熱風干燥溫度對大豆植物蛋白提取得率及加工品質影響

梁璋成 王紅麗 何志剛 竇芳嬌 林曉姿

摘要：[目的]探討大豆熱風干燥溫度對大豆加工品質的影響，為高品質大豆加工產(chǎn)品的研制提供理論基礎。[方法]以東北大豆為原料，經(jīng)50、60、70、80、90、100℃干燥10min后機磨脫皮，以未熱風干燥大豆為對照，檢測大豆水分含量和脫皮率、蛋白提取率、脂肪氧化酶活力（LOX）及感官評價等指標，分析熱風干燥溫度對大豆加工品質的影響。[結果]隨著熱風干燥溫度的提高，大豆含水量、蛋白提取率呈下降趨勢，脫皮率呈先快速上升后趨于平緩的趨勢，LOX酶活逐漸降低，豆腥味逐漸減弱而炒豆香氣逐漸增加。[結論]研究認為適宜熱風干燥溫度為80℃。此條件下干燥10min，大豆脫皮率達99.61%，植物蛋白提取得率為90.64%，豆腥味減弱并出現(xiàn)淡淡的炒豆香。LOX酶活雖受部分抑制，但仍保持較高的水平，在熱風干燥工序未能達到完全飩化酶的效果。

關鍵詞：熱風干燥;溫度;大豆;脫皮;蛋白提取得率;風味

中圖分類號：TS205.1文獻標志碼：A 文章編號：1008-0384（2019）09-1087-06

0引言

（研究意義）大豆及其加工制品含有豐富的植物蛋白質、脂肪、碳水化合物以及礦物質和維生素等營養(yǎng)物質，以及酚酸、大豆異黃酮、大豆皂苷、大豆低聚糖等多種功能因子，具有抗氧化、抗腫瘤、降低膽固醇、預防高血壓、高血脂等良好功效，深受消費者喜愛。大豆豆皮含有較多的纖維、膠質等雜質，若帶皮加工會影響大豆加工產(chǎn)品的口感和風味。脂肪氧化酶（L1poxygenase，LOX）是一種具有較高催化活性的酶，是產(chǎn)生豆腥味的主要因素之一。在豆制品生產(chǎn)加工的開始階段，大豆和水接觸時，LOX可通過催化氧化反應生成醛、酮類產(chǎn)物，進而產(chǎn)生豆腥味。在大豆加工前，若進行干燥脫皮處理及LOX飩化處理，將可避免大豆種皮及豆腥味影響產(chǎn)品的風味、口感與穩(wěn)定性。（前人研究進展）大豆常見的干燥方法有熱風干燥、微波干燥及冷凍干燥等，不同干燥處理對加工產(chǎn)品的品質影響存在差異。微波加熱具有干燥速度快、節(jié)能環(huán)保、避免環(huán)境溫度過高等特點，但尚難以產(chǎn)業(yè)化應用。冷凍干燥能最大限度地保留大豆的原有風味和營養(yǎng)物質，但存在成本高、生產(chǎn)周期較長等缺陷。生產(chǎn)上常用熱風干燥進行脫皮，在達到脫皮效果的同時還可降低產(chǎn)品豆腥味并賦予產(chǎn)品炒豆香味，從而提高產(chǎn)品品質。溫度是影響大豆熱風干燥品質的重要因素。（本研究切入點）目前鮮有針對不同干燥溫度對大豆加工品質影響的研究報道。（擬解決的關鍵問題）本文以東北大豆為原材料，探討不同熱風干燥溫度對大豆水分、脫皮率、植物蛋白提取得率、香味和LOX酶活力等風味指標的影響，以確定大豆脫皮工藝的最佳熱風干燥溫度，為高品質大豆加工產(chǎn)品的研制提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料與試劑

東北大豆：由福建省三明市揚晨食品有限公司提供。

脂肪氧化酶酶聯(lián)免疫分析試劑盒：上海酶聯(lián)生物科技有限公司產(chǎn)品;本試驗所用其他試劑均為國產(chǎn)AR級。

1.2儀器與設備

谷物烘干機（鄭州市理鑫機械科技有限公司），豆類脫皮機（浙江黃巖華興塑料制品有限公司），高速冷凍離心機（GL-20G-Ⅱ）（上海安亭科學儀器廠），數(shù)字式酸度計（PHS-3C）（上海埃依琪實業(yè)有限公司），海能K9840自動凱氏定氮儀（山東海能科學儀器有限公司），SH420石墨消解儀（山東海能科學儀器有限公司），UV1750風光光度計（惠日本島津公司）。

1.3方法

1.3.1大豆熱風干燥脫皮工藝 選擇未破碎、無裂縫的大豆10kg，分別設定50、60、70、80、90、100℃熱風干燥處理10min，冷卻后在壓力-0.1MPa、轉速2900r·min條件下機磨脫皮，檢測大豆水分及脫皮率。準確稱取經(jīng)熱風干燥脫皮后的大豆100g，按料液比（m/m）1：10的比例加入凈水，25±1℃浸泡30min，磨漿后經(jīng)200目紗布過濾，取上清液分別檢測植物蛋白質提取得率、感官評價和LOX酶活力等指標。

1.3.2測定方法

1）大豆水分含量和脫皮率的測定

大豆水分及脫皮率測定參照田瑜的方法進行。

2）蛋白提取率的測定 大豆及磨漿上清液中的蛋白質含量按GB 5009.5-2010《食品中蛋白質的測定》中規(guī)定的凱氏定氮法進行測定，蛋白質的換算系數(shù)為6.25。

蛋白提取率：Y（%）=C×V×100/C×M

式中，C為大豆磨漿上清液蛋白質含量;V為大豆磨漿上清液體積;C為大豆蛋白含量;M為大豆質量。

3）脂肪氧化酶的測定

根據(jù)石勝堯方法稍作修改。將1.3.1制備的上清液稀釋適當倍數(shù)測定。取250uL亞油酸和250uL吐溫-20混合于燒杯中，再加入pH 9.0的硼酸鹽緩沖液0.2mol·L，于渦旋混合器上均勻混合。將混合液用上述磷酸鹽緩沖液定容至200mL，并于-18℃條件保藏。取2.0mL亞油酸底物和0.2mol·L硼酸緩沖液0.9mL于光程1cm的石英比色皿中，加入0.1mL的粗酶液后蓋上蓋子，上下翻轉幾次，迅速放入比色槽，在234nm處測定吸光度隨時間的變化曲線，測定時間為5min，掃描時間間隔為10s，取曲線直線部分的斜率。并將每min增加0.01個吸光值定義為一個酶活單位。

大豆脂肪氧化酶酶活（U·g）=A×60×k×3/（0.01×m×0.1）

式中：60為反應時間為60s;0.01為常數(shù)，即每分鐘增加0.01吸光度所需的活性作為大豆脂肪氧化酶的一個活性單位;3為反應體系體積，單位mL;0.1為3mL反應體系中粗酶液的添加量，單位為mL;m為1mL豆?jié){中含大豆的質量，單位為g·m;眾為OD值隨時間變化的直線斜率;A為豆?jié){上清液稀釋倍數(shù)。

4）感官評價 挑選12名具有感官評定經(jīng)驗的食品專業(yè)人員，采用評分法對烘干后的大豆風味進行綜合評定。結果取平均值。分值越大，說明大豆的風味越好。具體評分標準見表1。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

采用DPS6.01軟件進行數(shù)據(jù)分析.

2結果與分析

2.1熱風干燥溫度對大豆水分及脫皮率的影響

由圖1可見，隨著熱風干燥溫度的提高，大豆含水量呈下降趨勢，處理間差異達顯著水平（P<0.05）;脫皮率呈先快速上升后趨于平緩的趨勢，當熱風干燥溫度為80℃時，大豆的脫皮率與70℃的處理差異達顯著水平（P<0.05），與90、100℃的處理差異不顯著（P>0.05）。結果表明，熱風干燥的適宜溫度為80℃，此時大豆水分含量僅為9.04%，有利于進行機磨脫皮，脫皮率可達99.61%。

2.2熱風干燥溫度對大豆加工品質的影響

由圖2、圖3、表2可知，隨著熱風干燥溫度的提高，LOX酶活逐漸降低，豆腥味逐漸減弱，炒豆香味逐漸顯現(xiàn)，大豆風味逐漸增加。當熱風溫度小于90℃時，LOX酶活下降緩慢，差異未達顯著水平（P>0.05）;當熱風溫度大于90℃時，LOX酶活迅速下降，100℃處理與CK相比降低了93.41%，風味評分達到最高。隨著熱風干燥溫度的提高，大豆植物蛋白提取得率逐漸下降，與CK相比，經(jīng)50、60、70、80、90、100℃熱風干燥處理后的大豆植物蛋白提取得率分別下降了0.33%、1.21%、1.94%、2.81%、6.56%、10.22%，差異均達顯著水平（P<0.05）。結果表明，鈍化LOX酶活的適宜溫度為100℃，此時LOX酶活僅為49500U·g，大豆幾乎無豆腥味且出現(xiàn)了明顯的炒豆香味，但蛋白質變性嚴重，其利用率僅為83.73%，與CK相比下降了10.22%。

綜合考慮脫皮率、蛋白利用得率及酶活飩化情況，大豆熱風干燥的適宜溫度應是80℃。此條件下干燥10min可獲得較高的脫皮率和植物蛋白提取得率，使脫皮率可達99.61%，植物蛋白提取得率為90.64%，豆腥味減弱并出現(xiàn)淡淡的炒豆香。但此時LOX酶活仍保持較高的水平，未能達到完全飩化酶的效果.

3討論

大豆種皮占其總質量7%左右，其對大豆仁有較強的黏附力，不易將其與豆仁完全分開。通過加熱烘干，可使大豆仁失水，使表皮產(chǎn)生收縮，減弱與豆仁黏附力。在后道破碎或搓碎時，種皮就很自然容易與豆仁剝離，利用機磨設備即可脫皮。在熱風干燥過程中，大豆仁由外及里逐步脫水，當表皮水分含量達到一定程度后即可達到脫皮目的，而此時大豆仁芯水分可能仍處于較高水平。因此50、60℃熱風干燥的處理與未干燥的大豆相比其水分含量雖僅下降0.70%和2.30%，但其脫皮率可達87.83%和95.34%，較CK提高2.94和3.28倍，差異達極顯著水平（P<0.01）。隨著熱風溫度的升高，水分蒸發(fā)較快，容易發(fā)生表面硬化，蛋白質逐漸發(fā)生變性，使其溶解度降低。因此熱風干燥溫度越高，大豆植物蛋白提取得率卻越低。此外，加熱處理還可使大豆發(fā)生輕微的美拉德反應，增加大豆2-乙基呋喃、2-戊基-呋喃等焦糖、咖啡烤香風味物質及壬醛、（E）-2-壬烯醛、（E，E）-2，4-壬二烯醛、（E）-2-癸烯醛、（E，E）.2，4-癸二烯醛、2，4-癸二烯醛、3-丁基-環(huán)己酮等芳香味物質含量，賦予大豆炒豆香風味，從而提高大豆的加工品質。因此在本試驗中，隨著加熱溫度的增加，而大豆炒豆香呈上升趨勢。

已有研究結果表明，加熱處理可鈍化LOX酶活，從而抑制大豆豆腥味的產(chǎn)生。在一定的時間內(nèi)，豆腥味的含量會隨著加熱溫度和時間的增加而減少。因此在本試驗中，隨著加熱溫度的增加，大豆豆腥味呈下降趨勢。但在大豆加工過程中，大豆豆腥味的產(chǎn)生主要發(fā)生在破碎磨漿階段。隨著大豆籽粒的破碎，大豆中不飽和脂肪酸大量溶出，在LOX等酶的作用下發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生多種不良的揮發(fā)性風味物質即豆腥味，如己醛、（E）-2-已烯醛、（E）-2-辛烯醛、甲氧基-苯基-肟等。因此熱風干燥脫皮階段并非是鈍化LOX酶活的關鍵控制階段，可在后續(xù)磨漿階段進一步加以控制。

4結論

本文研究結果表明，熱風干燥技術可顯著提高大豆加工品質。在優(yōu)先考慮脫皮率及植物蛋白提取得率的前提下，適宜熱風干燥溫度應為80℃。此條件下干燥10min，脫皮率可達99.61%，植物蛋白提取得率為90.64%，豆腥味減弱并出現(xiàn)淡淡的炒豆香。LOX酶活力雖受部分抑制，仍保持在較高的水平，說明在熱風干燥工序未能達到完全飩化酶的效果。因此需進一步在后續(xù)大豆復水及磨漿等工藝對LOX酶活力進行飩化處理，相關研究結果詳見另文報道。