休閑豆制品貯藏期的品質變化及腐敗機理研究

蔣瓊華 趙良忠，2 李化強，2 卜宇芳

（1.邵陽學院生物與化學工程系，湖南 邵陽 422000；2.豆制品加工技術湖南省應用基礎研究基地，湖南 邵陽 422000）

休閑豆制品是豆腐的再加工制品，是以大豆為原料，經過鹵制、調味后的豆腐干，風味獨特，適合休閑、旅游需要的小包裝即食食品，味美可口、營養豐富、食用方便［1］。近年來，隨著大眾消費者健康理念的提升以及現代都市人消費習慣的改變，使得含有優質大豆蛋白的休閑豆制品市場取得了飛速發展。

休閑豆制品是一個富含蛋白質、脂肪的高水分含量的體系，在儲藏期間發生很多復雜的物理化學變化，易出現脂肪氧化酸敗后誘導蛋白質結構變化的現象［2］，這些變化都與食品中的水分、脂肪遷移行為密切相關。目前，應用最為廣泛的方法是用傳統方法，測定食品中水分、脂肪含量，但是在檢測過程中會造成食品體系結構的變化，且試驗誤差較大，而且所測結果并不能真實反應食品中內部變化過程［3］。利用核磁共振技術可以更加直觀地反映休閑豆制品中水和油脂等組分的運動情況［4，5］，實現無損、快速、靈敏的檢測。

核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）是指具有固定磁矩的原子核，如1H、13C、31P、19F、15N、129Xe等，在恒定磁場與交變磁場的作用下，以電磁波的形式吸收或釋放能量，發生原子核的躍遷，同時產生核磁共振信號，即原子核與射頻區電磁波發生能量交換的現象。目前應用較多的是以氫核（1H）為研究對象的核磁共振技術［6］。國內外已將NMR技 術 應 用 于 食 品 加 工 與 儲 藏 領 域［7－10］。Geertrui等［11］利用1HNMR技術研究發現烘焙半成品的儲藏溫度影響成品面包的貨架期。Roberta等［12］用1HNMR技術與理化分析方法來檢測巴西蜂蜜的種類與來源，結果表明兩者具有較強的相關性。林晶晶等［13］利用NMR技術研究魚糜制品在儲藏過程中的水分變化，為研究魚糜制品的內部結構提供了很好的參考。但利用NMR技術研究休閑豆制品貯藏期的品質變化在國內外均屬空白。

本研究擬利用 NMR中的CPMG（carr-purcell-meiboomgill）脈沖序列，采集休閑豆制品干燥過程的T2數據，建立核磁共振弛豫譜與樣品組分的對應關系，解決弛豫譜的標識問題。通過研究分析休閑豆制品貯藏期間水分、脂肪遷移行為，得出休閑豆制品在貯藏過程中品質變化與儲藏期的關系，并對非微生物引起的休閑豆制品的腐敗機理進行探討。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

休閑豆制品：湖南恭兵食品有限公司；

石油醚：分析純，天津市高宇精細化工有限公司。

1.2 儀器與設備

核磁共振儀：MQC-23型，英國牛津儀器公司；

電熱鼓風干燥箱：GZX-9140MBE型，上海博訊實業有限公司醫療設備廠；

恒溫水浴鍋：HH型，江蘇金壇市中大儀器廠；

電子天平：EL204型，梅特勒—托利多國際貿易（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

（1）干燥試驗：精確稱量4g樣品，放在60℃鼓風干燥箱中，控制干燥時間，每隔1h取出測量樣品質量及該時刻的橫向弛豫特性。

（2）貯藏期試驗：取貯藏期分別為0，1，3，4，5，6，7，8，9，10，11個月的樣品，每塊取大約5g（準確記錄稱量數值至0.000 1g），高度不超過30mm，放入26mm玻璃試管，然后將稱量好的樣品置于25℃環境中穩定10min，等溫度平衡后進行測定。每個樣品做3個平行試驗，取平均值。

1.3.2 水分含量測定 按照GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》中的直接干燥法進行。

1.3.3 脂肪含量測定 按照 GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》中的索氏抽提法進行。

1.3.4 核磁共振測定 使用CPMG序列測試橫向弛豫時間T2，序列采用的參數：掃描頻率為23.4MHz，探頭死時間為10μs，90°和180°脈寬分別是3.3μs和6.6μs，90°和180°脈寬的間隔時間τ為150μs，采樣點數：168 140，回波數為4 096，累加掃描次數DS為8，兩次掃描之間的重復時間RD為2s，增益倍數為18。對所得圖譜用WinDXP軟件進行反演，得到弛豫時間T2。

1.3.5 數據分析 用SPSS 19.0統計軟件進行Duncan多重比較分析和雙變量相關分析。

2 結果與分析

2.1 水分含量與核磁共振參數的相關性分析

不同水分含量的休閑豆制品（單位質量）核磁共振圖譜見圖1。由圖1可知，擬合后的T2圖譜總體可分為3個組分的峰，它們代表了休閑豆制品中3種不同氫質子組分［14］。圖1中橫向弛豫時間（T2）可以反映樣品組分的自由度，即組分流動性強弱，T21＜T22＜T23。

圖1 干燥過程休閑豆制品的T2反演圖Figure 1 T2relaxation time of leisure soybean food in the drying process

弛豫峰面積（A）可以表示對應組分的相對含量，見表1。休閑豆制品在干燥過程中水分不斷蒸發，第2個峰對應的弛豫時間（T22）不斷向慢弛豫方向移動，弛豫面積（A2）呈逐漸下降的趨勢，表明T22代表樣品體系中束縛力較小的自由水，干燥處理可以使體系中自由水的結合度增強，自由度下降。隨著干燥時間的延長，T22組分逐漸與T21組分相連，發生了不同自由度水的相互轉化，這表明T21代表體系中束縛力較強的結合水。當水分含量降低至16%后，T21與T22組分的弛豫譜峰完全交迭在一起。因此，可用A1＋A2表示體系中的總水分的弛豫面積。

表1 干燥過程休閑豆制品弛豫時間和面積的變化Table 1 The peak area of transverse relaxation change with relaxation time in the drying process

圖2反映的是干燥過程休閑豆制品核磁共振橫向弛豫譜總水分的弛豫面積與水分含量的變化趨勢，發現隨著干燥進程樣品中水分含量逐漸減少，所對應的A1＋A2單調減小，其變化趨勢符合線性方程y＝17 497x＋3 523，相關系數R2＝0.997，因此可通過總水分弛豫面積的大小反映休閑豆制品的含水量高低。

圖2 休閑豆制品的水分含量與水分弛豫面積的相關性Figure 2 The relationship between moisture content and the peak area of transverse relaxation of leisure soybean food

2.2 脂肪含量與核磁共振參數的相關性分析

由圖3可知，休閑豆制品在干燥過程中，T23弛豫譜峰逐漸清晰，并呈逐漸增大的趨勢。由于隨著水分含量的減小，體系中脂肪比例不斷增大，由此可推斷T23代表樣品中弛豫時間較長的脂肪。圖1、3結果表明，休閑豆制品自由水與脂肪的橫向弛豫時間很接近（或甚至重疊），致使它們的弛豫譜峰部分地交迭在一起［15］，直至水分含量為16%時，才得到純脂肪弛豫譜峰。

圖3 干燥過程休閑豆制品的T2反演圖Figure 3 T2relaxation time of leisure soybean food in the drying process

圖4顯示了干燥過程休閑豆制品核磁共振橫向弛豫譜脂肪弛豫面積與脂肪含量的關系，隨著干燥進程，樣品脂肪含量逐漸增大，所對應的弛豫面積也呈線性增大，且變化趨勢符合線性方程y＝14 352x＋779.1，相關系數R2＝0.990 7，說明可通過A3弛豫面積的大小有效地評估休閑豆制品的脂肪含量。

表2 干燥過程休閑豆制品弛豫時間和面積的變化Table 2 The peak area of transverse relaxation change with relaxation time in the drying process

2.3 休閑豆制品貯藏期核磁特性變化分析

根據11個不同貯藏時間的休閑豆制品樣品的T2譜圖，進一步分析各組分含量的變化。如表3，A1代表體系中結合水，在體系中所占比例最小，貯藏前8個月，結合水含量變化范圍較小，由于分子表面氫鍵的作用，它們的流動性很低，結合樣品本身存在的差異，可知此階段對其影響不大，差異性不顯著（P＞0.05）。A2和A3分別代表休閑豆制品體系中自由水和脂肪，貯藏前3個月，兩者組分流動較小，均沒有顯著變化（P＞0.05），此階段休閑豆制品處于較易儲存、且變化比較平緩的品質穩定期［16］。

貯藏4個月時，自由水含量從9 190.54增加到10 567.3，差異顯著（P＜0.05），脂肪含量從2 437.03下降到1 433.96，差異顯著（P＜0.05）。這是因為休閑豆制品作為一種蛋白質凝膠物質，含有豐富的蛋白質，蛋白質與其水化層形成網狀結構［17］，隨著貯藏時間的延長，光照與氧氣作用使樣品中脂肪氧化產生過氧化物質，包括自由基、小分子醛、酮等，在這些較活潑的過氧化物質的誘導下，使對氧化最為敏感的雜環氨基酸發生變化，導致蛋白質分子內的化學鍵被破壞，凝膠網狀結構中的水分釋放，促使水分向更自由的那部分水分轉化［18］。貯藏4～8個月時，自由水、油脂含量穩定，差異性不顯著（P＞0.05）。

貯藏9個月時，結合水、自由水、油脂含量均明顯下降，差異顯著（P＜0.05）。可能是隨著貯藏時間的延長，脂肪氧化嚴重，產生大量過氧化物質，使蛋白質網狀結構內束縛的結合水轉化為自由水速度增大，自由水的逃逸能力加強，而不斷向表面擴散蒸發，導致體系內水分含量降低。

表3 休閑豆制品貯藏過程中弛豫面積變化Table 3 The area of transverse relaxation spectrum change in leisure soybean food during storage

表3 休閑豆制品貯藏過程中弛豫面積變化Table 3 The area of transverse relaxation spectrum change in leisure soybean food during storage

同一列中不同字母表示數值差異顯著（P＜0.05）。

貯藏時間/月 A1 A2 A3 0 451.71±22.80de 9 503.99±150.81ab 2 346.64±104.00b 1 610.01±57.08abc 9 789.36±123.76ab 2 459.47±79.02ab 3 573.59±18.30abcd 9 190.54±248.43b 2 437.03±178.57ab 4 589.32±50.91abcd 10 567.30±311.07a 1 433.96±220.16e 5 517.62±15.45bcde 9 520.99±75.01ab 2 248.48±54.84bc 6 587.47±16.94abcd 10 316.77±399.48a 1 770.93±209.13cde 7 690.02±27.44a 10 485.41±497.57a 1 960.44±130.03bcd 8 666.69±11.16ab 9 621.27±64.18ab 2 369.30±56.91ab 9 380.19±85.10e 8 007.13±245.13c 1 570.27±165.40de 10 488.88±38.75cde 8 176.00±164.30c 2 870.18±104.46a 11 567.52±36.11abcd 10 032.7±459.98ab 2 195.82±97.33bcd

圖4 休閑豆制品的脂肪含量與脂肪弛豫面積的相關性Figure 4 The relationship between fat content and the peak area of transverse relaxation of leisure soybean food

3 結論

本研究采用CPMG序列檢測休閑豆制品在干燥過程中組分分布和遷移的情況。通過對弛豫時間和弛豫面積變化的分析尋找相應規律，得到不同馳豫時間與樣品各成分的關系，水分含量與A1＋A2組分含量高度線性相關，其相關系數達到0.997 0，脂肪含量與A3組分含量相關系數達到0.9907。

通過貯藏期試驗表明休閑豆制品品質變化與體系內組分遷移有很大的關系，貯藏前3個月，休閑豆制品水分與脂肪弛豫面積的變化趨勢較平緩，為品質最優時期。從第4個月起，體系內組分變化明顯，品質不斷下降。至貯藏9個月時，樣品中脂肪氧化嚴重，結合水、自由水含量明顯減小，此時，休閑豆制品體系內部發生顯著變化，品質劣變嚴重。從試驗的結果可以看出，利用NMR技術是監控休閑豆制品品質變化，對休閑豆制品的保藏、延長其貨價期的具有重要的指導意義。

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