內(nèi)酯豆腐保鮮工藝條件的優(yōu)化

楊 紅， 胡慶國， 徐 紅

（合肥學(xué)院 生物與環(huán)境工程系，安徽 合肥，230601）

內(nèi)酯豆腐是用葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯（GDL）為凝固劑生產(chǎn)的豆腐。改變了傳統(tǒng)的用鹵水點(diǎn)豆腐的制作方法，可減少蛋白質(zhì)流失，并使豆腐的保水率提高，比常規(guī)方法多出豆腐近1倍；且豆腐質(zhì)地細(xì)嫩、有光澤，適口性好，清潔衛(wèi)生。

導(dǎo)致豆腐貨架期短的根本原因是微生物的污染[1]，因?yàn)槎垢泻胸S富的蛋白質(zhì)，故極易變質(zhì)。出現(xiàn)氣味酸臭、色澤異常、表面發(fā)粘等現(xiàn)象。外界水分和溫度是決定豆腐變質(zhì)的主要原因。目前國內(nèi)對(duì)豆腐的防腐保鮮進(jìn)行了大量研究，主要集中在物理保鮮和防腐劑的使用方面，研究的熱點(diǎn)在于如何使用廣譜高效、低毒、天然的方法來優(yōu)化內(nèi)酯豆腐的保鮮條件，延長豆腐的貨架期。苯甲酸鈉和山梨酸是目前國內(nèi)食品業(yè)中用得最普遍的廣譜性化學(xué)防腐劑。但是這種化學(xué)防腐劑具有一定的毒性，需要限量使用[2]。較低的溫度殺菌很難達(dá)到延長保質(zhì)期的效果，而強(qiáng)烈的熱殺菌會(huì)使豆腐營養(yǎng)成分發(fā)生改變[3]。

作者從工藝的角度出發(fā)，通過單因素試驗(yàn)探索pH、GDL用量、殺菌時(shí)間、殺菌溫度、貯藏溫度、保鮮劑用量對(duì)內(nèi)酯豆腐保鮮效果的影響，并進(jìn)行正交優(yōu)化，以期得到最佳的內(nèi)酯豆腐保鮮處理工藝條件，使內(nèi)酯豆腐的保鮮期由原來的2～3 d延長至7～8 d，并且不增大企業(yè)的生產(chǎn)成本。在最大程度上達(dá)到雙贏局面，即消費(fèi)者可享用安全、衛(wèi)生、價(jià)廉的豆腐，同時(shí)企業(yè)利潤最大化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆:市售優(yōu)質(zhì)大豆；葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯（GDL）:優(yōu)級(jí)純，上海黃海食品添加劑廠；營養(yǎng)瓊脂，牛肉膏，蛋白胨:生化試劑，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；山梨酸鉀，丙酸鈣:化學(xué)純，上海潤捷化學(xué)試劑有限公司；苯甲酸鈉，碳酸氫鈉:分析純，無錫市展望化工試劑有限公司； 硫酸銅、硫酸鉀:分析純，北京康普匯維科技有限公司。

1.2 設(shè)備與儀器

SC-80輕便色彩色差儀:北京康光儀器有限公司；TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀:英國 STABLE MICRO SYSTEMS；VIC-412型電子天平:北京賽多利斯儀器有限公司；LS-B50L型高壓殺菌鍋:上海華縣醫(yī)用核子儀器有限公司；SWC-CJ-2FD型超凈工作臺(tái):蘇州宏瑞凈化科技有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 內(nèi)酯豆腐工藝流程 選料→浸泡→清洗→磨漿→煮漿→冷卻→加凝固劑→成型→成品

1.3.2 單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)豆腐保鮮效果的影響

1）pH的影響:準(zhǔn)確稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%的GDL加入冷卻至30℃左右的熟漿中，80℃恒溫水浴20 min， 將其 pH 分別調(diào)至 5.0、6.0 （自然 pH）、7.0和8.0，置于25℃恒溫箱中48 h，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并測定相關(guān)指標(biāo)。

2）殺菌溫度的影響:準(zhǔn)確稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%的GDL加入冷卻至30℃左右的熟漿中，分別置于70、80、90、100℃恒溫水浴鍋中恒溫凝固20 min，取出后置于25℃恒溫箱中48 h，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并測定相關(guān)指標(biāo)。

3）殺菌時(shí)間的影響:準(zhǔn)確稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%的GDL加入冷卻至30℃左右的熟漿中，在80℃恒溫水浴分別恒溫 20、25、30、35 min 后，置于 25 ℃恒溫箱中48 h，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并測定相關(guān)指標(biāo)。

4）凝固劑GDL用量的影響:準(zhǔn)確稱取樣液質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的GDL分別加入冷卻至30℃左右的熟漿中，將其于80℃的恒溫水浴鍋中恒溫凝固20 min后取出，置于25℃恒溫箱中48 h，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并測定相關(guān)指標(biāo)。

5）貯藏溫度的影響:準(zhǔn)確稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%的GDL加入冷卻至30℃左右的熟漿中，于80℃的恒溫水浴鍋中恒溫凝固20 min后取出，置于5、10、20、25℃冰箱及恒溫箱中，48 h后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并測定相關(guān)指標(biāo)。

6）保鮮劑用量的影響:準(zhǔn)確稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%的GDL加入冷卻至30℃左右的熟漿中，于80℃恒溫水浴鍋中恒溫凝固20 min，在恒溫前分別按0.1、0.2、0.3、0.4 g/kg的劑量加入復(fù)合保鮮劑 （山梨酸鉀、丙酸鈣、碳酸氫鈉按1∶1∶1 配置），置于 25 ℃恒溫箱中48 h，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并測定相關(guān)指標(biāo)。添加量參見GB 2760-2007食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[4]。

1.3.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，選取殺菌溫度與時(shí)間、凝固劑與保鮮劑的用量為因素，進(jìn)行 L9（34）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，見表 1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平編碼表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

1.4 保鮮效果評(píng)價(jià)

1.4.1 評(píng)價(jià)指標(biāo) 細(xì)菌總數(shù)[5]、感觀（取10名評(píng)價(jià)者評(píng)分平均值）、粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)（凱氏定氮法）、硬度（質(zhì)量法，以單位面積所受壓力不塌時(shí)為準(zhǔn)）、持水性[6]（在同一塊豆腐中，取適量的豆腐塊，準(zhǔn)確稱質(zhì)量w1，用紗布包裹，放在 20°的傾斜面上，上面放置 500 g砝碼，5 min后精確稱質(zhì)量為w2，由公式計(jì)算持水性（%）=1-（w1-w2）/w1）、彈性（TPA 模式，P/36R探頭，測前速度1 mm/s，測后速度5 mm/s，測試速度2 mm/s，壓縮比為30%，壓縮厚度為4 mm）、色差 △Eab（色差儀測定）。

1.4.2 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 室溫20～25℃放置2 d后進(jìn)行評(píng)價(jià)或4～7℃冷藏7 d后進(jìn)行保鮮效果評(píng)價(jià)。各指標(biāo)權(quán)重為:細(xì)菌總數(shù)20%，粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，持水性10%，硬度20%，感觀（口感、色澤、氣味、出水情況各10%）40%，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standard of sensory score

1.4.3 數(shù)據(jù)分析 采用spss11.0對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 pH值對(duì)豆腐保鮮效果的影響 pH對(duì)豆腐保鮮效果的影響見表3。

表3 pH值對(duì)豆腐保鮮效果的影響Table 3 Effect of pH on Tofu preservation

由表3可以看出，pH對(duì)豆腐的保鮮有著顯著影響，引起豆腐變質(zhì)的微生物通常都是一些產(chǎn)酸型的細(xì)菌，從理論上來說，產(chǎn)品的pH越大越有利于豆腐的保鮮，但是內(nèi)酯豆腐使用的凝固劑GDL在堿性條件下被中和，不具有凝固豆腐的能力。因此在實(shí)際生產(chǎn)中只需保持其原始pH 6.0，即可滿足要求。

2.1.2 殺菌溫度對(duì)豆腐保鮮效果的影響 殺菌溫度的高低對(duì)豆腐保鮮效果的影響見表4。

表4 殺菌溫度對(duì)豆腐保鮮效果的影響Table 4 Effect of sterilization temperature on Tofu preservation

由表4可知，殺菌溫度對(duì)豆腐保鮮及其品質(zhì)有著重要的影響，殺菌溫度越高，殺菌率越高，其保鮮期也會(huì)越長。但是過高的溫度會(huì)使凝固中的豆?jié){沸騰，造成凝固后的豆腐有氣孔，口感老化；殺菌溫度過低，殺菌效果不佳，且豆腐松散稀疏，易出水，保質(zhì)期短，因此殺菌溫度為90℃時(shí)保鮮效果較好。

2.1.3 殺菌時(shí)間對(duì)豆腐保鮮效果的影響 殺菌時(shí)間的長短對(duì)豆腐保鮮效果的影響見表5。

表5 殺菌時(shí)間對(duì)豆腐保鮮效果的影響Table 5 Effect of sterilization time on Tofu preservation

由表5可知，殺菌時(shí)間對(duì)豆腐保鮮有著重要的影響，殺菌時(shí)間越長，殺菌率越高，豆腐的硬度也越大，保鮮效果也越理想。但時(shí)間過長會(huì)使內(nèi)酯豆腐失去細(xì)嫩可口的特性，因此殺菌時(shí)間以30 min為宜。

2.1.4 凝固劑GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)豆腐保鮮效果的影響 GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同對(duì)豆腐保鮮效果的影響見表6。

表6 GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)豆腐保鮮效果的影響Table 6 Effect of GDL content on Tofu preservation

由表6并結(jié)合感官評(píng)定，認(rèn)為硬度越大豆腐品質(zhì)越好、細(xì)菌越少、保存期越長，所以GDL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是豆腐保鮮的影響因素，并且GDL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí)，無論是保鮮效果還是口感方面都能有較好的效果。

2.1.5 貯藏溫度對(duì)豆腐保鮮效果的影響 不同的貯存溫度對(duì)豆腐保鮮效果的影響見表7。由表7可以看出，低溫有利于豆腐的保鮮，因?yàn)榈蜏乜梢种萍?xì)菌的腐敗活動(dòng)。溫度相對(duì)越高（不超過室溫），細(xì)菌活動(dòng)越活躍，保質(zhì)期越短，溫度越低但不低于其冰點(diǎn)，保質(zhì)期越長。若低于冰點(diǎn)，產(chǎn)品結(jié)冰，會(huì)造成孔隙。所以家用冰箱即可滿足內(nèi)酯豆腐的貯藏要求。

表7 貯藏溫度對(duì)豆腐保鮮效果的影響Table 7 Effect of storage temperature on Tofu preservation

2.1.6 保鮮劑的用量對(duì)豆腐保鮮效果的影響 保鮮劑用量對(duì)豆腐保鮮效果的影響見表8。

表8 保鮮劑用量對(duì)豆腐保鮮效果的影響Table 8 Effect of antistaling agent content on Tofu preservation

顯然保鮮劑的用量會(huì)影響保鮮效果，在添加量的允許范圍內(nèi)，保鮮劑的添加量越大，保鮮時(shí)間越長。但是這種化學(xué)保鮮劑對(duì)人體是有一定傷害的，在現(xiàn)代人的飲食理念中，提倡化學(xué)添加劑越少越好，最好可以不添加或者用生物保鮮劑替代化學(xué)保鮮劑?？紤]到微生物指標(biāo)，在本實(shí)驗(yàn)中采用0.4 g/kg的復(fù)合保鮮劑。

綜上，內(nèi)酯豆腐較好的保鮮條件是殺菌（凝固）溫度90℃、殺菌（凝固）時(shí)間30 min，凝固劑GDL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%，保持自然pH值，添加0.4 g/kg的由山梨酸鉀、丙酸鈣、碳酸氫鈉按1∶1∶1配制的復(fù)合保鮮劑，并于5℃下冷藏。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)結(jié)果及分析見表9。

表9 正交試驗(yàn)方案與結(jié)果分析表Table 9 Design and result analysis of orthogonal test

各因素對(duì)結(jié)果的影響大小依次為B＞A＞C＞D，即殺菌時(shí)間＞殺菌溫度＞GDL用量＞保鮮劑用量。其最優(yōu)組合為A1B2C2D3，即殺菌溫度為87℃、殺菌時(shí)間為30 min、凝固劑（GDL）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%、保鮮劑的添加量為0.45 g/kg。

2.3 最優(yōu)方案驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

由表10可知，在該條件下處理的內(nèi)酯豆腐貯存在4℃家用冰箱中，保存期可由原來的2 d延長至7 d，其品質(zhì)可以接受。

表10 驗(yàn)證優(yōu)化組與對(duì)照組的綜合比較Table 10 Comparison of products of control group and optimization group

2.4 最優(yōu)處理下的豆腐品質(zhì)的因子分析

2.4.1 構(gòu)建相關(guān)矩陣 各指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)見表11，各指標(biāo)含量相關(guān)見表12。

表11 描述性統(tǒng)計(jì)Table 11 Descriptive statistics

表12 各指標(biāo)相關(guān)性矩陣Table 12 Correlation matrix of each index

從表12可看出，多數(shù)指標(biāo)間相關(guān)性較高，其中除細(xì)菌總數(shù)的相關(guān)性系數(shù)為0.289外，其它的相關(guān)系數(shù)均大于0.3，因而認(rèn)為可以作為因子分析[7]。

2.4.2 因子分析適合性檢驗(yàn) KMO和Bartlett檢驗(yàn)見表13。

表13 KMO和Bartlett檢驗(yàn)Table 13 Test of KMO and Bartlett

KMO值略大于0.6，可認(rèn)為其不太適合做因子分析；但是Bartlett檢驗(yàn)的相伴概率為0.01，小于顯著性水平0.05，認(rèn)為適合作因子分析。

2.4.3 提取公共因子 表14說明提取出的公因子對(duì)原有變量的解釋度。各指標(biāo)的解釋度都比較大，最高的是感官，其解釋度可達(dá)98.6%，而最低的細(xì)菌總數(shù)也達(dá)到87.0%。

表14 公因子提取原始表Table 14 Original list of common factor extraction

2.4.4 解釋總方差構(gòu)成和特征值碎石圖 表15說明前兩個(gè)因子可以解釋原有5個(gè)變量的93.372%，因此可提取2個(gè)主成分來。從圖1也可看出前2個(gè)因子對(duì)方差的貢獻(xiàn)較大（Eigen特征值＞1），碎石圖呈下降趨勢。

表15 總方差解釋表Table 15 Explain of the total variance

圖1 因子特征值碎石圖Fig.1 Gravel diagram of factor characteristic value

2.4.5 構(gòu)建因子矩陣 構(gòu)建因子矩陣見表16。

表16 因子矩陣Table 16 Factor matrix

定義感官、硬度、持水性、粗蛋白質(zhì)量和細(xì)菌總數(shù)為 X1，X2，X3，X4和 X5。從表 17 可以得出 2 個(gè)主成分 Z1、Z2如下:

表17 旋轉(zhuǎn)因子矩陣Table 17 Rotating factor matrix

表18為因子轉(zhuǎn)換矩陣，其中提取方法為主成分分析，旋轉(zhuǎn)方法為方差極大法。

表18 因子轉(zhuǎn)換矩陣Table 18 Matrix of factor transformation

2.4.6 因子得分函數(shù)獲得與協(xié)方差分析 根據(jù)表19得出因子得分函數(shù)（F）如下:

公式中的數(shù)字為根據(jù)回歸算法計(jì)算出的因子得分函數(shù)的系數(shù)。

表19 因子得分矩陣Table 19 Matrix of factor score

協(xié)方差矩陣說明提取的第1、2兩個(gè)因子間是不相關(guān)的（即為正交模型）。符合提取出因子間不能有相關(guān)性的要求，見表20。

表20 因子得分協(xié)方差矩陣Table 20 Covariance matrix of factor score

3 結(jié)語

單因素試驗(yàn)確定殺菌溫度、殺菌時(shí)間、凝固劑用量、保鮮劑用量對(duì)內(nèi)酯豆腐保鮮效果有著重要的影響。通過正交優(yōu)化，獲得最佳的工藝參數(shù)為A1B2C2D3，即殺菌溫度為87℃、殺菌時(shí)間為30 min、凝固劑（GDL）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%、復(fù)合保鮮劑的添加量為0.45 g/kg，在該條件下處理的內(nèi)酯豆腐于4℃冷藏，保存期可由原來的2 d延長至7 d。并通過因子分析，對(duì)原始變量進(jìn)行降維，把保鮮效果評(píng)價(jià)指標(biāo)歸為 2個(gè)主指標(biāo)的影響。即:Z1=－0.962X1＋0.883X2＋0.785X3－0.302X4＋4.594E -02X5；Z2=0.246X1－0.395X2＋0.545X3＋0.934X4-0.932X5，通過該數(shù)學(xué)模型，可以簡化豆腐保鮮的評(píng)價(jià)指標(biāo)，可為工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)和工藝參考，以便抓住重點(diǎn)、提高效率、改善產(chǎn)品品質(zhì)。

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