复合凝固剂在黑豆豆腐加工中的应用

刘树萍，张佳美，孟宪娇，苏晓文，陆家慧，石长波

（哈尔滨商业大学旅游烹饪学院，黑龙江 哈尔滨 150028）

豆腐主要是脂肪、大豆蛋白质与凝固剂在静电作用、疏水作用、二硫键交联作用下形成的凝胶产品[1]，含有丰富的营养成分和人体必需的微量元素，还富含人体所需的优质蛋白质，素有“植物肉”之称[2]。豆腐中还含有多种生物活性物质及大量挥发性成分，形成了其独特的品质[3]。现阶段，国内外的研究学者大都在致力于开发新型豆腐，已经有研究人员开始对鸡蛋豆腐[4]、胡萝卜豆腐[5]等各种花色的豆腐开展探究。本文创新性的利用黑豆作为制作豆腐的主要原材料，丰富了豆腐的品种，同时也丰富了豆腐的营养与风味。

黑豆有适应性广、营养价值丰富等优点，我国黑豆资源丰富，类型繁多，在大部分地区均有种植[6]。黑豆中的膳食纤维含量是黑米的2倍，富含人体必需的多种氨基酸。不同品种的豆类蛋白质和脂肪含量不同，但是黑豆中蛋白质、氨基酸、脂肪、维生素、微量元素和粗纤维的含量非常多[7]。黑豆不但有很高的营养价值，还具有很高的药用价值。近年来，黑豆在各个行业均受到了不同程度的重视。

制作豆腐需要的凝固剂十分讲究。硫酸钙（石膏）用于豆腐制作已有很长的历史，制成的豆腐保水性能好、组织细腻光滑，但残留的未溶解硫酸钙会使石膏豆腐有苦涩味和杂质，风味上缺乏大豆香味[8]，并且凝胶内部结构之间网孔大小不一、分布不均匀[9]。在豆腐生产过程中添加谷氨酰胺转氨酶能明显提高豆腐的品质[10]。复合凝固剂制备出的豆腐不仅基本上克服了传统豆腐的易碎、口感不好等缺点，且在多方面均优于单一种类的凝固剂，既保持了单一凝固剂制作豆腐的优点，又增强了豆腐的硬度和口感，使豆腐的品质更佳[11]。目前鲜有将复合凝固剂添加到黑豆豆腐中的相关研究，因此本试验以此为切入点，确定制作黑豆豆腐的最佳工艺参数，旨在探讨复合凝固剂在加工制作黑豆豆腐中的应用，为黑豆豆腐的标准化研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

硫酸钙（CaSO4）：安琪酵母股份有限公司；谷氨酰胺转氨酶（glutamine transaminase，TG）（酶活 130 U/g）：泰兴市东圣生物科技有限公司；黑豆、饮用水：市售。

1.2 试剂

氢氧化钠、硫酸铜、硫酸钾、浓硫酸、盐酸、石油醚、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂、乙醇（均为分析纯）：天津市风船化学试剂科技有限公司。

1.3 仪器与设备

C22-WT2203电磁炉：美的电器有限公司；HX-PB-1058料理机：佛山市海迅电器有限公司；TLE204E电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；TA-XT Plus质构仪：英国SMS公司；CM-700D色差仪：柯尼卡美能达办公系统（中国）有限公司；SZF-06C索氏提取器：浙江托普仪器有限公司；BPG-9070A精密鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；HH-4恒温水浴锅：上海力辰邦西仪器科技有限公司；SH220N石墨消解仪、K9860全自动凯氏定氮仪：山东海能科学仪器有限公司。

1.4 试验方法

1.4.1 黑豆豆腐的基本配方及工艺流程

黑豆 100 g、饮用水 800 mL、TG酶 0.25%、CaSO40.75%（凝固剂添加量以黑豆干重计）。工艺流程如下。

1.4.2 单因素试验

按工艺流程制备黑豆豆腐，分别考察复合凝固剂质量比（TG酶：CaSO4）、料液比、凝固温度以及凝固时间对黑豆豆腐感官品质的影响，试验过程固定复合凝固剂质量比为 1 ∶3.00、料液比为 1 ∶8（g/mL）、凝固温度为75℃、凝固时间为30 min，分别考察复合凝固剂质量比（1 ∶2.00、1 ∶2.50、1 ∶3.00、1 ∶3.50、1 ∶4.00）、料液比[1 ∶6.0、1 ∶7.0、1 ∶8.0、1 ∶9.0、1 ∶10.0（g/mL）]、凝固温度（65、70、75、80、85℃）、凝固时间（20、25、30、35、40min）对黑豆豆腐感官品质的影响。

1.4.3 正交试验

为确定复合凝固剂在黑豆豆腐加工过程中的最佳条件，选取复合凝固剂质量比、料液比、凝固温度以及凝固时间4个因素进行正交试验，以感官评价作为主要评判标准，以质构特性、色泽、含水率、蛋白质含量、脂肪含量5个指标辅助测定。因素水平见表1。

表1 黑豆豆腐正交试验设计因素水平Table 1 Factors and levels of black bean curdorthogonal test design

1.5 指标测定

1.5.1 感官评价测定

黑豆豆腐感官评价标准见表2。

表2 黑豆豆腐感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standard of black bean curd

续表2 黑豆豆腐感官评价标准Continue table 2 Sensory evaluation standard of black bean curd

1.5.2 质构特性测定

使用质构仪测定样品的硬度、内聚性、弹性、胶黏性、咀嚼性，用直径20 mm的取样器在豆腐中部取边长为20 mm的豆腐块，样品高20 mm；然后采用P/50铝制圆柱形探头测定豆腐的质构特性。参考刘张菊等[12]的方法，参数设定如下：测试速度50 mm/min；模式为50.00%压缩比；起始距离30 mm；时间1 s；压力为10 g；循环次数2次；感应元量程为250 N。尽量选择形状、大小均匀样品，每组样品重复测试3次，最后取平均值。

1.5.3 色泽测定

用色差计进行色度测定，尽量选取3个形状大小一致的豆腐块，随机选取豆腐表面的3个点，应用L*、a*、b* 表示色系，测定 L*、a*、b* 的值，每次测定前以标准白度校准色差仪，室温（25℃）下每个样品进行3次重复，最后取平均值。

1.5.4 含水率测定

采用直接干燥法[13]测定含水率。取玻璃烧杯，标记好序号后置于恒温干燥箱内，瓶盖斜支于瓶边，干燥0.5h，称量，记为 m3。称取 10 g（精确到 0.000 1 g）切碎或磨细的豆腐碎，放入此称量瓶中，试样厚度约为3 mm，精密称量，记为m1。然后置于恒温干燥箱中，干燥3 h。然后再放入恒温干燥箱内干燥1 h左右，取出。前后两次质量差不超过2 mg为恒重。每个样品重复3次，取平均值。含水率按下式计算。

式中：X为黑豆豆腐中含水率，%；m1为称量瓶和样品的质量，g；m2为称量瓶和样品干燥为恒重的质量，g；m3为称量瓶的质量，g。

1.5.5 蛋白质含量测定

采用全自动凯氏定氮法测定[14]。准确称取（2g～3 g）豆腐样品，置于凯氏定氮管内，加入硫酸铜0.4 g与硫酸钾6 g，并加入20 mL浓硫酸。将称取好的样品于硝化炉上硝化处理大概7 h，硝化至溶液呈淡黄色或淡绿色为止。将硝化好的样品冷却后，吸取液体至100 mL容量瓶中定容。放入全自动凯氏定氮仪上自动滴定处理。共计9组试验，每组样品做3次平行试验。

1.5.6 脂肪含量测定

使用索氏提取仪测定[15]。将豆腐准确称取（2g～3 g），滤纸包裹并用线缠好，放入过滤杯内，杯中底部铺好脱脂棉。在已烘干至恒重的提取杯中加入70 mL石油醚，将提取杯和过滤杯与仪器连接。165℃浸提30 min，之后继续用石油醚淋洗60 min将残留的脂溶物淋洗出，取下提取杯，将冷凝管中的石油醚回收。提取杯在105℃下烘干3 h，干燥皿中冷却至（20±5）℃后，称重。计算公式如下。

式中：Y为黑豆豆腐中脂肪含量，%；m1为恒重后接收瓶和脂肪的含量，g；m0为接收瓶的质量，g；m2为试样的质量，g。

1.6 数据处理

采用Origin 8.0软件绘图，运用IBM SPSS Statistics 23软件进行数据显著性分析，每组试验重复3次，结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 复合凝固剂质量比对黑豆豆腐感官评分的影响

点浆是黑豆豆腐加工过程中的重要步骤，即在豆浆中添加凝固剂。单一的凝固剂在使用时均有各自优缺点，随着时代的发展，复合凝固剂应运而生[16]。复合凝固剂的不同质量比对黑豆豆腐感官品质的影响结果见图1。

图1 复合凝固剂质量比对黑豆豆腐感官品质的影响Fig.1 Effect of compound coagulant ratio on sensory quality of black bean tofu

由图1可知，感官评分随着复合凝固剂质量比的变化呈现先上升后下降的趋势，达到最高分时复合凝固剂质量比为1∶3.00，此时感官评分平均值为86.3。当复合凝固剂质量比在1∶2.00时，黑豆豆腐的感官评分低于其他4组，可能是CaSO4的用量太少导致蛋白质凝结不完全，形态不完整，各项指标数值较低，很大程度影响了成品的感官指标。岳文婷等[17]探究不同复合凝固剂条件下，豆腐中主要营养品质差异及感官差异，结果发现添加CaSO4和TG酶使豆腐的营养品质和感官评分高于另外两类复合凝固剂制备的豆腐，这也说明复合凝固剂下的豆腐不仅感官品质得到了改善，而且营养风味品质也提高了不少。复合凝固剂用量比例太高或是太低都会影响豆腐的感官品质评分，当复合凝固剂质量比为1∶3.00时，感官评分有显著性差异（P<0.05）。因此，选择复合凝固剂质量比1∶3.00进行后续试验。

2.1.2 料液比对黑豆豆腐感官评分的影响

豆浆中大豆蛋白通过蛋白质-蛋白质、蛋白质-水和相邻多肽链之间引力与斥力的平衡形成凝胶网络结构[18]，因此料液比的高低直接影响豆腐的品质。料液比对黑豆豆腐感官品质的影响结果见图2。

图2 料液比对黑豆豆腐感官品质的影响Fig.2 Effect of solid-to-liquid ratio on sensory quality of black bean tofu

根据相关文献[19]，当料液比为 1 ∶9.0（g/mL）时制作的黑豆大豆复合豆腐味道好、口感佳。由图2可知，感官评分随着料液比的变化呈现先上升后下降的趋势，当料液比为1∶6.0（g/mL）时，黑豆豆腐的感官评分低于其他4组，可能加水量太少不利于黑豆磨浆均匀，打磨不充分制作出的成品无论在风味还是质地上都低于其他比例的感官评分，当料液比为1∶10.0（g/mL）时，过多的水会让黑豆打磨过度，滤出的豆浆浓度偏低，从而制作出的豆腐质地和形态分数较低。在料液比为1∶8.0（g/mL）时，与其他组有显著性差异（P<0.05）。因此，选择料液比为 1 ∶8.0（g/mL）。

2.1.3 凝固温度对黑豆豆腐感官评分的影响

凝固温度的高低对黑豆豆腐的感官品质有明显影响。凝固温度过高，会使豆腐变得粗糙且不均匀；凝固温度过低不利于黑豆凝胶的产生，成品不成形而且容易松散。凝固温度对黑豆豆腐感官品质的影响结果见图3。

图3 凝固温度对黑豆豆腐感官品质的影响Fig.3 Effect of solidification temperature on sensory quality of black bean tofu

由图3可知，随着凝固温度的升高，黑豆豆腐的感官评分不断上升，但是当凝固温度超过75℃，感官评分下降。其中当凝固温度在65℃时，黑豆豆腐的感官评分均低于其他4组。金杨等[20]研究表明，采用CaSO4制作豆腐时最佳的凝固温度为85℃，但是因为其中加入了酶类凝固剂，会降低凝固的温度。当凝固温度过低时，大豆蛋白变性不足，只有较少的蛋白质分子暴露出疏水基团和其他活性基团，不利于豆腐凝胶的形成[21]。凝固温度处于75℃的成品感官评分最高，与其他组有显著差异（P<0.05）。因此，选择凝固温度为75℃。

2.1.4 凝固时间对黑豆豆腐感官评分的影响

在制作黑豆豆腐的过程中，不同的凝固时间对黑豆豆腐的感官品质有不同的影响。因此，有效控制凝固时间有利于保证黑豆豆腐的品质。凝固时间对黑豆豆腐感官品质的影响见图4。

凝固时间影响蛋白质的溶出率，从而影响豆腐凝胶网络的形成[22]。由图4可知，随着凝固时间的延长，黑豆豆腐的感官评分不断升高，豆腐质地逐渐变硬，刀切面气孔减少[23]。但是当凝固时间超过30 min时，黑豆豆腐的细嫩程度有所改变，逐渐变得粗糙[24]。感官质量下降，可能是因为豆浆中蛋白的巯基发生氧化，使豆腐硬度降低，对豆腐的形成产生不利影响[25]。当凝固时间在20 min时，黑豆豆腐的感官评分低于其他组，可能是凝固时间过短，大豆蛋白沉淀成凝胶量少而且较为松散、不成形。凝固时间为30 min时的成品感官评分最高，与其他组有显著差异（P＜0.05），成品形状完整，色泽明亮有光泽，富有豆制品的香味。因此，选择凝固时间为30 min。

图4 凝固时间对黑豆豆腐感官品质的影响Fig.4 Effect of setting time on sensory quality of black bean tofu

2.2 正交试验设计及结果分析

2.2.1 感官评价结果

在单因素试验基础上，为确定制作黑豆豆腐的最佳工艺条件，以感官评价作为主要评判标准，试验设计及结果见表3。

表3 正交试验的感官评价测定结果Table 3 Sensory evaluation results of orthogonal test

由表 3 可知，RB＞RC＞RA＞RD，即 B 料液比对黑豆豆腐的品质风味具有很大的影响，其次为C凝固温度、A复合凝固剂质量比和D凝固时间。根据k值得出，最优配方组合为A2B2C3D2，即凝固剂质量比为1∶3.00（TG酶 0.25%、CaSO40.75%）、料液比为 1∶8.0（g/mL）、凝固温度为78℃、凝固时间为30 min。由于D凝固时间对于试验结果影响最小，并且考虑到时间成本，因此可以将30 min缩短为27 min（即正交试验第5组），此时感官评分最高（93.0）。

2.2.2 质构特性测定结果

质构特性测定试验结果见表4。

表4 正交试验的质构特性测定结果Table 4 The results of texture characteristics determination by orthogonal test

大豆蛋白热变性程度过低会导致大豆蛋白中的肽链无法很好地展开，从而无法形成稳定的凝胶网络结构；而热变性程度过高则会使大豆蛋白形成不溶性聚集体，最终导致大豆蛋白无法形成较好的凝胶网络结构。因此，在制备过程中要保证大豆蛋白的热变性在一定范围内，以确保大豆蛋白凝胶网络形成[26]。豆腐质构方面差异由蛋白组分的较大差异引起[27]。由表4可知，第5组样品硬度、弹性与咀嚼性表现出更好的状态，而且与其他各组差异显著（P＜0.05），说明这组样品形态较好、口感品质俱佳，因此第5组质构特性最优。

2.2.3 色泽测定结果

在单因素试验基础上，为确定制作黑豆豆腐的最佳工艺条件，以色泽指标辅助测定，试验结果见表5。

表5 正交试验的色泽测定结果Table 5 Results of color determination by orthogonal test

L*值越小，说明豆腐色泽越暗淡，b*的数值越大，说明色泽越黄[28]。由表5可知，L*值大致呈现先增大后减小的趋势，可能是因为随着溶剂体积的增大，黑豆豆腐的品质越来越好，水分不断向外扩散，导致豆腐表面对光的折射率发生改变，从而引起L*值的变化。并且第5组a*值与其他组有显著差异（P<0.05）。综上，第5组试验样品的色泽呈现较好的状态，颜色均一，整体的接受性较高。

2.2.4 基本成分测定结果

在单因素试验基础上，为确定制作黑豆豆腐的最佳工艺条件，以含水率、蛋白质含量、脂肪含量辅助测定，试验结果见表6。

表6 正交试验的含水率及蛋白质含量及脂肪含量测定结果Table 6 Determination results of moisture content，protein content and fat content by orthogonal test

由表6可知，第9组含水率最低，与其他组差异明显，可能是由该组溶剂体积和凝固温度较低、凝固时间较短导致。第5组相对其他组，含水率较高，成品口感嫩滑细腻有弹性，整体可接受程度较高。第5组蛋白质含量最高，与其他组差异显著（P＜0.05）。黑豆豆腐中蛋白质含量越高，豆腐的品质风味越好。适当的添加磨浆水可使黑豆豆腐中蛋白质含量增加。TG酶为生物酶，添加到复合凝固剂中会使豆腐本身蛋白质含量增加，而且黑豆中富含蛋白质，二者双重作用会使黑豆豆腐的蛋白质含量和营养价值相对于其他普通豆腐更高。从脂肪含量结果分析，第5组样品脂肪含量最低。黑豆豆腐中脂肪含量越高，豆腐的品质风味越差。料液比对黑豆豆腐脂肪含量影响最为显著，可能是因为料液比影响磨浆的充分程度，太多或者太少的水磨浆，会使大豆中的脂肪流出，从而使黑豆豆腐的脂肪含量降低。综上，黑豆豆腐的最佳制作工艺为凝固剂质量比1∶3.00、料液比1∶8.0（g/mL）、凝固温度 78℃、凝固时间为27 min。

3 结论

本研究通过单因素试验及正交试验，结合感官评价、质构特性、色泽、含水率、蛋白质含量及脂肪含量测定结果，确定黑豆豆腐最佳工艺为复合凝固剂质量比（TG 酶：CaSO4）1 ∶3.00、料液比 1 ∶8.0（g/mL）、凝固温度78℃、凝固时间为27 min。此条件下制作的黑豆豆腐块形完整、质地坚实、口感醇香且色泽均一。