添加剂对豆腐皮质构特性及微观结构的影响

蒋媛媛,应铁进

(浙江大学生物系统工程与食品科学学院,浙江杭州 310058)

添加剂对豆腐皮质构特性及微观结构的影响

蒋媛媛,应铁进*

(浙江大学生物系统工程与食品科学学院,浙江杭州 310058)

本文研究了甘油、海藻糖、蔗糖酯、单甘酯及其复配添加剂对豆腐皮质构特性、微观结构及其他特性的影响。结果表明:甘油、海藻糖、蔗糖酯、单甘酯能够改善豆腐皮的质构特性。甘油、海藻糖、单甘酯复配组合(甘油2%、海藻糖0.5%、单甘酯0.5%)对于豆腐皮的综合品质提升效果最好。通过透射电镜和红外光谱观察豆腐皮的微观结构,发现添加剂小分子的介入能使豆腐皮网络结构均匀致密,从而改善其机械性能。

豆腐皮,添加剂,质构特性,微观结构

豆腐皮是豆浆煮沸之后表面形成天然油膜“挑”起来晾干而制成的一种大豆深加工产品,因其形状像纸,故称豆腐皮或豆腐衣,是我国著名的民族特产食品之一。豆腐皮在生产和食用过程中存在以下问题:传统制法制得的豆腐皮很脆,难以保存和运输;豆腐皮在长期保存中易出现油脂分离,从而造成的“浸油”现象;揭皮多张之后,豆腐皮韧性、强度等质构品质降低,颜色渐渐加深[1-2]。加入添加剂来改善食品品质是目前成本较低,安全可靠,较易操作实现的方式[3-5],通过查阅文献和预实验发现，增塑剂甘油、表面活性剂单硬脂酸甘油酯和蔗糖酯以及海藻糖均可以有效解决豆腐皮在生产和食用过程中存在的问题,增加豆腐皮膜的柔软性和韧性,从而减轻由脆性造成的豆腐皮碎裂。

目前,国内外研究多集中于豆腐皮生产工艺的优化,探讨工艺条件、组分对豆腐皮品质的影响,利用模拟体系研究加工过程中大豆蛋白与油脂、碳水化合物之间的相互作用及其对品质的影响也在不断展开。但是研究结果依然十分有限,对如何提高豆腐皮质量研究上成果较少,在分子水平上对其进行研究更是少见报道[6]。因此,本文探讨了甘油、海藻糖、蔗糖酯和单甘酯等对豆腐皮的韧性、易碎性、耐煮性和色泽等特性的影响,以提高豆腐皮的品质。同时,通过透射电镜和红外光谱的方法,对豆腐皮微观结构进行研究,以期解释添加剂对豆腐皮的作用机理。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大豆 市售,辽宁省朝阳市产;消泡剂、食用甘油、蔗糖酯、单甘酯、海藻糖 食品级,天津市特莱福食品开发有限公司。

豆浆机 中国九阳股份有限公司;TA×T2I物性测试仪 Stable Micro Systems公司;HH-4数显恒温水浴锅 国华电器有限公司;101-A型数显式电热恒温干燥箱 上海阳光实验仪器有限公司;WSC-S色差仪 上海精密科学仪器有限公司;Quanta-200型扫描电子显微镜 荷兰FEI公司;BH-4电子自动测厚仪 国华电器有限公司;TE612-L电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 豆腐皮制备 选用颗粒饱满的优质黄豆,清洗后于室温浸泡10 h后，以1∶7(干基)的料水比磨浆,经100目筛过滤得生豆浆。将生豆浆煮沸后倒入自制豆腐皮加工槽内,维持85 ℃约30 min,将表面形成的膜揭起挂在通风处淋干浆液,后放入烘箱,60 ℃烘干即得到豆腐皮。

1.2.2 实验设计 采用1.2.1的方法制备豆腐皮,在煮浆过程中边搅拌边加入甘油,甘油添加量为0.5%(w/v,添加剂质量g/豆浆体积mL,以下均同),制得含有0.5%甘油的豆腐皮样品,采用1.2.3～1.2.6提及的方法测定样品的机械性能、感官品质、色泽及微观结构。其他豆腐皮样品的制备过程中,在保证其他条件均相同的前提下,仅改变添加剂种类和添加量。甘油添加量分别为0.5%、1%、1.5%、2%，海藻糖添加量为0.3%、0.5%、0.8%、1%,单甘酯添加量为0.3%、0.5%、0.8%、1%,蔗糖酯添加量为0.3%、0.5%、0.8%、1%。选择三种复配添加剂(A+B+C,A+B+D,A+C+D)制作豆腐皮样品,并进行质构、感官和色泽测定。其中,A为2%甘油,B为0.5%海藻糖,C为0.5%蔗糖酯,D为0.5%单甘酯。

1.2.3 机械性能测定 将豆腐皮裁成2 cm×8 cm的长条,在90%的相对湿度下平衡24 h(25 ℃)用质构物性测试仪做拉伸实验,测定豆腐皮样品的最大断裂张力(F)、抗拉强度(TS)以及断裂延伸率(E),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/TG。抗拉强度和断裂延伸率分别按以下公式(1)(2)计算。

式(1)

式(2)

式中,TS为抗拉强度(kg/cm2);F为试样断裂时承受的最大张力(kg);S为试样的截面积(cm2);E为断裂延伸率(%);ΔL为试样断裂时增长长度(mm);L1为试样拉伸前的长度(mm)。

1.2.4 感官品质评定 将制成的豆腐皮按照文献[3]中的方法略有修改进行感官特性评价,邀请20位研究者对样品滋味、气味、质地、表面光滑程度、耐煮性、碎裂性和成膜速度等指标进行评定。滋味、气味和质地:在湿度90%条件下平衡24 h(25 ℃),进行观察评价。碎裂性:豆腐皮60 ℃干燥1 h后,用手压碎豆腐皮,评价其碎裂性。耐煮性:将2 cm×8 cm豆腐皮放入85 ℃水中煮制5 min,观察评价豆腐皮破损情况。出油性:挑起豆腐皮放在85 ℃烘干1 h,观察评价出油情况。

1.2.5 豆腐皮色泽的测定 采用WSC-S色差仪进行测定,取样品5处不同位置进行测定,取平均值。结果采用CIEL*、a*、b*表色系统表示。以ΔL作为豆腐皮色泽评价指标,判断准则为ΔL越大越好,说明豆腐皮呈亮黄色且有光泽,其计算公式如下:

ΔL=L*-L1

式(3)

1.2.6 扫描电子显微镜观察 将豆腐皮在45 ℃下恒温干燥12 h,以保证其充分干燥。截取2 mm×2 mm的膜,分别以水平方向和垂直方向固定在样品台上,真空下镀金20 min。将样品放入扫描电子显微镜中抽真空20 min,观察表面和截面结构。电子束加速电压为10 kV,放大2500倍。

1.2.7 红外光谱 称取1 mg豆腐皮样品,加入100 mg干燥的KBr,置于研钵中研磨均匀,用压片机压片,通过红外光谱仪,对样品进行结构分析,波长范围:500～4000 cm-1。

1.3 数据处理

使用Origin pro 8和Excel 2010进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同添加剂对豆腐皮的韧性的影响

根据文献资料[2]及预实验,蔗糖酯和单甘酯有很好的增稠作用,甘油是很好的增塑剂,均可增强豆腐皮的韧性。利用物性质构仪测定,以断裂延伸率(%)来评价豆腐皮的韧性,豆腐皮断裂延伸率越大韧性越好。

2.1.1 甘油对豆腐皮韧性的影响 甘油添加量对豆腐皮断裂延伸率的影响如图1所示。由图1可知,随着甘油添加量的增加,豆腐皮的断裂延伸率逐渐增加;当甘油添加量达到2%时,延伸率为35.13%。这是由于甘油的添加减少了大分子物质分子间的相互作用,加大大分子的流动性,减少刚性,从而增加豆腐皮的柔软度和韧性[2]。当甘油添加量继续增加的时,豆腐皮延伸率过大,豆腐皮卷曲,且感官品质极大下降,“浸油”现象严重。

图1 甘油添加量对豆腐皮断裂延伸率的影响Fig.1 Effect of glycerol adding amount on the fracture extension rate of Yuba

2.1.2 海藻糖对豆腐皮韧性的影响 海藻糖添加量对豆腐皮断裂延伸率的影响如图2所示。海藻糖是一种安全可靠的天然糖类,易溶于水,甜度较低,是蔗糖甜度的45%。由图2可见,豆腐皮断裂延伸率随着海藻糖添加量的增加,先增加而后趋于平缓;当海藻糖添加量为0.5%时,豆腐皮断裂延伸率可达1.74%,相较于空白样豆腐皮的断裂延伸率1.148%,海藻糖对豆腐皮的韧性有一定的改善,但效果不明显。

图2 海藻糖添加量对豆腐皮断裂延伸率的影响Fig.2 Effect of trehalose adding amount on the fracture extension rate of Yuba

2.1.3 蔗糖酯对豆腐皮韧性的影响 蔗糖酯添加量对豆腐皮断裂延伸率的影响如图3所示。表面活性剂蔗糖酯具有特定的亲水亲油基团,能降低表面张力,使分子排列的更有序紧密,同时能加快成膜速度。由图3可见,豆腐皮断裂延伸率随着蔗糖酯添加量的增加先上升后下降;当蔗糖酯添加量为0.5%时,豆腐皮的延伸率可达1.71%,相较于空白样豆腐皮的断裂延伸率1.148%,蔗糖酯对豆腐皮的韧性有一定的改善。

表1 豆腐皮感官评定结果Table 1 Sensory evaluation results of Yuba

图3 蔗糖酯添加量对豆腐皮断裂延伸率的影响Fig.3 Effect of sucrose ester adding amount on the fracture extension rate of Yuba

2.1.4 单甘酯对豆腐皮韧性的影响 单甘酯添加量对豆腐皮断裂延伸率的影响如图4所示。单甘酯是良好的乳化剂和稳定剂,可促进脂肪和蛋白质的互相作用,能有效提高豆腐皮成膜速度,这一点与感官评价结果(表1)一致。由图4可见,单甘酯对豆腐皮断裂延伸率的变化趋势与蔗糖酯基本一致。当单甘酯的添加量为0.5%时,豆腐皮断裂延伸率可达2.5%。原理与蔗糖酯一致,但单甘酯对豆腐皮韧性的改善效果优于蔗糖酯,成膜表面也更光滑。

图4 单甘酯添加量对豆腐皮断裂延伸率的影响Fig.4 Effect of monoglyceride adding amount on the fracture extension rate of Yuba

2.2 添加剂对豆腐皮感官品质的影响

对加入不同添加剂制得的豆腐皮,各取10张作为研究对象,采用1.2.4描述的方法对豆腐皮的碎裂性、表面光滑程度、质地、耐煮性及滋味等项目进行感官评价。由表1可见,加入了甘油的豆腐皮质地更柔软,韧性增强,豆腐皮不易破碎便于包装运输;除甘油外,其他添加剂的加入使豆腐皮的成膜速度加快,加入单甘酯的豆腐皮成膜速度最快;添加剂的加入使豆腐皮的表面更加光滑,甘油的改善效果最优,同时提高了豆腐皮的耐煮性;出油性是考察豆腐皮中脂肪的稳定性,当甘油的添加量超过1.5%时,“浸油”程度比空白样严重到会在豆腐皮表面形成油滴;豆腐皮的形态、滋味以及气味在不同添加剂处理条件下呈现相同的状态。

2.3 不同添加剂对豆腐皮色泽的影响

甘油有锁水保湿的作用,用于食品可以达到护色、保鲜和延长保质期的效果。由图5可见,随着甘油添加量的增加,ΔL呈先上升后下降的趋势;当甘油添加量为1.5%时,豆腐皮的ΔL的值最大,达到4.41,此时豆腐皮呈浅金黄色,光泽度好;而当甘油添加量为2%时,ΔL降低至0.68,低于空白样的1.58(图5A)。

随着海藻糖、蔗糖酯和单甘酯添加量的增加,ΔL值的变化趋势均为先升后降;当海藻糖、蔗糖酯和单甘酯添加量为0.5%时,各添加剂对应的ΔL值最大。海藻糖ΔL值为4.44,蔗糖酯ΔL值为3.29,单甘酯ΔL值为1.8。海藻糖的提色效果最好,蔗糖酯次之,单甘酯最差(图5B)。四种添加剂中海藻糖的提色效果最好,甘油次之,蔗糖酯和单甘酯效果不甚显著。

表2 加入复配添加剂豆腐皮感官评定结果Table 2 Sensory evaluation results of Yuba with additives combination

图5 不同添加剂对豆腐皮色泽的影响Fig.5 Effect of different additives on the color of Yuba

2.4 添加剂复配对豆腐皮的影响

2.4.1 添加剂复配对豆腐皮韧性的影响 由上述结果可以看出,仅从对豆腐皮断裂延伸率提高方面考虑,甘油的效果远高于其他三种,但当甘油添加量超过1.5%时豆腐皮会出现严重的“浸油”现象,而且成膜速度较慢,因此,考虑使用甘油和其他添加剂进行复配来改善豆腐皮品质[7-8]。从对于豆腐皮的综合品质改善方面考虑,挑选三种复配方案进行研究,分别为:2%甘油+0.5%海藻糖+0.5%单甘酯;2%甘油+0.5%海藻糖+0.5%蔗糖酯;2%甘油+0.5%蔗糖酯+0.5%单甘酯。

由图6可见,2%甘油+0.5%海藻糖+0.5%单甘酯的复配效果最好,其次是2%甘油+0.5%海藻糖+0.5%蔗糖酯,最差的是2%甘油+0.5%蔗糖酯+0.5%单甘酯。2%甘油+0.5%海藻糖+0.5%单甘酯的复配可使豆腐皮断裂延伸率达到31.46%,其效果虽然不如2%的甘油,但色泽、成膜速度、耐煮性等其他品质比2%甘油要好,综合品质优于单一添加剂的效果。

图6 添加剂复配对豆腐皮断裂延伸率的影响Fig.6 Effects of different additives combination on the fracture extension rate of Yuba注:A为2%甘油,B为0.5%海藻糖, C为0.5%蔗糖酯,D为0.5%单甘酯。

2.4.2 添加剂复配对豆腐皮感官特性的影响 对加入复配添加剂制得的豆腐皮,各取10张作为研究对象,采用1.2.4描述的方法对豆腐皮的碎裂性、表面光滑程度、质地、耐煮性及滋味等项目进行感官评价。由表2可见,加入了复配添加剂的豆腐皮质地更柔软,韧性增强,成膜速度加快,表面更加光滑,同时提高了豆腐皮的耐煮性;与甘油相比,复配添加剂的使用不仅改善了豆腐皮的韧性、质地、耐煮性,表面光滑程度以及色泽,同时弥补了加入甘油的豆腐皮会“浸油”和成膜慢这两个缺点。加入复配添加剂制得的豆腐皮总体品质较高。

2.4.3 添加剂复配对豆腐皮色泽的影响 由图7可见,复配添加剂对豆腐皮色泽的改善效果较好,色泽呈浅金黄色,其中复配添加剂2%甘油+0.5%海藻糖+0.5%单甘酯的效果最好,ΔL值为3.67。

图7 复配添加剂对豆腐皮色泽的影响Fig.7 Effect of different additives combination on the color of Yuba注:A为2%甘油,B为0.5%海藻糖, C为0.5%蔗糖酯,D为0.5%单甘酯。

2.5 添加剂对豆腐皮微观结构的影响

豆腐皮空白样和加入添加剂的豆腐皮表面及截面的扫描电镜照片如图8、图9所示。由图8可见,空白豆腐皮表面有细小的裂纹和破裂,出现“漂浮状”游离脂肪球,在加热烘干时,这些脂肪球极易在豆腐皮表面出现“浸油”现象,这与感官评定结果(表1)相同。加入添加剂的豆腐皮表面平滑,没有纹理与裂痕,这说明加入添加剂豆腐皮的韧性增强,不再干脆、易碎,游离脂肪球也大大减少,“浸油”现象得到极大改善。

图8 豆腐皮表面扫描电镜照片(500×)Fig.8 Scanning electron micrographs of Yuba surface(500×)注:豆腐皮(A)、添加2%甘油豆腐皮(B)、添加0.5%海藻糖豆腐皮(C)、添加0.5%蔗糖酯豆腐皮(D)、添加0.5%单甘脂豆腐皮(E)、添加2%甘油、0.5%海藻糖、0.5%单甘酯复配添加剂豆腐皮(F)；图9同。

图9 豆腐皮横断截面扫描电镜照片(1000×)Fig.9 Scanning electron micrographs of Yuba cross section(1000×)

研究[9-10]认为豆腐皮是蛋白-脂肪膜,豆浆在加热时,水蒸气在其表面蒸发,使豆浆表面的蛋白、脂肪和碳水化合物浓缩而聚结成膜。张杏辉[11]用透射电镜观察到豆腐皮中蛋白和脂肪形成三夹板结构。将豆腐皮放大1000倍观察其横断面,可以看到豆腐皮的内部结构呈现层层叠加的网络结构(图9),与文献[11]一致。图中可以清楚地看到与空白豆腐皮的横断面相比,加入添加剂豆腐皮横断面的网络结构更加致密均匀。这与添加剂小分子的介入减少了大分子物质分子间网络空隙的作用分不开,致使豆腐皮的网络结构孔洞减小。因此,添加剂的使用在很大程度上改善了豆腐皮的网络结构,从而改善了它的机械性能。

2.6 红外光谱分析

豆腐皮(a)、添加2%甘油豆腐皮(b)、添加05%蔗糖酯豆腐皮(c)的红外光谱如图10所示。由图10可见,3299 cm-1处为-OH伸缩振动;2919 cm-1处为-CH3的C—H伸缩振动;1653 cm-1处为-C-O伸缩振动;720 cm-1处为C—C伸缩振动。与豆腐皮空白样相比,含有添加剂豆腐皮的红外光谱没有明显变化,说明添加剂的加入没有改变豆腐皮的化学结构。

图10 豆腐皮的红外光谱图Fig.10 Infrared spectrum of Yuba注:豆腐皮(a)、添加2%甘油豆腐皮(b)、添加05%蔗糖酯豆腐皮(c)的红外光谱。

3 结论

以上结果表明,所选用的添加剂能够增加豆腐皮的断裂延伸率,有效提高豆腐皮的综合品质,使豆腐皮表面变得平滑致密。单一添加剂中,2%的甘油对于豆腐皮韧性的改善效果最佳,复配添加剂对于豆腐皮综合品质提升效果更好,其中2%甘油+0.5%海藻糖+0.5%单甘酯这一复配组合对于豆腐皮综合品质改善效果最优。通过电镜扫描和红外光谱结果可以看出，添加剂改变了豆腐皮的空间结构,但初级结构并未改变。添加剂小分子的介入减少了大分子物质分子间网络空隙的作用,孔洞减小,致使豆腐皮的网络结构均匀致密。正是豆腐皮的微观结构的改善才影响了豆腐皮的外在性能,而且豆腐皮的微观结构的改善效果与豆腐皮的外观、机械性能的改善效果是一致的。

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Research of additives on texture property and microstructure of Yuba

JIANG Yuan-yuan,YING Tie-jin*

(College of Biosystems Engineering and Food Science,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China)

The effect of additives(such as glycerol,trehalose,sucrose ester,and monostearin)and different additives combination on texture characteristics,color,microstructure properties of Yuba were studied. The results showed that glycerol,trehalose,sucrose ester,and monostearin could improve the texture property of Yuba. Adding the compound additives could improve the quality of Yuba,and the combination of glycerol,trehalose,and sweet ester(2%,0.5%,0.5%)had the best effect on the comprehensive quality of Yuba. The microstructure of Yuba was observed by transmission electron microscopy(TEM)and infrared spectroscopy(IR),found that the intermolecular network gaps of the macromolecules in the Yuba was reduced by the interpenetration of the small molecules of the additive,thus improving its mechanical properties.

Yuba;additives;texture property;microstructure

2016-09-26

蒋媛媛(1991-)，女，硕士研究生，研究方向：食品加工，E-mail：yyjiang1314@126.com。

*通讯作者:应铁进(1958-)，男，教授，主要从事农产品贮藏与加工方面的研究，E-mail：tjying@zju.edu.cn。

TS214

B

1002-0306(2017)08-0300-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.08.050