大豆品种及油体富集工艺对腐竹品质的影响

向凤兰,吴尔文,陈 沛,王金社,李思梅,王金梅*

1.华南理工大学 食品科学与工程学院,小麦和玉米国家工程研究中心,广东 广州 510640

2.广东省农业科学院 农业生物基因研究中心,广东省农作物种质资源保存与利用重点实验室,广东 广州 510640

3.河南省作物分子育种研究院,河南 郑州 450002

4.广东豆本营食品科技有限公司,广东 河源 518000

腐竹是由大豆打浆,在85～90 ℃加热条件下,随着水分的蒸发,在浆液表面形成的一种包裹油体的蛋白质膜。腐竹由于具有良好的营养价值和类似肉类的质地而深受消费者欢迎,尤其是素食者。近年来,对腐竹的研究主要集中于大豆品种及加工工艺条件对其品质的影响等方面。

不同品种的大豆由于营养物质和理化性质的差异,决定了用其制备腐竹的品质也会有所差别,如色泽、复水性、机械性能等。研究人员发现豆浆中脂肪含量升高,腐竹的抗拉强度、延伸率和透水率都会降低;可溶性糖含量升高,抗拉强度会降低,但延伸率升高,透水率先升高后下降[1]。7S与11S蛋白是大豆蛋白中占比较大的储藏蛋白,其疏水性、乳化性、热稳定性、溶解性及凝胶性等性质的差异导致其对膜的形成有重要影响[2]。7S与11S蛋白的比值(7S/11S)对腐竹机械性能也有明显的影响,7S/11S越低,膜的机械性能越好[3]。Chen等[4]通过对比不同基因缺陷型大豆(所含蛋白质种类不同)制备的腐竹,发现蛋白颗粒(>40 nm,主要由11S蛋白碱性多肽自身通过二硫键或者疏水相互作用聚集而形成的复合体)对腐竹的形成最重要。

在腐竹实际生产过程中,除了通过筛选大豆品种提高腐竹品质外,外加食品添加剂和优化煮浆揭皮工艺是提高腐竹品质的关键措施。添加阿魏酸可以提高腐竹的耐煮性,添加甘油、山梨醇、羧甲基纤维素钠可以提高腐竹的拉伸强度和延伸率[5];添加植物提取物(如葡萄柚籽提取物、松针提取物)或谷氨酰胺转氨酶可以改善腐竹的抗氧化性能和质地[6-7]。此外,Zhang等[8]研究发现,豆浆的初始浓度和揭皮时浆液的深度会改变腐竹膜的组成和结构,初始浓度为7.0%(大豆与水的质量比为1∶9.5)和浆液深度为2.3 cm的豆浆揭出的腐竹更加致密均匀,具有良好的机械性能。居巧苓[9]通过调酸工艺制备了大豆油体富集物,其11S蛋白也相对富集于油体富集物中,豆浆中的可溶性糖及部分7S蛋白、大豆乳清蛋白等固形物通过离心除去。基于11S蛋白对于腐竹形成和品质的强烈影响,且以优化制备流程为手段提升腐竹品质的研究尚未见报道,因此,作者探讨大豆品种及油体富集工艺对腐竹品质的影响,对腐竹营养成分、得率、揭皮速度、感官及机械特性进行测定,以期为优质腐竹的工业化生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆(郑1440、郑1659、郑16365、郑1311、郑16377、郑16158、郑16436)：2022年,河南省农业科学院;商品豆：广西梧州冰泉豆浆有限公司;蒽酮试剂：阿拉丁试剂有限公司;其他试剂：成都市科隆化学品有限公司,均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

FDM-Z100磨浆机：广东乐创智能科技有限公司;CM-3600d色差仪：江苏巨立仪器有限公司;Instron材料试验机：北京东方孚德技术发展有限公司;KDN-103F半自动凯氏定氮仪、Soxtec 2055索氏脂肪抽提仪：FOSS分析仪器公司;LXJ-IIC离心机：上海安亭科学仪器厂;FW100多功能研磨机：广东长柏电器实业有限公司;DYCZ-24KF四板垂直电泳仪：北京六一生物科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 大豆及腐竹中基本成分的测定

蛋白质含量测定参照GB 5009.5—2016,采用全量凯氏定氮法。粗脂肪含量测定按照GB 5009.6—2016,采用索氏抽提法。可溶性糖含量测定参照张述伟等[10]的方法,采用蒽酮比色法。

1.3.2 SDS-PAGE

根据Laemmli[11]的方法并稍加修改。在还原条件下,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳 (sodium dooecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE) 分析上清液蛋白质组成及分子量。将样品稀释液与上样缓冲液以体积比4∶1混合(蛋白最终质量浓度为2～4 mg/mL),然后放入沸水中加热5 min。采用DYCZ-24KF四板垂直电泳仪,胶板厚度1.5 mm,分离胶质量分数12%,浓缩胶质量分数5%,上样量15 μL。于恒压下进行电泳,样品在浓缩胶中电压80 mV,进入分离胶后调为120 mV。采用0.1%考马斯亮蓝R250对胶片进行染色30 min,之后使用乙醇乙酸脱色液 (V(乙醇)∶V(乙酸)∶V(水)=100∶100∶800) 进行脱色。电泳凝胶用Bio-Rad公司的Quantity-one软件分析。

1.3.3 传统腐竹加工工艺

参考曾仕晓等[12]使用的方法,称取颗粒饱满的大豆300 g,按豆水质量比1∶4加蒸馏水,4 ℃浸泡18 h,按豆水质量比1∶6加蒸馏水磨浆,95～100 ℃水浴煮浆 3～5 min。准确称量煮沸的豆浆800 g,动态揭皮温度(水浴式)为85～90 ℃,每隔15 min揭皮1次,直至锅内豆浆不能再揭皮为止。揭完皮后自然晾干4 h后转入65 ℃烘箱烘2 h,取出冷却后于室温密封干燥保存。腐竹均取第3张作为研究对象。

1.3.4 富油体腐竹加工工艺

参考居巧苓等[13]的方法制备大豆油体富集物：称取大豆500 g,按豆水质量比1∶4加蒸馏水浸泡18 h。然后按豆水质量比1∶6加蒸馏水磨浆,调节生浆至pH 5.7,4 000 r/min离心20 min,沉淀即为大豆油体富集物。将大豆油体富集物沉淀加蒸馏水复溶,从而获得新的浆液,再调节油体富集物浆液的pH值及固形物含量与原浆(pH 6.5,固形物含量6%)一致。获得浆液按照1.3.3中的方法制备富油体腐竹。

1.3.5 腐竹得率的测定

分别称量烘干后每次揭皮的腐竹质量,计算腐竹得率(μ)。

μ=f/m×100%,

式中：f为所得烘干腐竹质量,g;m为干大豆质量,g。

1.3.6 腐竹揭皮速度的测定

每隔15 min揭皮1次,按照揭皮顺序分别对腐竹进行编号,直至锅内豆浆无法揭皮为止,揭皮烘干后称质量。以腐竹累计产量为纵坐标,揭皮次数为横坐标作图。

1.3.7 腐竹机械性能的测定

将制备的腐竹放入饱和氯化钡溶液中浸泡12 h,测量前将其切成4 cm×4 cm的形状,利用物性测试仪测定其断裂时的拉伸强度及延伸率,每个样品测定3次。探头选用A/KIE,测定参数：测前速率3 mm/s,测试速率1 mm/s,测后速率5 mm/s。

1.3.8 腐竹色泽测定

将干燥后的腐竹放入饱和氯化钡溶液中,12 h后选用5个平行样品,采用色差计测定指标。L*是亮度指标,L*越大表示试样越明亮,反之越暗。a*和b*是颜色指标,a*较大表示样本较红,反之较绿;b*较大表示样本较黄,反之较蓝。

1.3.9 腐竹感官评价

参考宋莲军等[14]使用的感官评价方法,选取15位感官评定人员(经过训练且参加过食品感官评定)对腐竹的色泽、气味、外观、口感进行评价,评价标准见表1。评价前对样品进行编号,评价样品随机化,评分后去除极大值和极小值,取平均值。

表1 感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria

1.4 数据处理与分析

每个试验至少独立进行3次,结果表示为平均值±标准偏差,使用 SPSS 26 进行方差分析和显著性检验(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同品种大豆与腐竹的基本成分

不同品种大豆及其制备腐竹的蛋白、脂肪、可溶性糖含量见表2。8种大豆的组分之间存在显著性差异。大豆蛋白含量的平均变化区间为40.63%～45.11%,其中郑16365蛋白含量最高,郑16158蛋白含量最低;大豆脂肪含量变化区间为19.90%～22.30%,其中郑16158脂肪含量最高,郑1311脂肪含量最低;大豆可溶性糖含量变化区间为10.75%～16.54%,其中郑1440可溶性糖含量最高,郑1311可溶性糖含量最低。

表2 大豆与腐竹的基本成分Table 2 Basic composition of soybeans and Yuba %

研究表明,蛋白质、脂肪及总糖的质量占比[15]、蛋白质组成[16]等因素对腐竹品质有显著影响。由表2可知,腐竹蛋白质含量为43.16%～58.24%,其中郑1659的腐竹蛋白含量最高,郑16436的腐竹蛋白含量最低;腐竹脂肪含量为26.60%～34.42%,其中郑16158的腐竹脂肪含量最高,商品豆腐竹的脂肪含量最低;腐竹可溶性糖含量为1.99%～4.99%,其中郑16365的腐竹可溶性糖含量最高,商品豆腐竹的可溶性糖含量最低。由此可见,腐竹基本成分的含量与大豆的基本成分含量的变化趋势不完全一致,这可能与大豆中蛋白的组成有关。

不同品种大豆的蛋白组成见图1。大豆的7S/11S为0.35～0.45,其中商品豆的7S/11S最高,郑1440的7S/11S最低,说明商品豆中7S蛋白含量较高,而郑1440大豆中11S蛋白含量相对较高。腐竹的制备类似于热致凝胶的形成,7S、11S球蛋白由于凝胶机制及凝胶形成参与作用力的不同而导致二者凝胶性质有显著差异[17]。Rani等[18]的研究表明,在成膜过程中,蛋白分子受热变性,二硫键被打开,巯基与疏水性残基充分暴露于表面,随着水分的蒸发及表面温度的降低,蛋白分子通过疏水相互作用、氢键、二硫键重新缔合形成网状膜。

图1 不同大豆品种的蛋白组分Fig.1 Protein composition of different soybean varieties

2.2 大豆品种对腐竹揭皮速度的影响

由图2可知,大豆郑1440和郑1659的揭皮速度相对于其他6种大豆更快,商品豆的揭皮速度最慢。郑1440揭皮次数最多,这可能与脂质及蛋白含量影响成膜有关。Chen等[19]对腐竹形成机理的研究表明,在豆浆加热过程中,根据粒径的大小,豆浆中固形物扩散到表面的速度从大到小依次是碳水化合物、蛋白粒子、油体,随着表面水分的蒸发,三者相互碰撞交联形成腐竹膜。郑1440中可溶性糖含量最高(表2),其扩散速度最快,这可能是成膜最快的原因。宋莲军等[14]也发现类似结果,即大豆的蛋白与总糖的比值与腐竹揭膜速率、得率呈显著负相关。

图2 大豆品种对腐竹揭皮速度的影响Fig.2 Effect of soybean variety on film formation rate

2.3 大豆品种对腐竹色泽及得率的影响

由表3可知,L*为64.68～84.27,a*为1.79～3.09,b*为5.40～18.51,郑16377腐竹的亮度高于其他腐竹,而商品豆腐竹的亮度明显低于其他腐竹,色泽明亮度可能与蛋白及碳水化合物之间的美拉德反应程度及大豆本身的颜色有关。郑1440腐竹的得率最高(34.27%),这与图2中郑1440腐竹成膜最快相印证;郑16158腐竹得率最低,这可能与其蛋白和脂肪的配比有关,其蛋白含量(40.63%)最低,脂肪含量(22.3%)最高。浆液中蛋白与脂肪比例失调会导致蛋白基团间相互碰撞的机会减少、基团之间相互交联作用受到阻碍,从而减缓成膜。蓝伟杰等[15]的研究表明,当蛋白与脂肪比值小于3∶1时,脂肪占比越大,得率越低。

表3 不同大豆品种对腐竹色泽及得率的影响Table 3 Effect of different soybean varieties on the colour and yield of Yuba

2.4 大豆品种对腐竹机械性能的影响

由图3(a)可以看出,不同品种腐竹的延伸率差异较大。延伸率越大,表明腐竹的拉伸效果越好。其中,郑1440腐竹的延伸率最大,达到93.65%,郑16436腐竹的延伸率最小(30.21%)。郑1440腐竹延伸率高说明此品种的腐竹在制备过程中,油体和脂肪能够在形成腐竹时更充分、均匀地嵌合,形成的膜更加紧密和连续[8,15]。由图3(b)可知,不同品种大豆制备的腐竹的拉伸强度变化范围为0.04～0.19 MPa,其中,郑1440腐竹的拉伸强度最大,达到0.19 MPa,郑16436腐竹的拉伸强度最小,为0.04 MPa,与腐竹的延伸率结果一致。这可能是由于郑1440大豆中11S蛋白含量最高,11S是凝胶性蛋白,含硫氨基酸含量远高于7S,所形成凝胶的网络更加致密、均匀,且交联度高[20]。

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。图3 大豆品种对腐竹机械性能的影响Fig.3 Effect of soybean variety on the mechanical properties of Yuba

2.5 大豆品种对腐竹感官品质的影响

对各个大豆品种制备的腐竹进行感官评价,结果见表4。郑16436的综合得分最低(63.91),郑1440的综合得分最高(71.79),值得注意的是,郑1440的口感评分明显高于其他腐竹,这与腐竹机械性能的测定结果一致,说明郑1440腐竹口感更筋道,更接近肉的质地。综合对腐竹的营养成分、机械性能、色泽、得率以及感官评价的分析可以得出,在8种大豆中,郑1440大豆制备的腐竹品质最佳。

表4 不同品种大豆制备腐竹感官评价Table 4 Sensory evaluation of Yuba produced with different kinds of soybean

2.6 制备工艺对腐竹品质的影响

目前,油体富集工艺已用于制备豆腐及脂肪替代物[9,21],均表现出良好的凝胶品质。将原浆调节pH 5.7后离心,可分别得到上清液及沉淀(干基得率为56.02%)两相,图4(a)为油体富集工艺对浆液蛋白种类的影响,经过油体富集后,上清液中只剩下7S蛋白的亚基条带,证明在油体富集物沉淀中11S蛋白相对富集。由图4(b)可知,与传统工艺制备的豆浆相比,富油体工艺制备的豆浆干基蛋白质含量无明显差异,而脂肪含量却由23.70%提高到32.19%。

图4 油体富集工艺对浆液组分的影响Fig.4 Effect of oil enrichment process on slurry composition

由图5(a)可知,传统工艺制备腐竹揭皮次数为14次,制作的腐竹总质量为34.68 g,而富油体工艺制备腐竹揭皮次数为16次,制作的腐竹总质量为48.95 g,说明后者成膜更快。富油体工艺制备的腐竹色泽也更加明亮(表5)。由图5(b)可知,富油体工艺制备的腐竹机械性能更佳,延伸率提高17.25百分点,拉伸强度提高0.01 MPa。以上结果说明富油体工艺制备的腐竹具有更好的品质。这可能与油体富集物中11S蛋白及油体的富集有关(图4),一方面,在豆浆加热揭皮的过程中二硫键起到关键作用,11S蛋白含有更多的二硫键和巯基,形成更加均匀致密、机械性能更好的腐竹膜,蓝伟杰等[15]发现,11S/7S越大,膜的拉伸强度越高;另一方面,油体由于粒径较大,浓度高,几乎不会扩散到下层浆液,可能有助于蛋白与油体的快速碰撞交联形成网络。此外,富油体工艺去除了部分豆浆中的乳清蛋白及可溶性糖,使浆液黏度更低,有利于腐竹的主要成分向上扩散形成网状薄膜。可溶性糖的减少则可以抑制美拉德反应,腐竹色泽更加明亮[22]。

表5 制备工艺对腐竹色泽的影响Table 5 Effect of preparation process on the colour of Yuba

由表6可知,富油体腐竹的综合评分更高,值得注意的是,富油体工艺制备的腐竹色泽更容易被品评者接受,且其口感评分明显高于传统工艺腐竹,咀嚼口感更筋道,这与拉伸强度和延伸率更高的结果相互印证。

表6 不同工艺制备腐竹的感官评分Table 6 Sensory scores of Yuba produced with different kinds of preparation process

3 结论

所选8种大豆的蛋白、可溶性糖、脂肪含量之间存在显著差异,但其制备腐竹的成分与大豆中成分含量的变化趋势不完全一致。由SDS-PAGE分析可知,郑1440为11S蛋白亚基较为丰富的大豆品种。郑1440腐竹成膜最快、得率最高,延伸率及拉伸强度显著优于另外7种大豆。郑1440腐竹综合感官评分最高,尤其是口感及色泽的得分。与传统制备腐竹的工艺相比,富油体工艺使豆浆中的7S蛋白被部分去除、11S蛋白相对富集、油体脂肪含量明显提高。油体富集腐竹基本成分的改变是其成膜速率、得率、机械性能、色泽及感官品质等明显改善的主要原因,油体富集工艺导致的浆液成分变化及机理仍需要进一步探究。