市售盐凝豆腐品质特性指标分析与评价模型的建立

史晓斐，辛 颖,*，陈复生，刘昆仑，李盘欣

1.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001 2.河南省南街村(集团)有限公司，河南 临颍 462600

豆腐是我国常见的大豆制品，具有高蛋白(豆腐干物质中蛋白含量达 46.03%～52.05%)、低饱和脂肪酸(油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸含量高达85%)的特点[1]，是人体摄取蛋白质、维生素等较好的来源[2-3]。有研究表明，豆腐可以有效降低人体血液中胆固醇的含量和心血管、肥胖等疾病的风险[4-6]。因此，豆腐作为我国传统食品，得到消费者极大的喜爱。

凝固剂的种类和添加量是影响豆腐凝胶的重要因素[7-8]，目前市场上主要有盐类凝固剂和酸类凝固剂。常用盐类凝固剂主要是盐卤(主要成分是氯化镁)、石膏(主要成分是硫酸钙)，以二价阳离子为“桥架”连接蛋白质分子形成凝胶结构体[7]。醋酸、葡萄糖-δ-内酯(GDL)等是常用的酸类凝固剂，主要是通过降低豆浆的pH值，使静电斥力减弱而相互靠近凝结成蛋白质凝胶[9]。其中消费占比最大的是盐凝豆腐[10]，主要包括石膏豆腐和盐卤豆腐。石膏豆腐水分含量高(约85%)，口感细腻光滑，但硬度较低，味道苦涩。盐卤豆腐质地坚实，风味较好，但水分含量相对较低(一般在80%左右)，得率较低[11]。随着经济发展以及考虑市场的需求，研发出更高品质的豆腐成为人们关心的重点。为了提高豆腐品质，已有很多学者研究盐凝豆腐工艺的优化[7,12-13]，这些研究均需要对豆腐品质进行评价，需要一个评价体系为豆腐新品的研发提供依据。

我国虽然制订了豆制品的食品安全标准[14]，但是豆腐品质评价还没有统一标准，这会影响豆腐的研究以及豆腐的工业化生产。目前对豆腐的评价大多都是单一、片面的，仅从感官质量和质构特性[15-16]、质构特性和保水性[17]、水分子在豆腐中的动态结构[18]等评价豆腐品质，而基于主成分分析，结合感官指标、质构指标及水分指标评价豆腐品质的研究鲜有报道。主成分分析(PCA)是多指标评价最常用的方法[19]，在尽可能保留原有信息的前提下，能将原有的多个相关指标转换成几个相互独立的综合指标，进而用较少的综合指标用于评价。本研究以盐凝豆腐为研究对象，分析其感官品质、质构特性及水分状态的差异性和相关性，建立基于主成分分析的盐凝豆腐综合品质评价模型，探究品质指标对豆腐品质的贡献程度，并比较市售豆腐品质的差异，以期为盐凝豆腐品质的评价提供理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 材料

选用的13个豆腐样本(4个石膏豆腐、9个盐卤豆腐)购买于河南省郑州市大型连锁超市、农超和小型零售店，其中包括世通豆腐、豆状元豆腐、莹丰豆腐、许昌豆腐、大张豆腐、新农村豆腐、信阳豆腐和作坊制豆腐。豆腐放在4 ℃下储存，在试验测定前将其放置在室温下平衡1 h。

1.2 仪器与设备

TA-XT plus物性测试仪：英国stable micro systems公司；Micro MR-CL-I变温型核磁共振食品农业成像分析仪：苏州(上海)纽迈电子科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 豆腐质构特性的测定

参照Shen等[12]的方法，并稍做修改。利用物性测试仪对豆腐进行TPA测定，采用柱形探头P35，压缩率35%，测前速度2.0 mm/s，测试速度1 mm/s，测后速度2 mm/s，每个样品重复测定10次。

1.3.2 感官评价

采用Wang等[20]的方法，并加以修改。选择15位经筛选的人员，试验前对其进行相关培训。评价时每个人在光照充足的单独隔间，按表1的评分标准对豆腐品质进行评价。

表1 豆腐感官指标的定义及评分标准Table 1 Definition and scoring criteria of sensory indexes of tofu

1.3.3 横向弛豫时间的测定

参考Li等[21]的方法，取出约0.45 g的豆腐，放入10 mm的核磁管中，测定豆腐横向弛豫时间。每个样品重复测定3次。

1.4 数据处理

采用Office Excel 2019软件对原始数据进行处理，利用IBM SPSS Statistics 26软件对试验数据分析处理，通过Origin 2018 64Bit软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 豆腐感官品质分析

在购买商品时，感官描述更能引起消费者的购买欲[22]。豆腐感官评价结果如表2所示，除了感官弹性外，其他感官指标在样本间均存在显著差异(P>0.05)，说明感官弹性是感官特性中较为稳定的指标。乔支红等[23]研究表明，北豆腐、南豆腐和内酯豆腐感官弹性没有显著差异(P>0.05)，这与本研究结论一致。石膏豆腐样本间感官硬度和口感评分差距较小，其余指标评分差距相对较大，盐卤豆腐样本间的感官评分差异度较大。

2.2 豆腐质构特性分析

豆腐质构指标是判断豆腐品质的主要指标[24]，包括硬度、弹性、凝聚性、胶着性等。不同样本的质构特性结果如表3所示，测定的质构特性指标数据范围与其他报道[25-26]一致。不同石膏豆腐样本的质构特性指标均具有显著差异，这与赵秋艳等[26]的研究结果一致，盐卤豆腐样本除质构弹性外，其他指标差异显著(P<0.05)，这与李小雅[13]和王承克等[27]的研究结果一致。石膏豆腐的质构硬度、胶着性和咀嚼性显著低于盐卤豆腐，质构弹性、凝聚性和回复性在石膏豆腐和盐卤豆腐间没有显著差异。

表3 盐凝豆腐质构测定结果Table 3 Texture characteristics of salt coagulated tofu

2.3 豆腐水分状态分析

豆腐的水分含量高达90%，水分活度可达到0.995[28]，是衡量豆腐品质的重要因素。市售豆腐经低场核磁共振测定，结果如表4所示，13种豆腐均有3个峰，分别对应豆腐中3种水分子：与豆腐凝胶网络结合紧密的结合水、存在于豆腐微观结构中的不易流动水和不受蛋白凝胶网络结构影响的自由水[29]。豆腐弛豫时间与凝胶状态有关[30]，结合水、不易流动水和自由水的弛豫时间分别用T2b、T21和T22表示，对应面积比例分别为M2b、M21和M22。不同样本间水分指标均存在显著差异(P<0.05)，石膏豆腐T2b、T21和T22均大于盐卤豆腐，可能与盐凝豆腐的凝固机制有关。一般认为盐凝豆腐由盐类凝固剂中的金属离子与蛋白质搭建盐桥凝结而成[31]，石膏豆腐凝固剂的凝固速率低于盐卤豆腐凝固剂的凝固速率[8]，石膏豆腐凝胶网络中蛋白质-蛋白质间作用力减弱，水分更易流动，从而使T21增大[32]。

表4 弛豫时间和相应峰面积比例Table 4 Relaxation time and corresponding peak area ratio

2.4 豆腐感官评价与仪器测定指标间的相关性分析

2.4.1 感官指标和质构指标间的相关性分析

表5中质构硬度与感官硬度呈极显著正相关，与口感、总体接受度呈极显著负相关(P<0.01)，质构硬度增加会导致口感和总体接受度降低。质构弹性与口感呈显著正相关(P<0.05)，与感官硬度、颜色呈极显著负相关(P<0.01)，质构弹性在样本间(除石膏豆腐01、02)没有显著差异。胶着性与感官硬度呈极显著正相关，与口感、总体接受度呈极显著负相关(P<0.01)，咀嚼性与感官硬度呈极显著正相关，与口感、总体接受度呈极显著负相关(P<0.01)，表明胶着性和咀嚼性在一定程度上能反映感官硬度、口感和总体接受度。凝聚性和回复性与感官指标具有一定的相关性，但均不显著。

表5 盐凝豆腐感官指标和质构指标的相关性分析Table 5 Correlation analysis of sensory and texture indexes of salt coagulated tofu

2.4.2 感官指标和水分指标之间的相关性分析

由表6可知，T2b与口感呈显著正相关(P<0.05)，与感官硬度呈极显著负相关(P<0.01)。T21与口感呈显著正相关，与感官硬度、颜色呈极显著负相关(P<0.01)。T22与口感呈极显著正相关，与感官硬度呈极显著负相关(P<0.01)，与颜色呈显著负相关(P<0.05)，可以看出3种水分子弛豫时间降低，感官硬度增加，口感变差，可能是水分子的结合能力增加，蛋白网络结构束缚水的能力提高，水分不易流失，对豆腐感官硬度有有利影响，对口感有不利的影响。T21和T22水分子流动能力降低会对颜色产生不利影响。M21与口感呈极显著正相关，与感官硬度呈极显著负相关(P<0.01)。M22与感官硬度呈显著正相关(P<0.05)，与口感呈极显著负相关(P<0.01)。

表6 盐凝豆腐感官指标和水分指标的相关性分析Table 6 Correlation analysis of sensory indexes and moisture indexes of salt coagulated tofu

豆腐品质普遍由感官指标评价，感官评定能有效反映消费者对产品的接受程度，但某种程度上，感官评定不能客观表征豆腐的质构特性[23]，而且对于企业来说，仪器指标更易测定、更准确。研究结果表明感官硬度、口感、颜色、总体接受度与质构指标显著相关，风味和感官弹性与质构指标没有显著相关性，说明风味和感官弹性不能被质构指标反映。感官硬度、口感和颜色与水分指标差异显著，而风味、感官弹性和总体接受度差异不显著。通过感官指标和仪器指标相关性分析，可以看出感官指标与仪器指标具有一定相关性，但豆腐的综合品质由单方面评价并不全面，为了更好地评价豆腐品质，建立评价模型，将感官指标和仪器指标结合是全面客观评价豆腐品质的有效方法[14]。

2.5 豆腐评价模型的建立

主成分分析用于多指标综合评价，能消除评价指标间的相互影响，有利于客观评价样品，保证客观性[33]。对13个豆腐样本的18个品质指标进行了主成分分析，前3个主成分累计贡献率为81.32%，表明前3个主成分可解释样本品质的大部分信息，可用前3个主成分评价豆腐品质。变量在某一主成分上系数绝对值越大，表明变量与主成分联系越紧密[34]。结合图1和图2，PC1综合了感官硬度、质构硬度、胶着性和咀嚼性方面的信息，石膏豆腐与盐卤豆腐在主成分1上可以得到很好的区分，盐卤豆腐在主成分1上的得分较高，说明第一主成分上盐卤豆腐的感官硬度、质构硬度、胶着性和咀嚼性较好。PC2综合了回复性和感官弹性方面的信息，PC3综合了总体接受度和感官弹性方面的信息。

图1 豆腐样本得分图Fig.1 Tofu sample score chart

图2 指标载荷图Fig.2 Index load chart

根据指标在主成分上载荷量，计算出各指标在不同主成分上的线性组合系数，并利用方差贡献率权重得到综合模型系数，归一化处理得到豆腐质量评价模型Y=0.082x1+0.082x2+0.081x3+0.073x4+0.070x5+0.063x6+0.060x7+0.058x8+0.056x9+0.053x10+0.053x11+0.048x12+0.048x13+0.044x14+0.042x15+0.042x16+0.024x17+0.021x18，式中x1～x18分别为T21、T22、感官硬度、口感、T2b、质构弹性、回复性、颜色、感官弹性、质构硬度、胶着性、咀嚼性、M21、M22、凝聚性、M2b、风味和总体接受度。通过评价模型可看出不同指标对豆腐品质影响程度，豆腐中T21、T22对豆腐的品质评价影响最大，其次感官硬度和口感在评价模型中权重占比较大，质构弹性和回复性对豆腐品质影响较大，说明这几个指标对豆腐品质有关键影响。利用豆腐品质评价模型，可计算豆腐品质的综合得分，综合得分越高，说明豆腐品质越好。根据评价模型，13个豆腐得分结果如表7所示。石膏豆腐中得分高的豆腐凝聚性、胶着性和回复性好。盐卤豆腐中得分高的豆腐感官硬度、质构硬度、胶着性和咀嚼性较好。

表7 不同盐凝豆腐样品的模型得分Table 7 Model scores of different salt coagulated tofu samples

3 结论

市售不同豆腐样品间感官硬度、风味、口感、颜色和总体接受度具有显著差异；质构硬度、凝聚性、胶着性、咀嚼性、回复性差异显著；水分指标均存在显著差异。豆腐质构指标与除风味和感官弹性以外的感官指标都显著相关，水分指标与感官硬度、口感和颜色存在显著相关性，说明感官指标和仪器指标间具有一定相关性。

基于豆腐评价模型，豆腐中T21、T22对豆腐的品质评价影响最大，感官指标中硬度和口感与质构指标中弹性和回复性所占权重也较大，表明这些指标对豆腐品质的影响更为重要。豆腐品质评价模型能直观评价市售不同豆腐样本的差异性，综合品质排序结果表明感官硬度、质构硬度和胶着性好的豆腐品质相对较好。