蒸汽爆破對(duì)豆渣膳食纖維的 影響及在韌性餅干中的應(yīng)用

康芳芳,聶遠(yuǎn)洋,鄧楚君,靳羽慧,楊 偉,李 波

(河南科技學(xué)院食品學(xué)院,河南新鄉(xiāng) 453003)

豆渣是生產(chǎn)豆腐、豆?jié){等豆制品的副產(chǎn)物,富含膳食纖維、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì),具有較高的營養(yǎng)保健價(jià)值[1-2]。中國是豆制品生產(chǎn)和消費(fèi)大國,每年產(chǎn)生大量濕豆渣,但開發(fā)利用率很低,大都作為飼料或廢棄物處理[3]。影響豆渣開發(fā)利用的因素主要有:濕豆渣含水量高、粘度大,常規(guī)方式干燥效果差;豆渣可溶性膳食纖維(Soluble dietary fiber,SDF)含量低,口感粗糙,影響其食用品質(zhì)和生理功效[4]。因此,尋找適宜的豆渣干燥方法、對(duì)豆渣進(jìn)行品質(zhì)改良,是提高豆渣利用率的重要措施[5]。

蒸汽爆破(簡稱汽爆)是將纖維質(zhì)原料置于高壓蒸汽中維持一定時(shí)間,當(dāng)瞬間解除高壓時(shí),原料空隙中的過熱蒸汽迅速氣化、體積急劇膨脹而發(fā)生爆破[6]。汽爆過程中,存在類酸性水解、熱降解、類機(jī)械斷裂、氫鍵破壞等作用,從而使不溶性膳食纖維(Insoluble dietary fiber,IDF)的緊密結(jié)構(gòu)被破壞,轉(zhuǎn)化為SDF[7]。蒸汽爆破主要用于木質(zhì)纖維的預(yù)處理,提高纖維素對(duì)酶及化學(xué)試劑的可及性,目前也有少量應(yīng)用在食品中的報(bào)道[8]。汽爆處理不添加化學(xué)物質(zhì),處理時(shí)間短、效率高、成本低、工藝簡單,是一種簡便易行、前景廣闊的豆渣品質(zhì)改良技術(shù)[5]。汽爆處理對(duì)豆渣品質(zhì)特性的影響目前尚未見報(bào)道。本文研究了汽爆處理對(duì)豆渣膳食纖維組成及含量的影響,并將汽爆豆渣添加到韌性餅干中,以探討汽爆豆渣在餅干加工中應(yīng)用的可能性,從而為豆渣的開發(fā)利用提供有效途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

表1 豆渣韌性餅干感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standard for sensory evaluation of semi hard biscuit containing okara

濕豆渣(為豆腐加工的副產(chǎn)物) 常州蘇豆食品有限公司提供;低筋面粉 經(jīng)近紅外谷物分析儀檢測,其含水量為13.4%,蛋白質(zhì)為10%,面筋值26%,吸水率67.3%,灰分為0.5%,新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限責(zé)任公司提供;其他食品配料 均為新鄉(xiāng)市售的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品;耐高溫α-淀粉酶溶液(酶活30 U/mg)、糖化酶溶液(酶活100 U/mg) 如吉生物科技公司;堿性蛋白酶溶液(酶活100 U/mg) 上海藍(lán)季生物公司;MES、TRIS試劑 Sigma公司;其他試劑 均為分析純。

SXG-4型旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī) 江蘇宇通干燥設(shè)備廠;Chopin Infraneo近紅外谷物品質(zhì)分析儀 法國肖邦公司;QBS-80超音速彈射式汽爆機(jī) 鶴壁正道生物能源有限公司;DMT-10 B型壓面機(jī) 龍口市復(fù)興機(jī)械有限公司;HBB-X6型烤箱 廣東順德忠臣電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 濕豆渣的旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥 將濕豆渣用旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)進(jìn)行干燥,進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)為180～190 ℃,出風(fēng)溫度控制在80 ℃。干燥后所得豆渣粉冷卻至40 ℃以下,用塑料袋密封包裝。

1.2.2 豆渣粉的汽爆處理 取40～80目篩的豆渣粉80.0 g,放入汽爆機(jī)反應(yīng)室內(nèi),通入水蒸汽,使反應(yīng)室內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到設(shè)定壓強(qiáng),維持一定時(shí)間,然后瞬間解除高壓。收集樣品于80 ℃烘干后粉碎過篩,得40～80目汽爆豆渣粉。汽爆時(shí),選擇汽爆壓強(qiáng)為0.5、1.0、1.5、2.0 MPa,每個(gè)壓強(qiáng)下的維壓時(shí)間設(shè)定為30、60、120 s,共得到12種汽爆豆渣樣品。

1.2.3 豆渣粉的成分分析 水分含量測定采用直接干燥法(GB 5009.3-2016)。灰分含量測定采用高溫灼燒法(GB 5009.4-2016)。粗蛋白測定采用凱氏定氮法(GB 5009.5-2016)。粗脂肪測定采用索氏提取法(GB/T14772-2008)。總膳食纖維(Total dietary fiber,TDF)、不溶性膳食纖維(IDF)、可溶性膳食纖維(SDF)的測定采用酶重量法(GB/T 22224-2008)。

1.2.4 添加汽爆豆渣對(duì)韌性餅干品質(zhì)的影響

1.2.4.1 豆渣韌性餅干的制備工藝 工藝流程:原輔料預(yù)混→面團(tuán)調(diào)制→靜置→壓片→成型→裝盤→焙烤→冷卻→包裝→成品。

將低筋粉、豆渣粉、糖粉、棕櫚油和蛋液混合均勻,將膨松劑、食鹽、水、牛奶混合均勻,將混勻的原輔料加入和面機(jī)中,在30 ℃下調(diào)制面團(tuán)。和面后靜置15～20 min,然后壓片,壓片厚度2 mm。將壓好的面片切割成邊長為4 cm的正方形,放在焙烤紙上,用牙簽在餅干坯上均勻扎9個(gè)孔,然后放入已預(yù)熱的烤箱中,上火溫度180 ℃,下火溫度為160 ℃,焙烤10 min。取出餅干,冷卻至室溫,用塑料袋密封包裝后即得成品。經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn),確定豆渣韌性餅干的最佳配料組成為:以低筋粉加豆渣粉總量100 g(其中低筋粉95.0%、豆渣粉5.0%)為基準(zhǔn),糖26.6%、棕櫚油17.8%、鹽0.5%、碳酸氫鈉1.2%、碳酸氫銨0.6%、葡萄糖酸-δ-內(nèi)脂1.2%、雞蛋25%、牛奶3.0%。

1.2.4.2 添加汽爆豆渣對(duì)韌性餅干品質(zhì)的影響 在上述配方工藝基礎(chǔ)上,用汽爆豆渣粉替代豆渣粉,其與低筋粉之和為100 g,其他配料組成不變,研究添加汽爆豆渣粉對(duì)韌性餅干感官品質(zhì)的影響。

1.2.4.3 感官評(píng)定 邀請10名經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)人員組成感官評(píng)定小組,根據(jù)餅干國家標(biāo)準(zhǔn)[9]和有關(guān)文獻(xiàn)[10-11]設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(見表1),根據(jù)產(chǎn)品的外觀、色澤、口感、風(fēng)味、質(zhì)地等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分,去掉一個(gè)最高分和一個(gè)最低分后取平均值。

表2 豆渣粉的化學(xué)組成Table 2 Chemical composition of okara powder

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 感官評(píng)定測定結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,用Excel 2003處理數(shù)據(jù),用SPSS 17.0軟件的最小顯著差數(shù)法(LSD)多重比較方法進(jìn)行顯著性差異分析(p<0.05)。

2 結(jié)果與討論

2.1 豆渣的化學(xué)組成

濕豆渣經(jīng)旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥后得豆渣粉,經(jīng)測定豆渣粉的化學(xué)組成如表2所示。

表2顯示,濕豆渣經(jīng)旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥后含水量為4.91%,可實(shí)現(xiàn)長期貯存。豆渣粉蛋白質(zhì)含量較高,脂肪含量較低,因而具有較好的營養(yǎng)特性。豆渣粉的TDF含量為76.38%,但絕大部分是IDF,SDF只有1.34%。IDF可吸水膨脹,增加糞便體積,有利于腸道蠕動(dòng),縮短糞便滯留時(shí)間,預(yù)防腸道疾病;SDF則具有促進(jìn)腸道有益菌群增殖,降低血清膽固醇,預(yù)防和緩解II型糖尿病等功能。有研究認(rèn)為,理想的膳食纖維產(chǎn)品要求SDF占總膳食纖維含量的 10%以上[4,12-13]。豆渣粉具有高膳食纖維、高蛋白的營養(yǎng)特點(diǎn),但因IDF含量過高,影響了其在食品中的應(yīng)用,因此有必要對(duì)其進(jìn)行品質(zhì)改良,適度增加SDF含量。

采用酶重量法測定膳食纖維含量,能較好地反映食物被人體消化的狀態(tài)。該方法基于酶解反應(yīng),所測結(jié)果中可能含有少量未被酶解的蛋白質(zhì)等物質(zhì),而且由于不同化學(xué)成分的測定依據(jù)不同,因而導(dǎo)致豆渣粉的化學(xué)組成測定結(jié)果之和超過了100%。

2.2 汽爆處理對(duì)豆渣膳食纖維的影響

本文采用不同的汽爆壓力(0.5、1.0、1.5、2.0 MPa)和維壓時(shí)間(30、60、120 s)對(duì)豆渣粉進(jìn)行處理,其對(duì)豆渣膳食纖維組成及含量的影響見圖1。

圖1 汽爆處理對(duì)豆渣膳食纖維組成及含量的影響Fig.1 Effect of steam explosion treatment on composition and content of dietary fiber in okara注:組別1～3、4～6、7～9、10～12分別對(duì)應(yīng) 0.5、1.0、1.5、2.0 MPa汽爆壓力下維壓時(shí)間30、60和120 s。

圖1顯示,隨汽爆強(qiáng)度增加,豆渣SDF含量先呈現(xiàn)上升趨勢,在1.5 MPa/30 s時(shí)達(dá)最大值,SDF含量為36.28%。其原因可能是汽爆處理使豆渣纖維緊密的結(jié)構(gòu)變得疏松,一些與纖維結(jié)合的物質(zhì)發(fā)生解聚;同時(shí),大分子多糖發(fā)生降解,分子量降低,導(dǎo)致SDF含量增多[7]。汽爆強(qiáng)度進(jìn)一步增大,TDF和SDF含量都呈下降趨勢。這可能是因?yàn)槠瑥?qiáng)度過高時(shí),由于豆渣多糖被過度降解,生成了小分子單糖或低聚糖,測定時(shí)難以被75%乙醇沉淀下來,從而導(dǎo)致SDF含量減少。因此,就提高豆渣SDF含量而言,1.5 MPa/30 s是比較適宜的汽爆強(qiáng)度。

圖1還顯示,采用0.5 MPa汽爆處理時(shí),TDF含量略有增高。這可能是由于一些可被淀粉酶或蛋白酶降解的物質(zhì)在此汽爆強(qiáng)度下發(fā)生了聚合,或者與其他物質(zhì)發(fā)生結(jié)合,導(dǎo)致其不易被酶解所致。

此外,隨汽爆強(qiáng)度增加,豆渣色澤逐漸加深、氣味增強(qiáng),這可能是由于豆渣成分在高溫高壓下發(fā)生褐變等副反應(yīng)所致。色澤和氣味的變化對(duì)豆渣的應(yīng)用也會(huì)產(chǎn)生較大影響。

2.3 添加汽爆豆渣粉對(duì)韌性餅干品質(zhì)的影響

韌性餅干是一種常見的休閑食品,添加適宜的外源營養(yǎng)物能夠改善其營養(yǎng)價(jià)值[14-16]。豆渣富含膳食纖維,將其添加到韌性餅干中能夠改善產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值。預(yù)實(shí)驗(yàn)顯示,豆渣粉在韌性餅干中的添加量以5%為宜,添加過多時(shí)餅干品質(zhì)有明顯下降。

豆渣經(jīng)汽爆處理后,膳食纖維組成含量、色澤及氣味都發(fā)生了變化,這些可能對(duì)其在韌性餅干中的應(yīng)用效果產(chǎn)生影響。本文研究了添加10%汽爆豆渣對(duì)韌性餅干感官品質(zhì)的影響,結(jié)果見表3。

表3顯示,當(dāng)豆渣粉添加量為10%時(shí),未汽爆豆渣組較空白對(duì)照組總分有顯著下降,主要是口感顯著降低，色澤略有降低。豆渣經(jīng)汽爆處理后,餅干感官品質(zhì)有所改善,其原因可能是豆渣在汽爆過程中生成了一些色澤及風(fēng)味物質(zhì),且提高了SDF含量,因而餅干的質(zhì)地風(fēng)味口感有所改善。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,適宜強(qiáng)度的汽爆處理能夠改善豆渣在韌性餅干的應(yīng)用效果,將豆渣的替代量由5%增至10%。考慮餅干巨大的消費(fèi)量,這一改進(jìn)對(duì)于提高豆渣的開發(fā)利用率具有重要意義。

表3 添加10%汽爆豆渣粉對(duì)韌性餅干感官品質(zhì)的影響Table 3 Effect of adding 10% okara powder treated by steam explosion on sensory quality of semi hard biscuit

注:同一列數(shù)據(jù)所標(biāo)不同字母表示不同處理間差異顯著(p<0.05)。

3 結(jié)論

濕豆渣經(jīng)旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥所得豆渣粉TDF含量為76.38%,但主要是IDF。經(jīng)適宜強(qiáng)度汽爆處理后,可大幅提升豆渣SDF含量,在1.5 MPa/30 s時(shí)SDF含量達(dá)最大值36.28%。豆渣經(jīng)汽爆處理后,其在韌性餅干中的添加應(yīng)用效果得到改善。本研究為豆渣的開發(fā)利用提供了有益參考。

[1]Li B,Qiao M,Lu F. Composition,nutrition and utilization of okara(soybean residue)[J]. Food Reviews International,2012,28:231-252.

[2]O’Toole D K. Characteristics and use of okara,the soybean residue from soy milk production a review[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,1999,47(2):363-371.

[3]畢韜韜,吳廣輝,高愿軍. 豆渣深加工研究進(jìn)展[J]. 食品研究與開發(fā),2011,32(6):149-152.

[4]葉發(fā)銀,張引,錢貴明,等. 不同離子液體處理對(duì)豆渣膳食纖維成分變化及物化特性的影響[J]. 現(xiàn)代食品科技,2014,30(8):182-186.

[5]康芳芳,楊偉,蘆菲,等. 豆渣品質(zhì)改良技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技,2016,37(2):374-378.

[6]Yu Z,Zhang B,Yu F,et al. A real explosion:The requirement of steam explosion pretreatment[J]. Bioresource Technology,2012,121(121):335-341.

[7]閆軍,馮連勛. 蒸汽爆破技術(shù)的研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2009(11):278-280.

[8]張燕鵬,楊瑞金,華霄,等. 蒸汽爆破輔助提取高溫豆粕中的蛋白質(zhì)[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè),2013,39(1):190-193.

[9]GB/T 20980-2007,餅干[S]. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

[10]高永欣,胡秋輝,楊文建,等. 香菇餅干加工工藝優(yōu)化與特征香氣成分分析[J]. 食品科學(xué),2013,34(8):58-63.

[11]張鐘,吳嘉明. 發(fā)芽玉米酥性餅干的研制[J]. 食品科技,2014,39(2):171-176.

[12]Hong Y,Zi-jun W,Jian X,et al. Development of the dietary fiber functional food and studies on its toxicological and physiologic properties[J]. Food and Chemical Toxicology,2012,50(9):3367-3374.

[13]Kaczmarczyk MM,Miller MJ,Freund GG. The health benefits of dietary fiber:beyond the usual suspects of type 2 diabetes mellitus,cardiovascular disease and colon cancer[J]. Metabolism Clinical and Experimental,2012,61(8):1058-1066.

[14]李瑜,張笑笑,黃旭陽. 馬鈴薯泥韌性餅干的研制[J]. 糧食加工,2016,41(5):30-33.

[15]李家泳,劉銳,劉暉,等. 蛋白核小球藻韌性餅干加工工藝研究[J]. 食品工業(yè),2017,38(3):35-39.

[16]王瑋瓊,王少華,程文宇,等. 花生香蕉韌性餅干配方研究[J]. 糧食與油脂,2017,30(1):53-56.