復合凝固劑在黑豆豆腐加工中的應用

劉樹萍，張佳美，孟憲嬌，蘇曉文，陸家慧，石長波

（哈爾濱商業(yè)大學旅游烹飪學院，黑龍江 哈爾濱 150028）

豆腐主要是脂肪、大豆蛋白質(zhì)與凝固劑在靜電作用、疏水作用、二硫鍵交聯(lián)作用下形成的凝膠產(chǎn)品[1]，含有豐富的營養(yǎng)成分和人體必需的微量元素，還富含人體所需的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，素有“植物肉”之稱[2]。豆腐中還含有多種生物活性物質(zhì)及大量揮發(fā)性成分，形成了其獨特的品質(zhì)[3]。現(xiàn)階段，國內(nèi)外的研究學者大都在致力于開發(fā)新型豆腐，已經(jīng)有研究人員開始對雞蛋豆腐[4]、胡蘿卜豆腐[5]等各種花色的豆腐開展探究。本文創(chuàng)新性的利用黑豆作為制作豆腐的主要原材料，豐富了豆腐的品種，同時也豐富了豆腐的營養(yǎng)與風味。

黑豆有適應性廣、營養(yǎng)價值豐富等優(yōu)點，我國黑豆資源豐富，類型繁多，在大部分地區(qū)均有種植[6]。黑豆中的膳食纖維含量是黑米的2倍，富含人體必需的多種氨基酸。不同品種的豆類蛋白質(zhì)和脂肪含量不同，但是黑豆中蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、維生素、微量元素和粗纖維的含量非常多[7]。黑豆不但有很高的營養(yǎng)價值，還具有很高的藥用價值。近年來，黑豆在各個行業(yè)均受到了不同程度的重視。

制作豆腐需要的凝固劑十分講究。硫酸鈣（石膏）用于豆腐制作已有很長的歷史，制成的豆腐保水性能好、組織細膩光滑，但殘留的未溶解硫酸鈣會使石膏豆腐有苦澀味和雜質(zhì)，風味上缺乏大豆香味[8]，并且凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間網(wǎng)孔大小不一、分布不均勻[9]。在豆腐生產(chǎn)過程中添加谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶能明顯提高豆腐的品質(zhì)[10]。復合凝固劑制備出的豆腐不僅基本上克服了傳統(tǒng)豆腐的易碎、口感不好等缺點，且在多方面均優(yōu)于單一種類的凝固劑，既保持了單一凝固劑制作豆腐的優(yōu)點，又增強了豆腐的硬度和口感，使豆腐的品質(zhì)更佳[11]。目前鮮有將復合凝固劑添加到黑豆豆腐中的相關(guān)研究，因此本試驗以此為切入點，確定制作黑豆豆腐的最佳工藝參數(shù)，旨在探討復合凝固劑在加工制作黑豆豆腐中的應用，為黑豆豆腐的標準化研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

硫酸鈣（CaSO4）：安琪酵母股份有限公司；谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（glutamine transaminase，TG）（酶活 130 U/g）：泰興市東圣生物科技有限公司；黑豆、飲用水：市售。

1.2 試劑

氫氧化鈉、硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、鹽酸、石油醚、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑、乙醇（均為分析純）：天津市風船化學試劑科技有限公司。

1.3 儀器與設備

C22-WT2203電磁爐：美的電器有限公司；HX-PB-1058料理機：佛山市海迅電器有限公司；TLE204E電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀：英國SMS公司；CM-700D色差儀：柯尼卡美能達辦公系統(tǒng)（中國）有限公司；SZF-06C索氏提取器：浙江托普儀器有限公司；BPG-9070A精密鼓風干燥箱：上海一恒科學儀器有限公司；HH-4恒溫水浴鍋：上海力辰邦西儀器科技有限公司；SH220N石墨消解儀、K9860全自動凱氏定氮儀：山東海能科學儀器有限公司。

1.4 試驗方法

1.4.1 黑豆豆腐的基本配方及工藝流程

黑豆 100 g、飲用水 800 mL、TG酶 0.25%、CaSO40.75%（凝固劑添加量以黑豆干重計）。工藝流程如下。

1.4.2 單因素試驗

按工藝流程制備黑豆豆腐，分別考察復合凝固劑質(zhì)量比（TG酶：CaSO4）、料液比、凝固溫度以及凝固時間對黑豆豆腐感官品質(zhì)的影響，試驗過程固定復合凝固劑質(zhì)量比為 1 ∶3.00、料液比為 1 ∶8（g/mL）、凝固溫度為75℃、凝固時間為30 min，分別考察復合凝固劑質(zhì)量比（1 ∶2.00、1 ∶2.50、1 ∶3.00、1 ∶3.50、1 ∶4.00）、料液比[1 ∶6.0、1 ∶7.0、1 ∶8.0、1 ∶9.0、1 ∶10.0（g/mL）]、凝固溫度（65、70、75、80、85℃）、凝固時間（20、25、30、35、40min）對黑豆豆腐感官品質(zhì)的影響。

1.4.3 正交試驗

為確定復合凝固劑在黑豆豆腐加工過程中的最佳條件，選取復合凝固劑質(zhì)量比、料液比、凝固溫度以及凝固時間4個因素進行正交試驗，以感官評價作為主要評判標準，以質(zhì)構(gòu)特性、色澤、含水率、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量5個指標輔助測定。因素水平見表1。

表1 黑豆豆腐正交試驗設計因素水平Table 1 Factors and levels of black bean curdorthogonal test design

1.5 指標測定

1.5.1 感官評價測定

黑豆豆腐感官評價標準見表2。

表2 黑豆豆腐感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standard of black bean curd

續(xù)表2 黑豆豆腐感官評價標準Continue table 2 Sensory evaluation standard of black bean curd

1.5.2 質(zhì)構(gòu)特性測定

使用質(zhì)構(gòu)儀測定樣品的硬度、內(nèi)聚性、彈性、膠黏性、咀嚼性，用直徑20 mm的取樣器在豆腐中部取邊長為20 mm的豆腐塊，樣品高20 mm；然后采用P/50鋁制圓柱形探頭測定豆腐的質(zhì)構(gòu)特性。參考劉張菊等[12]的方法，參數(shù)設定如下：測試速度50 mm/min；模式為50.00%壓縮比；起始距離30 mm；時間1 s；壓力為10 g；循環(huán)次數(shù)2次；感應元量程為250 N。盡量選擇形狀、大小均勻樣品，每組樣品重復測試3次，最后取平均值。

1.5.3 色澤測定

用色差計進行色度測定，盡量選取3個形狀大小一致的豆腐塊，隨機選取豆腐表面的3個點，應用L*、a*、b* 表示色系，測定 L*、a*、b* 的值，每次測定前以標準白度校準色差儀，室溫（25℃）下每個樣品進行3次重復，最后取平均值。

1.5.4 含水率測定

采用直接干燥法[13]測定含水率。取玻璃燒杯，標記好序號后置于恒溫干燥箱內(nèi)，瓶蓋斜支于瓶邊，干燥0.5h，稱量，記為 m3。稱取 10 g（精確到 0.000 1 g）切碎或磨細的豆腐碎，放入此稱量瓶中，試樣厚度約為3 mm，精密稱量，記為m1。然后置于恒溫干燥箱中，干燥3 h。然后再放入恒溫干燥箱內(nèi)干燥1 h左右，取出。前后兩次質(zhì)量差不超過2 mg為恒重。每個樣品重復3次，取平均值。含水率按下式計算。

式中：X為黑豆豆腐中含水率，%；m1為稱量瓶和樣品的質(zhì)量，g；m2為稱量瓶和樣品干燥為恒重的質(zhì)量，g；m3為稱量瓶的質(zhì)量，g。

1.5.5 蛋白質(zhì)含量測定

采用全自動凱氏定氮法測定[14]。準確稱?。?g～3 g）豆腐樣品，置于凱氏定氮管內(nèi)，加入硫酸銅0.4 g與硫酸鉀6 g，并加入20 mL濃硫酸。將稱取好的樣品于硝化爐上硝化處理大概7 h，硝化至溶液呈淡黃色或淡綠色為止。將硝化好的樣品冷卻后，吸取液體至100 mL容量瓶中定容。放入全自動凱氏定氮儀上自動滴定處理。共計9組試驗，每組樣品做3次平行試驗。

1.5.6 脂肪含量測定

使用索氏提取儀測定[15]。將豆腐準確稱?。?g～3 g），濾紙包裹并用線纏好，放入過濾杯內(nèi)，杯中底部鋪好脫脂棉。在已烘干至恒重的提取杯中加入70 mL石油醚，將提取杯和過濾杯與儀器連接。165℃浸提30 min，之后繼續(xù)用石油醚淋洗60 min將殘留的脂溶物淋洗出，取下提取杯，將冷凝管中的石油醚回收。提取杯在105℃下烘干3 h，干燥皿中冷卻至（20±5）℃后，稱重。計算公式如下。

式中：Y為黑豆豆腐中脂肪含量，%；m1為恒重后接收瓶和脂肪的含量，g；m0為接收瓶的質(zhì)量，g；m2為試樣的質(zhì)量，g。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.0軟件繪圖，運用IBM SPSS Statistics 23軟件進行數(shù)據(jù)顯著性分析，每組試驗重復3次，結(jié)果以平均值±標準差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 復合凝固劑質(zhì)量比對黑豆豆腐感官評分的影響

點漿是黑豆豆腐加工過程中的重要步驟，即在豆?jié){中添加凝固劑。單一的凝固劑在使用時均有各自優(yōu)缺點，隨著時代的發(fā)展，復合凝固劑應運而生[16]。復合凝固劑的不同質(zhì)量比對黑豆豆腐感官品質(zhì)的影響結(jié)果見圖1。

圖1 復合凝固劑質(zhì)量比對黑豆豆腐感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of compound coagulant ratio on sensory quality of black bean tofu

由圖1可知，感官評分隨著復合凝固劑質(zhì)量比的變化呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，達到最高分時復合凝固劑質(zhì)量比為1∶3.00，此時感官評分平均值為86.3。當復合凝固劑質(zhì)量比在1∶2.00時，黑豆豆腐的感官評分低于其他4組，可能是CaSO4的用量太少導致蛋白質(zhì)凝結(jié)不完全，形態(tài)不完整，各項指標數(shù)值較低，很大程度影響了成品的感官指標。岳文婷等[17]探究不同復合凝固劑條件下，豆腐中主要營養(yǎng)品質(zhì)差異及感官差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加CaSO4和TG酶使豆腐的營養(yǎng)品質(zhì)和感官評分高于另外兩類復合凝固劑制備的豆腐，這也說明復合凝固劑下的豆腐不僅感官品質(zhì)得到了改善，而且營養(yǎng)風味品質(zhì)也提高了不少。復合凝固劑用量比例太高或是太低都會影響豆腐的感官品質(zhì)評分，當復合凝固劑質(zhì)量比為1∶3.00時，感官評分有顯著性差異（P<0.05）。因此，選擇復合凝固劑質(zhì)量比1∶3.00進行后續(xù)試驗。

2.1.2 料液比對黑豆豆腐感官評分的影響

豆?jié){中大豆蛋白通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-水和相鄰多肽鏈之間引力與斥力的平衡形成凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)[18]，因此料液比的高低直接影響豆腐的品質(zhì)。料液比對黑豆豆腐感官品質(zhì)的影響結(jié)果見圖2。

圖2 料液比對黑豆豆腐感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of solid-to-liquid ratio on sensory quality of black bean tofu

根據(jù)相關(guān)文獻[19]，當料液比為 1 ∶9.0（g/mL）時制作的黑豆大豆復合豆腐味道好、口感佳。由圖2可知，感官評分隨著料液比的變化呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當料液比為1∶6.0（g/mL）時，黑豆豆腐的感官評分低于其他4組，可能加水量太少不利于黑豆磨漿均勻，打磨不充分制作出的成品無論在風味還是質(zhì)地上都低于其他比例的感官評分，當料液比為1∶10.0（g/mL）時，過多的水會讓黑豆打磨過度，濾出的豆?jié){濃度偏低，從而制作出的豆腐質(zhì)地和形態(tài)分數(shù)較低。在料液比為1∶8.0（g/mL）時，與其他組有顯著性差異（P<0.05）。因此，選擇料液比為 1 ∶8.0（g/mL）。

2.1.3 凝固溫度對黑豆豆腐感官評分的影響

凝固溫度的高低對黑豆豆腐的感官品質(zhì)有明顯影響。凝固溫度過高，會使豆腐變得粗糙且不均勻；凝固溫度過低不利于黑豆凝膠的產(chǎn)生，成品不成形而且容易松散。凝固溫度對黑豆豆腐感官品質(zhì)的影響結(jié)果見圖3。

圖3 凝固溫度對黑豆豆腐感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of solidification temperature on sensory quality of black bean tofu

由圖3可知，隨著凝固溫度的升高，黑豆豆腐的感官評分不斷上升，但是當凝固溫度超過75℃，感官評分下降。其中當凝固溫度在65℃時，黑豆豆腐的感官評分均低于其他4組。金楊等[20]研究表明，采用CaSO4制作豆腐時最佳的凝固溫度為85℃，但是因為其中加入了酶類凝固劑，會降低凝固的溫度。當凝固溫度過低時，大豆蛋白變性不足，只有較少的蛋白質(zhì)分子暴露出疏水基團和其他活性基團，不利于豆腐凝膠的形成[21]。凝固溫度處于75℃的成品感官評分最高，與其他組有顯著差異（P<0.05）。因此，選擇凝固溫度為75℃。

2.1.4 凝固時間對黑豆豆腐感官評分的影響

在制作黑豆豆腐的過程中，不同的凝固時間對黑豆豆腐的感官品質(zhì)有不同的影響。因此，有效控制凝固時間有利于保證黑豆豆腐的品質(zhì)。凝固時間對黑豆豆腐感官品質(zhì)的影響見圖4。

凝固時間影響蛋白質(zhì)的溶出率，從而影響豆腐凝膠網(wǎng)絡的形成[22]。由圖4可知，隨著凝固時間的延長，黑豆豆腐的感官評分不斷升高，豆腐質(zhì)地逐漸變硬，刀切面氣孔減少[23]。但是當凝固時間超過30 min時，黑豆豆腐的細嫩程度有所改變，逐漸變得粗糙[24]。感官質(zhì)量下降，可能是因為豆?jié){中蛋白的巰基發(fā)生氧化，使豆腐硬度降低，對豆腐的形成產(chǎn)生不利影響[25]。當凝固時間在20 min時，黑豆豆腐的感官評分低于其他組，可能是凝固時間過短，大豆蛋白沉淀成凝膠量少而且較為松散、不成形。凝固時間為30 min時的成品感官評分最高，與其他組有顯著差異（P＜0.05），成品形狀完整，色澤明亮有光澤，富有豆制品的香味。因此，選擇凝固時間為30 min。

圖4 凝固時間對黑豆豆腐感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of setting time on sensory quality of black bean tofu

2.2 正交試驗設計及結(jié)果分析

2.2.1 感官評價結(jié)果

在單因素試驗基礎上，為確定制作黑豆豆腐的最佳工藝條件，以感官評價作為主要評判標準，試驗設計及結(jié)果見表3。

表3 正交試驗的感官評價測定結(jié)果Table 3 Sensory evaluation results of orthogonal test

由表 3 可知，RB＞RC＞RA＞RD，即 B 料液比對黑豆豆腐的品質(zhì)風味具有很大的影響，其次為C凝固溫度、A復合凝固劑質(zhì)量比和D凝固時間。根據(jù)k值得出，最優(yōu)配方組合為A2B2C3D2，即凝固劑質(zhì)量比為1∶3.00（TG酶 0.25%、CaSO40.75%）、料液比為 1∶8.0（g/mL）、凝固溫度為78℃、凝固時間為30 min。由于D凝固時間對于試驗結(jié)果影響最小，并且考慮到時間成本，因此可以將30 min縮短為27 min（即正交試驗第5組），此時感官評分最高（93.0）。

2.2.2 質(zhì)構(gòu)特性測定結(jié)果

質(zhì)構(gòu)特性測定試驗結(jié)果見表4。

表4 正交試驗的質(zhì)構(gòu)特性測定結(jié)果Table 4 The results of texture characteristics determination by orthogonal test

大豆蛋白熱變性程度過低會導致大豆蛋白中的肽鏈無法很好地展開，從而無法形成穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；而熱變性程度過高則會使大豆蛋白形成不溶性聚集體，最終導致大豆蛋白無法形成較好的凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。因此，在制備過程中要保證大豆蛋白的熱變性在一定范圍內(nèi)，以確保大豆蛋白凝膠網(wǎng)絡形成[26]。豆腐質(zhì)構(gòu)方面差異由蛋白組分的較大差異引起[27]。由表4可知，第5組樣品硬度、彈性與咀嚼性表現(xiàn)出更好的狀態(tài)，而且與其他各組差異顯著（P＜0.05），說明這組樣品形態(tài)較好、口感品質(zhì)俱佳，因此第5組質(zhì)構(gòu)特性最優(yōu)。

2.2.3 色澤測定結(jié)果

在單因素試驗基礎上，為確定制作黑豆豆腐的最佳工藝條件，以色澤指標輔助測定，試驗結(jié)果見表5。

表5 正交試驗的色澤測定結(jié)果Table 5 Results of color determination by orthogonal test

L*值越小，說明豆腐色澤越暗淡，b*的數(shù)值越大，說明色澤越黃[28]。由表5可知，L*值大致呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，可能是因為隨著溶劑體積的增大，黑豆豆腐的品質(zhì)越來越好，水分不斷向外擴散，導致豆腐表面對光的折射率發(fā)生改變，從而引起L*值的變化。并且第5組a*值與其他組有顯著差異（P<0.05）。綜上，第5組試驗樣品的色澤呈現(xiàn)較好的狀態(tài)，顏色均一，整體的接受性較高。

2.2.4 基本成分測定結(jié)果

在單因素試驗基礎上，為確定制作黑豆豆腐的最佳工藝條件，以含水率、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量輔助測定，試驗結(jié)果見表6。

表6 正交試驗的含水率及蛋白質(zhì)含量及脂肪含量測定結(jié)果Table 6 Determination results of moisture content，protein content and fat content by orthogonal test

由表6可知，第9組含水率最低，與其他組差異明顯，可能是由該組溶劑體積和凝固溫度較低、凝固時間較短導致。第5組相對其他組，含水率較高，成品口感嫩滑細膩有彈性，整體可接受程度較高。第5組蛋白質(zhì)含量最高，與其他組差異顯著（P＜0.05）。黑豆豆腐中蛋白質(zhì)含量越高，豆腐的品質(zhì)風味越好。適當?shù)奶砑幽{水可使黑豆豆腐中蛋白質(zhì)含量增加。TG酶為生物酶，添加到復合凝固劑中會使豆腐本身蛋白質(zhì)含量增加，而且黑豆中富含蛋白質(zhì)，二者雙重作用會使黑豆豆腐的蛋白質(zhì)含量和營養(yǎng)價值相對于其他普通豆腐更高。從脂肪含量結(jié)果分析，第5組樣品脂肪含量最低。黑豆豆腐中脂肪含量越高，豆腐的品質(zhì)風味越差。料液比對黑豆豆腐脂肪含量影響最為顯著，可能是因為料液比影響磨漿的充分程度，太多或者太少的水磨漿，會使大豆中的脂肪流出，從而使黑豆豆腐的脂肪含量降低。綜上，黑豆豆腐的最佳制作工藝為凝固劑質(zhì)量比1∶3.00、料液比1∶8.0（g/mL）、凝固溫度 78℃、凝固時間為27 min。

3 結(jié)論

本研究通過單因素試驗及正交試驗，結(jié)合感官評價、質(zhì)構(gòu)特性、色澤、含水率、蛋白質(zhì)含量及脂肪含量測定結(jié)果，確定黑豆豆腐最佳工藝為復合凝固劑質(zhì)量比（TG 酶：CaSO4）1 ∶3.00、料液比 1 ∶8.0（g/mL）、凝固溫度78℃、凝固時間為27 min。此條件下制作的黑豆豆腐塊形完整、質(zhì)地堅實、口感醇香且色澤均一。