高蛋白高膳食纖維豆腐生產(chǎn)工藝

馬春芳，王彩華，劉軍*，李順秀

山東禹王生態(tài)食業(yè)有限公司（禹城 251200）

大豆及其制品是高營(yíng)養(yǎng)的植物性食品，不僅蛋白質(zhì)含量高，而且氨基酸組成合理[1]。大豆蛋白的膠凝、溶解、泡沫、乳化、黏度等性質(zhì)在食品中發(fā)揮十分重要的作用，尤其是在質(zhì)地方面，能對(duì)食品或食品成分制備、加工或貯存過程中的物理性質(zhì)起主要作用[2-4]。

大豆蛋白粉（SM）是低溫食用豆粕經(jīng)過超微粉碎生產(chǎn)而成的，干基蛋白質(zhì)含量在55%以上，大豆膳食纖維含量約為15%。大豆分離蛋白（SPI）是以低溫食用豆粕為原料，經(jīng)過堿溶、酸沉、殺菌、噴霧干燥得到的，是一種干基蛋白質(zhì)含量高達(dá)90%以上的功能性食品的添加劑[5]。

低溫食用豆粕和大豆分離蛋白屬于大豆優(yōu)質(zhì)蛋白，除營(yíng)養(yǎng)豐富之外，還具有多種功能特性，如凝膠性、乳化性、起泡性、持水性、持油性和黏彈性等，被廣泛應(yīng)用于肉制品、乳制品、面制品、素食等食品加工中，用來改善食品的品質(zhì)，提高產(chǎn)品品質(zhì)。

試驗(yàn)以大豆分離蛋白、大豆蛋白粉為主要原料，制備的高蛋白高膳食纖維豆腐既保留了大豆低聚糖、大豆異黃酮等功能性成分，又含有高含量的膳食纖維和蛋白含量，口感爽滑、彈性好、嫩度好，適合煎、炒、炸、燉、燒烤、火鍋等多種吃法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆蛋白粉、大豆分離蛋白、一級(jí)大豆油（山東禹王生態(tài)食業(yè)有限公司）；谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TG-B，江蘇一鳴）；蔗糖、鹽（市售，食品級(jí)）。

極速冷凍柜（意大利IRINOX）；MAR 126制冰機(jī)（意大利斯科茨曼）；YXD1煙熏爐（石家莊曉進(jìn)機(jī)械）；K20 Ras斬拌機(jī)（德國(guó)塞德曼）；TA-XT.Plus物性測(cè)定儀（英國(guó)Stable Micro Systems）；ZE-6000色值儀（日本日立）；全自動(dòng)凱氏定氮儀（海能K1100）；YHG-9123A恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海姚氏儀器設(shè)備廠）；ME 204/02分析天平（梅特勒托利多）；ML 4002精密天平（梅特勒）；JDS-BA恒速雙功能水浴恒溫振蕩器（金壇市精達(dá)儀器制造有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 高蛋白高膳食纖維豆腐制作工藝

1) SPI水合：大豆分離蛋白與冰、水?dāng)匕? min，使大豆蛋白分子鏈充分吸水。

2) SPI乳化：充分吸水的大豆蛋白分子與大豆油斬拌3 min，使大豆分離蛋白、水、大豆油進(jìn)行完全乳化。

3) 加輔料：加入大豆蛋白粉、TG酶、鹽，充分?jǐn)匕? min。

4) 成型：將斬拌好的漿料轉(zhuǎn)移至料盤中，并用保鮮膜包好。

5) 反應(yīng)：在冷藏條件下反應(yīng)18 h。

6) 蒸煮：于90 ℃蒸汽中蒸煮40 min，保證芯溫達(dá)到72 ℃后保持5 min。

7) 冷卻：將蒸煮好的高蛋白豆腐冷卻至室溫。

8) 冷凍：置于急速冷凍柜中冷凍至-18 ℃。

1.2.2 理化指標(biāo)檢測(cè)

1.2.2.1 大豆分離蛋白及大豆蛋白粉指標(biāo)檢測(cè)

大豆分離蛋白及大豆蛋白粉中蛋白質(zhì)、水分檢測(cè)分別參考GB/T 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》、GB/T 5009.3—2003《食品中水分的測(cè)定》。

1.2.2.2 高蛋白高膳食纖維豆腐指標(biāo)檢測(cè)

將高蛋白高膳食纖維豆腐用小型中藥粉碎機(jī)粉碎至顆粒小于2 mm，檢測(cè)水分含量、蛋白質(zhì)含量及總膳食纖維含量檢測(cè)，分別參照國(guó)標(biāo)GB/T 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》、GB/T 5009.3—2003《食品中水分的測(cè)定》、GB/T 5009.88—2014《食品中膳食纖維的測(cè)定》。

1.2.3 凝膠強(qiáng)度檢測(cè)方法

1) 將高蛋白高膳食纖維豆腐修整成3 cm×3 cm×3 cm。

2) 采用質(zhì)構(gòu)分析儀進(jìn)行檢測(cè)。參數(shù)設(shè)置：校準(zhǔn)高度50 mm，檢測(cè)前速度2.0 mm/s，檢測(cè)速度1.0 mm/s，檢測(cè)后速度10.0 mm/s，下壓距離20.00 mm，探頭P/0.5R，觸力5.0 g。

3) 在質(zhì)構(gòu)曲線中：峰值即為凝膠強(qiáng)度值（g）。

1.2.4 嫩度評(píng)價(jià)

品評(píng)小組由10位專業(yè)評(píng)審人員組成，并保持每次評(píng)審人員不變，對(duì)樣品進(jìn)行密碼編號(hào)，評(píng)價(jià)樣品隨機(jī)排列。評(píng)分采用8分制對(duì)高蛋白高膳食纖維豆腐的嫩度進(jìn)行打分，分值保留一位小數(shù)，最終分?jǐn)?shù)取10個(gè)數(shù)據(jù)的平均值，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5 高蛋白高膳食纖維豆腐單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

①蛋白混合體為大豆分離蛋白與大豆蛋白粉的總稱；②SPI比例為大豆分離蛋白占蛋白混合體的質(zhì)量比例；③大豆油比例為大豆油與蛋白混合體的質(zhì)量比；④總料水質(zhì)量比為蛋白混合體與水的質(zhì)量比例；⑤高蛋白高膳食纖維豆腐下文簡(jiǎn)稱豆腐。

1.2.5.1 SPI比例對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

當(dāng)總料水質(zhì)量比為4∶1，TG添加量為0.3%，大豆油比例為0.5∶1，SPI比例分別為30%，40%，50%，60%和70%時(shí)，考察SPI比例對(duì)豆腐的凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響。

1.2.5.2 總料水質(zhì)量比對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

當(dāng)SPI比例為50%，TG添加量為0.3%，大豆油比例為0.5∶1，總料水質(zhì)量比分別為3.0∶1，3.5∶1，4.0∶1，4.5∶1和5.0∶1時(shí)，考察總料水質(zhì)量比對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響。

1.2.5.3 TG添加量對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

當(dāng)SPI比例為50%，總料水質(zhì)量比為4∶1，大豆油比例為0.5∶1，TG添加量分別為0.10%，0.15%，0.20%，0.25%和0.30%時(shí)，考察TG添加量對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響。

1.2.5.4 大豆油比例對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

當(dāng)SPI比例為50%，總料水質(zhì)量比為4∶1，TG添加量分別為2.5%，大豆油比例分別為0.5∶1，0.8∶1，1.1∶1，1.4∶1和1.7∶1時(shí)，考察大豆油比例對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響。

1.2.6 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，選取SPI比例、總料水質(zhì)量比、TG添加量、大豆油比例為因素，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)（表2），以豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度為指標(biāo)進(jìn)行考察。

表2 正交試驗(yàn)L9(34)因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 原料檢測(cè)結(jié)果

2.1.1 大豆分離蛋白

干基粗蛋白含量為90.3%，水分含量為6.51%。

2.1.2 大豆蛋白粉

干基粗蛋白含量為55.4%，水分含量為9.43%。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 SPI比例對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

由圖1可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著SPI比例的增加，豆腐的凝膠強(qiáng)度呈逐漸增加的趨勢(shì)，豆腐嫩度呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)SPI比例＜50%時(shí)，隨著SPI比例的增加大豆分離蛋白的分子鏈開始伸展開來，原來包埋在卷曲的分子鏈內(nèi)部的功能基團(tuán)，如二硫基、疏水基團(tuán)暴露出來，相鄰的分子通過二硫鍵、氫鍵、疏水作用、靜電引力以及范德華力交聯(lián)形成具有網(wǎng)絡(luò)狀三維空間結(jié)構(gòu)，可以使較多的水分包埋在蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，同時(shí)又可以與水分、膳食形成一個(gè)穩(wěn)定均勻的體系[6-7]，可以使豆腐的凝膠強(qiáng)度和嫩度迅速增加，具有良好的口感[8]。當(dāng)SPI比例＞50%時(shí)，膳食纖維的比例降低，形成的蛋白凝膠結(jié)構(gòu)更加趨于穩(wěn)定，蛋白之間的交聯(lián)程度增加，豆腐的凝膠強(qiáng)度值增加，口感變硬，嫩度下降。綜合考慮選擇SPI添加比例為50%。

圖1 SPI比例對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

2.2.2 總料水質(zhì)量比對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

從圖2可以看出，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，當(dāng)加水量逐漸增加時(shí)，豆腐的凝膠強(qiáng)度值逐漸下降，豆腐嫩度呈先上升后下降的趨勢(shì)。隨著總料水質(zhì)量比＜4.0∶1時(shí)，大豆分離蛋白分子逐漸展開，與水、TG、大豆油、大豆蛋白粉形成穩(wěn)定的凝膠，豆腐的凝膠強(qiáng)度逐漸增加，豆腐中隨著水分的增加，豆腐的嫩度也逐漸增加；當(dāng)總料水質(zhì)量比＞4.0∶1時(shí)，蛋白濃度降低，因?yàn)榈鞍椎臐舛仁谴蠖狗蛛x蛋白形成凝膠和使凝膠保持穩(wěn)定的決定性因素之一[9]，所以隨著大豆分離蛋白濃度的降低，多肽鏈密度降低，使網(wǎng)絡(luò)空隙增大，水分子的進(jìn)入和凝膠的溶脹造成水合、乳化效果差，豆腐凝膠強(qiáng)度低，口感發(fā)面，嫩度差。

圖2 總料水質(zhì)量比對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

2.2.3 TG添加量對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

從圖3可以看出，隨著TG添加量的增加，豆腐的凝膠強(qiáng)度逐漸增加，豆腐的嫩度也逐漸增加，因?yàn)門G能在蛋白質(zhì)分子之間催化形成一種ε-（Y-谷氨酰）賴氨酰共價(jià)鍵，在一般的非酶催化條件下很難斷裂，能使蛋白質(zhì)分子更緊密地結(jié)合在一起，故可提高凝膠強(qiáng)度[10-11]。隨著TG量的增加，大豆分離蛋白分子鏈之間交聯(lián)程度增加，凝膠性提高，表現(xiàn)在豆腐凝膠強(qiáng)度增加，這與于國(guó)萍等[12]的研究一致。但當(dāng)TG添加量＞0.25%時(shí)，大豆蛋白分子充分結(jié)合，豆腐嫩度下降，因此綜合考慮豆腐口感，選擇TG添加量0.25%。

圖3 TG添加量對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

2.2.4 大豆油比例對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

從圖4可以看出，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，豆腐凝膠強(qiáng)度、豆腐嫩度先升高后緩慢下降。當(dāng)大豆油比例增加時(shí)，大豆蛋白分子中因同時(shí)含有親水基團(tuán)和親油基團(tuán)，具有乳化劑特有的兩親結(jié)構(gòu)，能夠降低油水兩相的界面張力，易于乳狀液的形成[13]。乳狀液形成后，蛋白質(zhì)聚集在油滴的表面形成保護(hù)層，可以有效防止油滴的聚集和乳化狀態(tài)的破壞，維持乳狀液的穩(wěn)定性[14]。其次大豆蛋白粉中的膳食纖維也極易與大豆油結(jié)合形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。但當(dāng)大豆油比例＞1.1∶1時(shí)，大豆油過量，乳化效果差，凝膠強(qiáng)度下降，豆腐嫩度下降。因此，選擇大豆油比例1.1∶1。

圖4 大豆油比例對(duì)豆腐凝膠強(qiáng)度、嫩度的影響

2.3 正交試驗(yàn)

2.3.1 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

豆腐凝膠強(qiáng)度正交試驗(yàn)結(jié)果見表3。通過表4極差R值的比較，影響豆腐凝膠強(qiáng)度的主次因素順序皆為：SPI比例＞TG添加量＞總料水質(zhì)量比＞大豆油比例。表6中F檢驗(yàn)結(jié)果表明，SPI比例和TG添加量對(duì)凝膠強(qiáng)度有顯著性影響，總料水質(zhì)量比和大豆油比例對(duì)凝膠強(qiáng)度沒有顯著性影響，最優(yōu)組合為A2C3B2D1。

通過表5中極差R值的比較，影響高蛋白豆腐嫩度的主次因素順序皆為：SPI比例＞總料水質(zhì)量比＞大豆油比例＞TG添加量。表7中F檢驗(yàn)結(jié)果表明，SPI比例和總料水質(zhì)量比對(duì)嫩度有顯著性影響，大豆油比例和TG添加量對(duì)嫩度沒有顯著性影響，最優(yōu)組合為A2B2D1C3。

通過對(duì)比，影響豆腐凝膠強(qiáng)度和嫩度的最優(yōu)組合相同，即SPI比例為50%、總料水質(zhì)量比為4.0∶1、TG添加量為0.30%、大豆油比例為0.8∶1。

表3 豆腐凝膠強(qiáng)度正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析

表4 豆腐嫩度正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析

表5 凝膠強(qiáng)度正交試驗(yàn)方差分析

表6 嫩度正交試驗(yàn)方差分析

2.3.2 最優(yōu)條件的確定和驗(yàn)證

對(duì)最優(yōu)組合進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明，優(yōu)選出來的組合其凝膠強(qiáng)度和嫩度均為最佳值。見表7。

表7 正交試驗(yàn)最優(yōu)組合驗(yàn)證結(jié)果

2.4 高蛋白豆腐指標(biāo)檢測(cè)

干基蛋白質(zhì)含量為12.4%，膳食纖維含量為1.4%。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)高蛋白豆腐的配方進(jìn)行優(yōu)化，得到各因素的最佳條件：SPI比例50%、總料水質(zhì)量比4.0∶1、TG添加量0.30%、大豆油比例0.8∶1。經(jīng)驗(yàn)證，高蛋白豆腐的凝膠強(qiáng)度和嫩度均達(dá)到最佳值，制備的高蛋白高膳食纖維豆腐不僅口感爽滑、彈嫩，而且干基蛋白質(zhì)含量為12.4%，膳食纖維含量為1.4%。