市售鹽凝豆腐品質(zhì)特性指標(biāo)分析與評(píng)價(jià)模型的建立

史曉斐，辛 穎,*，陳復(fù)生，劉昆侖，李盤(pán)欣

1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001 2.河南省南街村(集團(tuán))有限公司，河南 臨潁 462600

豆腐是我國(guó)常見(jiàn)的大豆制品，具有高蛋白(豆腐干物質(zhì)中蛋白含量達(dá) 46.03%～52.05%)、低飽和脂肪酸(油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸含量高達(dá)85%)的特點(diǎn)[1]，是人體攝取蛋白質(zhì)、維生素等較好的來(lái)源[2-3]。有研究表明，豆腐可以有效降低人體血液中膽固醇的含量和心血管、肥胖等疾病的風(fēng)險(xiǎn)[4-6]。因此，豆腐作為我國(guó)傳統(tǒng)食品，得到消費(fèi)者極大的喜愛(ài)。

凝固劑的種類(lèi)和添加量是影響豆腐凝膠的重要因素[7-8]，目前市場(chǎng)上主要有鹽類(lèi)凝固劑和酸類(lèi)凝固劑。常用鹽類(lèi)凝固劑主要是鹽鹵(主要成分是氯化鎂)、石膏(主要成分是硫酸鈣)，以二價(jià)陽(yáng)離子為“橋架”連接蛋白質(zhì)分子形成凝膠結(jié)構(gòu)體[7]。醋酸、葡萄糖-δ-內(nèi)酯(GDL)等是常用的酸類(lèi)凝固劑，主要是通過(guò)降低豆?jié){的pH值，使靜電斥力減弱而相互靠近凝結(jié)成蛋白質(zhì)凝膠[9]。其中消費(fèi)占比最大的是鹽凝豆腐[10]，主要包括石膏豆腐和鹽鹵豆腐。石膏豆腐水分含量高(約85%)，口感細(xì)膩光滑，但硬度較低，味道苦澀。鹽鹵豆腐質(zhì)地堅(jiān)實(shí)，風(fēng)味較好，但水分含量相對(duì)較低(一般在80%左右)，得率較低[11]。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及考慮市場(chǎng)的需求，研發(fā)出更高品質(zhì)的豆腐成為人們關(guān)心的重點(diǎn)。為了提高豆腐品質(zhì)，已有很多學(xué)者研究鹽凝豆腐工藝的優(yōu)化[7,12-13]，這些研究均需要對(duì)豆腐品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要一個(gè)評(píng)價(jià)體系為豆腐新品的研發(fā)提供依據(jù)。

我國(guó)雖然制訂了豆制品的食品安全標(biāo)準(zhǔn)[14]，但是豆腐品質(zhì)評(píng)價(jià)還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這會(huì)影響豆腐的研究以及豆腐的工業(yè)化生產(chǎn)。目前對(duì)豆腐的評(píng)價(jià)大多都是單一、片面的，僅從感官質(zhì)量和質(zhì)構(gòu)特性[15-16]、質(zhì)構(gòu)特性和保水性[17]、水分子在豆腐中的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)[18]等評(píng)價(jià)豆腐品質(zhì)，而基于主成分分析，結(jié)合感官指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)指標(biāo)及水分指標(biāo)評(píng)價(jià)豆腐品質(zhì)的研究鮮有報(bào)道。主成分分析(PCA)是多指標(biāo)評(píng)價(jià)最常用的方法[19]，在盡可能保留原有信息的前提下，能將原有的多個(gè)相關(guān)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成幾個(gè)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，進(jìn)而用較少的綜合指標(biāo)用于評(píng)價(jià)。本研究以鹽凝豆腐為研究對(duì)象，分析其感官品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性及水分狀態(tài)的差異性和相關(guān)性，建立基于主成分分析的鹽凝豆腐綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，探究品質(zhì)指標(biāo)對(duì)豆腐品質(zhì)的貢獻(xiàn)程度，并比較市售豆腐品質(zhì)的差異，以期為鹽凝豆腐品質(zhì)的評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料

選用的13個(gè)豆腐樣本(4個(gè)石膏豆腐、9個(gè)鹽鹵豆腐)購(gòu)買(mǎi)于河南省鄭州市大型連鎖超市、農(nóng)超和小型零售店，其中包括世通豆腐、豆?fàn)钤垢?、瑩豐豆腐、許昌豆腐、大張豆腐、新農(nóng)村豆腐、信陽(yáng)豆腐和作坊制豆腐。豆腐放在4 ℃下儲(chǔ)存，在試驗(yàn)測(cè)定前將其放置在室溫下平衡1 h。

1.2 儀器與設(shè)備

TA-XT plus物性測(cè)試儀：英國(guó)stable micro systems公司；Micro MR-CL-I變溫型核磁共振食品農(nóng)業(yè)成像分析儀：蘇州(上海)紐邁電子科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 豆腐質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

參照Shen等[12]的方法，并稍做修改。利用物性測(cè)試儀對(duì)豆腐進(jìn)行TPA測(cè)定，采用柱形探頭P35，壓縮率35%，測(cè)前速度2.0 mm/s，測(cè)試速度1 mm/s，測(cè)后速度2 mm/s，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定10次。

1.3.2 感官評(píng)價(jià)

采用Wang等[20]的方法，并加以修改。選擇15位經(jīng)篩選的人員，試驗(yàn)前對(duì)其進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)。評(píng)價(jià)時(shí)每個(gè)人在光照充足的單獨(dú)隔間，按表1的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)豆腐品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1 豆腐感官指標(biāo)的定義及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Definition and scoring criteria of sensory indexes of tofu

1.3.3 橫向弛豫時(shí)間的測(cè)定

參考Li等[21]的方法，取出約0.45 g的豆腐，放入10 mm的核磁管中，測(cè)定豆腐橫向弛豫時(shí)間。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Office Excel 2019軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用IBM SPSS Statistics 26軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理，通過(guò)Origin 2018 64Bit軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆腐感官品質(zhì)分析

在購(gòu)買(mǎi)商品時(shí)，感官描述更能引起消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)欲[22]。豆腐感官評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示，除了感官?gòu)椥酝?，其他感官指?biāo)在樣本間均存在顯著差異(P>0.05)，說(shuō)明感官?gòu)椥允歉泄偬匦灾休^為穩(wěn)定的指標(biāo)。喬支紅等[23]研究表明，北豆腐、南豆腐和內(nèi)酯豆腐感官?gòu)椥詻](méi)有顯著差異(P>0.05)，這與本研究結(jié)論一致。石膏豆腐樣本間感官硬度和口感評(píng)分差距較小，其余指標(biāo)評(píng)分差距相對(duì)較大，鹽鹵豆腐樣本間的感官評(píng)分差異度較大。

2.2 豆腐質(zhì)構(gòu)特性分析

豆腐質(zhì)構(gòu)指標(biāo)是判斷豆腐品質(zhì)的主要指標(biāo)[24]，包括硬度、彈性、凝聚性、膠著性等。不同樣本的質(zhì)構(gòu)特性結(jié)果如表3所示，測(cè)定的質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)數(shù)據(jù)范圍與其他報(bào)道[25-26]一致。不同石膏豆腐樣本的質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)均具有顯著差異，這與趙秋艷等[26]的研究結(jié)果一致，鹽鹵豆腐樣本除質(zhì)構(gòu)彈性外，其他指標(biāo)差異顯著(P<0.05)，這與李小雅[13]和王承克等[27]的研究結(jié)果一致。石膏豆腐的質(zhì)構(gòu)硬度、膠著性和咀嚼性顯著低于鹽鹵豆腐，質(zhì)構(gòu)彈性、凝聚性和回復(fù)性在石膏豆腐和鹽鹵豆腐間沒(méi)有顯著差異。

表3 鹽凝豆腐質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果Table 3 Texture characteristics of salt coagulated tofu

2.3 豆腐水分狀態(tài)分析

豆腐的水分含量高達(dá)90%，水分活度可達(dá)到0.995[28]，是衡量豆腐品質(zhì)的重要因素。市售豆腐經(jīng)低場(chǎng)核磁共振測(cè)定，結(jié)果如表4所示，13種豆腐均有3個(gè)峰，分別對(duì)應(yīng)豆腐中3種水分子：與豆腐凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)合緊密的結(jié)合水、存在于豆腐微觀結(jié)構(gòu)中的不易流動(dòng)水和不受蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響的自由水[29]。豆腐弛豫時(shí)間與凝膠狀態(tài)有關(guān)[30]，結(jié)合水、不易流動(dòng)水和自由水的弛豫時(shí)間分別用T2b、T21和T22表示，對(duì)應(yīng)面積比例分別為M2b、M21和M22。不同樣本間水分指標(biāo)均存在顯著差異(P<0.05)，石膏豆腐T2b、T21和T22均大于鹽鹵豆腐，可能與鹽凝豆腐的凝固機(jī)制有關(guān)。一般認(rèn)為鹽凝豆腐由鹽類(lèi)凝固劑中的金屬離子與蛋白質(zhì)搭建鹽橋凝結(jié)而成[31]，石膏豆腐凝固劑的凝固速率低于鹽鹵豆腐凝固劑的凝固速率[8]，石膏豆腐凝膠網(wǎng)絡(luò)中蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)間作用力減弱，水分更易流動(dòng)，從而使T21增大[32]。

表4 弛豫時(shí)間和相應(yīng)峰面積比例Table 4 Relaxation time and corresponding peak area ratio

2.4 豆腐感官評(píng)價(jià)與儀器測(cè)定指標(biāo)間的相關(guān)性分析

2.4.1 感官指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

表5中質(zhì)構(gòu)硬度與感官硬度呈極顯著正相關(guān)，與口感、總體接受度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，質(zhì)構(gòu)硬度增加會(huì)導(dǎo)致口感和總體接受度降低。質(zhì)構(gòu)彈性與口感呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與感官硬度、顏色呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，質(zhì)構(gòu)彈性在樣本間(除石膏豆腐01、02)沒(méi)有顯著差異。膠著性與感官硬度呈極顯著正相關(guān)，與口感、總體接受度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，咀嚼性與感官硬度呈極顯著正相關(guān)，與口感、總體接受度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，表明膠著性和咀嚼性在一定程度上能反映感官硬度、口感和總體接受度。凝聚性和回復(fù)性與感官指標(biāo)具有一定的相關(guān)性，但均不顯著。

表5 鹽凝豆腐感官指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of sensory and texture indexes of salt coagulated tofu

2.4.2 感官指標(biāo)和水分指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

由表6可知，T2b與口感呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與感官硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。T21與口感呈顯著正相關(guān)，與感官硬度、顏色呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。T22與口感呈極顯著正相關(guān)，與感官硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與顏色呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，可以看出3種水分子弛豫時(shí)間降低，感官硬度增加，口感變差，可能是水分子的結(jié)合能力增加，蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)束縛水的能力提高，水分不易流失，對(duì)豆腐感官硬度有有利影響，對(duì)口感有不利的影響。T21和T22水分子流動(dòng)能力降低會(huì)對(duì)顏色產(chǎn)生不利影響。M21與口感呈極顯著正相關(guān)，與感官硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。M22與感官硬度呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與口感呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。

表6 鹽凝豆腐感官指標(biāo)和水分指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of sensory indexes and moisture indexes of salt coagulated tofu

豆腐品質(zhì)普遍由感官指標(biāo)評(píng)價(jià)，感官評(píng)定能有效反映消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的接受程度，但某種程度上，感官評(píng)定不能客觀表征豆腐的質(zhì)構(gòu)特性[23]，而且對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，儀器指標(biāo)更易測(cè)定、更準(zhǔn)確。研究結(jié)果表明感官硬度、口感、顏色、總體接受度與質(zhì)構(gòu)指標(biāo)顯著相關(guān)，風(fēng)味和感官?gòu)椥耘c質(zhì)構(gòu)指標(biāo)沒(méi)有顯著相關(guān)性，說(shuō)明風(fēng)味和感官?gòu)椥圆荒鼙毁|(zhì)構(gòu)指標(biāo)反映。感官硬度、口感和顏色與水分指標(biāo)差異顯著，而風(fēng)味、感官?gòu)椥院涂傮w接受度差異不顯著。通過(guò)感官指標(biāo)和儀器指標(biāo)相關(guān)性分析，可以看出感官指標(biāo)與儀器指標(biāo)具有一定相關(guān)性，但豆腐的綜合品質(zhì)由單方面評(píng)價(jià)并不全面，為了更好地評(píng)價(jià)豆腐品質(zhì)，建立評(píng)價(jià)模型，將感官指標(biāo)和儀器指標(biāo)結(jié)合是全面客觀評(píng)價(jià)豆腐品質(zhì)的有效方法[14]。

2.5 豆腐評(píng)價(jià)模型的建立

主成分分析用于多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，能消除評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相互影響，有利于客觀評(píng)價(jià)樣品，保證客觀性[33]。對(duì)13個(gè)豆腐樣本的18個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了主成分分析，前3個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為81.32%，表明前3個(gè)主成分可解釋樣本品質(zhì)的大部分信息，可用前3個(gè)主成分評(píng)價(jià)豆腐品質(zhì)。變量在某一主成分上系數(shù)絕對(duì)值越大，表明變量與主成分聯(lián)系越緊密[34]。結(jié)合圖1和圖2，PC1綜合了感官硬度、質(zhì)構(gòu)硬度、膠著性和咀嚼性方面的信息，石膏豆腐與鹽鹵豆腐在主成分1上可以得到很好的區(qū)分，鹽鹵豆腐在主成分1上的得分較高，說(shuō)明第一主成分上鹽鹵豆腐的感官硬度、質(zhì)構(gòu)硬度、膠著性和咀嚼性較好。PC2綜合了回復(fù)性和感官?gòu)椥苑矫娴男畔?，PC3綜合了總體接受度和感官?gòu)椥苑矫娴男畔ⅰ?/p>

圖1 豆腐樣本得分圖Fig.1 Tofu sample score chart

圖2 指標(biāo)載荷圖Fig.2 Index load chart

根據(jù)指標(biāo)在主成分上載荷量，計(jì)算出各指標(biāo)在不同主成分上的線性組合系數(shù)，并利用方差貢獻(xiàn)率權(quán)重得到綜合模型系數(shù)，歸一化處理得到豆腐質(zhì)量評(píng)價(jià)模型Y=0.082x1+0.082x2+0.081x3+0.073x4+0.070x5+0.063x6+0.060x7+0.058x8+0.056x9+0.053x10+0.053x11+0.048x12+0.048x13+0.044x14+0.042x15+0.042x16+0.024x17+0.021x18，式中x1～x18分別為T(mén)21、T22、感官硬度、口感、T2b、質(zhì)構(gòu)彈性、回復(fù)性、顏色、感官?gòu)椥?、質(zhì)構(gòu)硬度、膠著性、咀嚼性、M21、M22、凝聚性、M2b、風(fēng)味和總體接受度。通過(guò)評(píng)價(jià)模型可看出不同指標(biāo)對(duì)豆腐品質(zhì)影響程度，豆腐中T21、T22對(duì)豆腐的品質(zhì)評(píng)價(jià)影響最大，其次感官硬度和口感在評(píng)價(jià)模型中權(quán)重占比較大，質(zhì)構(gòu)彈性和回復(fù)性對(duì)豆腐品質(zhì)影響較大，說(shuō)明這幾個(gè)指標(biāo)對(duì)豆腐品質(zhì)有關(guān)鍵影響。利用豆腐品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，可計(jì)算豆腐品質(zhì)的綜合得分，綜合得分越高，說(shuō)明豆腐品質(zhì)越好。根據(jù)評(píng)價(jià)模型，13個(gè)豆腐得分結(jié)果如表7所示。石膏豆腐中得分高的豆腐凝聚性、膠著性和回復(fù)性好。鹽鹵豆腐中得分高的豆腐感官硬度、質(zhì)構(gòu)硬度、膠著性和咀嚼性較好。

表7 不同鹽凝豆腐樣品的模型得分Table 7 Model scores of different salt coagulated tofu samples

3 結(jié)論

市售不同豆腐樣品間感官硬度、風(fēng)味、口感、顏色和總體接受度具有顯著差異；質(zhì)構(gòu)硬度、凝聚性、膠著性、咀嚼性、回復(fù)性差異顯著；水分指標(biāo)均存在顯著差異。豆腐質(zhì)構(gòu)指標(biāo)與除風(fēng)味和感官?gòu)椥砸酝獾母泄僦笜?biāo)都顯著相關(guān)，水分指標(biāo)與感官硬度、口感和顏色存在顯著相關(guān)性，說(shuō)明感官指標(biāo)和儀器指標(biāo)間具有一定相關(guān)性。

基于豆腐評(píng)價(jià)模型，豆腐中T21、T22對(duì)豆腐的品質(zhì)評(píng)價(jià)影響最大，感官指標(biāo)中硬度和口感與質(zhì)構(gòu)指標(biāo)中彈性和回復(fù)性所占權(quán)重也較大，表明這些指標(biāo)對(duì)豆腐品質(zhì)的影響更為重要。豆腐品質(zhì)評(píng)價(jià)模型能直觀評(píng)價(jià)市售不同豆腐樣本的差異性，綜合品質(zhì)排序結(jié)果表明感官硬度、質(zhì)構(gòu)硬度和膠著性好的豆腐品質(zhì)相對(duì)較好。