休閑豆制品貯藏期的品質(zhì)變化及腐敗機(jī)理研究

蔣瓊?cè)A 趙良忠，2 李化強(qiáng)，2 卜宇芳

（1.邵陽學(xué)院生物與化學(xué)工程系，湖南 邵陽 422000；2.豆制品加工技術(shù)湖南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究基地，湖南 邵陽 422000）

休閑豆制品是豆腐的再加工制品，是以大豆為原料，經(jīng)過鹵制、調(diào)味后的豆腐干，風(fēng)味獨(dú)特，適合休閑、旅游需要的小包裝即食食品，味美可口、營養(yǎng)豐富、食用方便［1］。近年來，隨著大眾消費(fèi)者健康理念的提升以及現(xiàn)代都市人消費(fèi)習(xí)慣的改變，使得含有優(yōu)質(zhì)大豆蛋白的休閑豆制品市場(chǎng)取得了飛速發(fā)展。

休閑豆制品是一個(gè)富含蛋白質(zhì)、脂肪的高水分含量的體系，在儲(chǔ)藏期間發(fā)生很多復(fù)雜的物理化學(xué)變化，易出現(xiàn)脂肪氧化酸敗后誘導(dǎo)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的現(xiàn)象［2］，這些變化都與食品中的水分、脂肪遷移行為密切相關(guān)。目前，應(yīng)用最為廣泛的方法是用傳統(tǒng)方法，測(cè)定食品中水分、脂肪含量，但是在檢測(cè)過程中會(huì)造成食品體系結(jié)構(gòu)的變化，且試驗(yàn)誤差較大，而且所測(cè)結(jié)果并不能真實(shí)反應(yīng)食品中內(nèi)部變化過程［3］。利用核磁共振技術(shù)可以更加直觀地反映休閑豆制品中水和油脂等組分的運(yùn)動(dòng)情況［4，5］，實(shí)現(xiàn)無損、快速、靈敏的檢測(cè)。

核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）是指具有固定磁矩的原子核，如1H、13C、31P、19F、15N、129Xe等，在恒定磁場(chǎng)與交變磁場(chǎng)的作用下，以電磁波的形式吸收或釋放能量，發(fā)生原子核的躍遷，同時(shí)產(chǎn)生核磁共振信號(hào)，即原子核與射頻區(qū)電磁波發(fā)生能量交換的現(xiàn)象。目前應(yīng)用較多的是以氫核（1H）為研究對(duì)象的核磁共振技術(shù)［6］。國內(nèi)外已將NMR技 術(shù) 應(yīng) 用 于 食 品 加 工 與 儲(chǔ) 藏 領(lǐng) 域［7－10］。Geertrui等［11］利用1HNMR技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)烘焙半成品的儲(chǔ)藏溫度影響成品面包的貨架期。Roberta等［12］用1HNMR技術(shù)與理化分析方法來檢測(cè)巴西蜂蜜的種類與來源，結(jié)果表明兩者具有較強(qiáng)的相關(guān)性。林晶晶等［13］利用NMR技術(shù)研究魚糜制品在儲(chǔ)藏過程中的水分變化，為研究魚糜制品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了很好的參考。但利用NMR技術(shù)研究休閑豆制品貯藏期的品質(zhì)變化在國內(nèi)外均屬空白。

本研究擬利用 NMR中的CPMG（carr-purcell-meiboomgill）脈沖序列，采集休閑豆制品干燥過程的T2數(shù)據(jù)，建立核磁共振弛豫譜與樣品組分的對(duì)應(yīng)關(guān)系，解決弛豫譜的標(biāo)識(shí)問題。通過研究分析休閑豆制品貯藏期間水分、脂肪遷移行為，得出休閑豆制品在貯藏過程中品質(zhì)變化與儲(chǔ)藏期的關(guān)系，并對(duì)非微生物引起的休閑豆制品的腐敗機(jī)理進(jìn)行探討。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

休閑豆制品：湖南恭兵食品有限公司；

石油醚：分析純，天津市高宇精細(xì)化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

核磁共振儀：MQC-23型，英國牛津儀器公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：GZX-9140MBE型，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；

恒溫水浴鍋：HH型，江蘇金壇市中大儀器廠；

電子天平：EL204型，梅特勒—托利多國際貿(mào)易（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

（1）干燥試驗(yàn)：精確稱量4g樣品，放在60℃鼓風(fēng)干燥箱中，控制干燥時(shí)間，每隔1h取出測(cè)量樣品質(zhì)量及該時(shí)刻的橫向弛豫特性。

（2）貯藏期試驗(yàn)：取貯藏期分別為0，1，3，4，5，6，7，8，9，10，11個(gè)月的樣品，每塊取大約5g（準(zhǔn)確記錄稱量數(shù)值至0.000 1g），高度不超過30mm，放入26mm玻璃試管，然后將稱量好的樣品置于25℃環(huán)境中穩(wěn)定10min，等溫度平衡后進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)樣品做3個(gè)平行試驗(yàn)，取平均值。

1.3.2 水分含量測(cè)定 按照GB 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》中的直接干燥法進(jìn)行。

1.3.3 脂肪含量測(cè)定 按照 GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測(cè)定》中的索氏抽提法進(jìn)行。

1.3.4 核磁共振測(cè)定 使用CPMG序列測(cè)試橫向弛豫時(shí)間T2，序列采用的參數(shù)：掃描頻率為23.4MHz，探頭死時(shí)間為10μs，90°和180°脈寬分別是3.3μs和6.6μs，90°和180°脈寬的間隔時(shí)間τ為150μs，采樣點(diǎn)數(shù)：168 140，回波數(shù)為4 096，累加掃描次數(shù)DS為8，兩次掃描之間的重復(fù)時(shí)間RD為2s，增益倍數(shù)為18。對(duì)所得圖譜用WinDXP軟件進(jìn)行反演，得到弛豫時(shí)間T2。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析 用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行Duncan多重比較分析和雙變量相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分含量與核磁共振參數(shù)的相關(guān)性分析

不同水分含量的休閑豆制品（單位質(zhì)量）核磁共振圖譜見圖1。由圖1可知，擬合后的T2圖譜總體可分為3個(gè)組分的峰，它們代表了休閑豆制品中3種不同氫質(zhì)子組分［14］。圖1中橫向弛豫時(shí)間（T2）可以反映樣品組分的自由度，即組分流動(dòng)性強(qiáng)弱，T21＜T22＜T23。

圖1 干燥過程休閑豆制品的T2反演圖Figure 1 T2relaxation time of leisure soybean food in the drying process

弛豫峰面積（A）可以表示對(duì)應(yīng)組分的相對(duì)含量，見表1。休閑豆制品在干燥過程中水分不斷蒸發(fā)，第2個(gè)峰對(duì)應(yīng)的弛豫時(shí)間（T22）不斷向慢弛豫方向移動(dòng)，弛豫面積（A2）呈逐漸下降的趨勢(shì)，表明T22代表樣品體系中束縛力較小的自由水，干燥處理可以使體系中自由水的結(jié)合度增強(qiáng)，自由度下降。隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，T22組分逐漸與T21組分相連，發(fā)生了不同自由度水的相互轉(zhuǎn)化，這表明T21代表體系中束縛力較強(qiáng)的結(jié)合水。當(dāng)水分含量降低至16%后，T21與T22組分的弛豫譜峰完全交迭在一起。因此，可用A1＋A2表示體系中的總水分的弛豫面積。

表1 干燥過程休閑豆制品弛豫時(shí)間和面積的變化Table 1 The peak area of transverse relaxation change with relaxation time in the drying process

圖2反映的是干燥過程休閑豆制品核磁共振橫向弛豫譜總水分的弛豫面積與水分含量的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)隨著干燥進(jìn)程樣品中水分含量逐漸減少，所對(duì)應(yīng)的A1＋A2單調(diào)減小，其變化趨勢(shì)符合線性方程y＝17 497x＋3 523，相關(guān)系數(shù)R2＝0.997，因此可通過總水分弛豫面積的大小反映休閑豆制品的含水量高低。

圖2 休閑豆制品的水分含量與水分弛豫面積的相關(guān)性Figure 2 The relationship between moisture content and the peak area of transverse relaxation of leisure soybean food

2.2 脂肪含量與核磁共振參數(shù)的相關(guān)性分析

由圖3可知，休閑豆制品在干燥過程中，T23弛豫譜峰逐漸清晰，并呈逐漸增大的趨勢(shì)。由于隨著水分含量的減小，體系中脂肪比例不斷增大，由此可推斷T23代表樣品中弛豫時(shí)間較長(zhǎng)的脂肪。圖1、3結(jié)果表明，休閑豆制品自由水與脂肪的橫向弛豫時(shí)間很接近（或甚至重疊），致使它們的弛豫譜峰部分地交迭在一起［15］，直至水分含量為16%時(shí)，才得到純脂肪弛豫譜峰。

圖3 干燥過程休閑豆制品的T2反演圖Figure 3 T2relaxation time of leisure soybean food in the drying process

圖4顯示了干燥過程休閑豆制品核磁共振橫向弛豫譜脂肪弛豫面積與脂肪含量的關(guān)系，隨著干燥進(jìn)程，樣品脂肪含量逐漸增大，所對(duì)應(yīng)的弛豫面積也呈線性增大，且變化趨勢(shì)符合線性方程y＝14 352x＋779.1，相關(guān)系數(shù)R2＝0.990 7，說明可通過A3弛豫面積的大小有效地評(píng)估休閑豆制品的脂肪含量。

表2 干燥過程休閑豆制品弛豫時(shí)間和面積的變化Table 2 The peak area of transverse relaxation change with relaxation time in the drying process

2.3 休閑豆制品貯藏期核磁特性變化分析

根據(jù)11個(gè)不同貯藏時(shí)間的休閑豆制品樣品的T2譜圖，進(jìn)一步分析各組分含量的變化。如表3，A1代表體系中結(jié)合水，在體系中所占比例最小，貯藏前8個(gè)月，結(jié)合水含量變化范圍較小，由于分子表面氫鍵的作用，它們的流動(dòng)性很低，結(jié)合樣品本身存在的差異，可知此階段對(duì)其影響不大，差異性不顯著（P＞0.05）。A2和A3分別代表休閑豆制品體系中自由水和脂肪，貯藏前3個(gè)月，兩者組分流動(dòng)較小，均沒有顯著變化（P＞0.05），此階段休閑豆制品處于較易儲(chǔ)存、且變化比較平緩的品質(zhì)穩(wěn)定期［16］。

貯藏4個(gè)月時(shí)，自由水含量從9 190.54增加到10 567.3，差異顯著（P＜0.05），脂肪含量從2 437.03下降到1 433.96，差異顯著（P＜0.05）。這是因?yàn)樾蓍e豆制品作為一種蛋白質(zhì)凝膠物質(zhì)，含有豐富的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)與其水化層形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)［17］，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，光照與氧氣作用使樣品中脂肪氧化產(chǎn)生過氧化物質(zhì)，包括自由基、小分子醛、酮等，在這些較活潑的過氧化物質(zhì)的誘導(dǎo)下，使對(duì)氧化最為敏感的雜環(huán)氨基酸發(fā)生變化，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子內(nèi)的化學(xué)鍵被破壞，凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的水分釋放，促使水分向更自由的那部分水分轉(zhuǎn)化［18］。貯藏4～8個(gè)月時(shí)，自由水、油脂含量穩(wěn)定，差異性不顯著（P＞0.05）。

貯藏9個(gè)月時(shí)，結(jié)合水、自由水、油脂含量均明顯下降，差異顯著（P＜0.05）?？赡苁请S著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，脂肪氧化嚴(yán)重，產(chǎn)生大量過氧化物質(zhì)，使蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)束縛的結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水速度增大，自由水的逃逸能力加強(qiáng)，而不斷向表面擴(kuò)散蒸發(fā)，導(dǎo)致體系內(nèi)水分含量降低。

表3 休閑豆制品貯藏過程中弛豫面積變化Table 3 The area of transverse relaxation spectrum change in leisure soybean food during storage

表3 休閑豆制品貯藏過程中弛豫面積變化Table 3 The area of transverse relaxation spectrum change in leisure soybean food during storage

同一列中不同字母表示數(shù)值差異顯著（P＜0.05）。

貯藏時(shí)間/月 A1 A2 A3 0 451.71±22.80de 9 503.99±150.81ab 2 346.64±104.00b 1 610.01±57.08abc 9 789.36±123.76ab 2 459.47±79.02ab 3 573.59±18.30abcd 9 190.54±248.43b 2 437.03±178.57ab 4 589.32±50.91abcd 10 567.30±311.07a 1 433.96±220.16e 5 517.62±15.45bcde 9 520.99±75.01ab 2 248.48±54.84bc 6 587.47±16.94abcd 10 316.77±399.48a 1 770.93±209.13cde 7 690.02±27.44a 10 485.41±497.57a 1 960.44±130.03bcd 8 666.69±11.16ab 9 621.27±64.18ab 2 369.30±56.91ab 9 380.19±85.10e 8 007.13±245.13c 1 570.27±165.40de 10 488.88±38.75cde 8 176.00±164.30c 2 870.18±104.46a 11 567.52±36.11abcd 10 032.7±459.98ab 2 195.82±97.33bcd

圖4 休閑豆制品的脂肪含量與脂肪弛豫面積的相關(guān)性Figure 4 The relationship between fat content and the peak area of transverse relaxation of leisure soybean food

3 結(jié)論

本研究采用CPMG序列檢測(cè)休閑豆制品在干燥過程中組分分布和遷移的情況。通過對(duì)弛豫時(shí)間和弛豫面積變化的分析尋找相應(yīng)規(guī)律，得到不同馳豫時(shí)間與樣品各成分的關(guān)系，水分含量與A1＋A2組分含量高度線性相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.997 0，脂肪含量與A3組分含量相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9907。

通過貯藏期試驗(yàn)表明休閑豆制品品質(zhì)變化與體系內(nèi)組分遷移有很大的關(guān)系，貯藏前3個(gè)月，休閑豆制品水分與脂肪弛豫面積的變化趨勢(shì)較平緩，為品質(zhì)最優(yōu)時(shí)期。從第4個(gè)月起，體系內(nèi)組分變化明顯，品質(zhì)不斷下降。至貯藏9個(gè)月時(shí)，樣品中脂肪氧化嚴(yán)重，結(jié)合水、自由水含量明顯減小，此時(shí)，休閑豆制品體系內(nèi)部發(fā)生顯著變化，品質(zhì)劣變嚴(yán)重。從試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，利用NMR技術(shù)是監(jiān)控休閑豆制品品質(zhì)變化，對(duì)休閑豆制品的保藏、延長(zhǎng)其貨價(jià)期的具有重要的指導(dǎo)意義。

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