軟包裝調(diào)味大豆褐變控制技術(shù)研究

劉洋鋒，溫欣冉，孫浩月，張卉

(沈陽化工大學(xué) 制藥與生物工程學(xué)院，沈陽 110142)

大豆含有豐富的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、鈣及B族維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是我國(guó)居民膳食中優(yōu)質(zhì)營(yíng)養(yǎng)素的重要來源之一，其加工制品也深受廣大消費(fèi)者歡迎。但由于大豆中含有豐富的蛋白質(zhì)和糖類，在生產(chǎn)加工及儲(chǔ)存過程中極易發(fā)生褐變反應(yīng)，使大豆制品的顏色加深，影響產(chǎn)品的感官性狀[1,2]，因而目前市場(chǎng)上的預(yù)包裝大豆加工制品均為棕色、褐色等深顏色產(chǎn)品。因此，為了滿足消費(fèi)者對(duì)淡色大豆制品的需求、豐富大豆產(chǎn)品種類而亟需解決的關(guān)鍵問題是開發(fā)淡色大豆制品的護(hù)色技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)大豆制品褐變控制的研究文獻(xiàn)缺乏，僅見陳艷等[3]通過添加亞硫酸鹽、磷酸鹽等對(duì)五香大豆產(chǎn)品進(jìn)行防褐變研究的報(bào)道，但對(duì)大豆制品添加復(fù)合有機(jī)酸、生產(chǎn)工藝等對(duì)產(chǎn)品褐變的影響還未見報(bào)道。因此，本研究在參考綦菁華等[4]影響熟化板栗非酶褐變的因素及防褐變技術(shù)的研究以及吳惠玲等[5]對(duì)模擬食品體系美拉德反應(yīng)的研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)軟包裝淡色大豆褐變?cè)蚣昂肿兛刂萍夹g(shù)進(jìn)行了研究，以期實(shí)現(xiàn)淡色大豆制品在保質(zhì)期內(nèi)不發(fā)生肉眼可見的顏色加深變化，為淡色大豆制品的生產(chǎn)提供了可行的技術(shù)措施。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

三聚磷酸鈉、焦亞硫酸鈉、檸檬酸、乳酸：均為食品級(jí)，購于沈陽萊博科貿(mào)有限公司；大豆、配菜、料酒、鹽粉、味精、白糖、植物油：購于沈陽市榮信農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；水溶性十三香粉、防腐劑、混合香精：由遼寧某食品有限公司提供。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

DNP-9022恒溫培養(yǎng)箱 上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司；MLS-3751立式滅菌鍋 日本三洋電機(jī)公司；DZ400真空包裝機(jī) 鄭州星火包裝機(jī)械有限公司；D90單反相機(jī) 尼康株式會(huì)社；F2038/H7001無影燈 康爾健醫(yī)療科技有限公司；UTP電子天平 上海花潮電器有限公司；FA2004分析天平 常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

選料→泡豆→瀝水→拌料→真空包裝→殺菌→保溫→顏色評(píng)分。

產(chǎn)品基礎(chǔ)配方由遼寧某食品企業(yè)提供，調(diào)味料及配菜與復(fù)水大豆的質(zhì)量比為1∶8。

1.2.2 大豆制品顏色檢測(cè)方法

樣品準(zhǔn)備：參照食品保質(zhì)期的研究方法[6]，將待測(cè)樣品在55 ℃保溫4天后進(jìn)行顏色比較。

顏色檢測(cè)方法：樣品采用直徑10 cm的培養(yǎng)皿盛裝，單層覆蓋皿底面；采用38 W無影燈照明，光源與樣品距離30 cm；拍攝參數(shù)：M1/200，F(xiàn)3.5，ISO250 18 mm，白平衡為陰天；采用Photoshop軟件選取照片中典型樣品3點(diǎn)，得到3組RGB數(shù)值[7]。再通過公式(1)把RGB模式轉(zhuǎn)換成 YUV 模式，通過Y值比較顏色：

Y=R×0.299+G×0.587+B×0.114。

公式(1)

式中：Y為明亮度(灰階)；R為紅色通道的顏色；G為綠色通道的顏色；B為藍(lán)色通道的顏色。

以企業(yè)原配方拌料裝袋后水煮30 min的大豆的Y值為滿分標(biāo)準(zhǔn)，用公式(2)計(jì)算各處理樣品的得分：

得分=100-(水煮組Y值-實(shí)驗(yàn)組Y值)/水煮組Y值×100。

公式(2)

1.2.3 滅菌工藝對(duì)大豆制品褐變的影響

采用企業(yè)基礎(chǔ)配方，在完成拌料及封袋后，分別在105，110 ℃條件下滅菌8 min，保溫后進(jìn)行顏色檢測(cè)，計(jì)算樣品得分。以企業(yè)原始配方的大豆制品作為空白對(duì)照。

1.2.4 添加有機(jī)酸對(duì)大豆制品褐變的影響

采用企業(yè)提供的大豆制品配方，在上一步最優(yōu)結(jié)果的基礎(chǔ)上，分別加入0.225%檸檬酸+0.075%乳酸、0.200%檸檬酸+0.100%乳酸、0.150%檸檬酸+0.150%乳酸、0.100%檸檬酸+0.200%乳酸、0.075%檸檬酸+0.225%乳酸，滅菌保溫后進(jìn)行顏色檢測(cè)，計(jì)算樣品得分。以企業(yè)原始配方的大豆制品作為空白對(duì)照。

1.2.5 添加焦亞硫酸鈉對(duì)大豆制品褐變的影響

采用企業(yè)提供的大豆制品配方，在上一步最優(yōu)結(jié)果的基礎(chǔ)上，分別加入0.010%，0.015%，0.020%，0.025%，0.030%的焦亞硫酸鈉，滅菌保溫后進(jìn)行顏色檢測(cè)，計(jì)算樣品得分。以企業(yè)原始配方的大豆制品作為空白對(duì)照。

1.2.6 添加三聚磷酸鈉對(duì)大豆制品褐變的影響

采用企業(yè)提供的大豆制品配方，在上一步最優(yōu)結(jié)果的基礎(chǔ)上，分別加入0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的三聚磷酸鈉，滅菌保溫后進(jìn)行顏色檢測(cè)，計(jì)算樣品得分。以企業(yè)原始配方的大豆制品作為空白對(duì)照。

1.3 正交試驗(yàn)

根據(jù)上述單因素試驗(yàn)結(jié)果及參考相關(guān)文獻(xiàn)，采用L9(34)正交試驗(yàn)對(duì)影響產(chǎn)品褐變的亞硫酸鹽添加量、三聚磷酸鈉添加量和復(fù)合有機(jī)酸配比等關(guān)鍵褐變控制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 殺菌工藝對(duì)大豆制品褐變的影響

圖1 滅菌工藝對(duì)大豆制品褐變的影響Fig.1 Effect of sterilization process on browning of soybean products

由圖1可知，當(dāng)滅菌溫度過高、時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，產(chǎn)品評(píng)分較低，褐變嚴(yán)重。當(dāng)滅菌溫度較高、時(shí)間過短時(shí)，雖然評(píng)分較高，但通過品嘗發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有明顯生豆味，且口感較硬，不符合企業(yè)生產(chǎn)銷售標(biāo)準(zhǔn)，故采用105 ℃、8 min的滅菌工藝。

2.2 有機(jī)酸添加比例對(duì)大豆制品褐變的影響

圖2 有機(jī)酸比例對(duì)大豆制品褐變的影響Fig.2 Effect of organic acid ratios on browning of soybean products

不同種類的有機(jī)酸對(duì)大豆制品褐變的抑制程度有明顯差異，故首先確定了最佳的有機(jī)酸組合，然后在大豆制品中加入不同的有機(jī)酸配比。發(fā)現(xiàn)同種有機(jī)酸添加比例的不同對(duì)大豆制品褐變的抑制程度有差異。由圖2可知，當(dāng)檸檬酸和乳酸總添加量為0.3%，檸檬酸和乳酸添加比例為3∶1時(shí)，對(duì)大豆制品褐變的抑制最顯著，且成本也較低。

2.3 焦亞硫酸鈉添加量對(duì)大豆制品褐變的影響

圖3 不同濃度焦亞硫酸鈉對(duì)大豆制品褐變的影響Fig.3 Effect of different concentration of sodium pyrosulfite on browning of soybean products

由圖3可知，焦亞硫酸鈉對(duì)抑制大豆制品褐變效果顯著?？傮w趨勢(shì)為：隨著焦亞硫酸鈉含量的增加，抑制褐變效果越加明顯，但在其添加量為0.03%時(shí)，評(píng)分略微有所下降。這是因?yàn)榻箒喠蛩徕c能抑制葡萄糖等還原糖生成5-羥基糠醛，從而阻止美拉德反應(yīng)的發(fā)生[9]。故綜合考慮國(guó)家食品添加劑添加標(biāo)準(zhǔn)及抑制褐變效果，添加量在0.02%最合適[10]。

2.4 三聚磷酸鈉添加量對(duì)大豆制品褐變的影響

圖4 不同濃度三聚磷酸鈉對(duì)大豆制品褐變的影響Fig.4 Effect of different concentration of sodium tripolyphosphateon browning of soybean products

由圖4可知，當(dāng)三聚磷酸鈉含量小于0.4%時(shí)，隨著三聚磷酸鈉含量的增加，其抑制大豆制品褐變效果逐漸增加。由于三聚磷酸鈉對(duì)大豆有一定的脫皮效果[11]，加入三聚磷酸鈉后，大豆拌料后由淺黃色變?yōu)榱咙S色。但其添加量為0.5%時(shí)，其抑制褐變效果反而略微減小。且通過品嘗發(fā)現(xiàn)三聚磷酸鈉添加量超過0.3%時(shí)，大豆制品口感較硬，故三聚磷酸鈉的添加量應(yīng)在0.3%以下。

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果

表1 L9(34)正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 1 L9(34) orthogonal test scheme and results

由表1 的極差分析結(jié)果可知，各因素對(duì)結(jié)果的影響主次順序?yàn)椋河袡C(jī)酸添加量>三聚磷酸鈉添加量>焦亞硫酸鈉添加量。大豆制品護(hù)色技術(shù)的最優(yōu)方案為滅菌工藝105 ℃、8 min，檸檬酸與乳酸的添加比例為3∶1，焦亞硫酸鈉的添加量為0.03%，三聚磷酸鈉的添加量為0.10%。

由于正交試驗(yàn)結(jié)果中的最佳因素水平組合未在試驗(yàn)中出現(xiàn)，我們?cè)谏鲜鰲l件下進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見圖5。試驗(yàn)組的顏色評(píng)分為91.2，優(yōu)于前期的各組試驗(yàn)，表明正交試驗(yàn)的結(jié)果正確。此外，通過對(duì)最優(yōu)方案組的賴氨酸含量和還原糖含量顯著高于企業(yè)原始配方組，但蛋白質(zhì)、脂肪和總糖等主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量無顯著差異。

圖5 驗(yàn)證試驗(yàn)組與企業(yè)原產(chǎn)品對(duì)比圖Fig.5 Comparison of validation test group with original product of enterprise

注：左為原配方55 ℃ 20天；中為最優(yōu)方案55 ℃ 20天；右為工廠產(chǎn)品常溫6個(gè)月。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)從工藝條件入手，系統(tǒng)研究了大豆制品滅菌工藝和復(fù)合有機(jī)酸、三聚磷酸鈉、焦亞硫酸鈉對(duì)大豆護(hù)色技術(shù)的影響。根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及正交試驗(yàn)的最終效果得出大豆制品的最佳護(hù)色方案[12]：滅菌工藝為105 ℃滅菌8 min，復(fù)合有機(jī)酸添加量為0.3%(檸檬酸與乳酸質(zhì)量比為3∶1)，焦亞硫酸鈉添加量為0.03%，三聚磷酸鈉添加量為0.10%。在上述條件下，對(duì)儲(chǔ)存在55 ℃恒溫箱中的大豆制品定期進(jìn)行評(píng)價(jià)，20天后觀察，幾乎沒有發(fā)生褐變。由于美拉德反應(yīng)的褐變速度受溫度的影響，溫度每升高10 ℃，反應(yīng)速度大約增加3～5倍[13]，即本試驗(yàn)所得大豆制品儲(chǔ)存期相當(dāng)于正常儲(chǔ)存150～250天，能夠滿足該產(chǎn)品保質(zhì)期的要求。

本項(xiàng)目的大豆制品褐變控制技術(shù)還有進(jìn)一步提升的空間，比如雖然添加劑中焦亞硫酸鈉的添加量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但由于亞硫酸鹽對(duì)于人體具有一定神經(jīng)毒性，我們想尋求一種更綠色、更健康的添加劑或工藝來代替焦亞硫酸鈉。故本項(xiàng)目后續(xù)還將進(jìn)行大豆制品無硫防褐變技術(shù)以及復(fù)合有機(jī)酸和金屬離子[14]抑制褐變機(jī)理方面的研究。