高温蒸煮结合湿法超微粉碎对豆渣物性的影响

宋 淼，张 蓓，刘雅馨，谢珍珍，袁铭泽，张园园，侯欣雨，乔明武

（河南农业大学食品科学技术学院，河南郑州 450002）

0 引言

我国是世界上大豆制品生产和消费的主要国家，豆渣是大豆生产过程中的主要副产物，占大豆质量的16%～25%[1]。豆渣膳食纤维含量丰富，膳食纤维作为一种多糖物质，具有相当重要的生理功能。在居民膳食结构精细的今天，膳食纤维不但被学术界关注，而且被普通百姓所接受。豆渣作为传统豆制品工艺中的产物，营养丰富，但口感粗糙，水分含量高，不适宜直接食用和长期贮藏[2]。干燥后磨粉利用，因其干燥处理能耗高、成本高[3-4]、价值产出比不匹配而未被规模利用开发。目前，除少部分被用作饲料及制备膳食纤维外，其余大都被作为废弃物处理，污染环境。

目前，豆渣综合利用的相关研究主要对膳食纤维的制备及改性方面，通过改变膳食纤维的特性来提高其利用率。金杨等人[1]研究了与传统制浆工艺相比快速制浆工艺制备的豆渣膳食纤维的物化特性，可溶性膳食纤维的含量明显提高，持水力、膨胀性、溶解度及色泽等均有不同程度的改善。张茂龙等人[3]通过高速切割技术可以将湿豆渣粉碎的粒径达到72 μm。杨新俊等人[5]利用湿法超细粉碎技术对全豆豆浆中纤维颗粒的影响，研究表明湿法超细粉碎可以极大地降低豆渣粗纤维颗粒尺寸，口感柔和，基本达到无渣化。

对豆渣进行高温改性结合湿法超细粉碎技术处理，研究湿豆渣在粒径分布、稳定性、黏度、凝胶性、色泽等方面的变化，探讨豆渣的湿法利用途径，为豆渣的规模化利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

鲜湿豆渣，郑州丰乐路农贸市场豆腐加工店提供。

1.2 仪器与设备

QDSF9000-2A型精磨机，无锡轻大食品装备有限公司产品；Rise-2008型激光粒度仪，济南润之科技有限公司产品；TDL-5-A型离心机，上海安亭科学仪器厂产品；NDJ-8S型旋转黏度计，上海精天电子仪器有限公司产品；FA2004B型电子分析天平，上海精密科学仪器有限公司产品；TA.XTplus型物性分析仪，英国SMS公司产品；CR-5型台式色彩色差计，柯尼卡美能达产品。

1.3 样品的制备

取600 g豆渣分为2份。一份直接超微粉碎，将豆渣按照1∶3加水稀释后，采用QDSF9000-2A型精磨机，按照1，2，3档（循环时间分别为2，4，6 min）分别进行湿法超微粉碎；另一份在沸水下蒸15 min，冷却后按照上述方法进行超微粉碎。

1.4 试验方法

1.4.1 豆渣成分含量测定

豆渣中水分、蛋白质、粗纤维、粗脂肪、灰分的含量均按照GB 5009中的方法测定。

1.4.2 豆渣浆液粒径的测定

豆渣浆液粒径分布利用Rise-2008型激光粒度分析仪测定。具体方法参照文献[6]稍作修改，豆渣浆液样品用无水乙醇分散，测试前超声处理30 s，测试时折射率为1.36，搅拌速率为900 r/min，循环泵速率为1 500 r/min。粒径分布以D10，D50，D90和Dav表示（D10，D50，D90，Dav分别代表颗粒累计分布为10%的粒径、中值粒径、颗粒累计分布为90%的粒径、平均粒径）[7]。

1.4.3 豆渣浆液稳定性的测定

将处理后的豆渣溶液置于50 mL比色管中，室温下放置 0.5，2.0，4.0，8.0，12.0，24.0 h，1 周，2 周后观察浆液变化。

1.4.4 豆渣浆液黏度测定

将制备好的豆渣浆液室温放置60 min后，采用NDJ-8S旋转黏度计，选用3号转子，转速为12 r/min，测量结果的百分计标度为40%～90%。

1.4.5 豆渣浆液凝胶强度测定

凝胶强度的测定参照吕振磊等人[8]的方法，略作修改。取30 mL制备好的豆渣浆液放置于尺寸φ60×15 mm铝制培养皿中，冷却后在4℃冰箱贮存24 h后，采用TA.XTplus型物性分析仪测定其凝胶强度。参数设定：探头P/0.5，测前速度1 mm/s，测中速度1 mm/s，测后速度5 mm/s，下压距离为10 mm，触发感应力为2 g。

1.4.6 豆渣浆液的色泽测定

采用美能达CR-5型台式色彩色差计，以透射方式测量豆渣浆液的色差，可以得到L*、a*、b*3个值，L*表示色素溶液的亮度，a*表示红绿值，b*表示黄蓝值。

2 结果与分析

2.1 原料湿豆渣主要成分含量

采用的原料豆渣来自小型豆腐加工店，是生浆工艺加工传统豆腐的副产物。

豆渣的主要成分分析见表1。

表1 豆渣的主要成分分析/g·（100 g）-1

由表1可以看出，100 g湿豆渣中约含有86 g水分，6.5 g粗纤维，3.5 g蛋白质、1 g脂肪。豆渣中除水分外，粗纤维和蛋白质含量很高，粗纤维主要由纤维素、半纤维素、木质素和果胶等膳食纤维组成，具有促进肠胃蠕动、降脂、调节血糖等功能[9]。蛋白质主要由7S和11S球蛋白组成，属于优质蛋白质。

2.2 不同处理豆渣浆液粒径分布

不同处理豆渣浆液颗粒粒径分布见图1，不同处理后豆渣浆液颗粒分布见表2。

由图1和表2可以看出，不同处理对豆渣浆液颗粒粒径分布影响较大，各豆渣浆液颗粒的平均粒径Dav为59.61～110.79 μm，其中经高温蒸煮15 min后，湿法超微粉碎6 min的豆渣浆液具有最小的粒径值（D10，D50，D90，Dav），而直接湿法超微粉碎2 min的豆渣浆液的粒径值（D10，D50，D90，Dav）最大。由图1可以看出，在同一处理条件下，随着湿法超微粉碎时间的延长，豆渣浆液的粒径分布范围逐渐变窄；而同一粉碎时长下，经高温蒸煮15 min后的豆渣浆液较直接超微粉碎的豆渣浆液的粒径具有更窄的粒径分布范围及更小的中值粒径D50。结果表明，经高温蒸煮后，随着超微粉碎时间的增加，豆渣浆液具有更均匀的粒径分布。从图1中粒径的累计分布中也可以看出，不同的处理方式对豆渣浆液粒径的分布具有明显的影响，其中经高温蒸煮处理和较长时间超微粉碎的豆渣浆液颗粒的粒度分布范围更窄，与微分分布的结果一致。

2.3 不同处理对豆渣浆液稳定性的影响

表2 不同处理后豆渣浆液颗粒分布/μm

不同处理豆渣浆液稳定性结果见图2。

将直接粉碎和蒸煮15 min后的豆渣浆液分别置于50 mL比色管中，室温下放置1，4，8，12，24，48，72 h，1周，2周后观察浆液变化。结果显示，蒸煮豆渣15 min后再进行湿法粉碎，豆渣浆液在48 h内均未出现肉眼可见明显变化，粉碎时间在2 min的豆渣浆液72 h后底部出现浑浊，2周后豆渣浆液分层明显，有清水析出。粉碎时间在6 min的豆渣浆液在2周后才出现轻微浑浊，分层并不明显。未经蒸煮直接处理的豆渣浆液在24 h内均有不同程度的分层，析出清水，粉碎时间在2 min的豆渣浆液分层现象最为显著。表明加热蒸煮对豆渣浆液稳定性影响比较大，未经蒸煮超微粉碎的豆渣浆液粉碎时间越长，豆渣浆液越稳定，这是因为豆渣在粉碎过程中由于高速剪切产生大量热，在一定程度上改性豆渣，从而进一步证明热处理对豆渣的特性影响较大。

2.4 不同处理对豆渣浆液黏度的影响

不同处理后豆渣浆液的黏度见图3。

豆渣浆液的黏度是研究其流变性重要的指标，由浆液内部分子之间发生相对运动时产生摩擦阻力的大小表示[10-11]。由图3可以看出，高温蒸煮后豆渣浆液的黏度整体比直接处理的豆渣浆液黏度大，而且随着豆渣超微粉碎时间的延长，豆渣浆液的黏度也在逐渐增大。经高温蒸煮15 min后超微粉碎6 min的豆渣浆液黏度值达到了1 759.8 mPa·s，是未经蒸煮直接超微粉碎6 min的豆渣浆液黏度值的2倍。这可能是由于经高温蒸煮后，豆渣中的膳食纤维含量产生变化及蛋白质发生变性，导致了豆渣浆液黏度剧增。而且，随着超微粉碎时间的延长，黏度略增。这是由于超微粉碎后，豆渣膳食纤维的粒径降低，豆渣浆液体系中微粒之间相互作用力改变，空间交叉作用增强，黏滞阻力增加，与豆渣浆液稳定性情况一致。

2.5 不同处理对豆渣浆液凝胶性的影响

不同处理后豆渣浆液的凝胶强度见图4。

豆渣浆液的凝胶强度是研究其流变学特性的重要指标，对豆渣浆液的凝胶形成性能、凝胶加工及豆渣浆液制品的食用品质都具有较大影响[12]。图4表

明了不同处理条件下对豆渣浆液的凝胶强度变化产生的影响。其中，经高温蒸煮15 min后再进行超微粉碎的豆渣浆液的凝胶强度，均比直接超微粉碎的豆渣浆液凝胶强度显著提高。这是由于高温条件下，蛋白质受热变性展开，由于疏水基团等反应基团的暴露，展开的蛋白质重新聚合并形成了稳定的凝胶网络结构。而且随着超微粉碎时间的延长，豆渣浆液的粒径减小，使得分子间通过氢键的结合更为容易，从而促进了凝胶网络结构的形成更为紧密，使得凝胶强度增大。

2.6 不同处理对豆渣浆液色泽的影响

不同处理后豆渣浆液的色泽见表3。

表3 不同处理后豆渣浆液的色泽

表3为不同处理方式下，豆渣浆液色泽的变化情况。其中L*代表亮度，测定结果越大，表示样品越白；a*代表红绿值，其值大于0代表样品呈红色，其值小于0代表样品呈绿色，值越大表示样品颜色越红；b*代表黄蓝值，其值大于0代表样品呈黄色，小于0代表样品呈蓝色，值越大表示样品颜色越发黄[13]。

由表3可以看出，蒸煮后豆渣浆液的亮度整体比直接处理的豆渣浆液亮度显著降低，而且随着豆渣超微粉碎时间的延长，豆渣浆液的亮度也在逐渐降低。这是因为高温蒸煮后，豆渣浆液发生了美拉德反应，产生了褐变。经高温蒸煮处理后的豆渣浆液红绿值a*增加，红色加深，黄蓝值b*增加，黄色越深，表明豆渣浆液褐变程度更深。这是由于在高温蒸煮下，豆渣中含有羰基基团的还原糖和含有氨基基团的化合物，如蛋白质、氨基酸等，发生了美拉德反应，产生了黑色络合物，因此豆渣浆液的色泽逐渐加深。

3 结论

经高温改性及超微粉碎处理后，豆渣浆液的粒径分布、稳定性、黏度、凝胶强度及色泽等功能性质均产生了一定程度的改变，但针对不同物性指标的影响不同。其中，豆渣浆液的粒径值显著降低，浆液稳定性增强，黏度增大，凝胶强度增大，但由于发生了美拉德反应，导致豆渣浆液颜色变深。因此，可以根据不同的食品加工需要来选择合适的高温蒸煮及超微粉碎条件，来改善豆渣的物性指标，提高豆渣的利用率。