風味蛋白酶對酸漿豆干質(zhì)構特性的影響

孫秀宇，孫冰玉，楊春華，佟梓沂，石彥國

(哈爾濱商業(yè)大學 食品工程學院，黑龍江省普通高等學校食品科學與工程重點實驗室， 黑龍江省谷物食品與谷物綜合加工重點實驗室，哈爾濱 150076)

酸漿豆干是我國傳統(tǒng)的豆制品，起源于元末明初，距今已有600多年的歷史[1]。與鹵水豆干和石膏豆干的凝固劑不同，酸漿豆干在工藝上采用由微生物發(fā)酵的黃漿水為凝固劑點漿，制出的豆干口感細膩，余味清香，豆香濃郁，略帶甘甜。含有大量的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物和人體所需的礦物質(zhì)元素，有預防心血管硬化，補充鈣質(zhì)，促進骨骼發(fā)育等功效[2,3]。但是由于傳統(tǒng)酸漿豆干制作多為手工作坊式，憑傳統(tǒng)經(jīng)驗加工，受技術經(jīng)驗及環(huán)境因素影響較大，制作條件難以控制，規(guī)?；a(chǎn)較困難[4-6]。風味蛋白酶作為酶制劑，常被用于食品工業(yè)生產(chǎn)中。在醬油中添加風味蛋白酶可以有效提高氨基酸態(tài)氮含量并賦予其特殊鮮美滋味[7]。利用復合風味蛋白酶與脂肪氧化酶制作改性干酪，在干酪成熟期間，蛋白酶與干酪中的蛋白質(zhì)和脂肪反應，形成干酪獨特的風味[8]。孫文峰發(fā)現(xiàn)利用風味蛋白酶改質(zhì)干酪，可有效縮短干酪風味的形成時間[9]。風味蛋白酶可以有效將大分子蛋白質(zhì)肽鏈水解為小分子肽及游離α-氨基氮，改變了蛋白質(zhì)分子的凝膠結構，達到優(yōu)化產(chǎn)品的目的[10]。本研究采用風味蛋白酶酶解酸漿豆干進行質(zhì)構特性變化研究，以酶解后產(chǎn)生的游離α-氨基氮含量、蛋白質(zhì)水解度、豆干的硬度、咀嚼性及彈性為評價指標，確定風味蛋白酶酶解酸漿豆干的技術條件，以期為工業(yè)化生產(chǎn)酸漿豆干提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

酸漿豆干：實驗室自制；風味蛋白酶(食品級)：丹麥諾維信公司生產(chǎn)；其他化學試劑：均為分析純。

1.2 實驗儀器

HD580型潔凈工作臺 北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司；DHP-9162B型電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學儀器有限公司；LDZX-50FBS型立式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠；PHS-3C型pH計 上海儀電分析儀器有限公司；紫外分光光度計 上海光譜儀器有限公司；TA-XT2質(zhì)構分析儀 英國Stable Micro System公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 酶液預處理方法

用蒸餾水配制酶液，置于37 ℃水浴鍋中活化20 min，將酶液均勻注射至豆干中；將酸漿豆干切成4.5 cm×4.5 cm的塊，每份100 g。

1.3.2 單因素實驗

1.3.2.1 酶添加量對酸漿豆干品質(zhì)的影響

稱取100 g酸漿豆干，在酶解溫度為50 ℃，酶解時間為1.5 h，酶添加量分別為10，20，30，40，50 U/g時，取15 mL酶液注射至酸漿豆干中，考察風味蛋白酶添加量對酸漿豆干硬度、咀嚼性、彈性、游離α-氨基氮含量和水解度的影響。

1.3.2.2 酶解溫度對酸漿豆干品質(zhì)的影響

稱取100 g酸漿豆干，在酶添加量為30 U/g，酶解時間為1.5 h，酶解溫度分別為40，45，50，55，60 ℃時，取15 mL酶液注射至酸漿豆干中，考察風味蛋白酶酶解溫度對酸漿豆干硬度、咀嚼性、彈性、游離α-氨基氮含量和水解度的影響。

1.3.2.3 酶解時間對酸漿豆干品質(zhì)的影響

稱取100 g酸漿豆干，在酶添加量為30 U/g，酶解溫度為50 ℃，酶解時間分別為0.5，1，1.5，2，2.5 h時，取15 mL酶液注射至酸漿豆干中，考察風味蛋白酶酶解時間對酸漿豆干硬度、咀嚼性、彈性、游離α-氨基氮含量和水解度的影響。

1.3.3 物性的測定

將酸漿豆干切成1 cm×1 cm×1 cm的正方體，用TA-XT2物性儀測定酶解后酸漿豆干的物性，重復測定3次，取平均值。

測試參數(shù)：探頭P35，測試模式選擇TPA，測試前速度1 mm/s，測試速度1 mm/s，測試后速度2 mm/s，壓縮距離30 mm，測試時間5.00 s[11]。

1.3.4 蛋白酶酶活力的測定

蛋白酶酶活力的測定參照GB/T 23527-2009的方法[12]。

1.3.5 水解度的測定

游離氨基氮含量的測定參照GB 5009.235-2016的方法，采用甲醛滴定法[13]。

1.3.6 蛋白質(zhì)的測定

凱氏定氮法，參照GB 5009.5-2016的方法[14]。

1.3.7 游離α-氨基氮的測定

采用茚三酮比色法[15]。

1.3.8 感官評價

感官評價：由20位經(jīng)過感官標準培訓的人員，對加酶后的酸漿進行感官品質(zhì)評定，分別針對外觀、風味、質(zhì)地、口感等進行感官評價[16,17]。4個指標，滿分100分。感官評價表見表1。

表1 感官評價表Table 1 Sensory evaluationTable

2 結果與分析

2.1 風味蛋白酶酶用量對酸漿豆干品質(zhì)的影響

隨著風味蛋白酶酶用量的增加，酸漿豆干的硬度、咀嚼性逐漸減小，彈性逐漸增加后趨于平緩，感官質(zhì)量呈先上升后下降的趨勢，酸漿豆干的游離α-氨基氮含量和水解度隨酶用量的增加而增大，見圖1～圖3。

圖1 風味蛋白酶酶用量對酸漿豆干硬度、咀嚼性、 彈性的影響Fig.1 The effects of flavourzyme dosage on hardness, chewiness and elasticity of dried sour dofu

當酶用量在10～30 U/g范圍逐漸增加的過程中，酸漿豆干的硬度及咀嚼性在不斷減小，游離α-氨基氮含量及蛋白質(zhì)水解度和彈性增加，感官質(zhì)量上升；在酶添加量為30 U/g時，感官質(zhì)量達到峰值。在此過程中，蛋白酶酶解作用的進行使得酸漿豆干的外觀變化程度較小，酸漿豆干保留原有的豆香味，口感逐漸綿軟。這是由于底物濃度條件不變的情況下，酶用量增加可使酶與底物充分作用，催化底物蛋白質(zhì)的水解，提高水解效率，使其肽鍵發(fā)生斷裂，大分子蛋白質(zhì)水解成短肽及游離α-氨基氮，進而蛋白質(zhì)結構發(fā)生改變，凝膠結構隨之改變，使酸漿豆干的硬度和咀嚼性不斷減小，彈性增加。喻世哲等[18]發(fā)現(xiàn)，在腐乳后熟的過程中適度加入木瓜蛋白酶可以有效地降低腐乳的硬度，改善口感和內(nèi)部顏色，提供香氣和鮮味，其結果與本研究相似。

當酶用量大于30 U/g時，游離α-氨基氮含量和水解度增速變緩，彈性變化逐漸平穩(wěn)，硬度、咀嚼性持續(xù)下降，豆干感官質(zhì)量隨酶濃度的增加而降低。此時豆干表面粘性增加，出現(xiàn)渣滓，豆香味逐漸減小，硬度大幅降低，這是由于酶水解程度過大，凝膠結構破壞嚴重，導致感官質(zhì)量下降。郭艷等[19]發(fā)現(xiàn)酶添加量的增大，雖能更快地促進蛋白質(zhì)的降解，但卻使得腐乳在后期塊形不完整，過于酥軟。因此，酶解過程中不能一味追求較大的游離α-氨基酸含量，在兼顧感官與質(zhì)構評價指標的情況下，酶的添加量為30 U/g時豆干的改質(zhì)效果最優(yōu)。

2.2 風味蛋白酶酶解溫度對酸漿豆干的影響

隨著酶解溫度的增加，酸漿豆干的硬度、咀嚼性呈先降低后升高的趨勢，而彈性升高后趨于平緩，游離α-氨基氮含量、水解度和感官質(zhì)量呈先上升后下降的趨勢，見圖4～圖6。

圖4 風味蛋白酶酶解溫度對酸漿豆干硬度、 咀嚼性、彈性的影響Fig.4 The effects of enzymatic hydrolysis temperature of flavourzyme on hardness, chewiness and elasticity of dried sour dofu

圖5 風味蛋白酶酶解溫度感官評價圖Fig.5 Sensory evaluation diagram of enzymatic hydrolysis temperature of flavourzyme

圖6 風味蛋白酶酶解溫度對游離α-氨基氮含量 及水解度的影響Fig.6 The effects of enzymatic hydrolysis temperature of flavourzyme on free α-amino nitrogen content and hydrolysis degree

當溫度在40～50 ℃范圍時，酸漿豆干的咀嚼性及硬度逐漸減小，使酸漿豆干的口感逐漸軟糯，有一定的彈性，風味及外觀無較大改變，感官質(zhì)量呈上升趨勢，在50 ℃時，感官質(zhì)量最優(yōu)。當溫度增大至55 ℃時，隨著溫度的升高，逐漸達到風味蛋白酶反應最適溫度，增大酶反應活力，酸漿豆干的游離α-氨基氮含量和水解度逐漸增加，酶水解反應受溫度條件的影響，在底物濃度不變的條件下有效提高了酶解反應的效率，促使α-游離氨基氮含量和水解度增大，酸漿豆干的硬度和咀嚼性降低，彈性不再變化。

當溫度大于55 ℃時，溫度過高使酶活力降低，使部分酶液失效，這可能是因為蛋白酶分子的肽鍵具有特定的空間結構，溫度超過一定限度后引起次級鍵解離，從而致使蛋白酶喪失或部分喪失催化活性[20]，酶水解反應效率下降，嫩化作用降低，游離α-氨基氮含量和水解度也隨之減小，硬度和咀嚼性下降幅度減小。彈性在溫度升高的過程中變化較小，酶解溫度對彈性的影響不顯著。在兼顧感官與質(zhì)構評價指標的情況下，酶解溫度控制在50～55 ℃豆干的改質(zhì)效果最優(yōu)。

2.3 風味蛋白酶酶解時間對酸漿豆干的影響

風味蛋白酶酶解時間不同對酸漿豆干的硬度和咀嚼性有顯著的影響。隨著酶解時間的增加，酸漿豆干的硬度和咀嚼性呈下降趨勢，彈性呈增加趨勢，游離α-氨基氮含量和水解度隨時間的增大而增大，見圖7～圖9。

圖7 風味蛋白酶酶解時間對酸漿豆干硬度、 咀嚼性、彈性的影響Fig.7 The effects of enzymatic hydrolysis time of flavourzyme on hardness, chewiness and elasticity of dried sour dofu

圖8 風味蛋白酶酶解時間感官評分圖Fig.8 Sensory evaluation diagram of enzymatic hydrolysis time of flavourzyme

圖9 風味蛋白酶酶解時間對酸漿豆干游離 α-氨基氮含量及水解度的影響Fig.9 The effects of enzymatic hydrolysis time of flavourzyme on free α-amino nitrogen content and hydrolysis degree

當時間在0.5～1 h范圍時，游離α-氨基氮含量增加緩慢，酶水解蛋白程度低，產(chǎn)生游離α-氨基氮及水解度較少，酸漿豆干的硬度和咀嚼性下降幅度較小，此時酸漿豆干口感較硬，入口有顆粒感，豆香味濃郁，感官質(zhì)量略有提高。在1～2 h時，風味蛋白酶與底物充分作用，蛋白質(zhì)肽鏈斷裂較多，結構發(fā)生變化，游離α-氨基氮含量迅速增加，水解度也隨之增大，酸漿豆干的硬度逐漸減小。風味蛋白酶既是內(nèi)切酶，能將蛋白質(zhì)分子內(nèi)部肽鍵切開，將蛋白質(zhì)水解為小分子的胨和多肽；又是外切酶，能切開蛋白質(zhì)分子或多肽的氨基和羧基末端的肽鍵，游離出氨基酸[21]，只有作用時間適度充分的情況下，才能起到較好的改質(zhì)作用。當酶解1.5 h時，酸漿豆干的口感綿軟，豆香味濃郁，入口柔韌，感官效果最好。當酶解2 h時，蛋白質(zhì)的酶解程度過高，使酸漿豆干的硬度、咀嚼性及彈性發(fā)生較大程度的改變。酸漿豆干表面出現(xiàn)渣滓，入口過于軟糯，后味澀口，影響感官品質(zhì)。在兼顧感官與質(zhì)構評價指標的情況下，酶解時間控制在1.5 h豆干改質(zhì)效果最優(yōu)。

在風味蛋白酶添加量為30 U/g、酶解溫度50 ℃、酶解時間1.5 h的條件下制得的酸漿豆干與未加酶改質(zhì)的酸漿豆干品質(zhì)對比結果見表2。

表2 加酶酸漿豆干與未加酶酸漿豆干對比Table 2 Comparison of dried sour dofu with and without enzyme

結果表明，經(jīng)風味蛋白酶處理過的酸漿豆干游離α-氨基氮含量、水解度和硬度顯著提升，硬度及咀嚼性下降，感官質(zhì)量上升，色澤金黃，豆香味濃郁，入口綿軟，柔中帶韌，余味清香。

3 結論

通過對風味蛋白酶處理后酸漿豆干的游離α-氨基氮含量、水解度、硬度、咀嚼性、彈性的變化發(fā)現(xiàn)，風味蛋白酶可以將酸漿豆干中的蛋白質(zhì)分子水解為小分子肽及游離α-氨基氮，改變蛋白質(zhì)的凝膠結構，有效地對酸漿豆干起到嫩化的作用，降低了酸漿豆干的硬度及咀嚼性，彈性適中，達到改變產(chǎn)品品質(zhì)的目的。在酶添加量為30 U/g，酶解溫度50 ℃，酶解1.5 h的條件下對酸漿豆干進行適度酶解，得到的產(chǎn)品口感綿軟，豆香濃郁，口感綿軟有韌性，無顆粒感，產(chǎn)品質(zhì)量改善明顯。