗拉强度和延伸率都下降。

表4 pH对全子叶腐竹色差的影响

2.4 均质压力对全子叶腐竹得率和品质的影响 不同的均质压力对全子叶腐竹的生产具有重要意义，尤其是对全子叶腐竹的抗拉强度有重要影响。精选大豆100 g，泡豆时间18 h，泡豆温度4℃，打浆豆水比1∶8，煮浆时间15 min，浆液pH 8.0，揭膜温度 85 ℃，分别控制均质压力为 10、20、30、40、50 MPa，研究不同均质压力对全子叶腐竹得率和品质的影响。

由表5可知，随着均质压力的不断增加，全子叶腐竹的亮度也随之增大，色泽逐渐变为亮黄，得率也随着均质压力升高而增加，可能是因为均质压力增加能使不溶性纤维被粉碎的更彻底，也能够更多地嵌入蛋白质的网状结构中，从而增加产率。由图4可见，全子叶腐竹的拉伸强度和延伸率都随着均质压力升高而增加，适当的均质压力能够改变豆乳中蛋白质的构象，增加疏水性，使脂肪球表面吸附膜蛋白，提高蛋白乳化能力［11］，并且在均质后接膜过程中，脂肪与膜蛋白以复合物形式共同参与形成豆腐皮的网络结构，均质压力越大，参与形成腐竹蛋白网络的蛋白－脂肪复合物数量就越多，这种蛋白－脂肪复合物增加了蛋白的刚性和韧性［12］。

表5 均质压力对全子叶腐竹色差的影响

2.5 揭膜温度对全子叶腐竹得率和品质的影响 揭膜温度是影响全子叶腐竹形成的另一重要影响因素，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。精选大豆100 g，泡豆时间18 h，泡豆温度4℃，打浆豆水比1∶8，煮浆时间15 min，浆液pH 8.0，均质压力 40 MPa，分别控制揭膜温度为70、75、80、85、90℃，研究不同揭膜温度对全子叶腐竹得率和品质的影响。

由表6及图5可知，在选定的揭膜温度范围内，全子叶腐竹的明亮度、得率、抗拉强度及延伸率均在85℃时达到最高值，随着揭膜温度的再升高，各指标值均有所下降。腐竹色泽降低主要因为温度过高会促进美拉德反应的进行从而导致腐竹的褐变。温度的适当增高能够加快表层水分的蒸发，增大蛋白质分子之间相互碰撞发生聚合的几率，促进腐竹的形成［7］，但温度过高会导致豆浆处于微沸状态锅底易起锅垢，影响产率。抗拉强度和延伸率都随温度升高而先升高后降低，可能是因为温度增高，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［13－14］，但温度过高会破坏蛋白质－脂类薄膜的紧密性，影响了腐竹的筋力。

表6 揭膜温度对全子叶腐竹色差的影响

2.6 全子叶腐竹制作工艺正交试验 在单因素的基础上，选取对全子叶腐竹工艺影响的主要因素进行正交试验，所选因素如表7所示，以全子叶腐竹得率和抗拉强度为指标设计正交试验，方案及结果见表7。

由表7可知，在全子叶腐竹生产过程中，影响得率因素的主次顺序为B＞A＞C，即均质压力＞豆水比＞揭膜温度，得到的全子叶腐竹得率优化水平组合为A2B3C2;影响抗拉强度因素的主次顺序为C＞A＞B，即揭膜温度＞打浆豆水比＞均质压力，得到的全子叶腐竹抗拉强度优化水平组合为A2B3C2。综合考虑，得到最优的生产全子叶腐竹的工艺条件为:打浆豆水比 1∶8、均质压力 50 MPa、揭膜温度85℃(A2B3C2)。在此条件下进行3次验证试验，生产出的全子叶腐竹平均得率为60.03%，亮度为65.23，抗拉强度为2.26 MPa，延伸率为12.01%，且各项指标均符合国家标准。

表7 正交试验方案及结果

3 结论

研究给出了一种全子叶腐竹的生产工艺，并通过单因素和正交试验确定影响全子叶腐竹得率和品质的因素分别为:豆水比、pH、均质压力、煮浆时间和揭膜温度。对影响程度较明显的豆水比、均质压力和揭膜温度进行正交试验分析得到最优工艺条件为豆水比1∶8、均质压力50 MPa和揭膜温度85℃。在此条件下得到全子叶腐竹得率为60.03%，亮度65.23 ，抗拉强度2.26 MPa，延伸率12.01%。

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