鮮毛豆保鮮與加工研究進展

,,

(南京農業大學食品科學技術學院,江蘇南京 210000)

毛豆屬豆科,大豆屬,栽培大豆種(Glycinemax(L.)Merr.),也稱菜用大豆,富含蛋白質、脂肪、維生素A、B1、B2、C、E及礦物質等多種營養物質,同時還具有柔糯香甜的口感和特殊的豆香味[1]。而且,鮮毛豆的膳食纖維含量高達4.0%,比芥菜、菠菜、莧菜、芹菜桿等高纖維蔬菜還要高,是蔬菜中的纖維冠軍[2]。毛豆中含有豐富的植物蛋白質、纖維礦物質、大豆異黃酮以及成熟大豆中沒有的VC[3]。毛豆還具有預防肥胖、高血脂、高血壓、糖尿病等疾病的作用,甚至可以用于輔助治療這些病癥[4]。。但是,鮮毛豆的成熟采收期通常在8～10月份,此時氣溫較高,新鮮的毛豆含水量大,代謝旺盛,極易失水萎蔫,因此,在常溫條件下貯存和流通過程中,容易出現老化變黃,同時容易受到微生物的侵染而褐變、腐爛,從而降低了其食用品質和營養價值,造成了較大的采后損失,一定程度上制約了鮮毛豆產業的發展[5]。目前市面上較常見的貯藏方式為氣調貯藏和速凍貯藏,較為常見的產品也多為鮮食或罐頭。因此,本文對鮮毛豆保鮮處理技術及多種產品進行總結概括,并對鮮毛豆行業的保鮮與加工新技術進行展望。

1 鮮毛豆的保鮮貯藏技術

1.1 氣調貯藏保鮮

氣調貯藏是在冷藏條件下,利用適當的包裝材料及包裝方法,使貯藏環境中二氧化碳濃度增加和使氧氣濃度降低,以及根據需要調節其氣體成分濃度,并維持氣體的動態平衡,從而達到保鮮及保質的目的[6]。

隨著食品保藏技術的進步,氣調貯藏已經被公認為是貯藏中最為理想的技術手段[7]。徐磊[8]通過研究發現,將鮮毛豆裝入聚乙烯塑料薄膜袋中,加入一定量的消石灰和克霉靈后,貯存在8～10 ℃的恒溫庫中,將袋內O2含量控制在2%～5%,而且CO2含量低于2%時,可以有效延遲鮮毛豆的豆莢變黃,貯藏60 d且好莢率在90%左右。季旭東[9]通過實驗驗證,當貯藏時控制O2含量為4%～6%,CO2含量為5%～7%,濕度保持在85%～90%之間時,鮮毛豆可保存2～3個月。荊紅彭等[10]對0、4、9 ℃冰溫庫中鮮毛豆的腐爛率和失重率進行比較,發現鮮毛豆使用0.025 mm的微孔薄膜袋保鮮貯藏,在0 ℃的冰溫庫中的貯存時間最長,且鮮毛豆微孔膜包裝內O2含量最低為17%,CO2含量為1.15%～4.53%時,毛豆未出現明顯失水和腐爛現象。伍新齡等[11]使用不同的微孔保鮮膜和PE保鮮膜對鮮食大豆進行包裝,發現0.03 mm PE膜在鮮毛豆貯藏運輸過程中的保鮮效果最好,且O2和CO2體積分數平衡值分別為16%～17.5%和4.3%～5.8%時,能夠更有效地減緩腐爛進程。蘇新國等[12]比較了采后鮮毛豆在1、6和12 ℃下衰老和品質主要指標的變化。發現在1 ℃時,鮮毛豆的呼吸強度和蒸騰失水量最小,而且能維持較低的膜透性、MDA含量和較高的葉綠素、VC及還原糖含量,增加了貯藏壽命和延遲了豆莢衰老。戴云云[13]以鮮毛豆為實驗材料,用不同預冷時機和氣調貯藏相結合的方法,研究了2 d常溫貨架期品質和生理生化的變化,以期找到更適合的處理時間。實驗結果表明,毛豆在常溫貨架期間,與其他處理相比,立即預冷結合氣調處理能夠更好的保持毛豆的色澤,抑制葉綠素下降且使呼吸作用變弱,纖維素減小增加量。

氣調貯藏是鮮毛豆保鮮使用最廣泛的手段之一,隨著氣調保鮮貯藏技術的日趨成熟,對鮮毛豆的保鮮效果越來越好,貯藏時間越來越長,尤其以機械貯藏與氣調貯藏相結合的方式效果最佳。但是氣調庫仍有占地面積大、成本高、對管理人員專業素質要求高等方面亟待改進。因此,將氣調貯藏技術與更多技術相結合的方式進行保鮮貯藏仍是當下研究的熱點。

1.2 速凍貯藏保鮮

鮮毛豆達到鮮食的標準采摘后,依然進行著輕微的呼吸作用和蒸騰作用,導致新鮮程度降低,影響了鮮毛豆的食用品質和風味,縮短了保質期。為了方便后續的加工和處理,采摘后需要速凍貯藏,以延長鮮毛豆的保存時間。鮮毛豆豆莢的速凍加工工藝流程為:鮮豆莢整理→分級→清洗→漂燙→冷卻→瀝干→速凍→包裝→冷藏。

1.2.1 鮮毛豆的速凍預處理 在速凍加工過程中,合理的預處理有助于延長凍結保存時間和提高解凍后的品質。陳惠等[14]研究了通豆5號鮮毛豆在速凍加工過程中合適的燙漂時間,利用過氧化氫氣泡法和愈創木酚顯色法2種方法測定酶活性,最后確定在94～96 ℃的水中,最適宜的燙漂時間為60 s。在燙漂時間為60 s時,鮮毛豆的過氧化物酶活性不足4%,且口感好,無生腥味。李育峰等[15]的研究表明,在速凍鮮毛豆加工時,使用的燙漂溫度是95 ℃,時間是3 min,熱燙后立即取出,用冷水或冷風冷卻。許海峰等[16]主張將鮮毛豆用0.5%～1.0%鹽酸溶液或0.1%的高錳酸鉀溶液浸泡幾分鐘再燙漂。燙漂溫度為95～100 ℃,時間為1～2 min。許韓山等[17]為了找出最佳漂燙方式,研討了鮮毛豆不同的燙漂工藝,以過氧化物酶失活率,蛋白質、VC、葉綠素含量的變化和感官評價等作為指標,來衡量微波處理、聲熱處理和熱水漂燙三種燙漂處理方式。結果證明,使用聲熱處理方式效果最佳。在處理時間為1 min時,就能有效地鈍化過氧化物酶,能降低鮮毛豆中蛋白質、抗壞血酸和葉綠素的含量變化,提高了速凍毛豆的感官品質。Yixiang Xu等[18]的研究結果說明,鮮毛豆在100 ℃下燙漂2.5 min以上,其酶活性會降低98%。熱燙和冷藏的時間對毛豆的顏色和硬度都有顯著的影響。且研究發現,當漂燙時間增加至5 min時,葉綠素含量顯著降低且在冷藏時毛豆的硬度下降。通過對燙漂后毛豆的菌群測定發現,酵母菌、霉菌和大腸菌群的數量顯著減少,且在12 d的冷藏期間沒有顯著增加。孫金才等[19]根據毛豆加工儲藏過程中色澤不穩定的特點,重點研討了毛豆預處理過程中的護色劑熱燙工藝,并使用響應面優化得出最優條件。該研究中燙漂溫度為100 ℃、時間為3 min,在此條件下,過氧化物酶失去活性,保證產品色澤的穩定性。護色劑濃度分別為醋酸鋅0.06%和抗壞血酸0.14%。

1.2.2 速凍貯藏溫度 低溫不但可以抑制果蔬組織的呼吸作用,而且可以抑制微生物的生長繁殖,同時還能減少各種生理生化反應的速度,延緩衰老和抑制褐變。經過多年的研究,洪若豪[20]的研究表明,鮮毛豆冷藏溫度在-20～-25 ℃;而許海濤等[16]認為在-18～-20 ℃;李育峰等[14]認為冷藏庫溫低于-18 ℃,鮮毛豆便能安全貯藏12個月。米小紅等[21]的研究表明,在-18 ℃的溫度下,鮮毛豆的保質期為6～8個月。徐磊[7]的建議是先在-35 ℃下快速預凍,再放入-18 ℃的冷庫中貯藏。因此,綜合文獻方法與節能目的來看,新鮮毛豆應先預凍,后放入-18 ℃的冷庫中貯藏方法最為合適。

1.2.3 解凍處理 除速凍前的預處理和速凍貯藏溫度外,解凍過程也是影響鮮毛豆品質的重要因素。劉春泉等[22]研究了不同凍結與解凍處理后,對毛豆的組織結構、硬度和葉綠素等變化的影響。結果發現,不同凍結和解凍處理對毛豆仁汁液流失率、VC、葉綠素、硬度和微觀結構影響的程度不同,快速凍結結合25 ℃鼓風解凍工藝處理后的毛豆品質最好。對慢速凍結處理的毛豆仁來說,解凍方式對其營養成分、硬度組織結構的影響較小。

目前,速凍加工是鮮毛豆最為常見的貯藏方式,不僅具有能夠較好的保存食品的風味、色澤和營養等優勢,還有保存時間長,加工過程方便等優點,是調節毛豆季節供應的較好方式。

1.3 保鮮劑處理

保鮮劑處理可以通過降低果蔬表面的微生物數量和活性或者抑制乙烯的生成和作用,來達到延長果蔬貯藏期的目的,對于市場銷售而言,可以較好地延長鮮銷期。王陽光[23]研究了一種鮮毛豆的保鮮方法:先將毛豆浸入0.5%的苯甲酸鈉溶液,再置于0.5%的水楊酸溶液,自然風干表面的溶液,用食用薄膜包裝后放入冷庫貯藏。結果表明,經過保鮮劑處理的毛豆,在5 ℃以下的溫度條件下,貯藏期可延長至45 d。高佳等[24]為延長鮮毛豆的貨架期,研究了次氯酸鈉溶液對鮮毛豆莢的清洗殺菌效果。通過實驗表明,次氯酸鈉溶液清洗處理能顯著降低毛豆莢表面微生物的數量,延長貯藏時間。但是較高劑量的次氯酸鈉會加速毛豆莢的腐爛,因此,需要控制次氯酸鈉的有效氯濃度為250 mg/L,結合氣調貯藏,可以有效延長產品保質期。黃月琴等[25]研究了1-甲基環丙烯(1-MCP)、茉莉酸甲酯(Me-JA)和殼聚糖3種保鮮劑在低溫條件下對鮮毛豆的保鮮效果,結果表明,1.5%殼聚糖涂膜保鮮的豆莢保水性最好,失重率和腐爛率最低;1 μmol/L 1-MCP 處理的豆莢葉綠素損失量最小;10 μmol/L Me-JA處理的大豆的VC和蛋白質保留率最高。蘇新國等[26]的研究發現,采用茉莉酸甲酯(Me-JA)和1-甲基環丙烯(l-MCP)處理,可以使鮮毛豆在貯藏期間蛋白質、VC和必需氨基酸保持較高的含量,但對粗脂肪含量無明顯影響。

通過各方面的研究,不同的保鮮清洗劑都有較好的殺菌效果,在抑制毛豆貯藏病害和腐爛變質方面有良好的效果,使用保鮮劑涂膜保鮮可以提高鮮毛豆貯藏后的品質,可以有效延長鮮毛豆冷藏貯存的時間。

1.4 其他貯藏技術

1.4.1 浸漬冷凍保鮮 直接浸漬冷凍技術是利用載冷劑或制冷劑直接浸漬需要冷凍的食品物料,達到凍結目的的一種方式,具有凍結速率快、凍結時間短、節能和質量好的優點,但同時也具有冷凍液易溶質滲透、產品易發生龜裂的缺點[27]。許韓山等[28]使用超聲波輔助浸漬冷凍鮮毛豆,發現超聲波輔助后不僅可以使毛豆中的冰晶小,且在組織中分布更加均勻,還可以縮短凍結時間,并且提高了毛豆解凍后的硬度和持水力。

1.4.2 玻璃化保存 玻璃化低溫貯存可以使貯藏過程中食品營養物質保留到最大程度,其中最重要的就是玻璃化轉變溫度的測定。由于食品含有水分,影響了食品的玻璃化轉變,因此溫度降低時先析出冰晶,使溶液達到最大凍結濃縮狀態時,發生玻璃化轉變。因此,玻璃化轉變溫度受不同因素影響,還需更加深入的研究,因此,目前這項技術還尚未成熟[29]。蘇鵬等[30]以面團為樣本進行實驗,結果表明,貯存在玻璃態的面團質量明顯優于在一般商用冰箱(-20 ℃)下的面團質量。劉寶林等[31]以草莓為樣品,進行了食品凍結玻璃化保存的實驗研究。結果表明,貯藏于玻璃態(-75 ℃)的草莓質量明顯優于貯藏在一般商用溫度(-29、-18 ℃)下的草莓質量。在鮮毛豆的領域,唐明霞,袁春新等[32]研究了真空滲糖工藝對冷凍菜用大豆部分玻璃化轉變溫度和硬度的影響,研究結果表明,麥芽糖和海藻糖都能提高冷凍菜用大豆的部分玻璃化轉變溫度,與未真空滲糖進行對比,海藻糖真空滲糖組的毛豆玻璃化轉變溫度提高了4.1 ℃,麥芽糖真空滲糖組提高了2.7 ℃,同時麥芽糖和海藻糖真空滲透都提高了冷凍鮮毛豆的硬度。

超聲波輔助冷凍和玻璃化保存食品是保存領域的新興技術,可以提高鮮毛豆在貯藏過程中的穩定性及解凍后的品質,但也有成本高和對設備要求高的缺陷,還需要進一步的研究。

2 鮮毛豆的加工工藝及產品

2.1 真空油炸加工工藝

真空油炸技術是將油炸和脫水作用有機地結合在一起,使物料處于負壓狀態,在這種真空條件下進行食品加工,可以減少甚至避免氧化作用(如脂肪酸敗、酶促褐變等)所帶來的危害[33]。范柳萍等[34]的研究結果顯示,熱風干燥和冷凍干燥前處理,可以使油炸毛豆的脂肪質量分數顯著下降,而且對毛豆產品的色澤并沒有顯著影響。實驗確定的最優條件為熱風干燥120 min,油炸15 min,毛豆的最終水分含量和脂肪含量分別為2.07%和17.88%。干燥時間的加長會使產品內水分與脂肪質量分數減小,降低干燥速率。肖功年等[35]的研究發現,燙漂時間的長短也是影響真空油炸工藝的因素之一,對真空油炸產品的含油率影響較大。燙漂超過6 min后,含油率下降不顯著,因此6 min為最佳燙漂時間。

市面上鮮毛豆的產品多使用油炸工藝,真空油炸工藝不僅具有降低耗油量、縮短油炸時間、減緩炸油腐敗等優點,還具有很好的保持原料的色澤和風味,同時改善食品風味的作用。真空油炸工藝有廣闊的市場空間,對此工藝的研究熱點多集中在降低能耗和與其他加工工藝相結合上。

2.2 干燥處理

干燥后的果蔬除了具有便于運輸、耐貯藏的優點外,還具有一定的復水率,食用十分方便。合理的干燥工藝可以較大限度的保留新鮮果蔬的色、香、味、質。Qing-guo Hu等[36]使用熱風干燥和真空微波干燥的工藝制備脫水毛豆仁,并對干燥條件進行了優化,達到提高干燥速度和提高產品質量的目的。毛豆在70 ℃下熱風干燥20 min,然后在95 kPa的壓力下,以功率密度9.33 W/g的微波干燥15 min。與常規熱風干燥相對照,優化的組合顯著減少了干燥時間和真空微波干燥機的質量負荷。趙偉彥等[37]利用平均值、熵、相對散度、標準差結合優化高光譜圖像無損檢測,對干燥過程中毛豆含水率和顏色進行無損檢測,實驗結果表明,融合模型顏色預測平方根誤差降低了4.3%,含水率預測平方根誤差降低了7.7%,均顯著優于單一特征模型。Weiqiao Lv等[38]設計了一種微波真空干燥聯合低場核磁共振的方法,測定毛豆在干燥過程中的水分變化,結果表明微波聯合真空干燥的干燥效果更加優異。李大婧等[39]使用熱風干燥和熱風聯合壓差膨化技術干燥毛豆仁,與熱風干燥的毛豆仁相比較,熱風聯合壓差膨化干燥的毛豆仁具有更好的風味和感官品質,其質構特性也顯著優于熱風干燥。張康逸等[40]使用真空冷凍干燥工藝研制了多谷物全粉制品,以預凍溫度、物料厚度、干燥時間做為試驗變量,從營養品質及物理特性兩方面對谷物粉進行評價,最終確定最佳工藝參數為青麥仁、玉米、青毛豆為3∶3∶4,預凍溫度-40 ℃,物料厚度5 mm,冷凍時間35 h。張浩等[41]的研究發現,相對于真空干燥和熱風干燥處理,冷凍干燥處理的毛豆中硒蛋氨酸的保存率最高,但真空干燥和熱風干燥工藝處理的毛豆,其硒蛋氨酸的保存率也可達80%以上。而噴霧干燥因與空氣面積的接觸較大,造成較大的有機硒損失,損失率可達到30%～40%。

相對于其他加工技術來說,傳統的干燥工藝對干燥原料的營養、色、香、味都有較大的影響,因此對于干燥時間和溫度需要有嚴格的限制。隨著現代科學的發展,干燥工藝向高效、節能、提高營養保留的方向發展,使用聯合干燥工藝是控制干燥品質和提高干燥效率的趨勢。另外,一些新型干燥技術仍處在研發狀態,尚無工業化應用。

2.3 鮮毛豆罐頭

為解決毛豆仁制成的軟罐頭易喪失原有色澤及貨架期不長等問題,任晨剛等[42]研究了毛豆罐頭加工過程中的護色工藝條件和殺菌工藝。通過正交試驗得出最佳護色工藝條件,將原料先在80 ℃的護色液中保溫后靜置,在100 ℃下進行5 min～10 min～5 min分段式殺菌,這些工藝可讓毛豆軟罐頭的保質期達到6個月。趙瑞莫[43]在研制毛豆仁罐頭時,將護色液濃度調為0.025%,調味液濃度調為4%,121 ℃殺菌15 min。黃芝豐等[44]以新鮮的青毛豆為主要原料,使用多菌種制曲、低鹽快速發酵新技術,研制成的青豆醬罐頭產品顏色保持較好,味道層次豐富,同時保存了毛豆中的特定營養物質,具有特殊的毛豆風味。

2.4 鮮毛豆其他產品

毛豆的鐵、鈣、VC和蛋白質的含量高于玉米、豌豆或豆角等蔬菜,而且纖維素含量是普通蔬菜的4倍。毛豆中的異黃酮含量相比其他許多非大豆制品要高出許多[45]。在發達地區,毛豆是調整人類膳食結構的良好食品[46]。李次力[47]研制出一款有功能性的毛豆酸奶產品,是以優質的毛豆為主要原料,選用嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌以1∶1的比例混合,進行乳酸發酵。通過正交試驗得出最佳發酵條件為:接種量4%、發酵溫 42 ℃、發酵時間4 h;加入穩定劑含量為:羧甲基纖維素鈉0.10%、酪蛋白酸鈉1.0%、海藻酸鈉0.25%;最佳配方為:毛豆豆乳∶還原乳=7∶3,糖用量8%。該產品口感酸甜適中,有毛豆的特有的風味及乳酸發酵產生的特有香味。

3 鮮毛豆產業發展前景

綜上所述,針對鮮毛豆采后極易發生腐敗變質的品質劣變現象,目前常用的保鮮加工手段有氣調貯藏、速凍貯藏和保鮮劑處理后貯藏等。但是,這些保藏方法依然存在占地面積大、成本高、解凍后品質下降等問題。在未來毛豆產業發展過程中,保鮮和加工的主要發展方向集中在以下兩個方面:第一是低成本、低能耗和高效率的新技術和新產品研發,例如使用真空預冷、超高壓冷凍、減壓保鮮等保鮮貯藏新技術新技術,或使用綜合貯藏技術降低成本、提高保鮮效果;第二是針對產業需求,利用全產業鏈式發展提質增效毛豆處理方式,鞏固和擴大毛豆產業的種植、收儲、加工和物流的能力和規模,實現生產與消費的真正連接。