正交試驗優化傳統腐竹制作工藝

謝麗燕，林 瑩*，譚瑤瑤，吳 亨

（廣西大學輕工與食品工程學院，廣西 南寧 530004）

正交試驗優化傳統腐竹制作工藝

謝麗燕，林 瑩*，譚瑤瑤，吳 亨

（廣西大學輕工與食品工程學院，廣西 南寧 530004）

采用物性測定儀及色差儀法結合產品的出品率等指標，對影響腐竹得率和品質的工藝條件進行研究，確定最佳的腐竹生產工藝流程。單因素試驗和正交試驗結果表明，影響腐竹得率和品質的因素分別為：漿液pH值、脂肪/蛋白質比率，糖類/蛋白質比率，揭膜溫度、打漿豆水比。對影響揭膜過程的工藝條件進行正交試驗，最終確定腐竹標準工藝條件為原料大豆蛋白質含量34.42%、脂肪17.52%、總糖15.77%、水分11.91%、揭膜漿液pH 8.0、脂肪/蛋白質0.2、糖類/蛋白質0.3、揭膜溫度85 ℃、打漿豆水比1∶7。此時腐竹得率為49.02%（對干豆），明度49.72，抗拉強度3.46 MPa，延伸率11.18%，腐竹水分含量9.12%，蛋白質含量46.89%，脂肪含量26.09%，總糖含量12.09%，各項指標符合相關標準。實驗所得腐竹與文獻報道結果相比，在得率和明度基本保持不變的情況下，抗拉強度提高18.60%，延伸率提高6.93%。

腐竹；優化工藝；出品率；物性儀；色差儀

腐竹作為中國傳統大豆制品之一，具有悠久的歷史。腐竹加工始于唐朝，是豆制品中的高檔品，具有全面而豐富的營養價值，腐竹中的大豆多肽、皂甙、異黃酮、卵磷脂等還能預防若干疾病，如老年癡呆、心血管疾病、缺鐵性貧血等[1]，對人體健康大有裨益，素有“素中之葷”的美名。

目前我國的腐竹生產基本是一些手工作坊，生產過程主要依靠師傅的經驗，得率低且質量不穩定。國內外對腐竹的研究主要包括腐竹形成機理、生產工藝、添加改良劑以及機械化生產等方面。日本Dan等[2]指出，腐竹與豆腐一樣，都是大豆蛋白質不可逆變性產生的。大豆的品種、蛋白質、脂肪和糖類含量[3-4]，甚至二硫鍵含量[5]都影響著腐竹的形成和品質，而揭膜過程的影響主要是泡豆溫度、豆漿pH值、煮漿溫度和豆漿固形物濃度等[6]?？v觀前人的研究成果，不同的研究者側重考察的方向不盡相同：歐錦強[1]主要考察揭膜條件對腐竹得率的影響；朱石龍[7]對腐竹得率和品質進行評價時，主要考察的是揭膜工藝的影響；宋蓮軍等[3]則是對大豆品種和腐竹品質之間的相關性進行研究。以上報道從單一特性或幾個不同影響因素或外源添加物進行研究，未形成多因素對腐竹得率和品質影響的較全面而系統的研究結論，同時鮮見影響因素與腐竹得率、品質相關性的報道。因此本實驗在單因素試驗基礎上，結合正交試驗考察了各因素對腐竹得率和抗拉強度、延伸率、明度等品質指標的影響，并使用SPSS 17.0對影響因素與指標間的相關性進行研究，為傳統腐竹的生產工藝提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

東北大豆 市售；大豆分離蛋白 北京索萊寶科技有限公司；金龍魚大豆油 益海嘉里食品有限公司；蔗糖 廣東光華廠有限公司。

1.2 儀器與設備

料理機 九陽有限公司；全自動pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；TA-XT Plus物性測試儀 超技儀器技術有限公司；CM-3600d型色差儀 Konicaminolta儀器有限公司。

1.3 大豆主要成分測定

固形物含量：使用阿貝折光儀測定；蛋白質含量：GB/T 5009.5—2003《食品中蛋白質的測定》；脂肪含量： GB/T 5009.6—2003 《食品中脂肪的測定》；水分含量：GB/T 5009.3—2003《食品中水分的測定》；總糖含量的測定：采用蒽酮比色法[8]。

1.4 腐竹的制作

選豆→清選→浸泡→磨漿→濾漿→煮漿→提腐竹→烘干→成品

稱取大豆100 g，水浴鍋中浸泡一定時間，瀝干，加入蒸餾水打漿，采用100目紗布過濾，調節揭膜過程的工藝參數后，使用電爐將漿液煮沸3～5 min，恒溫水浴提腐竹直到不能揭膜為止，將產品在恒溫干燥箱中40 ℃烘干24 h后即得腐竹。

1.4.1 泡豆時間的確定

按腐竹制作工藝，控制泡豆時間0、6、12、18、24 h。考察浸泡時間對大豆水分含量和大豆形態的影響。

1.4.2 優化腐竹得率和品質的單因素試驗

按腐竹制作工藝，設定揭膜溫度85 ℃、打漿豆水質量比1∶7、pH 7.5、豆漿脂肪與蛋白質質量比0.4、豆漿總糖/蛋白質質量比0.4，固定其他條件，分別考察打漿豆水質量比（1∶5～1∶8）、揭膜溫度（70～90 ℃）、pH值（使用飽和碳酸氫鈉溶液調節，6.0～8.5）、豆漿脂肪與蛋白質質量比（大豆分離蛋白及大豆油調節，0.1～0.6）、豆漿總糖與蛋白質質量比（使用大豆分離蛋白及蔗糖調節，0.2～0.6）對腐竹得率和品質的影響。

1.4.3 優化腐竹得率和品質的正交試驗

以打漿豆水比、揭膜溫度、漿液pH值為變量，考察此3個因素對腐竹得率和品質的影響。

表1 正交試驗因素水平表Table1 Factors and levels used in orthogonal array design

1.5 腐竹品質指標測定

1.5.1 腐竹得率測定

測定不同的打漿豆水比時得到的豆漿總體積，量取250 mL調節不同的實驗方法按照腐竹的工藝過程制作腐竹，烘干后測定干腐竹的質量。

式中：V為豆漿總體積/mL；m為烘干后腐竹質量/g；250為實驗所用的豆漿體積/mL；100為實驗用干豆質量/g。

1.5.2 腐竹質構測定

將腐竹裁成2 cm×6 cm的長條，用質構物性測試儀做拉伸試驗，測定腐竹樣品的最大斷裂張力（F）、抗拉強度以及斷裂延伸率。測試前先將腐竹樣品在相對濕度為80%的飽和氯化鋇中平衡24 h，每個樣品測定5個平行。測定參數：測前速率1 mm/s，測時速率2 mm/s，測后速率10 mm/s，探頭選擇A/KIE。

抗拉強度TS=F/S

式中：TS為抗拉強度/MPa；F為試樣斷裂時承受的最大張力/g；S為試樣的截面積/mm2。

延伸率E=ΔL/L0

式中：E為延伸率/%；ΔL為試樣斷裂時增長量/mm；L0為試樣拉伸前的長度/mm。

1.5.3 腐竹色差測定

采用全自動測色色差儀進行測定。結果采用CIE L*、a*、b*表色系統表示。其中L*表示明度，a*，b*表示色品指數，a*紅綠值，b*表示黃藍值。L*值越大則樣品越亮，反之越暗；a*值越大則越紅，反之越綠；b*值越大則越黃，反之越藍。

1.6 數據處理

采用SPSS 17.0、Excel 2003進行系統分析和數據處理。

2 結果與分析

2.1 泡豆時間對大豆含水量的影響

浸泡大豆的目的是軟化細胞結構，降低磨漿時的能耗與磨損，提高蛋白質膠體的分散程度和懸浮性，促使蛋白質從細胞中分離出來。由表2可知，隨著泡豆時間的延長，大豆的水分含量先變大，到18 h后基本保持不變，而大豆的形態在18 h前都有未吸水膨脹的顆粒，18 h以后全部的大豆均吸水膨脹。因此選取18 h作為后期實驗的泡豆時間。

表2 泡豆時間對大豆含水量的影響Table2 Effect of soaking time on water content of soybeans

2.2 打漿豆水比對腐竹得率和品質的影響

腐竹制作時，打漿豆水比的不同會影響豆漿固形物含量的大小，進而影響腐竹的得率和品質，是腐竹生產過程中需要控制的重要參數。

表3 打漿豆水比對腐竹得率和品質的影響Table3 Effect of soybean/water ratio on the yield and quality of yuba

表4 打漿豆水比對腐竹蛋白質、脂肪、糖類含量的影響Table4 Effect of soybean-water ratio on protein, lipid, and sugar contents of yuba

由表3可知，隨著打漿水比例的增加，腐竹得率、明度和抗拉強度均為先增加后下降，豆水比過大過小都不好[9]。對豆水比為1∶5、1∶6、1∶7、1∶8得到的腐竹進行組分測定，結果見表4。表4表明隨著打漿豆水比的增加，腐竹中總糖含量增加，產品色澤變深。打漿豆水比較低時，腐竹的得率和抗拉強度有所下降，可能是固形物含量較高時，水分蒸發后，豆漿濃度增加，離子強度顯著增大，抑制蛋白解離作用，使大豆蛋白無法伸展開，其內部疏水基團和二硫鍵無法轉移到外部相互結合[10]。實驗結果與李利華等[11]的研究結果一致。但是對于腐竹的延伸率是隨著打漿豆水增大逐漸增大的，可能是打漿豆水比高時，蒸發水分導致濃度的變化緩慢，結膜更均勻。由顯著性分析可知打漿豆水比對腐竹的得率和明度具有顯著影響。

2.3 揭膜溫度對腐竹得率和品質的影響

表5 揭膜溫度對腐竹得率和品質的影響Table5 Effect of film-uncovering temperature on the yield and quality of yuba

揭膜溫度是影響腐竹形成和品質的另一重要影響因素。由表5可知，腐竹得率、明度和延伸率都隨揭膜溫度的升高先增加后降低，在85 ℃時達到最大。這主要是因為豆漿分散體系中蛋白質顆粒之間同時存在著引力和斥力，要使蛋白質分離變性凝結，必須提供足夠的能量，因此揭膜溫度的高低直接影響著腐竹的得率和品質。溫度對于明度和延伸率的影響主要體現在成膜快慢和膜的均勻程度上，揭膜時間太長和溫度太高都加劇美拉德反應。實驗結果表明抗拉強度隨著溫度的升高逐漸增大，可能是溫度增高，分子間的碰撞加劇，蛋白膜的緊密度增大，使得抗拉強度越來越強。Chen Yeming等[12-13]的研究也表明，煮漿造成的溫度梯度和濃度梯度，影響粒子的擴散過程，油脂體是最容易進入腐竹中的，碳水化合物是最難進入而大部分留在了漿液中，最后形成所謂的“糖腐竹”，豆漿中脂肪、糖類含量的改變也會使腐竹的機械性能改變[14]。由顯著性分析可知揭膜溫度對腐竹的得率和明度具有顯著影響。

2.4 漿液pH值對腐竹得率和品質的影響

腐竹生產過程中的關鍵因素還包括豆漿的pH值。大豆蛋白中主要有2、7、11、15S 4種蛋白質，等電點在pH 4.2～5.6之間。漿液pH值對腐竹的得率和品質具有重要影響，當豆漿的pH值接近蛋白質的等電點時，蛋白質的溶解度變小，影響其利用率。漿液pH值對腐竹得率和品質的影響結果如表6所示。

表6 pH值對腐竹得率和品質的影響Table6 Effect of soymilk pH on the yield and quality of yuba

由表6可知，腐竹的得率、抗拉強度和延伸率都是隨著豆漿pH值的增大先變大后變小。這主要是蛋白質溶解度隨著pH值增加而增大[8]，同時，較高的pH值使蛋白鏈伸展，相互之間結合更緊密、均勻，因此得率、抗拉強度和延伸率都增大。但是，當豆漿pH值繼續增大時，得率、抗拉強度和延伸率開始降低，這可能是大豆蛋白質在高的pH值下解離成蛋白亞基，導致帶負電荷的分子間相互排斥，降低蛋白質分子間相互作用的幾率[15]。從結果也可看出，腐竹的明度（L*）隨著pH值的增大而減小，從pH 6.0時的60.74下降到pH 8.5的46.15。謝向機[16]也報道了高pH值能促進美拉德反應，但實驗未進行相關數據的測定分析。由顯著性分析可知漿液pH值對腐竹的得率和品質都具有顯著影響。

2.5 豆漿脂肪與蛋白質質量比對腐竹得率和品質的影響蛋白質與脂類通過弱的共價鍵締合，在形成蛋白膜時脂類具有特殊的影響，這主要與脂類的疏水作用和成膜性有關[17]。實驗時在腐竹成膜中控制脂肪與蛋白質的比例，考察其變化對產品的得率和品質的影響，結果見表7。

表7 脂肪/蛋白質對腐竹得率和品質的影響Table7 Effect of lipid/protein ratio on the yield and quality of yuba

由表7可知，脂肪與蛋白質質量比對腐竹的得率和品質確實影響較大。當脂肪/蛋白質為0.2時，腐竹的得率最高，為51.64%，比0.6時高13.26%，當比例大于0.2時，得率下降。比例在0.3、0.4時腐竹的抗拉強度、延伸率及明度等品質指標較高，可能是由于低于此比例時，隨著脂肪量的增加，脂肪的非極性部分與蛋白質的非極性區產生疏水作用，形成復合物，加熱提高了兩者的作用，因此形成致密度和均勻度都較好的網絡結構[18]，從而提高膜的性能。但是當脂肪含量過高時，脂肪在蛋白膜表面形成脂質層，導致膜的表面應力分布不均[19]，因此膜的性能下降。韓智[20]、張秀金[21]等的研究指出蛋白質、脂肪對腐竹得率產生重要影響，蛋白/脂肪在2.80～3.00時腐竹得率和揭膜速度都較高。實驗通過相關性分析看出，脂肪/蛋白質在0.2及0.3時，腐竹的抗拉強度、延伸率和明度品質結果上標字母相同，指標沒有顯著性差異，而得率在0.2時顯著高于0.3，因此選取脂肪/蛋白質為0.2。

2.6 豆漿總糖與蛋白質質量比對腐竹得率和品質的影響

在腐竹形成中，蛋白質與糖類主要通過氫鍵交聯形成復雜的網絡結構[22]，這個網絡結構對膜的強度具有重要的影響。此外在揭膜后期，美拉德反應的發生也對腐竹的品質產生影響[23]，因此，研究糖與蛋白質比例變化對腐竹得率和品質的影響是相當必要的。由表8可知，隨著總糖/蛋白質的增大，腐竹的得率、抗拉強度和明度都是先增大后減小，在比例為0.3時最大。這可能是一定量的糖與蛋白質通過氫鍵交聯產生網絡結構，改善了蛋白膜的性能，當糖類含量較高時，在成膜過程中單位體積的糖分子數增多，蛋白質的分子數就減少，所得的膜高分子鏈間的相互作用減弱，網絡結構疏松，因此抗拉強度下降[24]。當糖含量逐漸增加時，膜的延伸率一直增加，這可能是實驗時蔗糖的添加，軟化膜的剛性結構，使蛋白膜能夠有效地伸展，賦予其柔韌的特性[25]，因此膜的延伸率上升。由顯著性分析可知總糖/蛋白質對腐竹的得率和明度具有顯著影響。

表8 糖類/蛋白質對腐竹得率和品質的影響Table8 Effect of sugar-protein ratio on the yield and quality of Yuba

2.7 腐竹煮漿工藝正交試驗

表9 正交試驗方案及結果Table8 Orthogonal array design scheme and results

在單因素的基礎上，對影響腐竹揭膜的主要因素進行正交試驗，選擇打漿豆水比（A）、揭膜溫度（B）和漿液pH值（C）為因素，以腐竹得率和品質為指標，設計正交試驗。正交試驗方案及結果見表9，試驗方差分析見表10。

表10 結果方差分析Table10 Analysis of variance for the results of orthogonal array design

由表9可知，影響得率的因素主次順序為A＞C＞B，即打漿豆水比＞漿液pH值＞揭膜溫度，得到的腐竹得率優化的水平組合為A2B2C3。影響腐竹抗拉強度的因素主次順序揭膜溫度＞打漿豆水比＞漿液pH值，得到的腐竹抗拉強度優化的水平組合為A2B3C3。綜合考慮，以腐竹得率為優先目標，得到最優的揭膜條件為打漿豆水比1∶7、揭膜溫度85 ℃、漿液pH 8.0（A2B2C3）。在此條件下進行兩次驗證實驗，生產出的腐竹平均得率為49.02%，明度為49.72，抗拉強度為3.46 MPa，延伸率為11.18%，腐竹水分含量9.12%，蛋白質含量為46.89%，脂肪含量為26.09%，總糖含量12.09%，各項指標符合DB 45/320—2006《豆腐類、腐竹質量安全要求》。

3 結 論

通過質構和色差的方法，以腐竹得率和品質為指標，進行腐竹標準工藝條件研究。單因素試驗和正交試驗結果表明，影響腐竹得率和品質的因素分別為：漿液pH值、脂肪/蛋白質、糖類/蛋白質、揭膜溫度、打漿豆水比。對影響揭膜過程的工藝條件進行正交試驗，最終確定腐竹標準工藝條件為原料大豆蛋白質含量34.42%、脂肪17.52%、總糖15.77%、水分11.91%、揭膜漿液pH 8.0、脂肪與蛋白質質量比0.2、糖類與蛋白質質量比0.3、揭膜溫度85 ℃、打漿豆水比1∶7。此時腐竹得率為49.02%（對干豆）、明度49.72、抗拉強度3.46 MPa、延伸率11.18%、腐竹水分含量9.12%、蛋白質含量46.89%、脂肪含量26.09%、總糖含量12.09%，各項指標符合相關標準。實驗所得腐竹與文獻[1,16]報道結果相比，在得率和明度基本保持不變的情況下，抗拉強度提高18.60%，延伸率提高6.93%。

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Optimization of the Traditional Production Process of Yuba

XIE Li-yan, LIN Ying*, TAN Yao-yao, WU Heng
(College of Food Science and Technology, Guangxi University, Nanning 530004, China)

Different factors affecting the yield and quality of yuba were investigated using a texture analyzer and a colorimeter to obtain the optimal processing parameters of yuba. The results of one-factor-at-a-time experiments showed that pH, fat-to-protein ratio, sugar-to-protein ratio, temperature and total soluble solid content of soymilk affected the yield and quality of yuba. The optimal production process parameters of yuba were determined as grinding soaked soybeans with a solid-to-water ratio of 1:7, adjusting the soymilk to a fat-to-protein ratio of 0.2 and a sugar-to-protein ratio of 0.3, and uncovering films at 85 ℃ and pH 8.0. Under these optimal conditions, the yield of yuba from dry soybeans was 49.02%. Meanwhile, the obtained products had lightness of 49.72, tensile strength of 3.46 MPa, elongation at break of 11.18%, water content of 9.12%, protein of 46.89%, fat content of 26.09% and sugar content of 12.09%. These results met relevant quality standards. Compared with literature data, the yield and lightness remained basically unchanged, and the tensile strength and elongation at break were increased by 18.60% and 6.93%, respectively.

yuba; optimal process; yield; texture analyzer; colorimeter

TS214.2

A

1002-6630（2014）02-0036-05

10.7506/spkx1002-6630-201402007

2013-05-28

國家現代農業產業技術體系建設專項（CRAS-12）；廣西科學研究與技術開發計劃項目（科桂攻1298004-4）

謝麗燕（1987—），女，碩士研究生，研究方向為農產品加工與貯藏。E-mail：e529322926@163.com

*通信作者：林瑩（1971—），女，教授，博士，研究方向為食品加工與質量安全。E-mail：ly9a9@126.com