以氯化鎂為凝固劑的全豆充填豆腐質(zhì)構(gòu)與流變特性研究

吳超義，夏曉鳳，成玉梁，霍建冶，錢　和

（江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

以氯化鎂為凝固劑的全豆充填豆腐質(zhì)構(gòu)與流變特性研究

吳超義，夏曉鳳，成玉梁，霍建冶，錢和*

（江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

以氯化鎂為凝固劑、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶為助凝劑，采用復(fù)合超微粉碎技術(shù)，制備全豆鹽鹵充填豆腐，并探究了該豆腐凝膠形成過程中的質(zhì)構(gòu)特性與流變特性。結(jié)果表明：在氯化鎂濃度為0.4%（w/w）、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶濃度為7U/g（蛋白質(zhì)）時(shí)，全豆鹽鹵充填豆腐成型完好，凝膠強(qiáng)度最大達(dá)到221g，是傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐的2.2倍；持水率比傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐略小，為70%。在低剪切力階段，全豆豆?jié){的粘度遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)豆?jié){，在全豆鹽鹵充填豆腐形成過程中，與傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐類似，儲藏模量G′值迅速上升，但全豆鹽鹵充填豆腐G′值最終達(dá)到3020Pa，而傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐G′值最終僅為1300Pa。與傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐類似，全豆鹽鹵充填豆腐凝膠形成過程中損耗模量G″值隨著時(shí)間的變化趨勢基本與G′值類似，但是G″值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于G′值，表明在全豆鹽鹵充填豆腐全凝固過程中形成了典型的彈性凝膠。此外，豆腐凝膠微觀結(jié)構(gòu)觀察表明全豆鹽鹵充填豆腐凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒有傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐緊密，且有纖維嵌套，從微觀上解釋了全豆鹽鹵充填豆腐持水率略低的現(xiàn)象。

全豆豆腐，質(zhì)構(gòu)特性，流變特性

全豆豆腐是以整粒大豆為原料、加工過程中無任何廢料產(chǎn)生的新型營養(yǎng)型豆腐［1］。對比傳統(tǒng)豆腐，全豆豆腐的加工工藝通過超微粉碎技術(shù)和復(fù)合凝固技術(shù)，保留了傳統(tǒng)工藝中隨豆渣排放而損失的大豆異黃酮、部分水溶性蛋白質(zhì)、水不溶性蛋白質(zhì)、鈣鎂無機(jī)鹽以及膳食纖維等成分［1］。這一方面提高了豆腐的產(chǎn)率和營養(yǎng)價(jià)值，另外一方面促進(jìn)了豆制品的清潔化生產(chǎn)。因此，全豆豆腐的潛在市場前景是很廣闊的。

本課題組已經(jīng)研制出與傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐品質(zhì)相當(dāng)?shù)娜箖?nèi)酯充填豆腐。凝固劑葡萄糖酸-α-內(nèi)酯水解緩慢，從而凝固慢，制作的充填豆腐得率高、持水率好、質(zhì)地細(xì)膩，但是內(nèi)酯豆腐風(fēng)味、凝膠強(qiáng)度不及鹽鹵豆腐［2］。傳統(tǒng)鹽鹵豆腐都是通過壓制制得，長期的實(shí)踐表明，對于傳統(tǒng)豆?jié){，由于氯化鎂凝固速率快，導(dǎo)致不能制得成型好、得率高且生產(chǎn)清潔、方便的鹽鹵充填豆腐［3］。目前，國內(nèi)外關(guān)于全豆鹽鹵充填豆腐的研究基本還處于空白階段，也無相關(guān)產(chǎn)品問世。本實(shí)驗(yàn)在前期全豆充填內(nèi)酯豆腐的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了持水性較高、凝膠強(qiáng)度大的全豆鹽鹵充填豆腐的制備，初步探究了全豆鹽鹵充填豆腐完好制備的原理，分析了全豆鹽鹵充填豆腐的質(zhì)構(gòu)與流變特性，為此類產(chǎn)品的開發(fā)提供一定的理論指導(dǎo)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

大豆中黃十三號；TG酶（谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶，100U/g）江蘇一鳴生物制品有限公司；葡萄糖酸-α-內(nèi)酯（質(zhì)量分?jǐn)?shù)99%） 生工生物工程股份有限公司；食品級氯化鎂（MgCl2·6H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.6%） 連云港迪康食品添加劑廠；NaHCO3為分析純。

KS996初粉碎機(jī)祈和電器有限公司；JMS50膠體磨廊坊廊通機(jī)械有限公司；APV1000高壓均質(zhì)機(jī)美國APV公司；M 150分離式磨漿機(jī)溫嶺市邁邦機(jī)械設(shè)備有限公司；恒溫磁力攪拌器河南省鞏義市英峪儀器廠；XTPlus物性分析儀英國TA公司；AR1000旋轉(zhuǎn)流變儀英國TA公司；S4800場發(fā)射掃描電鏡日本日立公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1全豆豆?jié){及豆腐凝膠的制備大豆經(jīng)過除殘、除雜、清洗后，按1∶3的豆水質(zhì)量比，置于4℃條件下，浸泡18h。浸泡后的大豆經(jīng)過瀝干后，使用0.5%（w/v）的NaHCO3沸騰溶液對大豆進(jìn)行熱燙處理6m in。按1∶7的總料水比進(jìn)行粗粉碎制漿，之后使用膠體磨對漿液再一步進(jìn)行粉碎1m in，然后使用均質(zhì)機(jī)在50MPa的壓力下進(jìn)一步細(xì)化豆?jié){，使用沸水浴對豆?jié){進(jìn)行熱處理，90℃保溫10m in［1］，迅速冷卻至4℃，得全豆豆?jié){。

將7U/g（蛋白質(zhì)）的量的TG酶、一定量的氯化鎂加入到盛有50g熟漿的50m L燒杯中，迅速均勻攪拌，使用保鮮膜封口，置于55℃的水浴中保溫凝固1h，然后置于80℃的水浴中進(jìn)行二階段凝固和滅酶20min［1］。迅速冷卻，置于4℃冷藏室使豆腐凝膠熟化，得全豆鹽鹵充填豆腐。

1.2.2傳統(tǒng)豆?jié){及豆腐凝膠的制備大豆按照1.2.1中全豆豆?jié){制作工藝中的前處理工藝進(jìn)行處理后，按1∶7的總料水比采用一次打漿、兩次洗渣的方法制漿，制漿的同時(shí)進(jìn)行漿渣離心分離。之后使用沸水浴對豆?jié){進(jìn)行熱處理，90℃保溫10m in，冷卻至4℃，得傳統(tǒng)豆?jié){。

將0.15g葡萄糖酸-α-內(nèi)酯加入到盛有50g熟漿的50m L燒杯中，迅速均勻攪拌，使用保鮮膜封口，置于80℃的水浴中保溫凝固20min。迅速冷卻，置于4℃冷藏室使豆腐凝膠熟化，得傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐［4］。

1.2.3豆腐凝膠質(zhì)構(gòu)特性的評價(jià)及持水率測定豆腐凝膠質(zhì)構(gòu)特性的評價(jià)采用凝膠強(qiáng)度模型。將制備的處于室溫下的豆腐凝膠樣品置于載物臺上，將分析儀探頭對準(zhǔn)樣品中心。測試參數(shù)為：壓頭型號P/0.5，觸發(fā)力5g，壓縮速度100mm/m in，最大位移15mm［5-6］。每個(gè)樣品測定3個(gè)平行樣，取平均值。

豆腐凝膠的持水率按恒重法測定［7］，測定3個(gè)平行樣，取平均值。

1.2.4豆腐凝膠流變特性的評價(jià)采用流變儀測定全豆豆?jié){和傳統(tǒng)豆?jié){的粘度，設(shè)置剪切力1～100Pa。采用流變儀測定全豆鹽鹵充填豆腐和傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐凝膠形成過程中儲能模量（G′）和損耗模量（G″）等參數(shù)的變化，具體參數(shù)設(shè)置如下：

全豆鹽鹵充填豆腐：取50g已熱處理的溫度為4℃的全豆豆?jié){于小燒杯中，加入新鮮配制的TG酶溶液以及新鮮配制的氯化鎂溶液，攪拌均勻后迅速將漿料加至樣品臺上，然后將流變儀探頭下降至指定位置，并開始測量，測定時(shí)條件設(shè)置為：20mm平行板探頭；探頭與樣品間隙：1000μm；頻率：1Hz；形變：1%；溫度掃描程序：升溫掃描25～55℃，2℃/m in；恒溫掃描55℃，60min；升溫掃描55～80℃，2℃/m in；恒溫掃描80℃，20m in；降溫掃描80～25℃，2℃/m in。

傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐：取50g已熱處理的溫度為4℃的傳統(tǒng)豆?jié){于小燒杯中，加入新鮮配制的葡萄糖酸-α-內(nèi)酯溶液，攪拌均勻后迅速將漿料加至樣品臺上，然后將流變儀探頭下降至指定位置，并開始測量，測定時(shí)條件設(shè)置為：20mm平行板探頭；探頭與樣品間隙：1000μm；頻率：1Hz；形變：1%；溫度掃描程序：升溫掃描25～80℃，2℃/min；恒溫掃描80℃，20m in；降溫掃描80～25℃，2℃/m in。測定時(shí)使用硅油油封和配套的溶劑蓋，使得水分無蒸發(fā)，測定的參數(shù)確保在線性粘彈性的范圍內(nèi)。

1.2.5豆腐凝膠微觀結(jié)構(gòu)的觀察采用S-4800場發(fā)射掃描電鏡對樣品進(jìn)行超微結(jié)構(gòu)的分析，方法參照文獻(xiàn)［8-9］。

1.2.6數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS Statistics 21.0分析，數(shù)值以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，均值差的顯著性水平為0.05。

2　結(jié)果與分析

2.1豆腐凝膠強(qiáng)度特性與持水特性

圖1中的傳統(tǒng)充填豆腐是以氯化鎂為凝固劑的全豆充填豆腐的對照，以葡萄糖酸-α-內(nèi)酯為凝固劑，采用傳統(tǒng)工藝制得。氯化鎂-0.2%、氯化鎂-0.3%、氯化鎂-0.4%、氯化鎂-0.5%、氯化鎂-0.6%是指添加于全豆熟豆?jié){中的氯化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%，TG酶的添加量均為7U/g（蛋白質(zhì)）。

傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐以作用緩慢的葡萄糖酸-α-內(nèi)酯為凝固劑，形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)持水性好、強(qiáng)度不高。全豆鹽鹵充填豆腐以氯化鎂為凝固劑，鎂離子與大豆蛋白作用迅速，很快形成“鹽橋”，“鹽橋”周圍的大豆蛋白迅速形成強(qiáng)度較大、密度較低的凝膠網(wǎng)絡(luò)［10］，但是凝固速率過快又不利于完好凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成。另外，全豆鹽鹵充填豆腐中添加了TG酶，由于TG酶可以催化大豆蛋白殘基形成ε-賴氨酸共價(jià)鍵，TG酶的添加起到了包埋豆渣纖維的作用，同時(shí)又在一定程度上提高了全豆鹽鹵充填豆腐凝膠網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度和密度，起到了增強(qiáng)凝膠強(qiáng)度和保水性作用。

圖1　不同充填豆腐凝膠樣品的凝膠強(qiáng)度和持水率Fig.1　Gel strength and water holding capacity of different soybean curd samples

如圖1所示，相對于傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐，全豆鹽鹵充填豆腐的持水性較低，且隨著氯化鎂濃度的遞增持水性持續(xù)下降，這是由于隨著氯化鎂濃度的遞增，凝固速率增加導(dǎo)致形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)不致密，全豆鹽鹵充填豆腐的持水率逐漸減小，在氯化鎂濃度小于0.4%時(shí)，可能由于TG酶作用以及全豆豆?jié){本身的粘度特性，全豆鹽鹵充填豆腐的持水率雖然較傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐小，但是仍處于一個(gè)較高的水平；隨著氯化鎂濃度的遞增全豆鹽鹵充填豆腐凝膠強(qiáng)度先增加后減小，在氯化鎂濃度為0.4%時(shí)凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大值221g，是傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐的2.2倍，這是由于在TG酶的作用前提下，氯化鎂濃度小于0.4%時(shí)，隨著氯化鎂濃度的遞增，凝固速率增加導(dǎo)致形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度越來越大。當(dāng)氯化鎂濃度大于0.4%時(shí)，全豆鹽鹵充填豆腐的凝膠強(qiáng)度和持水率都急劇下降（p＜0.05），這是由于氯化鎂濃度過大，凝膠網(wǎng)絡(luò)形成速度過快而使得凝膠網(wǎng)絡(luò)不致密、強(qiáng)度弱化甚至坍塌。

2.2豆腐凝膠流變特性

2.2.1豆?jié){粘度特性如圖2所示，在低剪切力階段，全豆豆?jié){的粘度遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)豆?jié){，但隨著剪切力的增加，兩種豆?jié){的粘度都迅速下降。傳統(tǒng)豆?jié){在剪切力為25Pa時(shí)保持相對穩(wěn)定，而全豆豆?jié){在剪切力達(dá)到47Pa時(shí)才趨于相對穩(wěn)定。

全豆豆?jié){是整粒大豆被機(jī)械力超微粉碎后得到的，在粉碎過程中形成的半纖維素、纖維素碎片具有比較強(qiáng)的吸水溶脹作用［11］，對比于傳統(tǒng)豆?jié){，全豆豆?jié){具有更高的粘度和固形物含量，這也從一方面解釋了全豆豆?jié){可以以氯化鎂為凝固劑制作成型良好、鹽鹵風(fēng)味突出的充填豆腐，而傳統(tǒng)鹽鹵豆腐需要壓制才能較好成型的特點(diǎn)。

圖2　全豆豆?jié){與傳統(tǒng)豆?jié){的粘度對比Fig.2　Viscosity ofwhole soymilk and traditional soymilk

2.2.2豆腐凝膠全凝膠過程圖3（a）和（b）展示的分別是全豆鹽鹵充填豆腐與傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐的全凝固過程中儲藏模量G′、損耗模量G″、凝固體系溫度隨時(shí)間的變化情況。G′反映的是剪切形變循環(huán)中可恢復(fù)的能量，即反映固體部分的性質(zhì)；G″反映的是剪切形變循環(huán)中消耗的能量，即反映液體方面的性質(zhì)［12］。

圖3　全豆鹽鹵充填豆腐與傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐的動態(tài)粘彈特性曲線Fig.3　Dynamic viscoelastic properties ofwhole soybean curd and traditional soybean curd

在整個(gè)凝固過程中，圖3（a）中，G′值處于25～55℃升溫階段、55℃恒溫階段以及80～25℃降溫階段，G′值最終達(dá)到3020Pa。這可能主要是由于在25～55℃階段、55℃恒溫階段，越來越多的蛋白分子、多糖-TG酶-蛋白絡(luò)合分子聚向于凝膠網(wǎng)絡(luò)，使得凝膠網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度越來越大，G′值迅速升高，而在降溫階段，G′值迅速升高，這主要是非共價(jià)鍵作用的結(jié)果［13］，因?yàn)殡S著溫度的降低，分子間吸引力可以通過氫鍵這類非共價(jià)鍵得到極大的加強(qiáng)，凝膠網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度迅速變大。圖3（b）中，G′值主要處于80℃恒溫階段以及80～25℃升溫階段，G′值最終只達(dá)到1300Pa。恒溫階段G′值迅速的升高也可能是蛋白分子聚向凝膠網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果，而降溫階段G′值的迅速升高也主要是非共價(jià)鍵作用的結(jié)果［14］。

在整個(gè)凝固過程中，圖3（a）和（b）中G″值隨著時(shí)間的變化趨勢都基本與G′值類似，但是G″值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于G′值，這表明兩種全凝固過程中都形成了彈性凝膠［14］。

然而，圖3（a）中，在凝固初始階段，G′值就大于G″值，隨著時(shí)間的變化未觀察到G′曲線和G″曲線的相交；而圖3（b）中，在1068s時(shí)，G′開始超過G″，表明傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐漿液開始由“溶膠”轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳z”［15］，開始形成凝膠網(wǎng)絡(luò)。全豆豆?jié){中添加氯化鎂和TG酶后、在樣品開始測定前，由于氯化鎂作用的迅速性，全豆鹽鹵充填豆腐漿液就已經(jīng)經(jīng)過了由“溶膠”轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳z”的過程。

2.3豆腐凝膠微觀結(jié)構(gòu)

圖4　全豆鹽鹵充填豆腐和傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐的超微結(jié)構(gòu)（10000×）Fig.4　Micrograph of SEM ofwhole soybean curd and traditional soybean curd（10000×）

從圖4可以看出，全豆鹽鹵充填豆腐與傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐凝膠結(jié)構(gòu)存在差異，傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐凝膠呈現(xiàn)較致密的、有序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而全豆鹽鹵充填豆腐凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對而言致密性較低，且存在片狀纖維嵌套于蛋白-多糖凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。

傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成，是豆?jié){在葡萄糖酸-α-內(nèi)酯的緩慢水解作用下，體系pH下降，豆?jié){pH處于體系等電點(diǎn)左右而發(fā)生緩慢凝固的過程［16］。與傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐相比，全豆鹽鹵充填豆腐凝膠結(jié)構(gòu)的形成比較復(fù)雜，如圖4（a）所示，由于纖維素的存在，一定程度上干擾了蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成。通過圖4中（a）和（b）的對比，發(fā)現(xiàn)雖然有TG酶的作用，但全豆鹽鹵充填豆腐凝膠結(jié)構(gòu)中塊狀凝膠結(jié)構(gòu)還是沒有內(nèi)酯充填豆腐緊密，這也從微觀結(jié)構(gòu)上解釋了全豆鹽鹵充填豆腐持水性低于傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐的現(xiàn)象。

3　結(jié)論

以氯化鎂為凝固劑、TG酶為助凝劑，在氯化鎂濃度為0.4%（w/w）時(shí)，全豆豆?jié){能形成強(qiáng)度大、持水性較好的全豆鹽鹵充填豆腐。雖然有TG酶的作用，全豆鹽鹵充填豆腐凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)依然沒有傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐緊密，且有纖維嵌套在凝膠網(wǎng)絡(luò)中間，其持水率比傳統(tǒng)充填內(nèi)酯豆腐小。在低剪切力階段，全豆豆?jié){的粘度遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)豆?jié){，在全豆鹽鹵充填豆腐形成過程中，與傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐類似，儲藏模量G′迅速上升，全豆鹽鹵充填豆腐G′值最終為3020Pa，比傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐G′值大1720Pa，這是全豆鹽鹵充填豆腐凝膠強(qiáng)度比傳統(tǒng)內(nèi)酯充填豆腐大的微觀表現(xiàn)；損耗模量G″值隨時(shí)間的變化趨勢基本與G′值類似，但是G″值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于G′值，這表明與內(nèi)酯充填豆腐一樣，在全豆鹽鹵充填豆腐全凝固過程中也形成了典型的彈性凝膠。

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Study on textualproperties and rheological characteristics of tofu prepared from whole soybeans w ith magnesium chloride

WU Chao-yi，XIA Xiao-feng，CHENG Yu-liang，HUO Jian-ye，QIAN He*
（State Key Laboratory of Food Science and Technology，School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi214122，China）

Whole soybean curd wasmanufactured using ultrafine g rind ing technology and coagulantwhich called magnesium chloride and m icrobial transg lutam inase，the texture p roperties and rheological charac teristics of whole soybean curd were researched during the gel formation.The results showed that gel streng th of the whole soybean curd reached the maximum of 221g at 0.4%（w/w）magnesium chloride w ith 7U/g（p rotein），transg lutam inase，2.2 times stronger than the trad itionalg luconate-α-lactone soybean tofu，w ith a slightly lower water hold ing capacity of 70%than the trad itional g luconate-α-lac tone soybean tofu，and the tofu showed a typ ical soybean curd texture.In the low shear stage，viscosity of whole soym ilk was much lager than viscosity of trad itional soym ilk.Storage modulus（G′）inc reased rap id ly during gel formation of both types of soybean curd.G′value of whole soybean curd eventually reached 3020Pa while trad itional g luconate-α-lactone soybean curd was only 1300Pa.Loss modulus（G″）underwent a sim ilar course as a function of time，but its values remained much lower than G′，which c learly ind icated an elastic gel formation.The results of scanning electron m icroscope showed thatwhole soybean curd nested w ith fiber and formed a more loose gelnetwork，which corresponded to a lowerwater holding capacity.

whole soybean curd；texture p roperties；rheological characteristics

TS201.7

A

1002-0306（2015）06-0143-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.024

2014-08-18

吳超義（1989-），男，在讀碩士研究生，研究方向：食品資源開發(fā)與利用。

錢和（1962-），女，博士，教授，研究方向：食品安全與質(zhì)量控制。

貴陽市科技支撐項(xiàng)目（2010筑科農(nóng)合同字第3-08號）。