正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化黑豆胡蘿卜汁豆腐工藝研究

張 馨，楊豫斐，譚孟娜，何述棟

(合肥工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

隨著人民生活水平的不斷提高，選擇食品的著眼點(diǎn)已從溫飽型轉(zhuǎn)向保健型[1-2]。機(jī)體內(nèi)抗氧化酶活性會(huì)因年齡增長(zhǎng)而下降，導(dǎo)致過多自由基不能被及時(shí)清除而堆積在細(xì)胞內(nèi)，對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性，使細(xì)胞膜、組織、酶以及基因受損，從而引起機(jī)體多種疾病的發(fā)生和機(jī)體的衰老[3]。因此，抗氧化性食品的開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

王萌等研究表明，黑豆蛋白質(zhì)中的必需氨基酸組成結(jié)構(gòu)水平總體優(yōu)于黃豆，且其黃酮及類黃酮類物質(zhì)含量較高，是很好的抗氧化劑來源[4-5]。豆腐是重要的傳統(tǒng)食品之一，營(yíng)養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量高于大多數(shù)食物且容易被人體吸收[6]。若將黑豆制成深受消費(fèi)者喜愛的豆制品，將能更好地發(fā)揮其功能。但是以黑豆為原料生產(chǎn)的豆腐類產(chǎn)品色澤較深，感官接受度較低，因此，本實(shí)驗(yàn)擬加入同樣具有抗氧化能力的胡蘿卜汁，以提高豆腐的色澤接受度。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑豆、胡蘿卜：市售；豆腐：安徽八公山豆制品有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)：梯希愛(上海)化成工業(yè)有限公司；豆制品消泡劑(食品級(jí))：天津潔潤(rùn)食品有限公司；無水乙醇、石膏粉：天津潔潤(rùn)食品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JM50型立式膠體磨：溫州市甌海梧田華慧乳化機(jī)械廠； KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；JYL-C50T料理機(jī)：九陽(yáng)股份有限公司；ThermoFisher FC型全自動(dòng)酶標(biāo)儀：美國(guó)Thermo公司； TA-XTplus物性測(cè)試儀：英國(guó)Stable公司； LGJ-12冷凍干燥機(jī)：北京松源華興科技發(fā)展有限公司； SC-3614型低速離心機(jī)：安徽省中科中佳科學(xué)儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1黑豆胡蘿卜汁豆腐制備1.3.1.1 胡蘿卜汁制備

篩選出充分成熟且無病蟲害的胡蘿卜，用水清洗，按原料與復(fù)合磷酸鹽(磷酸鈉4%、磷酸氫二鈉0.5%、焦磷酸鈉0.5%)溶液比1∶3(W/V)混合，于95 ℃下處理3 min后去皮，用水漂洗后將其切成厚度為0.5 cm的薄片，按胡蘿卜與水比(W/V)1∶1放入膠體磨榨汁，將制得的胡蘿卜汁用100目紗布過濾，過濾后的胡蘿卜汁放入冰箱冷藏備用[6]。

1.3.1.2 黑豆胡蘿卜汁豆腐制備工藝流程

挑選優(yōu)質(zhì)黑豆，水洗后，按水∶豆(W/V)3∶1加水于常溫下浸泡8 h，浸泡完的大豆瀝盡水，放入膠體磨中磨漿，用100目紗布過濾，用電磁爐煮漿，在第1次沸騰后加入胡蘿卜汁，攪拌均勻，煮至第2次沸騰后停止。調(diào)溫至80 ℃點(diǎn)漿，點(diǎn)漿時(shí)邊攪拌邊加入凝固劑，置于80 ℃的恒溫水浴鍋中蹲腦30 min，放入豆腐模具中用5 kg的重物壓制成型。

1.3.2 黑豆胡蘿卜汁豆腐最佳工藝條件確定

單因素實(shí)驗(yàn)中以豆腐感官評(píng)價(jià)、保水性、得率以及質(zhì)構(gòu)特性確定最佳工藝條件。設(shè)置正交實(shí)驗(yàn)因素水平為豆水比(W/V)：1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8，胡蘿卜汁的添加量(V/V)：0%、5%、10%、15%、20%，凝固劑添加量(W/V)：0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%。

正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇豆水比、胡蘿卜汁添加量、凝固劑添加量為實(shí)驗(yàn)因素，以抗氧化能力的大小為評(píng)定指標(biāo)，進(jìn)行L9(34)正交實(shí)驗(yàn)[7]。因素水平見表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平

1.3.3 豆腐品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)1.3.3.1 感官評(píng)價(jià)

隨機(jī)邀請(qǐng)具有豆腐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的男女評(píng)價(jià)員各6位，分別從口感、凝固狀態(tài)、色澤、風(fēng)味、組織狀態(tài)對(duì)黑豆胡蘿卜汁豆腐進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。感官評(píng)價(jià)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3.2 保水率

取一定質(zhì)量的豆腐樣品，稱重記為W1，在4 000 r/min 的條件下離心15 min，去除上清液后，記重W2，然后將樣品置于105 ℃下干燥6 h，記重W3[8]。保水率的計(jì)算公式如下：

保水率/% =(W2-W3)/(W1-W3)×100

1.3.3.3 質(zhì)構(gòu)測(cè)定

取新鮮豆腐樣品，切成1 cm正方體，水平放在物性分析儀載物臺(tái)上，進(jìn)行TPA物性測(cè)試。實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)定：P/100型號(hào)探頭，測(cè)前速度1 mm/s，測(cè)試速度2 mm/s，測(cè)后速度1 mm/s，2次壓縮時(shí)間間隔5 s，下壓距離20%，感應(yīng)力5 g，觸發(fā)點(diǎn)為20 g。平行測(cè)定3次[9]。

1.3.3.4 豆腐得率測(cè)定

取黑豆胡蘿卜汁豆腐成品在室溫下稱重，計(jì)算每100 g干豆所得到的豆腐質(zhì)量。

1.3.3.5 抗氧化能力測(cè)定

采用DPPH自由基清除率表征樣品抗氧化性，在干燥后的豆腐樣品中加入無水乙醇浸提，離心后取出上層清液，用0.45 μm膜進(jìn)行過濾。每個(gè)樣品做3次重復(fù)，用酶標(biāo)儀測(cè)自由基的清除率[10-11]。將樣品加入DPPH試劑的吸光度記為Ap，樣品加入無水乙醇的吸光度記為Ac， DPPH試劑加入無水乙醇的吸光度記為Amax，自由基清除率計(jì)算公式如下：

1.3.4 黑豆胡蘿卜汁豆腐營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

脂肪含量測(cè)定：按GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測(cè)定》中規(guī)定的索式提取法進(jìn)行測(cè)定；蛋白質(zhì)含量測(cè)定：按GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中規(guī)定的凱氏定氮法進(jìn)行測(cè)定；水分含量測(cè)定：按GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》中規(guī)定的直接干燥法進(jìn)行測(cè)定；胡蘿卜素含量測(cè)定：按GB 5009.83—2003《食品中胡蘿卜素的測(cè)定》中規(guī)定的紙層析法進(jìn)行測(cè)定；黑色素含量測(cè)定：取5 g烘干后的豆腐粉末樣品，置于100 mL錐形瓶中，按料液比1∶40(W/V)加入40%的乙醇提取劑，調(diào)節(jié)pH值<3.5，密封后在60 ℃恒溫水浴中提取2 h。抽濾收集濾液，在恒溫干燥箱中于60 ℃下烘至恒重[12-13]，計(jì)算每5 g豆腐中黑色素粗產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)分析

2.1.1 豆水比對(duì)黑豆胡蘿卜汁豆腐品質(zhì)的影響

豆水比對(duì)豆腐品質(zhì)的影響見表3和4。由表3和表4可知，隨豆?jié){濃度的降低，豆腐硬度和保水率逐漸減弱，咀嚼性和膠粘性呈先增加后降低的趨勢(shì)，豆水比為1∶5、1∶6(W/V)時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)相差較小。當(dāng)?shù)鞍缀窟_(dá)到一定濃度時(shí)，加熱會(huì)使其變性后形成凝膠結(jié)構(gòu)[14]，故豆?jié){的濃度對(duì)豆腐的凝膠效果、保水率及其品質(zhì)影響較大[15-16]。豆水比在1∶8(W/V)時(shí)，豆?jié){濃度過低，豆腐的質(zhì)地軟、得率和保水率均偏低[17]。當(dāng)豆水比為1∶6(W/V)時(shí)，刀切有一定韌性，硬度適中，咀嚼性和膠粘性較好，保水率和得率也均處于較高水平，感官評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)此時(shí)口感、風(fēng)味最佳，硬度適中，因此，綜合考慮選取最佳豆水比為1∶6。

表3 豆水比對(duì)豆腐質(zhì)構(gòu)特性的影響

表4 豆水比對(duì)豆腐品質(zhì)影響

2.1.2 胡蘿卜汁添加量對(duì)豆腐品質(zhì)的影響

胡蘿卜汁添加量對(duì)豆腐品質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5和6。由表5和表6可知，隨胡蘿卜汁添加量的增多，豆腐的硬度、保水率、得率均有逐漸下降的趨勢(shì)，對(duì)膠粘性和咀嚼性差異不顯著。胡蘿卜汁添加量過多導(dǎo)致豆腐的硬度、保水率、得率下降；添加量過少，則豆腐的顏色過深且沒有胡蘿卜的香味。在豆?jié){中添加胡蘿卜汁，會(huì)降低大豆蛋白各成分之間的穩(wěn)定性，影響豆腐的成型效果[18]。由感官評(píng)價(jià)可知，胡蘿卜汁添加量為15%時(shí)，豆腐的色澤均勻，指壓不破碎，口感風(fēng)味為最佳，且質(zhì)構(gòu)特性與對(duì)照組差距不大。綜合考慮，最佳胡蘿卜汁添加量為15%。

表6 胡蘿卜汁添加量對(duì)豆腐品質(zhì)的影響

2.1.3 凝固劑添加量對(duì)豆腐品質(zhì)的影響

凝固劑添加量對(duì)豆腐品質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7和表8。由表7和表8可知，隨著凝固劑添加量增加，豆腐的硬度、粘度、咀嚼性和得率也隨之增加，而保水率逐漸下降，彈性變化不大。凝固劑添加量對(duì)豆腐凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響較大[18-19]，凝固劑添加量在1.0%～1.2%范圍內(nèi)，豆腐的結(jié)構(gòu)緊湊，密實(shí)性增加，水分和蛋白流失過多[16]，導(dǎo)致豆腐的硬度過高，表面結(jié)構(gòu)疏松，保水率和感官接受度均較低；凝固劑用量在0.4%～0.6%范圍時(shí)，豆腐的質(zhì)地偏軟，刀切韌性不好，咀嚼性較差，得率偏低。當(dāng)添加量為0.8%時(shí)，得率、保水率均處于較高水平，硬度適中，且感官接受度達(dá)到最高。綜合考慮，確定凝固劑的添加量為0.8%。

表7 凝固劑添加量對(duì)豆腐質(zhì)構(gòu)特性的影響

表8 凝固劑添加量對(duì)豆腐品質(zhì)的影響

2.2 正交實(shí)驗(yàn)分析

2.2.1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

選取豆水比(A)、胡蘿卜汁添加量(B)、凝固劑添加量(C)3個(gè)因素，以自由基清除率為指標(biāo)，進(jìn)行L9(34)正交實(shí)驗(yàn)，獲取最佳工藝條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表9、圖1。

表9 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與極差分析

圖1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析

由表10方差分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，相關(guān)系數(shù)R2=0.992，校正相關(guān)系數(shù)RAdj2=0.968，實(shí)驗(yàn)與實(shí)際情況相關(guān)性較高。豆水比對(duì)豆腐自由基清除率的影響高度顯著(P<0.05)，胡蘿卜汁添加量和凝固劑添加量對(duì)自由基清除率有一定的影響(P>0.05)。由圖1和表7可知，各因素對(duì)自由基清除率影響的主次順序?yàn)锳(豆水比)>B(胡蘿卜汁添加量)>C(凝固劑添加量)，表明黑豆的抗氧化物質(zhì)是清除自由基的主要原因；適當(dāng)?shù)暮}卜汁添加可以有效提高豆腐的抗氧化性[20]，但是當(dāng)胡蘿卜汁添加量過大時(shí)，降低了黑豆?jié){的濃度，從而影響了產(chǎn)品的

表10 正交實(shí)驗(yàn)方差分析

注：R2=0.992(Adj R2=0.968)；* 表示差異顯著(P<0.05)。

抗氧化性；凝固劑添加量增大，豆腐表面結(jié)構(gòu)疏松，抗氧化物質(zhì)有一定流失。自由基清除率最高時(shí)工藝條件為A1B2C2，即最佳工藝條件為豆水比1∶5(W/V)、胡蘿卜汁添加量為15%(V/V)、凝固劑添加量為0.8%(W/V)。在此工藝條件下，豆腐自由基清除率可達(dá)57.7%。

2.2.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)組合A1B2C2進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)取平均值，與正交實(shí)驗(yàn)最優(yōu)組合值57.7%接近，且得率為151.27%，方案可行。與市售豆腐的抗氧化能力做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明黑豆胡蘿卜汁豆腐的抗氧化能力明顯高于市售豆腐。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表11、表12。

表11 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表12 對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)

對(duì)經(jīng)驗(yàn)證過的最優(yōu)組合的黑豆胡蘿卜汁豆腐產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果其胡蘿卜素含量為0.48%、黑色素含量為0.61 mg/g、含水量為74.28%、粗脂肪含量為3.46%、蛋白質(zhì)含量為13.26%，灰分含量為5.14%符合GB/T 22106—2008非發(fā)酵豆制品中對(duì)豆腐類產(chǎn)品的理化指標(biāo)的要求。大腸菌群≤100 CFU/g，符合GB 2714—2014中衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 結(jié)論

通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了黑豆胡蘿卜汁豆腐的加工工藝。單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，豆腐的得率、硬度均隨豆?jié){濃度的增加而增大，隨著凝固劑添加量的增多豆腐的硬度和得率均有逐漸增大的趨勢(shì)，確定豆腐的生產(chǎn)工藝參數(shù)為豆水比1∶6(W/V)、胡蘿卜汁添加量為15%(V/V)、凝固劑添加量為0.8%(W/V)。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明各因素對(duì)豆腐抗氧化能力的影響主次順序?yàn)椋憾顾?胡蘿卜汁添加量>凝固劑添加量，優(yōu)化出的最佳工藝組合為A1B2C2，即豆水比1∶5(W/V)、胡蘿卜汁添加量為15%(V/V)、凝固劑添加量為0.8%(W/V)。在此最佳條件下，自由基清除率可達(dá)57.2%，得率為151.27%。

[1]秦琦, 張英蕾, 張守文. 黑豆的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值及研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)食品添加劑, 2015(7):145-150.

[2]侯利霞, 閻潔. 胡蘿卜彩色豆腐制作工藝的研究[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊, 2009(3):114-116.

[3] 范曉嵐, 楊軍, 糜漫天,等. β—胡蘿卜素的抗氧化作用與疾病預(yù)防[J]. 中國(guó)公共衛(wèi)生, 2003, 19(4):479-480.

[4]王萌, 阮美娟. 黑豆提取物抗氧化性的研究[J]. 食品科技, 2007, 32(3):123-125.

[5]叢建民. 黑豆的營(yíng)養(yǎng)成分分析研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2008(4):262-264.

[6]朱秀靈, 車振明, 唐潔,等. 胡蘿卜復(fù)合磷酸鹽去皮實(shí)驗(yàn)研究[J]. 食品科技, 2004(6):35-38

[7]劉瑞江, 張業(yè)旺, 聞崇煒,等. 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析方法研究[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2010, 27(9):52-55.

[8]鄭明靜, 周美齡, 劉華豐, 蘇曉芳, 曾紹校.山礬豆腐的加工工藝的研究[J]. 食品研究與開發(fā)，2015, 36(21):128-132

[9]張建. 基于TPA測(cè)試的蔬菜豬肉丸質(zhì)地特性研究[J]. 肉類研究, 2009(12):23-27.

[10]Maizura M, Aminah A, Aida W M W. Antioxidant capacity and consumer acceptability of herbal egg tofu[J]. LWT-Food Science and Technology, 2016, 65:549-556.

[11]艾小鈺, 高瑋, 黃霞,等. 不同茶飲產(chǎn)品的抗氧化能力分析及感官評(píng)價(jià)[J]. 食品工業(yè)科技, 2015(20):164-167.

[12]謝宇奇, 零學(xué)仕, 周作樹,等. 楓香樹葉黑色素粗產(chǎn)品提取工藝的優(yōu)化[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 43(11):348-351.

[13]李紅姣, 李巨秀, 趙忠. 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化超聲波輔助提取山杏種皮黑色素工藝及其抗氧化活性[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(18):26-33.

[14]Tseng Y C, Xiong Y L. Effect of inulin on the rheological properties of silken tofu coagulated with glucono-δ-lactone [J]. Journal of Food Engineering, 2009, 90(4):511-516.

[15]Rekha C R, Vijayalakshmi G. Influence of processing parameters on the quality of soycurd (tofu)[J]. Journal of Food Science & Technology, 2013, 50(1):176-180.

[16]Kao F J, Su N W, Lee M H. Effect of calcium sulfate concentration in soymilk on the microstructure of firm tofu and the protein constitutions in tofu whey[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2003, 51(21): 6211-6216.

[17]燕平梅, 薛文通, 任媛媛,等. 豆腐凝固過程的研究概況[J]. 糧油加工與食品機(jī)械, 2005(3):75-77.

[18]Kong F, Chang S K. Changes in protein characteristics during soybean storage under adverse conditions as related to tofu making.[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2013, 61(2):387-393.

[19]劉志勝, 李里特, 辰巳英三. 豆腐鹽類凝固劑的凝固特性與作用機(jī)理的研究[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2000, 15(3):39-42.

[20]宋力, 孫玉聰, 王延芳,等. 微波法提取蘿卜中抗氧化物質(zhì)的工藝及多酚含量的測(cè)定[J]. 化學(xué)世界, 2016, 57(4):221-225.●