黑龍江省主栽大豆品種內(nèi)酯豆腐加工特性的相關性分析

趙貴興，畢偉偉，夏曉雨，季妮娜，張星宇，李進榮

1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院大豆研究所（哈爾濱 150086）；2.榆林學院生命科學學院（榆林 719000）

豆腐的加工歷史非常悠久，可以追溯到2 000多年前懷南王劉安發(fā)明豆腐的歷史。豆腐營養(yǎng)豐富，含有人體所需的8種必需氨基酸，蛋白質(zhì)含量高，膽固醇含量低[1]。我國豆腐的消費量逐年增加，豆腐成為人們餐桌上必不可少的美食。豆腐是大豆經(jīng)水抽提、用鹽或酸凝結(jié)蛋白形成的凝膠。內(nèi)酯豆腐是由葡萄糖酸內(nèi)酯（GDL）為凝固劑生產(chǎn)的一類豆腐。與傳統(tǒng)的豆腐制作方法相比較，蛋白流失較少，黃酮類含量高，并提高豆腐的含水量及持水性，使豆腐的出品率更高，且質(zhì)地細膩，有光澤，口感更好[2]。已有大量研究發(fā)現(xiàn)，大豆中的成分對豆腐類制品的加工特性起重要影響作用[3-7]。宋蓮軍等[8-9]研究河南省的11個大豆品種成分對北豆腐得率的影響，結(jié)果表明，北豆腐濕基得率和干基得率均與大豆中的蛋白質(zhì)含量呈顯著的正相關。如大豆的百粒重、體積、籽粒密度及蛋白質(zhì)、脂肪、水分、植酸、蛋白質(zhì)組成及其亞基比例有較大不同，因此豆腐的品質(zhì)也不盡相同[10-12]。黑龍江省是大豆的主產(chǎn)區(qū)，擁有豐富的大豆種質(zhì)資源，但選擇何種大豆用作內(nèi)酯豆腐的加工原料，或選擇何種指標為大豆育種目標，尚缺少相關數(shù)據(jù)支撐。因此，試驗以19個黑龍江省主栽大豆品種為研究對象，對各品種的籽粒蛋白質(zhì)、脂肪等理化指標及加工成內(nèi)酯豆腐的持水性、硬度、感官、質(zhì)構等指標進行相關性分析，其結(jié)果能為加工內(nèi)酯豆腐的原料選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

大豆品種來源于黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院，包括綏化、牡丹江、黑河、哈爾濱等地區(qū)的共20個品種大豆。大豆001號來自綏化分院大豆研究所，大豆002～006號來自牡丹江分院大豆研究所，大豆007～013號來自大豆研究所，大豆014～019號來自黑河分院大豆育種室，黑農(nóng)69號大豆為黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院大豆研究所常用大豆。

1.2 試驗試劑

葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯（上海洛洛食品添加劑有限公公司）；消泡王（鄭州美博食品科技有限公司）。

1.3 試驗儀器與設備

JYL-390九陽豆?jié){機（九陽股份有限公司）；TD5A-WS離心機（上海盧湘儀離心機儀器有限公司）；Universal TA質(zhì)構儀（上海瑞玢國際貿(mào)易有限公司）；BS224S電子天平（塞多利斯科學儀器北京有限公司）；2600XT-R近紅外分析儀（美國Unity）；LH-T32折光儀（杭州陸恒生物科技有限公司）。

1.4 試驗方法

1.4.1 內(nèi)酯豆腐的制作

內(nèi)酯豆腐的加工工藝流程：大豆→揀選→洗滌→浸泡→磨漿→濾漿→煮漿（消泡劑）→點漿→保溫凝固→冷卻成型。

主要操作方法：每種大豆原料經(jīng)挑揀除去雜質(zhì)和不完整豆粒后稱取200 g干豆，清洗3次，按W干豆∶W蒸餾水=1∶3比例在室溫（8～10 ℃）條件下浸泡16 h，對浸泡好的大豆將浸泡液倒掉，加入一定比例的水打漿，用豆?jié){機研磨兩遍，所得豆?jié){通過一層潔凈紗布及0.125 mm（120目）孔徑篩使渣液分離，將過篩后的生豆?jié){加入煮至85 ℃左右加入0.1%消泡劑煮至沸騰，并在沸騰狀態(tài)下保持5 min，冷卻備用。稱取豆?jié){質(zhì)量的0.30%葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯溶于2倍溫水中，待豆?jié){冷卻到一定程度時將葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯溶液自上而下加入豆?jié){中，邊加邊攪拌點漿，分別取100 mL于200 mL燒杯中，用于感官評分和質(zhì)構分析，放置于水浴鍋中，蓋上水浴鍋蓋，使燒杯完全置于水浴鍋中，在一定溫度下保溫一定時間即可制得。前期利用黑農(nóng)69號對工藝參數(shù)進行正交試驗，獲得最佳內(nèi)酯豆腐加工工藝：磨漿料水比1∶6，點漿溫度83 ℃，保溫溫度88 ℃。

1.4.2 大豆籽粒的品種特性理化指標的測定

用數(shù)粒板隨機選擇100粒籽粒，重復3次。將一定體積的大豆籽粒放于已校正好的近紅外分析儀的樣品杯中，測定不同大豆品種的蛋白質(zhì)、脂肪與水分。大豆與杯面盡可能貼合保持平整，測定時樣品杯自動旋轉(zhuǎn)，獲得更多的大豆籽粒的近紅外光譜信息。每個樣品重復裝樣掃描3次，取平均值。

1.4.3 內(nèi)酯豆腐持水性測定

參照何婉瑩等[13]方法，略有改動。稱取2 g左右（精確到0.000 1 g）豆腐W1，用一層濾紙包裹著放置于底部有一定脫脂棉的50 mL離心管中，以4 000 r/min轉(zhuǎn)速離心10 min，取出離心管上層的豆腐，稱其質(zhì)量并記錄W2。豆腐的持水性用失水率W表示，失水率越高，則持水性越差。

1.4.4 內(nèi)酯豆腐凝膠硬度的測定

參照劉昱彤等[14]的做法，將裝有豆腐的小燒杯放在載物平臺上，將探頭對準樣品中心位置，測其凝膠硬度。凝膠硬度為第一次壓縮過程中的峰值力，單位為g。質(zhì)構儀測定參數(shù)：TPA模式，探頭型號p/0.5，探頭下降速度3 mm/s，測試中速度1 mm/s，返回速度3 mm/s，壓縮形變率40%，重復平行3次取平均值。

1.4.5 內(nèi)酯豆腐全質(zhì)構（TPA）測定方法

參照徐婧婷等[15]做法，將豆腐切成邊長2 cm的正方體，把豆腐放在載物平臺上，將探頭對準樣品中心位置，用物性測試儀TPA程序?qū)Χ垢M行質(zhì)構特性的測定，測得豆腐的硬度、彈性、黏性和黏聚性性等一系列質(zhì)構參數(shù)。測定參數(shù)：探頭型號p/0.5R，預測試速率2.00 mm/s、測試速率0.50 mm/s，返回速度2.00 mm/s，壓縮形變率30%，循環(huán)次數(shù)2次，觸發(fā)應力5 g，觸發(fā)點負載。選擇3塊同一批次的豆腐進行測定，取其平均值。

1.4.6 內(nèi)酯豆腐感官品質(zhì)的評定

組織15名對內(nèi)酯豆腐加工工藝和特性都比較了解的感光評定人員，采用多項特性評析法分別對每個豆腐樣品的色澤、外形、口感、風味、斷面結(jié)構進行綜合評價[16]，感官評分總分15分，并且規(guī)定樣品的色澤、硬度、口感、風味、組織狀態(tài)指標的權重分別為0.1，0.1，0.1，0.1和0.1，評定指標及標度見表1。感官評定前將試樣切成長寬高均為20 mm的方塊后用3位數(shù)隨機數(shù)字對試樣進行編號，并帶有編號的紙盤中，在光線良好的實驗室進行感官評定。

表1 內(nèi)酯豆腐感官評定表

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010對數(shù)據(jù)進行整理和統(tǒng)計學處理，利用SPSS 25數(shù)據(jù)分析軟件進行單因素方差分析、相關性分析及聚類分析，用Origin 18.0數(shù)據(jù)分析軟件進行圖表的繪制。

2 分析與討論

2.1 不同品種大豆籽粒的理化指標測定結(jié)果

不同品種的大豆籽粒的品種特性理化指標的測定結(jié)果見表2，包含百粒重、蛋白質(zhì)、脂肪、水分的測定。由表2可知，不同大豆品種間的理化指標差異很大，這與大豆的生長環(huán)境及遺傳物質(zhì)有關。百粒重的變化幅度范圍為11.05～24.80 g，平均百粒重為19.04 g。19份試驗材料中，百粒重在18.00～22.00 g之間的大豆品種居多，占78.95%。

由表2可知，試驗的19個不同黑龍江省大豆品種間蛋白質(zhì)含量差異不大，變異系數(shù)為3.29%，蛋白質(zhì)含量平均為41.59%，均屬于高蛋白豆類（35%～40%），由蛋白質(zhì)含量分布可以看出，大部分大豆品種的蛋白質(zhì)含量在40%～44%之間（占84.21%）。大豆籽粒粗脂肪含量平均為18.64%，變化幅度為17.85%～19.91%。大豆籽粒的水分平均為8.15，變化幅度為7.55～9.44，變異系數(shù)為5.77%，19個不同東北大豆品種的籽粒含水量多集中在7.00～9.00，占所有大豆94.74%。綜上所述，說明這19個黑龍江省主栽大豆在百粒重、蛋白質(zhì)、脂肪上表現(xiàn)出不同程度的差異性，這與前人關于東北大豆研究結(jié)果相似[15]。

表2 不同品種大豆理化指標

2.2 不同大豆品種內(nèi)酯豆腐持水性和凝膠強度結(jié)果分析

不同大豆品種制作的內(nèi)酯豆腐的凝膠硬度與持水性測定結(jié)果如表3所示。內(nèi)酯豆腐的凝膠強度的變化幅度為76.00～152.67 g，變異系數(shù)為21.36%，內(nèi)酯豆腐的凝膠強度主要與蛋白質(zhì)含量、球蛋白11S含量有關，不同品種大豆的蛋白含量及11S/7S差異促使豆腐的凝膠強度不同。豆腐的硬度與豆腐的水分含量[17]、大豆蛋白含量[18]呈負相關。李輝尚等[19]試驗也得到相似結(jié)論，即北豆腐的硬度與大豆中的蛋白質(zhì)含量和水溶性蛋白質(zhì)含量呈顯著負相關。豆腐的持水性變化范圍為62.70%～79.33%，標準差為4.17。豆腐的持水性與形成凝膠的程度有關，豆腐不能形成緊密的網(wǎng)絡凝膠結(jié)構，失水率較高，出品率較低，當凝膠完全，蛋白分子的巰基基團以及疏水區(qū)域大多數(shù)暴露出來，致使網(wǎng)絡結(jié)構緊密形成，失水率降低[13,20]。

表3 不同大豆品種內(nèi)酯豆腐持水性和凝膠強度

2.3 不同大豆品種內(nèi)酯豆腐質(zhì)構特性分析

豆腐是一種大豆加工制作的水基質(zhì)蛋白凝膠產(chǎn)品，質(zhì)構特性是豆腐品質(zhì)評價的重要指標，包括硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性和回復性等是表征水豆腐品質(zhì)和質(zhì)構的重要指標[21]。由表4可知：豆腐的質(zhì)構特性中硬度指標的變幅為197.33～391.33 g，平均值為272.46 g；彈性變幅為0.72～0.89；咀嚼性變幅為175.29～381.05，最大值為017號（381.05），平均值為246.43，變異系數(shù)為24.21%，不同品種大豆制備豆腐的咀嚼性存在顯著差異；膠著性變幅為219.06～440.69；黏聚性變幅為1.06～1.14，平均值為1.12；回復性變幅為0.19～0.35。通過分析19種蛋白大豆制作而成的豆腐質(zhì)構特性結(jié)果可知，007號、017號的硬度、彈性最好，說明用007號、017號大豆制備的豆腐擁有較強的形變抵抗力及壓縮后的復原力。內(nèi)酯豆腐凝膠比較慢，緩慢的凝膠化使蛋白質(zhì)網(wǎng)絡結(jié)構更加有序密集，導致豆腐的質(zhì)構較軟[22]。因此，GDL會導致其制得的豆腐硬度和咀嚼性較小[23]。

表4 不同大豆品種內(nèi)酯豆腐質(zhì)構特性

2.4 不同大豆品種內(nèi)酯豆腐感官評定

豆腐的感官評定結(jié)果如表5所示。每個感官指標的變異系數(shù)都很大，說明不同的大豆品種做出來的豆腐感官品質(zhì)各不相同。豆腐色澤得分的變化幅度為1.2～2.7，豆腐色澤最佳的品種為018號；豆腐外形得分的變化幅度為1.4～2.7，豆腐外形最佳的品種是009號；豆腐口感得分的變化幅度為1.4～2.7，豆腐口感最佳的品種為013號；豆腐風味得分的變化幅度為1.3～2.7，豆腐風味最佳的品種為011號；豆腐斷面結(jié)構的得分幅度為1.3～2.6，斷面結(jié)構最佳的分別為 007，009，015和017號。從豆腐整體得分上來看，007的整體得分最高，能制作出感官相對優(yōu)質(zhì)的豆腐。感官評定法仍然是豆腐企業(yè)使用的主要評價方法，對豆腐的評價與儀器的分析結(jié)果相似[24]。

表5 不同大豆品種內(nèi)酯豆腐感官評價

2.5 大豆籽粒理化指標與豆腐品質(zhì)之間的相關性分析

不同品種大豆籽粒的百粒重、蛋白質(zhì)、脂肪、水分對豆腐品質(zhì)之間的相關性見表6。硬度與百粒重呈不顯著的正相關關系，相關系數(shù)分別為0.292，與脂肪含量呈現(xiàn)不顯著的負相關關系，相關系數(shù)為-0.243，這同相關研究結(jié)果一致[25-26]。豆腐的彈性與百粒重、脂肪、水分呈現(xiàn)不顯著負相關關系，相關系數(shù)分別為-0.371，-0.243和-0.272。膠著性與百粒重呈不顯著的正相關關系，相關系數(shù)分別為0.3和0.315。咀嚼性與百粒重呈現(xiàn)正相關關系，相關系數(shù)分別為0.319和0.321。持水性與百粒重、蛋白質(zhì)存在著正相關關系，相關系數(shù)分別為0.411和0.246，這與宋蓮軍等[9]在研究北豆腐過程中發(fā)現(xiàn)不同原料蛋白質(zhì)含量與豆腐的持水性呈正相關關系與硬度呈負相關關系的結(jié)論相符合。說明在一定程度上百粒重越大的大豆品種其蛋白質(zhì)含量越高，蛋白質(zhì)顆粒形成的凝膠網(wǎng)絡結(jié)構越緊密，對豆腐的鎖水效果越好，這一結(jié)果給豆制品相關企業(yè)在選擇大豆品種上提供一定選擇方向。

表6 大豆籽粒理化指標與豆腐品質(zhì)的相關性分析

2.6 豆腐感官品質(zhì)與質(zhì)構指標之間的相關性分析

由表7可知，豆腐感官評定與其質(zhì)構指標之間有著很強的相關性，這一結(jié)果與前人研究相似[27]。硬度與口感呈現(xiàn)出顯著正相關關系，相關系數(shù)為0.571，試驗結(jié)果與前人研究相似[28]；彈性與色澤、斷面結(jié)構之間有著顯著的正相關關系，相關系數(shù)分別為0.534和0.487，與風味和整體得分之間有著極顯著正相關關系，相關系數(shù)分別為0.576和0.679；咀嚼性與口感、斷面結(jié)構、整體得分之間有著顯著的正相關關系，相關系數(shù)分別為0.546，0.470和0.488；膠著性與口感之間有著顯著正相關關系，相關關系為0.564；回復性與色澤、外形、整體得分之間有著極顯著的正相關關系，相關系數(shù)分別為0.675，0.704和0.671，與風味、斷面結(jié)構有著顯著的正相關關系，相關系數(shù)分別為0.514和0.484。

表7 豆腐感官品質(zhì)與豆腐質(zhì)構指標之間的相關性

2.7 聚類分析

選擇受大豆理化成分影響較大的部分質(zhì)構特性、凝膠強度和感官指標作為變量，采用聚類分析對19種內(nèi)酯豆腐進行分類，分類方法為聚類分析的K均值聚類法[25]，將大豆分為4類，聚類中心如表8所示。第三類豆腐硬度、咀嚼性、膠著性最好，第二類豆腐硬度、咀嚼性、膠著性較好，第四類豆腐硬度、咀嚼性、膠著性一般，第一類豆腐硬度、咀嚼性、膠著性最差。從回復性看4類豆腐的回復性差別不大。第三類豆腐回復性最好、第二類豆腐回復性次之，第四類豆腐回復性最差。第三類豆腐的凝膠硬度最好，第四類豆腐的凝膠硬度較好，第二類凝膠硬度一般，第一類凝膠硬度最差。第三類豆腐的色澤、口感、斷面結(jié)構最好，第二類豆腐的色澤與第一類色澤次之，第四類色澤最差。第二類和第三類豆腐的風味最好，第一類豆腐和第四類豆腐的風味最差。第二類豆腐的口感、斷面結(jié)構較好，第四類豆腐的色澤、外形最差。第一類豆腐同第二類豆腐的外形最好，但第一類豆腐口感、斷面結(jié)構最差。內(nèi)酯豆腐由于沒有經(jīng)過物理壓榨脫水過程，故硬度越大越好，且由于第一類豆腐在感官評定及質(zhì)構測定各方面的品質(zhì)上表現(xiàn)最好，綜合上述分析，第三類豆腐最好，第二類豆腐次之，第四類豆腐一般，第一類豆腐最差。19種大豆品種被分為4類，品質(zhì)最好的第三類由017號和007號組成，品質(zhì)較好的第二類由002，011，012和014號組成，品質(zhì)一般的第四類由006，009，010，015，016和019號組成，最不適合做成內(nèi)酯豆腐的第一類由001，003，004，005，008，013和018號組成。從地區(qū)上看，來自綏化與牡丹江地區(qū)的大豆豆腐多分布于第一類別，黑河與哈爾濱的大豆多分布于第四類別，說明地區(qū)差異會對豆腐的品質(zhì)造成一定程度的影響。

表8 聚類分析

3 結(jié)論

試驗對黑龍江省主栽的19個品種大豆進行理化成分和含量分析，發(fā)現(xiàn)其百粒重、蛋白質(zhì)、脂肪、水分的變異系數(shù)分別為15.33%，3.29%，3.43%和5.64%，說明各品種大豆理化指標均存在一定的差異。從內(nèi)酯豆腐的硬度、彈性、膠著性、咀嚼性等質(zhì)構特性的品種差異性較大，而與豆腐品質(zhì)緊密相關的凝膠強度與硬度等指標也表現(xiàn)出極大的品種差異性。大豆原料的特性與內(nèi)酯豆腐加工特性存在復雜的聯(lián)系。試驗通過對19個大豆原料理化指標及內(nèi)酯豆腐的品質(zhì)指標進行分析，明確其間存在的差異性。通過大豆理化指標與內(nèi)酯豆腐品質(zhì)指標的相關性分析，進一步確定大豆理化指標在內(nèi)酯豆腐加工中的作用，為內(nèi)酯豆腐加工提供一定理論參考。