油炸真空度對豆泡品質(zhì)及表面微觀結(jié)構(gòu)的影響

李良，周艷，劉軍，李順秀，婁彬彬，吳長玲，田甜，王中江，李楊，江連洲

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030）（2.山東禹王生態(tài)食業(yè)有限公司，山東禹城 251200）

豆腐泡是我國一種傳統(tǒng)豆制品，產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)許多的細(xì)而均勻的氣孔呈海綿狀，韌而起彈性，外表色澤呈現(xiàn)金黃色，入口軟糯彈韌，具有濃郁的豆香味和油香味[1]。豆腐泡營養(yǎng)十分豐富，涵蓋鈣、鐵等人體必需的多種微量元素，還含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白，多種氨基酸、不飽和脂肪酸及磷脂等含量也很高。豆腐泡制作的傳統(tǒng)工藝是將北豆腐切成1.5×1.5×2 cm方塊在150 ℃以上熱油中炸制7 min左右而成。近年來，由于人們對食品安全和營養(yǎng)價值方面的追求，常溫高壓油炸豆制品的營養(yǎng)物質(zhì)流失嚴(yán)重、含油量過高、易焦糊、易產(chǎn)生致癌物質(zhì)等問題逐漸受到廣泛關(guān)注[2]。

油炸是具有悠久歷史的烹飪方式，它不僅可以殺滅食品中的細(xì)菌、延長保存期、改善風(fēng)味，并且具有加工時間短的優(yōu)勢，因此油炸食品備受人們的喜愛[3]。油炸是以油脂為熱交換介質(zhì)，使被炸食品中的淀粉糊化，蛋白質(zhì)變性，水分以蒸汽形式逸出，使食品具有多孔性，具有酥脆或外表酥脆的特殊口感，同時由于食品中的蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪及一些微量成分在油炸過程中發(fā)生化學(xué)變化而產(chǎn)生特殊的風(fēng)味[4]。常溫高壓油炸技術(shù)的缺陷阻礙了豆制品的工業(yè)化進(jìn)程，采用新型油炸技術(shù)對推動傳統(tǒng)豆制品的發(fā)展是十分有必要的。

真空低溫油炸是將油炸和脫水作用有機(jī)地結(jié)合在一起的高新技術(shù)[5]，物料在低溫低壓低氧的環(huán)境下進(jìn)行油水替換脫水處理，樣品處于負(fù)壓狀態(tài)，與常壓相比可以減輕甚至避免氧化作用（例如脂肪酸敗、酶促褐變和其他氧化變質(zhì)等）所帶來的危害[6]。降低高溫對原料營養(yǎng)及感官品質(zhì)的破壞、減少有害物質(zhì)生成[7]。與常壓油炸相比，可有效降低產(chǎn)品脂肪含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)。低溫真空油炸技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于薯類、果蔬和真菌等油炸加工行業(yè)，該技術(shù)也開始逐漸應(yīng)用于豆制品加工行業(yè)，但低溫真空油炸對豆腐泡品質(zhì)和表面結(jié)構(gòu)的影響目前尚無詳細(xì)研究。本試驗主要研究低溫真空油炸制作豆腐泡過程中，真空度對豆腐泡持水性和脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，通過色差儀測定真空度對豆腐泡顏色的影響，同時，利用紅外光譜和掃描電鏡研究豆腐泡蛋白二級結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)變化，從而為低溫真空油炸技術(shù)應(yīng)用于豆制品產(chǎn)業(yè)化加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料

市售東北大豆。

1.2 儀器與設(shè)備

真空油炸設(shè)備，無錫南豐輕化設(shè)備有限公司生產(chǎn)；離心機(jī)，設(shè)備型號：CTK150R，長沙高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)湘儀離心機(jī)儀器有限公司；MAGNA-IR560傅立葉變換紅外光譜系統(tǒng)，美國尼高力公司；CR-400色彩色差儀，日本柯尼卡美能達(dá)；分析天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；SU8020掃描電子顯微鏡，日本Hitachi公司。

1.3 方法

1.3.1 豆腐制作工藝

選取顆粒均勻飽滿、無蟲蛀霉變的新鮮市售東北黃豆，清洗后在室溫下蒸餾水浸泡12～14 h，以豆:水=1:5的比例磨漿，過濾除去豆渣后的豆?jié){加入0.01%消泡劑除去泡沫得生豆?jié){。取500 mL生豆?jié){加熱煮沸5～10 min得熟豆?jié){，在室溫下靜置待豆?jié){溫度下降至90 ℃，加入凝固劑（1.0 g/100 mL蒸餾水）攪拌均勻后靜置10～15 min豆?jié){形成均勻分布的豆花，倒入豆腐模具中壓制30 min得成型豆腐[8,9]。

1.3.2 豆腐泡制作工藝

成型豆腐切成3 cm左右的立方體，分別真空度0.075、0.080、0.085、0.090、0.095 MPa，溫度 105 ℃下炸制7 min，豆腐泡在真空度不變，轉(zhuǎn)速400 r/min條件下進(jìn)行離心脫油3～5 min，即為成品。

1.4 脂肪含量

豆腐泡脂肪含量按照GB/T 5009.6-2013測定：研缽磨碎豆腐泡在烘箱加熱干燥，利用索氏抽提法測定豆腐泡的脂肪含量。準(zhǔn)確稱量烘干豆腐泡(約3.000 g)和濾紙筒重量 M1，抽提后烘干豆腐泡和濾紙筒重量M2，脂肪含量計算公式如下：重復(fù)兩次實驗，取平均數(shù)。

1.5 水分含量

按照GB 5009.3-2016進(jìn)行測定：采用直接干燥法測定豆腐泡的水分含量，取豆腐泡樣品10 g左右，精確稱定記為M3，準(zhǔn)確稱重干燥至恒重的扁形稱瓶和蓋記為M4，打開瓶蓋加入樣品，于105 ℃干燥4 h，將瓶蓋蓋好，移置干燥器中，冷卻0.5 h，恒重后精確稱重記為M5。重復(fù)上述操作2～3次。樣品水分含量計算公式如下：

1.6 紅外光譜測定

將冷凍干燥的豆腐泡樣品充分研磨過篩成粉末，置于干燥器內(nèi)用P2O5充分干燥，精確稱取2.0 mg干燥的豆腐泡粉末樣品，加入200 mg的KBr，進(jìn)行研磨混合均勻，然后進(jìn)行壓片[12]，紅外光譜儀以 KBr為背景掃描，然后進(jìn)行樣品紅外光譜掃描，掃描波段4000～1000 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描次數(shù)32[13]。采集的紅外圖譜處理采用Origin 8.5和Peakfit 4.21數(shù)據(jù)處理軟件[14]。

1.7 顏色測定

用圓筒刀切割豆腐泡成小塊，并且直接在產(chǎn)品表面上進(jìn)行讀取[15]。顏色用Hunter L（亮度），紅-綠（+a或-a）和黃-藍(lán)（+b或-b）表示。用色差儀測量樣品的L*、a*、b*值，其中L*指明暗度，當(dāng)L*為正值時說明樣品偏亮，為負(fù)值則說明偏暗；a*指紅綠度，當(dāng)a*為正值時說明樣品偏紅，為負(fù)值時則說明偏綠；b*指黃藍(lán)度，當(dāng)b*為正值時說明樣品偏黃，為負(fù)值則說明偏藍(lán)[16]。標(biāo)準(zhǔn)白板的L=93.57，a=0.3162和b=0.3326被應(yīng)用于校準(zhǔn)，測量在每個樣品的不同位置進(jìn)行并取平均值[17]。測量時，需要首先進(jìn)行儀器的調(diào)零校準(zhǔn)，然后進(jìn)行測量并記錄數(shù)據(jù)，所有參數(shù)都在測量中一式三份。

1.8 微觀結(jié)構(gòu)

利用場發(fā)式掃描電子顯微鏡觀測不同真空度對豆腐泡微觀結(jié)構(gòu)的影響[18,19]。油炸處理的豆腐泡經(jīng)離心脫水處理進(jìn)行掃描電鏡樣品制備：取材：豆腐泡用雙面刀片切成2×5×5 mm的小片；固定：樣品用2.5% Ph 6.8戊二醛溶液固定，在4 ℃放置1.5 h以上；沖洗：用pH 6.8的磷酸緩沖溶液沖洗2次，每次10 min；脫水：依次用濃度為 50%、70%、90%的乙醇進(jìn)行脫水一次，每次10 min，100%乙醇脫水兩次，每次10 min；置換：100%乙醇:叔丁醇=1:1和純叔丁醇各置換一次，每次15 min；干燥：樣品置于-20 ℃冰箱30 min，然后使用冷凍干燥儀對樣品進(jìn)行干燥；粘樣：觀測面朝上，樣品用導(dǎo)電膠帶固定在掃描電鏡樣品臺上；鍍膜：真空狀態(tài)下鍍金，離子濺射鍍膜儀在樣品表面鍍一層金屬膜；待檢：處理好的樣品置于樣品盒中待檢[20]，1.0 kV加速電壓下觀察微觀結(jié)構(gòu)，分析樣品。

1.9 數(shù)據(jù)分析

每個試驗至少重復(fù)3次，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，數(shù)據(jù)分析使用SPSS 20.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析，組間平均差異在p<0.05時被認(rèn)為是顯著的。作圖采用Origin pro 8.5和Peakfit 4.12軟件。

2 結(jié)果與討論

2.1 脂肪含量及水分含量

圖1 不同真空度豆腐泡脂肪含量及持水性Fig.1 Fat content and water holding capacity of bean curd foam with different degrees of vacuum

脂肪和水分含量是評價豆腐泡品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。豆腐在油炸處理過程中，內(nèi)部水分逐漸遷移到表面，水蒸氣氣流不斷由內(nèi)向外流動，水分蒸發(fā)并從表面滋出，油逐漸浸入物料組織中[21]。圖1所示為不同真空度條件下豆腐泡脂肪含量和水分含量，如圖所示，真空度對豆腐泡水分含量及脂肪含量的影響程度較小，總體來說，物料持水性變化與真空度之間呈現(xiàn)出相反的趨勢，炸制過程中樣品的脂肪分?jǐn)?shù)隨真空度的增加呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢。油炸過程中食物表面水分被加熱到沸點(diǎn)溫度，水開始蒸發(fā)而引起食物表面脫水，表面脫水迫使內(nèi)部的水移到外表面，物料表面形成有細(xì)微差別的外皮殼，同時在物料內(nèi)部產(chǎn)生空隙，一些油脂逐漸滲入物料內(nèi)部[22]，即在一定時間范圍內(nèi)，隨著油炸時間的延長，物料中水分含量逐漸下降，而脂肪含量略有上升。

2.2 真空度對紅外光譜的影響分析

圖2 不同真空度豆腐泡FT-IR光譜分析Fig.2 FT-IR spectroscopy analysis of bean curd foam with different degrees of vacuum

傅里葉紅外變換光譜能夠反應(yīng)出蛋白質(zhì)分子中氨基基團(tuán)、酰胺I帶(或H-O-H彎曲振動和C=O伸縮振動)、酰胺Ⅱ帶(N-H彎曲)，酰胺Ⅲ帶(或C-O和C-O-C振動)、蛋白質(zhì)環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的C-C振動，以及C-O-O糖苷鍵振動波段信息[23]。

蛋白質(zhì)的FT-IR光譜數(shù)據(jù)使用Peakfit 4.12依次進(jìn)行基線校正、去卷積處理、二階導(dǎo)數(shù)擬合處理，經(jīng)多次擬合確保擬合殘差最小。參考已有研究，各子峰與二級結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系為：1615～1637和1682～1700 cm-1為β-折疊結(jié)構(gòu)[24]；1646～1664 cm-1為α-螺旋結(jié)構(gòu)[25]；1637～1645 cm-1為無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)；1664～1681 cm-1為β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)[26]。圖2所示為不同真空度條件下豆腐泡FT-IR光譜。

將不同真空度低溫油炸條件下炸制豆腐泡的酰胺I帶原始圖譜做二階導(dǎo)數(shù)譜并同時采用Gauss峰形進(jìn)行擬合，完全分辨重疊在一起的不同譜帶，如圖3所示[27]。根據(jù)已有研究確定各子峰與二級結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系后，計算其積分面積并計算各二級結(jié)構(gòu)的相對百分含量，如表1所示。豆腐泡制作過程中，隨著真空度的增加，表現(xiàn)出α結(jié)構(gòu)含量呈現(xiàn)減低趨勢，而β-折疊結(jié)構(gòu)含量先提升后降低，但無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)含量變化較小。隨真空度增加油炸溫度不斷升高，致使大豆蛋白質(zhì)完全變性，有序的結(jié)構(gòu)舒展解折疊，蛋白質(zhì)分子亞基解離；同時，溫度過高會導(dǎo)致蛋白質(zhì)過度變性，β-折疊結(jié)構(gòu)中平行式結(jié)構(gòu)與反平行式結(jié)構(gòu)呈相反的動態(tài)變化趨勢，平行式的β-折疊結(jié)構(gòu)逐漸減少可能部分向反平行式的β-折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。

圖3 不同真空度豆腐泡酰胺Ⅰ帶的擬合圖譜Fig.3 Fitting curves of the vesicle amide I band with different degrees of vacuum

2.3 真空度對豆腐泡顏色影響分析

豆腐泡顏色是消費(fèi)者對其第一感官印象，也是豆腐泡在不接觸狀態(tài)下評價豆腐泡品質(zhì)的重要依據(jù)。豆腐泡金黃色澤的形成是因為油脂本身會具有一定的顏色，同時在油炸過程中油與空間中氧在加熱過程中反應(yīng)所致，隨著油炸溫度增加顏色會逐漸變深[28]。這主要由于在高溫和油脂同時存在的條件下，豆腐泡中蛋白質(zhì)褐變及淀粉糊化程度。圖4顯示了不同真空度對豆腐泡顏色的影響，隨著真空度的升高油炸溫度逐漸增加，L*值下降，b*值和a*值都有所增加。不同真空度條件下油炸豆腐色澤變化是由于豆腐泡表面蛋白質(zhì)與還原糖發(fā)生褐變，少量淀粉發(fā)生糊化。

表1 不同真空度豆腐泡蛋白的二級結(jié)構(gòu)含量Table 1 Secondary structure contents of different Vacuum degree tofu puffs protein

圖4 不同真空度對豆腐泡顏色的影響Fig.4 The effect of different vacuum degrees on the color of tofu puffs

2.4 真空度對豆腐泡微觀結(jié)構(gòu)影響分析

圖5 不同真空度低溫真空油炸炸制豆腐泡的掃描電子顯微結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Scanning electron microscopic structure diagram of vacuum fried deep-fried beancurd at different vacuum degrees

圖5分別顯示了不同真空度低溫真空油炸炸制豆腐泡的掃描電子顯微結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，不同真空度條件下油炸豆腐泡的外部微觀結(jié)構(gòu)存在一定程度的差異，主要是由于不同真空度下壓力差會促使吸附在物料表面的油脂進(jìn)入其內(nèi)部，但物料內(nèi)部水分阻止表面油進(jìn)入，影響物料表面和內(nèi)部水分遷移蒸發(fā)速率，從而影響豆腐泡表面結(jié)構(gòu)。隨著真空度增加，物料表面和內(nèi)部水分遷移速率逐漸減小，表面失水量降低，單位容積內(nèi)的氣孔的數(shù)減少且開始出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，物料表面形成的褶皺比較少，粗糙度比較低。

3 結(jié)論

3.1 本試驗主要研究低溫真空油炸制作豆腐泡過程中，不同真空度對油炸豆腐泡品質(zhì)和表面微觀結(jié)構(gòu)的影響。

3.2 測定豆腐泡的脂肪分?jǐn)?shù)和持水性等基本指標(biāo)，同時利用紅外光譜、色差儀和掃描電鏡檢測豆腐泡蛋白質(zhì)變性、色澤和微光結(jié)構(gòu)等方面的信息。結(jié)果顯示：隨著真空度增加，豆腐泡的脂肪分?jǐn)?shù)與持水性呈現(xiàn)相反的變化趨勢；色澤變化表現(xiàn)為 L*值下降，b*值和a*值增加；蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中，α結(jié)構(gòu)含量呈現(xiàn)減低趨勢，而β-折疊結(jié)構(gòu)含量先提升后降低，但無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)含量變化較??；豆腐泡表面形成的褶皺較少，粗糙度較低。