不同儲(chǔ)存期大豆提取的大豆分離蛋白對(duì)千頁(yè)豆腐的影響

時(shí)玉強(qiáng),何東平，魯緒強(qiáng),劉 軍

(1.山東禹王生態(tài)食業(yè)有限公司，山東 禹城251200； 2.武漢輕工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，武漢430023)

目前大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)大豆分離蛋白(SPI)的主流工藝是堿溶、酸沉、中和后經(jīng)高溫瞬時(shí)殺菌，真空脫氣降溫后噴霧干燥[1]。SPI因具有優(yōu)異的食品加工性能，以其為配料或主料的保健食品日益增多，特別是以高凝膠性的SPI為主要原料的千頁(yè)豆腐受到越來(lái)越多人的歡迎。千頁(yè)豆腐作為新興的素食，其品質(zhì)受SPI的直接影響，而SPI的功能性與大豆本身的蛋白組成直接相關(guān)。

大豆收獲之后，大豆作為種子是活體，存在后熟過(guò)程，直到做成豆粕之前都存在作為生物的一切生命活動(dòng)，包括呼吸、生物活性物質(zhì)的變化、酶類的變化、蛋白質(zhì)合成、大分子糖類的合成等品質(zhì)變化[2]。沒(méi)有經(jīng)過(guò)后期儲(chǔ)存的大豆做成的豆粕，大分子蛋白相對(duì)較少，短鏈蛋白較多。隨著時(shí)間的推移，大豆后熟程度提高，蛋白質(zhì)進(jìn)一步成長(zhǎng)，大分子蛋白增加，對(duì)SPI的凝膠性、乳化性、色值等都有較大的影響，進(jìn)而對(duì)千頁(yè)豆腐質(zhì)構(gòu)和感官特性產(chǎn)生影響。目前對(duì)于不同儲(chǔ)存期的大豆提取的SPI對(duì)千頁(yè)豆腐的影響報(bào)道較少。Kibar[3]研究發(fā)現(xiàn)，6個(gè)月的儲(chǔ)存期內(nèi)兩個(gè)品種小麥的濕面筋、干面筋含量下降。Yousif等[4]研究小豆的儲(chǔ)存，發(fā)現(xiàn)在較高的相對(duì)濕度下其蛋白質(zhì)存在不穩(wěn)定性。Rakic等[5]研究燕麥儲(chǔ)存期對(duì)營(yíng)養(yǎng)的影響，認(rèn)為儲(chǔ)存期不應(yīng)超過(guò)12個(gè)月。Rendón等[6]研究發(fā)現(xiàn)，15個(gè)月儲(chǔ)存期的咖啡豆的顏色發(fā)生變化?；瘜W(xué)分析結(jié)果與儲(chǔ)存期間顆粒中發(fā)生的氧化過(guò)程一致。因此，氧化將導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)喪失，種子生存力和感官發(fā)生變化。

本研究主要以相同儲(chǔ)存條件下不同儲(chǔ)存時(shí)間的大豆為原料，使用低溫萃取技術(shù)生產(chǎn)低溫豆粕進(jìn)行SPI的制備，確定不同儲(chǔ)存期的大豆對(duì)生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐的硬度、彈性和色值的影響，為生產(chǎn)相似類型的SPI的原料控制提供指導(dǎo)和借鑒。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

2015年?yáng)|北嫩江平原大豆(品種：黑河55)；一級(jí)大豆油，市售；液體氫氧化鈉、鹽酸。

2-16KL Sigma離心機(jī)，德國(guó)Sigma公司；AL204-2C 電子天平，梅特勒-托利多有限公司；TA. XTPlus物性分析儀，Stable Micro System公司；RHB-32ATC 糖度計(jì)；ZE6000 分光色差計(jì)，日本電色工業(yè)株式會(huì)社；K20 斬拌鍋，Seydelmann 機(jī)械制造兩合公司；低溫食用豆粕加工系統(tǒng)，山東禹王生態(tài)食業(yè)有限公司；大豆分離蛋白生產(chǎn)系統(tǒng)，臨邑禹王植物蛋白有限公司。

1.2 倉(cāng)房及設(shè)施

高大平房倉(cāng)，倉(cāng)房長(zhǎng)40 m、寬20 m，裝糧線6 m。倉(cāng)內(nèi)有通風(fēng)系統(tǒng)一機(jī)三道地上籠3組。模擬電子測(cè)溫系統(tǒng)一套10組，每組6個(gè)點(diǎn)每點(diǎn)4層。固定式環(huán)流熏蒸系統(tǒng)一套，功率0.75 kW，山墻軸流風(fēng)機(jī)一臺(tái)，功率1 kW。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程[1]

1.3.1.1 SPI的制備

大豆→低溫脫脂豆粕→混合精細(xì)均質(zhì)泵(水料比6∶ 1，45℃)→過(guò)篩→加水(水料比8∶ 1)→調(diào)pH(30%氫氧化鈉溶液,pH 7.3～7.4)→攪拌萃取(120 r/min，30 min)→離心分離(4 500 r/min，10 min)→取上清液→調(diào)pH(pH 4.5～4.6)→離心分離(5 000 r/min，10 min)→取沉淀→加水調(diào)pH(pH 7.2～7.5，白利糖度12.5～13.0)→殺菌(90℃，15 min)→噴霧干燥→SPI。

1.3.1.2 千頁(yè)豆腐的制備

(1)水合。斬拌鍋內(nèi)加入SPI 1份、水6.5份，低速(1 500 r/min)斬拌15 s，高速(3 000 r/min)斬拌，3 min，清壁，高速(3 000 r/min)斬拌2 min。

(2)乳化。倒入大豆油1.5份，高速(3 000 r/min)斬拌2 min，清壁，高速(3 000 r/min)斬拌1 min。

(3)加輔料。加入變性淀粉0.35份、食鹽0.04份、蔗糖0.03份、味精0.015份、TG酶0.01份，低速(1 500 r/min)斬拌15 s，高速(3 000 r/min)斬拌1 min，清壁，高速(3 000 r/min)斬拌1 min，然后低速(1 500 r/min)斬拌15 s。

(4)抹盤。將上述漿料放置于500 mm×300 mm×50 mm的不銹鋼平盤中，抹平。

(5)快速反應(yīng)+蒸煮。快速反應(yīng)參數(shù)設(shè)置為55℃、45 min。蒸煮參數(shù)設(shè)置為90℃、80 min。將得到的千頁(yè)豆腐放置至25℃后測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.3.2 檢測(cè)方法

將千頁(yè)豆腐冷卻至室溫后，切成5 mm×5 mm×5 mm的立方體，將該立方體放至物性分析儀上檢測(cè)硬度和彈性。檢測(cè)參數(shù)：探頭 P/5S，校準(zhǔn)高度30 mm，測(cè)試前速度 2.0 mm/s，測(cè)試速度 1.0 mm/s，測(cè)試后速度10.0 mm/s，下壓距離20.00 mm，觸力2.0 g。

千頁(yè)豆腐的色值采用色度儀測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同儲(chǔ)存期的大豆對(duì)千頁(yè)豆腐硬度的影響

對(duì)不同儲(chǔ)存期的大豆進(jìn)行千頁(yè)豆腐制作后，用物性分析儀測(cè)定硬度，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同儲(chǔ)存期的大豆對(duì)千頁(yè)豆腐硬度的影響

從圖1可以看出，用剛收獲的大豆生產(chǎn)千頁(yè)豆腐，硬度較低，僅為973 g，隨著大豆后熟的變化，千頁(yè)豆腐的硬度有一定的提高，收獲后的半年內(nèi)生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐硬度變化較小。與剛收獲的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐相比，6個(gè)月后熟期的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐的硬度僅升高了8.7%，9個(gè)月后熟期的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐硬度提高了26.9%。之后硬度仍有較小幅度的增加，15個(gè)月后熟期的大豆生產(chǎn)的千葉豆腐的硬度達(dá)到最大值，提高了39.4%。隨著大豆后熟期的延長(zhǎng)，千葉豆腐的硬度在15個(gè)月后開始下降，21個(gè)月時(shí)下降較明顯，與15個(gè)月時(shí)相比降低了9.8%，24個(gè)月時(shí)千葉豆腐的硬度卻有了一定的提高，與21個(gè)月相比提高了4.6%，27個(gè)月與24個(gè)月相比有小幅度降低，到30個(gè)月時(shí)下降速度加快。

剛收獲的大豆與儲(chǔ)存半年內(nèi)的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐硬度相差不大，硬度偏低，主要是因?yàn)閯偸斋@的大豆蛋白結(jié)構(gòu)尚未達(dá)到最佳狀態(tài)，在后熟期內(nèi)持續(xù)發(fā)育，在大豆自身的蛋白酶作用下進(jìn)一步交聯(lián)，形成較大的蛋白，由于剛收獲的大豆低溫狀態(tài)下大豆酶活性低，因此在收獲后半年內(nèi)千頁(yè)豆腐硬度變化較小。隨著環(huán)境溫度和濕度的增加，大豆的呼吸作用增強(qiáng)，蛋白結(jié)構(gòu)更加完整，空間結(jié)構(gòu)致密，因此在儲(chǔ)存9個(gè)月時(shí)，硬度增加顯著。隨著時(shí)間的推移，大豆的生命活力下降，蛋白聚合酶優(yōu)勢(shì)降低，蛋白水解酶優(yōu)勢(shì)升高，造成蛋白結(jié)構(gòu)的破壞，同時(shí)夏季高溫高濕環(huán)境造成蛋白變性[7]，這與Liu[8]、Saio[9]等的研究結(jié)果相吻合。在儲(chǔ)存21個(gè)月時(shí)出現(xiàn)衰變的小高峰，儲(chǔ)存24個(gè)月時(shí)，硬度有較大的反彈。分析原因認(rèn)為，夏季由于空氣濕度和溫度較高，在豆粕加工過(guò)程及SPI生產(chǎn)過(guò)程中大豆蛋白在高溫高濕環(huán)境下變性較快，而到了11月份時(shí)(后熟期24個(gè)月)溫度和濕度都明顯降低，豆粕加工過(guò)程及SPI生產(chǎn)過(guò)程中大豆蛋白的變化受環(huán)境影響下降。24個(gè)月以后在大豆自身呼吸作用及加工環(huán)境的合力下硬度表現(xiàn)為小幅度下降，當(dāng)溫濕度開始增加時(shí)，硬度下降速度增強(qiáng)。

2.2 不同儲(chǔ)存期的大豆對(duì)千頁(yè)豆腐彈性的影響

對(duì)不同儲(chǔ)存期的大豆進(jìn)行千頁(yè)豆腐制作后，用物性分析儀測(cè)定彈性，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同儲(chǔ)存期的大豆對(duì)千頁(yè)豆腐彈性的影響

從圖2可以看出，用剛收獲的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐彈性較低，為0.90，隨著大豆后熟的變化，千頁(yè)豆腐的彈性有一定的提高，在儲(chǔ)存12個(gè)月時(shí)達(dá)到最大，之后緩慢降低。與剛收獲的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐相比，儲(chǔ)存6個(gè)月的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐彈性升高了2.2%；儲(chǔ)存9個(gè)月的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐彈性有較大的提高，提高了5.5%；儲(chǔ)存12個(gè)月的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐彈性達(dá)到最大值0.97，提高了7.8%；到第18個(gè)月的后熟期時(shí)，千頁(yè)豆腐的彈性提高了7.0%，較穩(wěn)定；21個(gè)月后熟期時(shí)，千頁(yè)豆腐的彈性下降較明顯，與12個(gè)月后熟期時(shí)相比彈性降低了2.3%；24個(gè)月后熟期時(shí)，與21個(gè)月相比，千頁(yè)豆腐的彈性有小幅度升高，約升高0.5%；之后千頁(yè)豆腐的彈性呈小幅度降低的趨勢(shì)。

用剛收獲的大豆與儲(chǔ)存半年內(nèi)的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐彈性相差不大，彈性偏低，主要是因?yàn)樵诤笫炱趦?nèi)，生化變化主要是合成作用[10]，大豆持續(xù)發(fā)育，在大豆本身的蛋白酶作用下進(jìn)一步交聯(lián)，形成較大的蛋白。糧食在后熟期時(shí)，過(guò)氧化物酶的活性逐漸減小，可以利用自身呼吸作用釋放能量，在蛋白酶系統(tǒng)的催化作用下，將氨基酸合成多肽鏈，進(jìn)而形成蛋白質(zhì)[11-13]。張來(lái)林等[14]研究發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，大豆的巰基減少、二硫鍵增加，表現(xiàn)為蛋白之間交聯(lián)增加，從而為硬度和彈性的提高提供了部分理論支持。千頁(yè)豆腐的硬度和彈性變化趨勢(shì)有較大的相似性，分析認(rèn)為主要與大豆的蛋白結(jié)構(gòu)完整程度有較大關(guān)系。后熟期為24個(gè)月的大豆(冬季)生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐稍差于當(dāng)年春季(后熟期為15～18個(gè)月)的產(chǎn)品，但是差異性較小，而后熟期21個(gè)月(夏季)的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐，在硬度和彈性上均明顯劣于上述兩個(gè)加工季節(jié)，因此認(rèn)為在30個(gè)月后熟期內(nèi)，第二個(gè)夏季(儲(chǔ)存21個(gè)月)高溫高濕的大豆加工環(huán)境，對(duì)千頁(yè)豆腐的影響高于大豆自身的變化。

2.3 不同儲(chǔ)存期的大豆對(duì)千頁(yè)豆腐色值的影響

對(duì)不同儲(chǔ)存期的大豆進(jìn)行千頁(yè)豆腐制作后，用色度儀測(cè)定色值，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同儲(chǔ)存期的大豆對(duì)千頁(yè)豆腐色值的影響

從圖3可以看出，用剛收獲的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐L值較高，為83.2，b值較低，為13.3，外觀顏色較白，亮度高。儲(chǔ)存6個(gè)月時(shí)(第一個(gè)冬春季節(jié))，L值和b值變化均較?。粌?chǔ)存9個(gè)月時(shí)，L值下降趨勢(shì)明顯,b值升高也較明顯，外觀顏色有變黃的跡象，亮度變低。與剛收獲的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐相比，儲(chǔ)存9～18個(gè)月的L值降低1.6%～3.6%，b值升高5.3%～12.8%，外觀顏色有變黃的趨勢(shì)，亮度降低。儲(chǔ)存18～24個(gè)月，L值降低較少，而b值增長(zhǎng)迅速，與剛收獲的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐相比，儲(chǔ)存24個(gè)月時(shí)b值增加了21.1%，而L值只降低了4.1%，外觀顏色變黃的趨勢(shì)明顯，亮度變化不大。儲(chǔ)存30個(gè)月時(shí)，變黃的趨勢(shì)大于變暗的趨勢(shì)。

分析認(rèn)為，隨著大豆的儲(chǔ)藏，大豆活體受到環(huán)境溫濕度的影響，在夏季時(shí)，呼吸作用較高，變化較快，冬春季節(jié)變化慢。引起大豆呈現(xiàn)黃色的物質(zhì)主要是黃酮類化合物，這類化合物是大豆生長(zhǎng)中形成的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物,隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，作為活體的大豆為了維持其生命活動(dòng)的最低需求，各種酶代謝自發(fā)控制，從而造成次級(jí)代謝產(chǎn)物的相對(duì)增加和積聚，進(jìn)而加速了黃酮類化合物的生成。Hsieh[15]、Chiari[16]等指出,大豆中的大豆異黃酮是諸多植物中含量最高的，同時(shí)Gutierrez-Gonzalez等[17]給出了大豆異黃酮的代謝途徑，在此基礎(chǔ)上崔艷偉等[18]對(duì)不同時(shí)期的大豆進(jìn)行了異黃酮相關(guān)酶的表達(dá)情況研究，得出與大豆異黃酮含量相關(guān)的酶從始粒期到完熟期，抑制性的酶表達(dá)降低，促進(jìn)性的酶表達(dá)升高，說(shuō)明當(dāng)大豆成熟后，在后熟期大豆異黃酮產(chǎn)生的速度提高，積累量增加，在大豆表觀上表現(xiàn)為顏色變暗，黃色增強(qiáng)，進(jìn)而造成SPI的黃色值增加。Kim等[19]研究表明，在3年內(nèi)異黃酮含量變化范圍為699.7～2 581.6 mg/kg，這為千頁(yè)豆腐色值隨著儲(chǔ)存期的延長(zhǎng)b值不斷增加的結(jié)果提供了數(shù)據(jù)支持。

3 結(jié) 論

對(duì)不同儲(chǔ)存期大豆提取的SPI制作千頁(yè)豆腐的研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過(guò)9～18個(gè)月儲(chǔ)存期的大豆生產(chǎn)的千頁(yè)豆腐的硬度、彈性和色值均較好，同時(shí)穩(wěn)定性高，千頁(yè)豆腐的品質(zhì)優(yōu)良。