软包装调味大豆褐变控制技术研究

刘洋锋，温欣冉，孙浩月，张卉

(沈阳化工大学 制药与生物工程学院，沈阳 110142)

大豆含有丰富的蛋白质、不饱和脂肪酸、钙及B族维生素等营养物质，是我国居民膳食中优质营养素的重要来源之一，其加工制品也深受广大消费者欢迎。但由于大豆中含有丰富的蛋白质和糖类，在生产加工及储存过程中极易发生褐变反应，使大豆制品的颜色加深，影响产品的感官性状[1,2]，因而目前市场上的预包装大豆加工制品均为棕色、褐色等深颜色产品。因此，为了满足消费者对淡色大豆制品的需求、丰富大豆产品种类而亟需解决的关键问题是开发淡色大豆制品的护色技术。目前，国内外对大豆制品褐变控制的研究文献缺乏，仅见陈艳等[3]通过添加亚硫酸盐、磷酸盐等对五香大豆产品进行防褐变研究的报道，但对大豆制品添加复合有机酸、生产工艺等对产品褐变的影响还未见报道。因此，本研究在参考綦菁华等[4]影响熟化板栗非酶褐变的因素及防褐变技术的研究以及吴惠玲等[5]对模拟食品体系美拉德反应的研究成果的基础上，对软包装淡色大豆褐变原因及褐变控制技术进行了研究，以期实现淡色大豆制品在保质期内不发生肉眼可见的颜色加深变化，为淡色大豆制品的生产提供了可行的技术措施。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

三聚磷酸钠、焦亚硫酸钠、柠檬酸、乳酸：均为食品级，购于沈阳莱博科贸有限公司；大豆、配菜、料酒、盐粉、味精、白糖、植物油：购于沈阳市荣信农贸市场；水溶性十三香粉、防腐剂、混合香精：由辽宁某食品有限公司提供。

1.1.2 主要仪器设备

DNP-9022恒温培养箱 上海精宏试验设备有限公司；MLS-3751立式灭菌锅 日本三洋电机公司；DZ400真空包装机 郑州星火包装机械有限公司；D90单反相机 尼康株式会社；F2038/H7001无影灯 康尔健医疗科技有限公司；UTP电子天平 上海花潮电器有限公司；FA2004分析天平 常州市幸运电子设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

选料→泡豆→沥水→拌料→真空包装→杀菌→保温→颜色评分。

产品基础配方由辽宁某食品企业提供，调味料及配菜与复水大豆的质量比为1∶8。

1.2.2 大豆制品颜色检测方法

样品准备：参照食品保质期的研究方法[6]，将待测样品在55 ℃保温4天后进行颜色比较。

颜色检测方法：样品采用直径10 cm的培养皿盛装，单层覆盖皿底面；采用38 W无影灯照明，光源与样品距离30 cm；拍摄参数：M1/200，F3.5，ISO250 18 mm，白平衡为阴天；采用Photoshop软件选取照片中典型样品3点，得到3组RGB数值[7]。再通过公式(1)把RGB模式转换成 YUV 模式，通过Y值比较颜色：

Y=R×0.299+G×0.587+B×0.114。

公式(1)

式中：Y为明亮度(灰阶)；R为红色通道的颜色；G为绿色通道的颜色；B为蓝色通道的颜色。

以企业原配方拌料装袋后水煮30 min的大豆的Y值为满分标准，用公式(2)计算各处理样品的得分：

得分=100-(水煮组Y值-实验组Y值)/水煮组Y值×100。

公式(2)

1.2.3 灭菌工艺对大豆制品褐变的影响

采用企业基础配方，在完成拌料及封袋后，分别在105，110 ℃条件下灭菌8 min，保温后进行颜色检测，计算样品得分。以企业原始配方的大豆制品作为空白对照。

1.2.4 添加有机酸对大豆制品褐变的影响

采用企业提供的大豆制品配方，在上一步最优结果的基础上，分别加入0.225%柠檬酸+0.075%乳酸、0.200%柠檬酸+0.100%乳酸、0.150%柠檬酸+0.150%乳酸、0.100%柠檬酸+0.200%乳酸、0.075%柠檬酸+0.225%乳酸，灭菌保温后进行颜色检测，计算样品得分。以企业原始配方的大豆制品作为空白对照。

1.2.5 添加焦亚硫酸钠对大豆制品褐变的影响

采用企业提供的大豆制品配方，在上一步最优结果的基础上，分别加入0.010%，0.015%，0.020%，0.025%，0.030%的焦亚硫酸钠，灭菌保温后进行颜色检测，计算样品得分。以企业原始配方的大豆制品作为空白对照。

1.2.6 添加三聚磷酸钠对大豆制品褐变的影响

采用企业提供的大豆制品配方，在上一步最优结果的基础上，分别加入0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的三聚磷酸钠，灭菌保温后进行颜色检测，计算样品得分。以企业原始配方的大豆制品作为空白对照。

1.3 正交试验

根据上述单因素试验结果及参考相关文献，采用L9(34)正交试验对影响产品褐变的亚硫酸盐添加量、三聚磷酸钠添加量和复合有机酸配比等关键褐变控制技术进行优化[8]。

2 结果与分析

2.1 杀菌工艺对大豆制品褐变的影响

图1 灭菌工艺对大豆制品褐变的影响Fig.1 Effect of sterilization process on browning of soybean products

由图1可知，当灭菌温度过高、时间较长时，产品评分较低，褐变严重。当灭菌温度较高、时间过短时，虽然评分较高，但通过品尝发现产品有明显生豆味，且口感较硬，不符合企业生产销售标准，故采用105 ℃、8 min的灭菌工艺。

2.2 有机酸添加比例对大豆制品褐变的影响

图2 有机酸比例对大豆制品褐变的影响Fig.2 Effect of organic acid ratios on browning of soybean products

不同种类的有机酸对大豆制品褐变的抑制程度有明显差异，故首先确定了最佳的有机酸组合，然后在大豆制品中加入不同的有机酸配比。发现同种有机酸添加比例的不同对大豆制品褐变的抑制程度有差异。由图2可知，当柠檬酸和乳酸总添加量为0.3%，柠檬酸和乳酸添加比例为3∶1时，对大豆制品褐变的抑制最显著，且成本也较低。

2.3 焦亚硫酸钠添加量对大豆制品褐变的影响

图3 不同浓度焦亚硫酸钠对大豆制品褐变的影响Fig.3 Effect of different concentration of sodium pyrosulfite on browning of soybean products

由图3可知，焦亚硫酸钠对抑制大豆制品褐变效果显著。总体趋势为：随着焦亚硫酸钠含量的增加，抑制褐变效果越加明显，但在其添加量为0.03%时，评分略微有所下降。这是因为焦亚硫酸钠能抑制葡萄糖等还原糖生成5-羟基糠醛，从而阻止美拉德反应的发生[9]。故综合考虑国家食品添加剂添加标准及抑制褐变效果，添加量在0.02%最合适[10]。

2.4 三聚磷酸钠添加量对大豆制品褐变的影响

图4 不同浓度三聚磷酸钠对大豆制品褐变的影响Fig.4 Effect of different concentration of sodium tripolyphosphateon browning of soybean products

由图4可知，当三聚磷酸钠含量小于0.4%时，随着三聚磷酸钠含量的增加，其抑制大豆制品褐变效果逐渐增加。由于三聚磷酸钠对大豆有一定的脱皮效果[11]，加入三聚磷酸钠后，大豆拌料后由浅黄色变为亮黄色。但其添加量为0.5%时，其抑制褐变效果反而略微减小。且通过品尝发现三聚磷酸钠添加量超过0.3%时，大豆制品口感较硬，故三聚磷酸钠的添加量应在0.3%以下。

2.5 正交试验结果

表1 L9(34)正交试验方案及结果Table 1 L9(34) orthogonal test scheme and results

由表1 的极差分析结果可知，各因素对结果的影响主次顺序为：有机酸添加量>三聚磷酸钠添加量>焦亚硫酸钠添加量。大豆制品护色技术的最优方案为灭菌工艺105 ℃、8 min，柠檬酸与乳酸的添加比例为3∶1，焦亚硫酸钠的添加量为0.03%，三聚磷酸钠的添加量为0.10%。

由于正交试验结果中的最佳因素水平组合未在试验中出现，我们在上述条件下进行了验证试验，结果见图5。试验组的颜色评分为91.2，优于前期的各组试验，表明正交试验的结果正确。此外，通过对最优方案组的赖氨酸含量和还原糖含量显著高于企业原始配方组，但蛋白质、脂肪和总糖等主要营养物质的含量无显著差异。

图5 验证试验组与企业原产品对比图Fig.5 Comparison of validation test group with original product of enterprise

注：左为原配方55 ℃ 20天；中为最优方案55 ℃ 20天；右为工厂产品常温6个月。

3 结论

本试验从工艺条件入手，系统研究了大豆制品灭菌工艺和复合有机酸、三聚磷酸钠、焦亚硫酸钠对大豆护色技术的影响。根据国家相关标准规范及正交试验的最终效果得出大豆制品的最佳护色方案[12]：灭菌工艺为105 ℃灭菌8 min，复合有机酸添加量为0.3%(柠檬酸与乳酸质量比为3∶1)，焦亚硫酸钠添加量为0.03%，三聚磷酸钠添加量为0.10%。在上述条件下，对储存在55 ℃恒温箱中的大豆制品定期进行评价，20天后观察，几乎没有发生褐变。由于美拉德反应的褐变速度受温度的影响，温度每升高10 ℃，反应速度大约增加3～5倍[13]，即本试验所得大豆制品储存期相当于正常储存150～250天，能够满足该产品保质期的要求。

本项目的大豆制品褐变控制技术还有进一步提升的空间，比如虽然添加剂中焦亚硫酸钠的添加量符合国家标准，但由于亚硫酸盐对于人体具有一定神经毒性，我们想寻求一种更绿色、更健康的添加剂或工艺来代替焦亚硫酸钠。故本项目后续还将进行大豆制品无硫防褐变技术以及复合有机酸和金属离子[14]抑制褐变机理方面的研究。