復(fù)合凝固劑制備彩色嫩豆腐工藝優(yōu)化

石 楠, 徐宏偉, 陳海清, 張瑩瑩,4, 郭凱元,5, 劉 雙, 董 兵, 馬艷麗, 檀建新,

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科技學(xué)院/河北省農(nóng)產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心， 河北 保定 071001；2.河北大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 河北 保定 071002； 3.德益陽光生物技術(shù)(北京)有限公司， 北京 100085；4.承德市農(nóng)林科學(xué)院， 河北 承德 067000； 5.天津市場和質(zhì)量監(jiān)督管理委員會， 天津 300050)

豆腐是我國乃至亞洲地區(qū)的經(jīng)典食品，在很多種菜肴中都可以見到它的身影。大豆制品作為一種重要的蛋白質(zhì)來源，不僅在亞洲，甚至在西方國家都越來越受到歡迎[1]。傳統(tǒng)的豆腐外觀白色或微黃色，為了增加豆腐的吸引力和改善口感，番茄汁、草莓汁、紅豆、綠茶粉等[2-3]天然成分常被添加到豆腐中。蔬菜富含維生素、膳食纖維等各種營養(yǎng)成分[4]，健康安全。本研究擬將胡蘿卜、紫甘藍(lán)和黃瓜的蔬菜汁作為天然色素添加到嫩豆腐中，以改進(jìn)其外觀，起到增加食欲的效果。

在亞洲市場中，內(nèi)酯豆腐是一種典型的嫩豆腐，是以葡萄糖酸內(nèi)酯(glucono-δ-lactone，GDL)作為蛋白凝固劑生產(chǎn)的。葡萄糖酸內(nèi)酯是一種安全的食品添加劑，可以誘導(dǎo)酸化和大豆蛋白均質(zhì)化[5-6]。用GDL制備的嫩豆腐口味微酸，呈柔軟啫喱狀，但也很容易破碎[7-8]。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶(transglutaminase，TGase，EC2.3.2.13)也是一種廣泛使用的凝固劑。將TGase應(yīng)用于食品生產(chǎn)中時(shí)，在不破壞口感和營養(yǎng)成分的同時(shí)，可以使食物基質(zhì)的結(jié)構(gòu)更好、更穩(wěn)定，膠凝作用和保水性更佳，甚至還可以增加食品的營養(yǎng)價(jià)值[9]。曾有研究通過物理特性分析表明，制備豆腐時(shí)聯(lián)合使用GDL和TGase兩種凝固劑，可以顯著增強(qiáng)豆腐的抗壓性、黏度、含水量、持水性和微觀結(jié)構(gòu)密度，且絲毫不影響口感[10]。本研究擬采用GDL和TGase為復(fù)合凝固劑，選擇蔬菜汁為天然色素，通過響應(yīng)面分析(response surface methodo-logy, RSM)，綜合衡量兩種凝固劑濃度和點(diǎn)漿溫度在蔬菜汁存在時(shí)，對豆腐彈性和凝聚性的影響，從而建立一種制備彩色嫩豆腐的方法，為改善內(nèi)酯豆腐過軟、易碎的特點(diǎn)，改善其質(zhì)地特征，增強(qiáng)適口性，以促進(jìn)豆制品的多樣化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆(Glycinemax(Linn.) Merr.)，購于河北保定富民種子站；胡蘿卜、紫甘藍(lán)、黃瓜，購于河北保定惠友超市；TGase，河南潤達(dá)食品化工有限公司；GDL，江西省新黃海醫(yī)藥食品化工有限公司；內(nèi)酯豆腐，購于河北保定惠友超市。其他化學(xué)試劑為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DJ13E- Q3型九陽豆?jié){機(jī)，杭州九陽股份有限公司；C21S06- B型電磁爐，浙江蘇泊爾炊具股份有限公司；HH- 4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市杰瑞爾電器有限公司；TMS-Pro型質(zhì)構(gòu)儀(配PT- 2型檢測探頭)，美國Food Technology Corporation。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1蔬菜汁的制備

將胡蘿卜、紫甘藍(lán)和黃瓜用清水洗凈，切成小塊(黃瓜只用皮)，分別置于豆?jié){機(jī)中打碎(室溫操作)，隔濾網(wǎng)用濾布過濾，制得蔬菜汁。

1.3.2豆?jié){的制備

取大豆200 g，按質(zhì)量比為1∶6的比例加水，室溫下浸泡漲發(fā)10 h。浸發(fā)好的豆子和浸液一同置于豆?jié){機(jī)中打碎，收集的豆渣放入豆?jié){機(jī)再次打碎，如此重復(fù)打漿3次，操作過程中加水200 mL。將所得豆?jié){(約1 400 mL)用濾布過濾后置于電磁爐上，小火加熱攪拌，煮沸5 min。按照每100 mL豆?jié){加入10 mL蔬菜汁的比例[2]，向豆?jié){中慢慢加入蔬菜汁，邊加邊攪拌，繼續(xù)保持沸騰狀態(tài)2 min。將蔬菜豆?jié){汁迅速置于冰上使其快速降至室溫，即得到3種彩色豆?jié){。

1.3.3響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)中影響豆腐彈性和內(nèi)聚性的3個(gè)變量分別為TGase含量(A)、GDL含量(B)和點(diǎn)漿溫度(C)，因此選用三因素，運(yùn)用BBD(Box-Bchnkin design)法[11]構(gòu)建響應(yīng)面(response surface design，RSM)模型。各因素代碼及其水平見表1。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得到回歸模型，以優(yōu)化制備彩色嫩豆腐的制備參數(shù)。RSM分析過程包括試驗(yàn)數(shù)據(jù)與多項(xiàng)式方程的擬合，通過Design-Expert?(v 8.0.7)軟件包執(zhí)行。

表1 彩色豆腐制備響應(yīng)面設(shè)計(jì)因素水平表

1.3.4彩色豆腐的制備

取彩色豆?jié){3份，各300 mL，置于3個(gè)500 mL燒杯中，分別水浴加熱至45、50，55 ℃，保溫30 min。將豆?jié){分成若干等份(每份25 mL)，置于平皿中，按照響應(yīng)面設(shè)計(jì)的試驗(yàn)安排，分別在對應(yīng)溫度的豆?jié){中加入不同含量的凝固劑。TGase含量分別為1.0、1.5、2.0 g/L，GDL含量分別為1.0、2.0、3.0 g/L，過程中保持各自溫度不變。凝固劑與豆?jié){混合均勻后靜置保溫2 h，使豆?jié){凝固。將豆腐置于80 ℃水浴中處理10 min，置于4 ℃冰箱保存，用于后續(xù)分析。

1.3.5彩色豆腐質(zhì)地分析

將彩色豆腐樣品切成1 cm3小塊兒，利用質(zhì)構(gòu)儀對豆腐樣品進(jìn)行質(zhì)地剖面分析(質(zhì)構(gòu)儀探頭觸發(fā)力0.05 N，速率100 mm/min，壓縮形變率50%)，即可獲得豆腐樣品的彈性數(shù)據(jù)和凝聚性數(shù)據(jù)。

1.3.6感官評價(jià)

參照GB/T 29605—2013[12]與文獻(xiàn)[13]中的方法，選擇了9位成員組成感官評價(jià)小組，其中男性5位，女性4位。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括滋味/氣味、組織狀態(tài)，按10分制進(jìn)行打分，1分為極差，10分為最佳。豆腐樣品的最終得分為各項(xiàng)綜合平均分。

2 結(jié)果與討論

2.1 響應(yīng)面分析結(jié)果

表2為基于BBD的三因素三水平響應(yīng)面分析結(jié)果，響應(yīng)值即為在不同點(diǎn)漿條件下獲得的彩色嫩豆腐樣品通過質(zhì)構(gòu)儀分析得到的彈性(R1)和凝聚性(R2)數(shù)值(僅列出胡蘿卜豆腐樣品的數(shù)據(jù))。

表2 BBD方案與結(jié)果

通過Design-Expert軟件包對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了多元回歸擬合，響應(yīng)值R1(彈性)對因素A、B、C的多元回歸方程見式(1)。

R1=3.60-0.047A+0.011B+0.086C-
0.073AB-0.027AC-0.085BC-0.15A2-
0.12B2-0.076C2。

(1)

表3 彈性模型的回歸分析與統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖1 凝固劑含量和點(diǎn)漿溫度對彩色嫩豆腐彈性影響的響應(yīng)面分析結(jié)果Fig.1 Response surface of effects of TGase concentration, GDL concentration, and temperature for springiness of color soft tofu

凝固劑含量和豆?jié){溫度對彩色豆腐彈性的影響結(jié)果見圖1。圖1中，彈性最大值對應(yīng)于曲面的最突出部位和等高線最內(nèi)部圓的中心處，各因素的最佳值都在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。圖1(a)顯示了TGase含量和點(diǎn)漿溫度對于彩色嫩豆腐彈性的影響，等高線接近圓形，顯示A、C間的交互作用不明顯；通常等高線越接近橢圓，因素間的交互作用越顯著[14]。圖1(b)與圖1(c)的等高線呈橢圓形，曲面的坡度更為明顯，說明兩種凝固劑含量之間、GDL含量與點(diǎn)漿溫度間的交互作用較為顯著，這與方差分析的結(jié)果相吻合；因此，適宜的凝固劑濃度和點(diǎn)漿溫度可以改善彩色嫩豆腐的彈性。

同理，另一響應(yīng)值R2(凝聚性)對因素A、B、C的多元回歸方程見式(2)。

R2=0.27-1.25×10-4A-2.00×10-3B+
2.625×10-3C-1.5×10-3AB-2.5×10-4AC-
1.50×10-3BC-1.875×10-3A2-
2.625×10-3B2-3.875×10-3C2。

(2)

通常認(rèn)為，TGase作用于大豆蛋白分子時(shí)，會形成分子內(nèi)和分子間的ε-(γ-谷氨?；?-賴氨酸交聯(lián)[15-16]，但也有研究支持這個(gè)酶的另一種作用，比如引起谷氨酰胺殘基的水解。這種水解活性會取代這種酶的交聯(lián)活性，使豆腐的質(zhì)地發(fā)生變化[17]。這就解釋了TGase含量對于彩色嫩豆腐的凝聚性影響不如GDL明顯。

表4 凝聚性模型的回歸分析與統(tǒng)計(jì)結(jié)果

凝固劑含量與點(diǎn)漿溫度對于彩色嫩豆腐凝聚性影響的曲面圖見圖2。模型趨勢與圖1類似：圖2(b)與圖2(c)展示了坡度較為明顯的曲面圖，說明了在凝聚性方面，兩種凝固劑含量之間、GDL含量與點(diǎn)漿溫度間的交互作用也是較為顯著的。

根據(jù)凝固劑與彩色嫩豆腐彈性和點(diǎn)漿溫度關(guān)系的數(shù)據(jù)，利用Design Expert軟件包進(jìn)行了分析，獲得了制備彩色嫩豆腐的優(yōu)化條件： TGase質(zhì)量濃度1.4 g/L，GDL質(zhì)量濃度1.7 g/L，點(diǎn)漿溫度53 ℃；對應(yīng)的彈性為3.630 mm，凝聚性為0.267。

2.2 優(yōu)化制備條件的驗(yàn)證結(jié)果

按照響應(yīng)面優(yōu)化得到的彩色嫩豆腐制備優(yōu)化條件，進(jìn)行了豆腐的制備，每種豆腐都同時(shí)制作3份。用質(zhì)構(gòu)儀檢測樣品的彈性和凝聚性，其中胡蘿卜豆腐樣品的彈性為(3.580±0.028) mm，凝聚性為0.271±0.005，同RSM預(yù)測數(shù)值相比，偏差分別為1.40%和1.50%。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，得到的模型是可靠的。其他兩種豆腐樣品也均在相同的制備條件下得到了相同的結(jié)果(數(shù)據(jù)未顯示)。

通過質(zhì)構(gòu)分析和感官評價(jià)方法，將得到的彩色嫩豆腐樣品同市售的內(nèi)酯豆腐進(jìn)行了對比，結(jié)果見表5。從表5中可以看出，彩色嫩豆腐的感官評價(jià)得分都大于9分，而內(nèi)酯豆腐得分小于8.5分，說明彩色嫩豆腐的口感、味道、質(zhì)地等方面均優(yōu)于普通內(nèi)酯豆腐。彩色嫩豆腐彈性和凝聚性好，說明適口性更強(qiáng)；蔬菜汁的添加，無論是從外觀，還是從風(fēng)味上，都使彩色嫩豆腐更勝一籌。

表5 彩色嫩豆腐與內(nèi)酯豆腐的對比

3 結(jié) 論

將胡蘿卜、紫甘藍(lán)和黃瓜3種蔬菜汁作為天然色素，以TGase和GDL為復(fù)合凝固劑，制備出了彩色嫩豆腐。利用RSM法確定了制備彩色嫩豆腐的優(yōu)化條件：TGase 1.4 g/L，GDL 1.7 g/L，點(diǎn)漿溫度53 ℃。由響應(yīng)面模型分析結(jié)果可知，點(diǎn)漿溫度對于彩色嫩豆腐凝聚性和彈性的影響要大于凝固劑的濃度；TGase添加量對于彩色嫩豆腐彈性的影響大于GDL，而對于凝聚性的影響則小于GDL。通過質(zhì)構(gòu)分析和感官評價(jià)，對比了優(yōu)化條件下制備出的彩色嫩豆腐與市售的普通內(nèi)酯豆腐，彩色嫩豆腐無論從外觀，還是從風(fēng)味上都優(yōu)于市售內(nèi)酯豆腐。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用優(yōu)化的工藝條件，能夠制備出比普通內(nèi)酯豆腐外觀和風(fēng)味更佳的豆腐制品，可以為開發(fā)更多品種的豆腐制品提供理論參考。