不同大豆品種理化成分與全豆豆腐加工特性分析

李美麗,胡文藝,雷郅軒,蘭秋雨,劉衛(wèi)國(guó),楊文鈺,張 清

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,四川雅安 625014; 2.四川省作物帶狀復(fù)合種植工程技術(shù)研究中心,四川成都 611130)

大豆?fàn)I養(yǎng)價(jià)值豐富,含有多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),包括蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等產(chǎn)能營(yíng)養(yǎng)素及鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)元素[1]。大豆中還富含膳食纖維,可起到降低血漿膽固醇、調(diào)節(jié)腸道功能[2-3]。隨著人們健康飲食意識(shí)的不斷增強(qiáng),大豆消費(fèi)不僅在東方國(guó)家成為飲食主流,在一些西方國(guó)家也逐漸受到關(guān)注,豆類(lèi)制品也越來(lái)越受到消費(fèi)者的喜愛(ài)[4]。

大豆常被加工為豆腐、腐竹、豆干、豆豉等豆類(lèi)制品。豆腐消費(fèi)廣泛,價(jià)格低廉,營(yíng)養(yǎng)豐富。在傳統(tǒng)豆腐的加工過(guò)程中,長(zhǎng)時(shí)間浸泡的大豆,經(jīng)磨漿、煮熟、過(guò)濾制得熟豆?jié){,后加入凝固劑使其凝固。最后,通常采用物理壓力使傳統(tǒng)豆腐脫水成型[5-7]。全豆豆腐的制作工藝較傳統(tǒng)工藝省去了過(guò)濾豆渣環(huán)節(jié),提高了原料的利用率、減低成本、減少環(huán)保壓力,并保留了原料大豆絕大部分營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。由于豆渣的存在,全豆豆腐的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值顯著高于傳統(tǒng)豆腐[8-9]。豆腐是由蛋白質(zhì)顆粒在凝固劑的作用下聚集形成豆腐凝膠,大豆中蛋白含量、脂肪、鈣、磷、水溶性蛋白含量、蛋白質(zhì)組分均會(huì)影響豆腐凝固過(guò)程,從而影響豆腐的品質(zhì)[10-15]。大豆原料蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)亞基組分、脂質(zhì)、植酸與鈣等含量與傳統(tǒng)豆腐品質(zhì)特性的關(guān)系已早有研究[16-17]。大豆原料理化成分與全豆豆腐品質(zhì)特性的相關(guān)性鮮有報(bào)道。

本研究選擇以19種大豆(主要來(lái)自東北地區(qū)和西南地區(qū))為原料,采用干法制漿法制備豆?jié){,以填充法分裝,葡萄糖內(nèi)脂(GDL)為凝固劑制備全豆豆腐,研究各品種大豆的蛋白質(zhì)、脂肪、鈣、磷、植酸、水溶性蛋白質(zhì)含量、蛋白質(zhì)組分等理化指標(biāo)與全豆豆腐品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系,旨在為大豆原料的選育及改善全豆豆腐品質(zhì)提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

墾農(nóng)30、墾農(nóng)23、黑農(nóng)71、富黑2號(hào)、合農(nóng)59、東豆1號(hào)、東豆17號(hào)、東豆9號(hào)、吉育89 由黑龍江育種單位提供;黑豆、蘇豆12、南豆12(套作)、南夏豆25、南豆12(凈作)、貢秋豆8號(hào) 由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供;南豆25 由南充農(nóng)科院提供;五星4號(hào)、冀豆12 由河南農(nóng)科院提供;所有大豆樣本(19種) 均收獲于2017年;五水硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、濃鹽酸、硼酸、氫氧化鈉、無(wú)水亞硫酸鈉、三氯化鐵、磺基水楊酸、氧化鑭等 分析純,成都市科龍化工試劑廠;葡萄糖內(nèi)脂(GDL) 食品級(jí),安徽省興宙醫(yī)藥食品有限公司;復(fù)配豆制品消泡劑(食品級(jí)) 江蘇卓云豆寶食品有限公司;植酸鈉、磷酸氫二鉀、碳酸鈣等 純度均大于99.99%,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;蛋白電泳試劑盒 博士德生物工程有限公司。

XL-10B密封性搖擺式粉碎機(jī) 廣州市旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司;KDN-1雷磁自動(dòng)凱氏定氮儀 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;SZF-06A索氏提取儀 上海新嘉電子有限公司;Z-2000原子吸收分光光度計(jì) 日立高新技術(shù)(上海)國(guó)際貿(mào)易有限公司北京分公司;UV-6100紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司;Mini-PROTEAN? Tetra電泳槽、Bio-Rad Powerpac Basic基礎(chǔ)電泳儀 美國(guó)Bio-Rad伯樂(lè)公司;Texture Analyser型質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro System有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 大豆原料前處理 將大豆原料除雜、清洗、烘干后,稱(chēng)取100 g大豆于搖擺式粉碎機(jī)中粉碎,粉碎時(shí)間80 s,制得的未過(guò)篩的大豆干粉密封于塑料袋中備用。

1.2.2 大豆理化指標(biāo)的測(cè)定 粗蛋白含量測(cè)定參照GB 5009.5-2016;粗脂肪含量測(cè)定參照GB 5009.6-2016;鈣含量測(cè)定參照GB 5009.92-2016;磷含量測(cè)定參照GB 5009.87-2016;植酸含量測(cè)定采用三氯化鐵比色法[18];水溶性蛋白質(zhì)含量考馬斯亮藍(lán)G-250法[19]。

1.2.3 全豆豆腐制備 全豆豆腐的制作參照劉昱彤[20]的方法并稍作改進(jìn),稱(chēng)取60 g大豆干粉,以1∶6粉水比進(jìn)行干法制漿,向豆?jié){中加入0.3%(w/w)消泡劑,煮漿至90 ℃,并在90 ℃水浴鍋中保溫10 min,冷卻至室溫,向豆?jié){中加入0.5%(w/w)GDL,邊攪拌邊添加使其混合均勻,50 ℃水浴鍋中保溫1 h,85 ℃中保溫20 min,冷水中冷卻30 min,放入4 ℃冰箱過(guò)夜備用。

1.2.4 全豆豆腐得率的測(cè)定 參考Cai等[21]的方法,將豆腐冷卻至室溫后稱(chēng)重,計(jì)算每100 g大豆干粉所得鮮全豆豆腐的質(zhì)量(g)。

1.2.5 全豆豆腐保水性測(cè)定 參考Puppo等[22]測(cè)定豆腐保水性(WHC)的方法并稍作修改,稱(chēng)取5 g全豆豆腐于填充足量的脫脂棉花的50 mL離心管中,平衡后,以1000 r/min速率離心10 min,離心后豆腐重量m1,將稱(chēng)重后的豆腐稍加粉碎,置于烘至恒重的培養(yǎng)皿中于105 ℃烘箱烘干6 h,記錄烘干全豆豆腐質(zhì)量m0。

1.2.6 全豆豆腐含水量的測(cè)定 采用國(guó)標(biāo)方法GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》測(cè)定全豆豆腐水分含量[23],稱(chēng)量全豆豆腐5 g(m0),置于已恒重的稱(chēng)量皿(m1)中,于105 ℃烘箱中烘至恒重,記錄質(zhì)量m2。

表1 19個(gè)大豆品種籽粒中的理化成分含量Table 1 Physicochemical component of 19 soybean varieties

1.2.7 全豆豆腐質(zhì)構(gòu)特性及凝膠強(qiáng)度的測(cè)定 全豆豆腐從4 ℃冰箱取出后,待豆腐溫度變?yōu)槭覝貢r(shí),進(jìn)行測(cè)定。全豆豆腐的質(zhì)構(gòu)特性和凝膠強(qiáng)度均采用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)量,質(zhì)構(gòu)特性分析參考TPA模式,參數(shù)條件為:探頭型號(hào)P/0.5,測(cè)前速率5.00 mm/s、測(cè)中速率1.00 mm/s、測(cè)后速率5.00 mm/s,間隔時(shí)間5 s,壓縮形變率30%,測(cè)試距離為10 mm;凝膠強(qiáng)度參考Return to start 模式,除了無(wú)“間隔時(shí)間”與“壓縮形變率”,其余參數(shù)條件與質(zhì)構(gòu)分析一致。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)均進(jìn)行3個(gè)重復(fù)平行試驗(yàn),采用Excel進(jìn)行平均值、變幅、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)等常規(guī)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)分析,利用SPSS 20.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)性分析及聚類(lèi)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種大豆基本理化指標(biāo)分析

19種大豆粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、鈣、磷、植酸及水溶性蛋白的含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可以看出,19種大豆粗蛋白含量變幅范圍為35.15～49.77 g/100 g,平均值為41.55 g/100 g(蛋白質(zhì)含量折算系數(shù)為6.25),標(biāo)準(zhǔn)差為4.82,變異系數(shù)為11.60%。大豆粗脂肪含量變幅范圍為14.42～20.57 g/100 g,平均值為17.40 g/100 g,標(biāo)準(zhǔn)差為1.60,變異系數(shù)為9.20%。鈣含量變幅范圍為228.17～417.16 mg/100 g,平均值為309.70 mg/100 g,標(biāo)準(zhǔn)差為54.67,變異系數(shù)為17.65%。磷含量變幅范圍為293.77～701.41 mg/100 g,平均值為545.31 mg/100 g,標(biāo)準(zhǔn)差為91.72,變異系數(shù)為16.82%。植酸含量變幅范圍14.38～25.60 mg/g,平均值為21.98 mg/g,標(biāo)準(zhǔn)差為2.68,變異系數(shù)為12.19%。水溶性蛋白含量范圍62.53～102.80 mg/mL,平均值83.84 mg/mL,標(biāo)準(zhǔn)差為10.10,變異系數(shù)為12.05%。19種大豆各理化成分含量的變異系數(shù)均較大,其中大豆鈣含量的變異系數(shù)達(dá)到17.65%,而變異系數(shù)相對(duì)較低的是脂肪含量為9.20%。19種大豆間各理化成分含量均表現(xiàn)出一定程度的變異,其中不同大豆品種中鈣含量的變異程度較其他成分更大,這與大豆的遺傳特性與生長(zhǎng)環(huán)境有關(guān)。

2.2 全豆豆腐得率、保水性和含水量分析

19種全豆豆腐的得率、保水性和含水量測(cè)量結(jié)果如表2所示。從表2可以看出,不同品種大豆所制得的全豆豆腐的得率變幅范圍為417.38～609.81 g/100 g,標(biāo)準(zhǔn)差為42.68,變異系數(shù)為7.44%。經(jīng)加熱后的全豆豆?jié){在冷卻過(guò)程中,部分較大脂肪顆粒易集中于豆?jié){表面,與變性后的蛋白質(zhì)顆粒結(jié)合聚集形成一層膜[24]。全豆豆?jié){表面膜的厚度和質(zhì)量可能與豆?jié){粘度、豆?jié){中蛋白質(zhì)顆粒及水溶性蛋白含量相關(guān)。該膜在后續(xù)全豆豆?jié){凝固的過(guò)程中,對(duì)蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成帶來(lái)不利影響。本研究將全豆豆?jié){表面膜挑去,而表面膜的厚度及質(zhì)量便可直接影響到豆腐的得率,因此由不同品種大豆制得的全豆豆得率存在一定程度的差異性。全豆豆腐的保水性和含水量的變異系數(shù)分別為1.57%和0.53%,說(shuō)明大豆品種對(duì)全豆豆腐的保水性和含水量的影響程度不大。

表2 不同品種全豆豆腐得率、保水性和含水量的比較Table 2 Yield,water holding capacity and water content of different varieties of whole soybean curds

注:不同小寫(xiě)字母代表不同大豆品種相同指標(biāo)差異顯著,P<0.05;表3同。

表3 不同品種全豆豆腐質(zhì)構(gòu)特性的比較Table 3 Texture characteristics of different varieties of whole soybean curds

2.3 全豆豆腐凝膠強(qiáng)度、質(zhì)構(gòu)特性分析

各品種全豆豆腐凝膠強(qiáng)度及質(zhì)構(gòu)特性如表3所示,全豆豆腐凝膠強(qiáng)度變幅范圍為120.32～194.28 g,變異系數(shù)為13.49%,不同品種豆腐凝膠強(qiáng)度差異性較大。全豆豆腐的質(zhì)構(gòu)特性中,彈性、黏聚性和回復(fù)性的變異系數(shù)較小,分別為2.08%、4.44%和6.49%。而硬度、粘附性、膠著性、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)特性變異系數(shù)范圍為14.93%～23.37%,表現(xiàn)出較大的變異性。可見(jiàn),不同的大豆品種生產(chǎn)的全豆豆腐,在凝膠特性和質(zhì)構(gòu)特性上均有較大差異。

表4 大豆基本理化成分與全豆豆腐得率、保水性和含水量之間相關(guān)性Table 4 Correlation between basic physicochemical components of soybean and the yield, water retention and water content of whole soybean curds

注:*表示相關(guān)性顯著(P<0.05)；**表示相關(guān)性極顯著(P<0.01)；表5同。

表5 大豆基本理化成分與全豆豆腐凝膠強(qiáng)度與質(zhì)構(gòu)特性之間相關(guān)性Table 5 Correlation between the basic physicochemical components of soybean and the strength and texture properties of whole soybean curds

2.4 大豆理化指標(biāo)與全豆豆腐得率、保水性和含水量的相關(guān)性分析

不同品種大豆基本理化成分與全豆豆腐得率、保水性和含水量的相關(guān)分析見(jiàn)表4,大豆蛋白質(zhì)組分與全豆豆腐得率、保水性和含水量相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4大豆基本理化成分與全豆豆腐得率、保水性和含量相關(guān)分析可以看出,全豆豆腐的得率與大豆中蛋白質(zhì)和水溶性蛋白質(zhì)含量呈不顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.283、0.408。全豆豆腐的保水性與大豆中蛋白質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.692,與大豆的脂肪含量都呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為-0.540(P<0.05)。

全豆豆腐得率與大豆原料蛋白質(zhì)、水溶蛋白質(zhì)含量呈不顯著正相關(guān),但全豆豆腐的得率并不完全取決于大豆中蛋白質(zhì)含量,可能還與蛋白質(zhì)組成、水溶性蛋白的聚集程度有關(guān),因此它們的關(guān)系并不顯著[25]。同時(shí),全豆豆腐得率還可能與豆?jié){表面膜的厚度、全豆豆?jié){中豆渣的吸水溶脹程度有關(guān)。全豆豆腐的保水性與蛋白質(zhì)含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系,說(shuō)明蛋白質(zhì)含量越高,蛋白質(zhì)顆粒形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)更加緊密,對(duì)水分的保留效果就越好,保水性能就越好,而與脂肪含量成顯著負(fù)相關(guān),這與相關(guān)研究結(jié)論一致[26-27]。

2.5 大豆理化指標(biāo)與全豆豆腐凝膠強(qiáng)度與質(zhì)構(gòu)特性的相關(guān)性分析

不同品種大豆基本理化指標(biāo)與全豆豆腐凝膠強(qiáng)度與質(zhì)構(gòu)特性的相關(guān)分析結(jié)果見(jiàn)表5,大豆蛋白質(zhì)組分與全豆豆腐凝膠強(qiáng)度與質(zhì)構(gòu)特性的相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可以看出,全豆豆腐的凝膠強(qiáng)度、硬度均與大豆中蛋白質(zhì)含量成顯著正相關(guān)(P<0.05),相關(guān)系數(shù)分別為0.558和0.477;且均與與脂肪含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)分別為-0.756(P<0.01)和-0.639(P<0.05)。全豆豆腐硬度與大豆中植酸含量不存在顯著的相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.144。全豆豆腐的膠著性與咀嚼性與蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05),相關(guān)系數(shù)分別為0.490、0.505,與大豆中脂肪含量成極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01),相關(guān)系數(shù)分別為-0.692、-0.708。

豆腐的凝膠強(qiáng)度與硬度與大豆中蛋白質(zhì)含量的正相關(guān)關(guān)系,與脂肪含量的負(fù)相關(guān)關(guān)系已早有研究[28-30],本研究中全豆豆腐表現(xiàn)出相同的關(guān)系趨勢(shì)。全豆豆腐硬度與大豆籽粒植酸含量不存在顯著的相關(guān)關(guān)系，與文獻(xiàn)[12,31]的報(bào)道相一致,文獻(xiàn)[17,32]報(bào)道豆腐硬度與大豆中植酸含量成顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,這可能與實(shí)驗(yàn)樣品數(shù)量和品種的差異性有關(guān)。

2.6 大豆理化成分與豆腐加工特性分析

選擇受大豆理化成分影響較大的全豆豆腐品質(zhì)指標(biāo)包括得率、保水性、含水量、凝膠強(qiáng)度及部分質(zhì)構(gòu)特性為作為變量,采用聚類(lèi)分析對(duì)19種全豆豆腐進(jìn)行分類(lèi),分類(lèi)方法為聚類(lèi)分析的K均值聚類(lèi)法,將豆腐分為4類(lèi),聚類(lèi)中心如表6所示。

由表6可以看出,第二類(lèi)豆腐得率最高,而第一類(lèi)豆腐得率最低,第四類(lèi)豆腐得率居中,第三類(lèi)豆腐得率與第二類(lèi)豆腐得率十分接近。從保水性來(lái)看,四類(lèi)豆腐保水性相差不大,第二類(lèi)保水性最高,而第一類(lèi)豆腐保水性最低。四類(lèi)豆腐的含水量差距不大,其中第四類(lèi)豆腐含水量高。從豆腐凝膠強(qiáng)度與質(zhì)構(gòu)特性來(lái)看,第二類(lèi)豆腐的凝膠強(qiáng)度較高,隨之是第一類(lèi)和第四類(lèi),最低為第三類(lèi)豆腐,而豆腐硬度的類(lèi)別順序與凝膠強(qiáng)度基本一致。四類(lèi)豆腐的膠著性與咀嚼性表現(xiàn)為一致的類(lèi)別順序,膠著性與咀嚼性最高的是第二類(lèi)豆腐,第一類(lèi)與第三類(lèi)豆腐居中,最低的是第四類(lèi)豆腐。

表6 最終聚類(lèi)中心Table 6 Final cluster centers

因?yàn)槎乖拇嬖?全豆豆腐的凝膠強(qiáng)度與硬度普遍偏小,本研究中第二類(lèi)豆腐得率、保水性、凝膠強(qiáng)度及質(zhì)構(gòu)特性均較好。有研究指出,得率較高的豆腐,其品質(zhì)較好[21],因此可以得到,第二類(lèi)豆腐品質(zhì)最好,第三類(lèi)與第四類(lèi)居中,第一類(lèi)最差。

19種全豆豆腐被分為了4類(lèi),其中第二類(lèi)豆腐包括東豆17、蘇豆12、南豆12(套)、南夏豆25、冀豆12、南豆25、五星4號(hào),其得率、保水性能、凝膠強(qiáng)度及質(zhì)構(gòu)特性均較好。第三類(lèi)豆腐主要包括墾農(nóng)30、墾農(nóng)23、黑農(nóng)71、合農(nóng)59、東豆1號(hào)、墾農(nóng)26、南豆12(凈)和吉育89,其得率較高,但凝膠強(qiáng)度較低,品質(zhì)居中。第四類(lèi)豆腐包括富黑2號(hào)、東豆9號(hào)和貢秋豆8號(hào),其得率、保水性及質(zhì)構(gòu)特性處于中等水平,較第三類(lèi)豆腐差。黑豆屬于第一類(lèi),其得率、保水性、凝膠特性及質(zhì)構(gòu)特性均較差。

3 結(jié)論

對(duì)19個(gè)品種大豆進(jìn)行理化成分和含量分析,發(fā)現(xiàn)其蛋白質(zhì)、脂肪、鈣、磷、植酸和水溶性蛋白含量的變異系數(shù)分別為11.60%、9.21%、17.65%、16.82%、12.19%、12.05%,說(shuō)明各品種大豆理化指標(biāo)均存在一定的差異。從豆腐品質(zhì)的角度,各品種加工的全豆豆腐的得率、保水性、含水量的變幅范圍是417.38～609.81、75.54～80.01、83.56～85.66 g/100 g,通過(guò)方差分析,全豆豆腐得率表現(xiàn)出一定的差異性,而各品種豆腐的保水性與含水量差異不大。全豆豆腐的硬度、粘附性、膠著性、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)特性的品種差異性較大,而與豆腐品質(zhì)緊密相關(guān)的凝膠強(qiáng)度與硬度等指標(biāo)也表現(xiàn)出極大的品種差異性。

大豆原料的特性與全豆豆腐加工特性存在復(fù)雜的聯(lián)系。本研究發(fā)現(xiàn)豆腐的得率與大豆中蛋白質(zhì)和水溶性蛋白質(zhì)含量呈不顯著正相關(guān)(r=0.283、r=0.408),與鈣含量呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.487)。而保水性與大豆蛋白質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)(r=0.692),與脂肪含量顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.540)。全豆豆腐凝膠強(qiáng)度與硬度均與大豆蛋白質(zhì)含量成正相關(guān)關(guān)系(r=0.558、r=0.477),與脂肪含量成極顯著或顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=0.756、r=0.639),而膠著性與咀嚼性等質(zhì)構(gòu)指標(biāo)也受到蛋白質(zhì)與脂肪含量的影響。上述結(jié)果表明,大豆品種理化成分與含量對(duì)豆腐加工特性影響極顯著。

通過(guò)聚類(lèi)分析,將全豆豆腐分為四類(lèi),其中由東豆17、蘇豆12、南豆12(套)、南夏豆25、冀豆12、南豆25和五星4號(hào)大豆品種生產(chǎn)的全豆豆腐得率、保水性能、及質(zhì)構(gòu)特性均較好,該類(lèi)大豆品種具有較好的豆腐加工特性。

本研究通過(guò)對(duì)大豆原料理化指標(biāo)及全豆豆腐的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析,明確了其間存在的差異性。再通過(guò)大豆理化成分與全豆豆腐品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析,進(jìn)一步確定大豆成分在全豆豆腐加工中的作用,為全豆豆腐加工提供一定理論參考。