豆渣膳食纖維的制備及在香腸中的應(yīng)用

孫軍濤，張智超，徐蒙蒙，李學(xué)進(jìn)

(河南省食品安全生物標(biāo)識(shí)快檢技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，許昌學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，河南 許昌 461000)

豆渣作為大豆制品生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，通常作為飼料使用，附加值低，造成主產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)效益低；豆渣含水量高，易腐爛變質(zhì)，產(chǎn)生不良風(fēng)味，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成不利的影響[1]。豆渣中含有豐富的膳食纖維、大豆蛋白、低聚糖、異黃酮和維生素E，其中大豆膳食纖維占60%左右，膳食纖維具有預(yù)防便秘，抑制結(jié)腸癌，預(yù)防糖尿病，降低血液中的膽固醇含量，預(yù)防高血壓，預(yù)防肥胖等功效[2,3]；豆渣是制備膳食纖維的良好原料，由于豆渣顏色灰暗，豆腥味濃，不能直接用于食品加工，需要將豆渣進(jìn)行脫腥、脫脂、脫蛋白和脫色等工藝處理制備膳食纖維，作為食品或保健品的食品配料使用[4]。本文以豆渣為原料，研究豆渣膳食纖維的脫脂脫腥工藝和理化性質(zhì)，并將其應(yīng)用于香腸中，為豆渣的綜合利用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆：市售；脂肪氧化酶(50000 U/mg)：上海哲研生物科技有限公司；亞油酸：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；石油醚(沸程30～60 ℃)、硼酸鈉、甲基紅、溴甲酚綠、碘化鉀等：均購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)。

1.2 儀器與設(shè)備

NLD-6DI超微粉碎機(jī) 濟(jì)南納力德超微粉碎技術(shù)有限公司；T6紫外分光光度計(jì) 新世紀(jì)北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；PHS-25 pH計(jì)、KDNX-20消解爐、KDN-1凱氏定氮儀 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；DHP-9050A高溫鼓風(fēng)干燥箱 上海秣馬恒溫設(shè)備廠；MS205DU電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；GGC-SY脂肪測(cè)定儀 北京國(guó)環(huán)高科自動(dòng)化技術(shù)研究院。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 測(cè)定方法

1.3.1.1 脫脂率

脂肪含量的測(cè)定：參照GB 5009.6-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》。脫脂率的計(jì)算公式如下[5]：

1.3.1.2 脫腥率

豆渣的腥味與其脂肪氧化酶的活力有關(guān)，通過測(cè)定脂肪氧化酶活力計(jì)算脫腥率[6]：

1.3.2 豆渣脫脂脫腥工藝研究

1.3.2.1 豆渣脫脂工藝研究

豆渣烘干后，用超微粉碎機(jī)粉碎5 min，將粉碎后的豆渣密封備用。選取料液比(1∶5、 1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35， g/mL)、堿濃度(2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%)、時(shí)間(20，40，60，80，100，120，140 min)、溫度(40，50，60，70，80，90，100 ℃)4個(gè)因素，通過測(cè)定脫脂率，研究各因素對(duì)豆渣脫脂的影響。

1.3.2.2 豆渣脫腥工藝研究

脫脂后的豆渣選取料液比(1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35， g/mL)、時(shí)間(1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4 h)、溫度(40，50，60，70，80，90，100 ℃)、pH(2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0)4個(gè)因素，通過測(cè)定脫腥率，研究各因素對(duì)豆渣脫腥的影響。

1.3.3 豆渣膳食纖維理化性質(zhì)分析

1.3.3.1 膨脹力

稱取一定質(zhì)量的脫脂脫腥豆渣膳食纖維記作m，放入25 mL量筒中，測(cè)定體積記作V1后，加入15 mL蒸餾水，放入振蕩器中振蕩30 min，在25 ℃下靜置25 h后，測(cè)定體積記作V2，按下式計(jì)算膨脹力[7]：

式中：V1為豆渣膳食纖維在量筒中的初始體積，mL；V2為豆渣膳食纖維吸水后的體積，mL；m為豆渣膳食纖維的質(zhì)量，g。

1.3.3.2 持水力

稱取一定質(zhì)量的脫脂脫腥豆渣膳食纖維記作m0，置于100 mL燒杯中，加入40 mL蒸餾水，在25 ℃下浸泡1 h后用濾紙吸干表面水分，稱其重量記作m1，按下式計(jì)算持水力[8]：

式中：m0為稱取豆渣膳食纖維的質(zhì)量，g；m1為豆渣膳食纖維吸水后的質(zhì)量，g。

1.3.3.3 結(jié)合水力

稱取一定質(zhì)量的脫脂脫腥豆渣膳食纖維記作m，置于100 mL燒杯中，加入25 mL的常溫蒸餾水浸泡2 h，間隔5 min攪拌1次，12000 r/min離心60 min，去除上清液，稱量殘?jiān)|(zhì)量記作m1，然后在115 ℃干燥2 h再稱其重量記作m2，按照下式計(jì)算結(jié)合水力[9]：

式中：m為稱取豆渣膳食纖維的質(zhì)量，g；m1為豆渣膳食纖維吸水離心后的質(zhì)量，g；m2為豆渣膳食纖維干燥后的質(zhì)量，g。

1.3.3.4 持油力

稱取重量m的膳食纖維置于離心管中，總重量記作m1，加入5 mL大豆油，每間隔5 min振蕩1次，放置30 min后，4500 r/min離心25 min，倒掉上層的油脂，稱量離心管和剩余殘?jiān)目傊亓縨2，按照下式計(jì)算持油力[10]：

式中：m為稱取豆渣膳食纖維的質(zhì)量，g；m1為豆渣膳食纖維和離心管的總質(zhì)量，g；m2為豆渣膳食纖維加油離心后離心管和剩余殘?jiān)目傎|(zhì)量，g。

1.3.4 豆渣膳食纖維在香腸中的應(yīng)用

制備的豆渣膳食纖維按照0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%的添加量制作香腸[11]。將制作的香腸分別切成長(zhǎng)度為30 mm的圓柱狀，用色差儀對(duì)比分析各樣品的色度[12]；用質(zhì)構(gòu)儀(TMS-Pro)對(duì)比分析香腸的彈性、硬度、咀嚼性、內(nèi)聚性和膠粘性[13,14]，測(cè)定參數(shù)為球形探頭(Φ12.7 mm)，測(cè)試前速度為60 mm/min，壓縮率為50%，起點(diǎn)感應(yīng)力為0.5 N。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆渣脫脂工藝研究

2.1.1 料液比對(duì)豆渣脫脂率的影響

料液比對(duì)豆渣脫脂率的影響見圖1。

圖1 料液比對(duì)豆渣脫脂率的影響Fig.1 Effect of ratio of solid to liquid on degreasing rate of bean dregs

油脂在堿性條件下加熱發(fā)生皂化反應(yīng)，可脫出脂肪。堿處理也能夠有效提高豆渣的降解性能，溶脹纖維素，降低結(jié)晶度[15]。由圖1可知，隨著料液比增加，反應(yīng)體系中堿量不斷增加，因?yàn)槎乖械闹景l(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致豆渣中脂肪含量逐漸降低，直至大部分脂肪反應(yīng)消耗，豆渣膳食纖維脫脂率先升高后趨于穩(wěn)定，當(dāng)料液比為1∶15 (g/mL)時(shí)，脫脂率達(dá)到最高，為87.09%。

2.1.2 脫脂時(shí)間對(duì)豆渣脫脂率的影響

脫脂時(shí)間對(duì)豆渣脫脂率的影響見圖2。

圖2 時(shí)間對(duì)豆渣脫脂率的影響Fig.2 Effect of time on degreasing rate of bean dregs

由圖2可知，豆渣的脫脂率隨著脫脂時(shí)間的延長(zhǎng)先升高后降低，脫脂時(shí)間在20～60 min之間時(shí)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，使堿與脂肪充分反應(yīng)，豆渣的脫脂率增長(zhǎng)速度很快，脫脂時(shí)間超過60 min，由于高溫處理時(shí)間較長(zhǎng)，豆渣的結(jié)構(gòu)受到影響，不利于豆渣中脂肪與堿的充分接觸，導(dǎo)致脫脂率緩慢下降，在60 min時(shí)豆渣的脫脂率達(dá)到最高，為88.04%。

2.1.3 脫脂溫度對(duì)豆渣脫脂率的影響

脫脂溫度對(duì)豆渣脫脂率的影響見圖3。

圖3 溫度對(duì)豆渣脫脂率的影響Fig.3 Effect of temperature on degreasing rate of bean dregs

由圖3可知，豆渣的脫脂率隨著溫度的升高呈先升高后降低的趨勢(shì)，在80 ℃時(shí)脫脂率達(dá)到最高，為89.26%，溫度超過80 ℃之后脫脂率開始下降，溫度升高有利于堿與脂肪發(fā)生反應(yīng)，溫度過高可能引起脂肪水解等反應(yīng)導(dǎo)致脫脂率下降。

2.1.4 堿濃度對(duì)豆渣脫脂率的影響

堿濃度對(duì)豆渣脫脂率的影響見圖4。

圖4 堿濃度對(duì)豆渣脫脂率的影響Fig.4 Effect of alkali concentration on degreasing rate of bean dregs

由圖4可知，隨著堿濃度的提高，有利于堿與脂肪的反應(yīng)，使豆渣的脫脂率隨著堿濃度的增加而升高，當(dāng)堿濃度為5%時(shí)，豆渣的脫脂率達(dá)到最高，為92.91%，之后隨著堿濃度增加脫脂率緩慢下降。

豆渣的脫脂工藝為料液比1∶15，按原料重量的5.5%(W/W)加入濃度5% NaOH的溶液，在80 ℃下加熱60 min。

2.2 豆渣的脫腥工藝研究

2.2.1 料液比對(duì)豆渣脫腥率的影響

料液比對(duì)豆渣脫腥率的影響見圖5。

圖5 料液比對(duì)豆渣脫腥率的影響Fig.5 Effect of ratio of solid to liquid on deodorization rate of bean dregs

豆渣腥味是由于大豆中的脂肪氧化酶與大豆中的亞油酸和亞麻酸等不飽和脂肪酸發(fā)生反應(yīng)，生成了醛酮類和醇酚類等各種揮發(fā)性呈味物質(zhì)。酸性條件下通過高溫處理，使脂肪氧化酶失活，從而除去豆渣腥味。由圖5可知，脫腥率隨著料液比增加而降低，料液比為1∶5時(shí)的豆渣脫腥率最高，為66.11%。

2.2.2 脫腥時(shí)間對(duì)豆渣脫腥率的影響

脫腥時(shí)間對(duì)豆渣脫腥率的影響見圖6。

由圖6可知，隨著脫腥時(shí)間的延長(zhǎng)，豆渣的脫腥率呈升高趨勢(shì)，處理時(shí)間在3～4 h之間時(shí)豆渣的脫腥率趨于平穩(wěn)，處理4 h時(shí)豆渣脫腥率達(dá)到最高，為68.08%；延長(zhǎng)處理時(shí)間可以抑制脂肪氧化酶的活性，提高豆渣的脫腥率。

2.2.3 脫腥溫度對(duì)豆渣脫腥率的影響

脫腥溫度對(duì)豆渣脫腥率的影響見圖7。

圖7 溫度對(duì)豆渣脫腥率的影響Fig.7 Effect of temperature on deodorization rate of bean dregs

由圖7可知，溫度在40～100 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，豆渣的脫腥率變化不大，在溫度為50 ℃時(shí)，豆渣脫腥率最高，為68.06%。

2.2.4 pH對(duì)豆渣脫腥率的影響

pH對(duì)豆渣脫腥率的影響見圖8。

圖8 pH對(duì)豆渣脫腥率的影響Fig.8 Effect of pH on deodorization rate of soybean dregs

由圖8可知，隨著pH值的升高，豆渣脫腥率呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)pH為4.0時(shí)，能夠抑制脂肪氧化酶活性，豆渣的脫腥率達(dá)到最高，為69.66%；當(dāng)pH大于4.0時(shí)，豆渣的脫腥率呈緩慢下降趨勢(shì)，同時(shí)pH過高導(dǎo)致豆渣膳食纖維發(fā)生變黃現(xiàn)象，酸性有利于顏色變白。

豆渣的脫腥工藝為料液比1∶5，脫腥時(shí)間4 h，溫度50 ℃，pH 4.0。

2.3 豆渣膳食纖維的理化性質(zhì)

豆渣干燥后，經(jīng)過超微粉碎，然后經(jīng)過脫脂和脫腥處理制備的豆渣膳食纖維，超微粉碎能改善豆渣的物理狀態(tài)和理化性質(zhì)，更好地提高物料加工性質(zhì)[16,17]，制備的豆渣膳食纖維的膨脹力、持水力、結(jié)合水力和持油力見表1。

表1 豆渣膳食纖維的理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of bean dregs dietary fiber

膳食纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越疏松，體積和比表面積越大，可溶物質(zhì)含量越多，膳食纖維的膨脹性就越高；持水力指分子通過物理方式截留大量的水而阻止水滲出的能力[18]；結(jié)合水與分子中親水基團(tuán)的暴露有關(guān)，親水基團(tuán)暴露越多，結(jié)合水力越高[19]。經(jīng)過脫脂和脫腥制備的豆渣膳食纖維具有較好的膨脹力、持水力、結(jié)合水力和持油力，具有保持水分、穩(wěn)定食品形態(tài)、改善食品口感的作用，是一種很有潛力的食品添加劑。

2.4 豆渣膳食纖維在香腸中的應(yīng)用

2.4.1 豆渣膳食纖維添加量對(duì)香腸色澤的影響

豆渣膳食纖維添加量對(duì)香腸色澤的影響見表2。

表2 豆渣膳食纖維添加量對(duì)香腸色澤的影響Table 2 Effect of the addition of bean dregs dietary fiber on sausage color

與未添加豆渣膳食纖維的香腸相比，豆渣膳食纖維香腸的L*、a*和b*值均降低，說明香腸添加豆渣膳食纖維后，其亮度、紅度和黃度均降低。隨著豆渣膳食纖維添加量的增加，香腸亮度逐漸降低，顏色變暗。

2.4.2 豆渣膳食纖維添加量對(duì)香腸質(zhì)構(gòu)的影響

豆渣膳食纖維添加量對(duì)香腸質(zhì)構(gòu)的影響見表3。

表3 豆渣膳食纖維添加量對(duì)香腸質(zhì)構(gòu)的影響Table 3 Effect of the addition of soybean dregs dietary fiber on sausage texture

香腸中添加豆渣膳食纖維使香腸的彈性增加，而硬度、咀嚼性、內(nèi)聚性和膠黏性降低。隨著膳食纖維添加量的增加，香腸的彈性先升高后降低，當(dāng)添加量為20%時(shí)，彈性達(dá)到最高；當(dāng)添加量為5%時(shí)，香腸的硬度最低，與未添加膳食纖維香腸相比，硬度降低了30%。香腸中添加膳食纖維能降低其脂肪含量，改善香腸的感官、質(zhì)構(gòu)特性和穩(wěn)定性[20]。

3 結(jié)論

豆渣膳食纖維的脫脂工藝為：料液比1∶15，NaOH濃度5%，溫度80 ℃，時(shí)間60 min，該條件下豆渣的脫脂率為92.91%；脫腥工藝為：料液比1∶5，時(shí)間4 h，溫度50 ℃，pH 4.0，該條件下豆渣的脫腥率為69.66%。經(jīng)過脫脂和脫腥工藝制備的豆渣膳食纖維的膨脹力、持水力、結(jié)合水力和持油力分別為3.49 mL/g、1.14 g/g、3.90 g/g和0.91 g/g，具有良好的理化性質(zhì)，應(yīng)用于香腸中能夠明顯改善香腸的品質(zhì)。