不同制漿工藝對豆?jié){品質(zhì)的影響

范柳，劉海宇，趙良忠*，沈國祥，鄧雅欣 ，謝春平，吳江 ，莫鑫

1(邵陽學(xué)院 食品與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 邵陽,422000)2(豆制品加工技術(shù)湖南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究基地，湖南 邵陽,422000) 3(湖南省果蔬清潔加工工程技術(shù)研究中心，湖南 邵陽,422000)

大豆(Glycinemax，soybean)，原產(chǎn)于中國，古代稱之為“菽”，在中國農(nóng)作物中占有獨特的地位[1-2]。大豆中蛋白質(zhì)含量高達40%[3]，其品質(zhì)可與高質(zhì)量的魚、肉相媲美，因此大豆也有“豆中之王”、“田中之肉”、“優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的倉庫”的美譽[4, 5]。豆?jié){是指利用大豆，經(jīng)過泡浸、制漿、過濾除去豆渣得到的漿汁[6]，豆?jié){中不僅含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪，而且是維生素B1、B2和礦物質(zhì)元素鐵、鎂、磷等的優(yōu)良來源[7-8]。豆?jié){中含有很多功能性的因子，如大豆異黃酮、大豆皂苷、大豆低聚糖等，具有良好的抗氧化、防“三高”、改善腸道菌群等功效[8-12]。無論從營養(yǎng)上還是文化上，豆?jié){都具有較高的價值，所以豆?jié){被冠以“中華食品之瑰寶，世界食林之精華”的稱號[13]。

目前，濕法豆?jié){加工工藝根據(jù)制漿時過濾與加熱的先后次序，分為生漿法、熟漿法[14]，而熟漿法又分為一次漿渣共熟工藝、二次漿渣共熟工藝[15]和熱水淘漿工藝[16]。不同制漿工藝生產(chǎn)出的豆?jié){及其大豆制品品質(zhì)存在差異。本文通過研究4種制漿工藝生產(chǎn)出來豆?jié){的粒徑分布、理化指標以及營養(yǎng)成分，比較不同制漿工藝的差異性，為豆?jié){生產(chǎn)提供工藝依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

加拿大非轉(zhuǎn)基因豆，岳陽市萬越進出口貿(mào)易有限公司；去離子水，由豆制品加工技術(shù)湖南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究基地提供；其他試劑均為分析純。

WJL-628型粒徑分析儀，上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司；UV-1780型紫外可見分光光度計，日本島津公司；NDJ-5S旋轉(zhuǎn)式黏度計，上海平軒科學(xué)儀器有限公司；ATC型阿貝折射儀，上海淋譽貿(mào)易有限公司；SJJ-20型煮磨漿機制漿機，北京康得利機械設(shè)備制造有限公司；UDK139型凱氏定氮儀，意大利VELP公司；VELOCITY18R型臺式冷凍離心機，澳大利亞達卡米公司,DJ-3002型電子天平，福州華志科學(xué)儀器有限公司；GZX-9140MBE型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.2 制漿

1.2.1 生漿工藝[16]

1.2.1.1 工藝流程

大豆→清洗→浸泡→磨漿→漿渣分離→煮漿→過濾→定容→豆?jié){

1.2.1.2 工藝要點

(1)浸泡：清洗大豆2遍后，按照1∶3的豆水質(zhì)量比，將5 kg干豆在25 ℃下浸泡8 h，浸泡完成后濕豆質(zhì)量約為10～11 kg。

(2)磨漿：將浸泡好的大豆與水按1∶5.5的質(zhì)量比進行磨漿。

(3)煮漿：將分離好的豆?jié){加熱至104 ℃，保溫、保壓5 min。

(4)過濾：使用200目網(wǎng)帶進行過濾。

(5)定容：將得到的豆?jié){加入溫水，定容到45 L。

1.2.2 一次漿渣共熟工藝[16]

1.2.2.1 工藝流程

大豆→清洗→浸泡→磨漿→煮漿→漿渣分離→過濾→定容→豆?jié){

1.2.2.2 工藝要點

(1)浸泡：清洗大豆2遍后，按照1∶3的豆水質(zhì)量比，將5 kg干豆在25 ℃下浸泡8 h，浸泡完成后濕豆質(zhì)量約為10～11 kg。

(2)磨漿：將浸泡好的大豆與水1∶5.5的質(zhì)量比進行磨漿。

(3)煮漿：將分離好的豆?jié){加熱至104 ℃，保溫、保壓5 min。

(4)過濾：使用200目網(wǎng)帶進行過濾。

(5)定容：將得到的豆?jié){加入溫水定容到45 L。

1.2.3 二次漿渣共熟工藝[17]

1.2.3.1 工藝流程

1.2.3.2 工藝要點

(1)浸泡：清洗大豆2遍后，按照1∶3的豆水質(zhì)量比，將5 kg干豆在25 ℃下浸泡8 h，浸泡完成后濕豆重量約為10～11 kg。

(2)磨漿：將浸泡好的大豆與水1∶3.5的質(zhì)量比進行磨漿。

(3)煮漿1：將分離好的豆?jié){進行加熱至90 ℃，保溫2 min。

(4)洗渣：加入2倍65 ℃的水洗滌豆渣。

(5)煮漿2：將洗渣水與豆渣共同加熱至90 ℃，保溫2 min。

(6)煮漿3：漿豆?jié){1與豆?jié){2混合后共同加熱至104 ℃，保溫、保壓5 min。

(7)過濾：使用200目網(wǎng)帶進行過濾。

(8)定容：將得到的豆?jié){加入溫水定容到45 L。

1.2.4 熱水淘漿工藝[16]

1.2.4.1 工藝流程

1.2.4.2 工藝要點

(1)浸泡：清洗大豆2遍后，按照1∶3的豆水質(zhì)量比，將5 kg干豆在25 ℃下浸泡8 h，浸泡完成后濕豆重量約為10～11 kg。

(2)磨漿：將浸泡好的大豆與二漿以1∶5.5的質(zhì)量比進行磨漿。

(3)煮漿：將分離好的豆?jié){進行加熱至104 ℃，保溫、保壓5 min。

(4)熱水淘漿：淘漿溫度為85 ℃，時間為5 min。

(5)過濾：使用200目網(wǎng)帶進行過濾。

(6)定容：將得到的豆?jié){加入溫水定容到45 L。

1.3 感官評價

挑選10位經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)研究生組成感官評價小組，分別對4種不同制漿工藝生產(chǎn)出來的豆?jié){進行獨立感官評價。按照表1的評價標準分別從色澤、氣味、滋味、穩(wěn)定性4個方面進行評分，其總分記為感官評分，再取平均值作為最終感官評價結(jié)。

表1 豆?jié){品質(zhì)感官評分表

1.4 物理指標檢測

1.4.1 豆?jié){穩(wěn)定性[18]

取適量豆?jié){稀釋40倍，4 000 r/min離心5 min，于785 nm波長處測定樣品離心前后的吸光度，并按公式(1)計算：

(1)

式中:R,穩(wěn)定性系數(shù)；A2,離心后上清液吸光度；A1,離心前吸光度。其中R≤1.00，R值越大表明豆?jié){體系越穩(wěn)定。

1.4.2 豆?jié){離心沉淀率[18]

在10 mL離心管中加入樣品，用離心機以5 000 r/min離心10 min，棄去上層液體，倒扣試管瀝干稱重，平行測定3次，并按公式(2)計算：

(2)

式中:w1,離心沉淀率，%；m0,樣品質(zhì)量，mg；m1,離心管質(zhì)量，mg；m2,離心棄上清液后離心管質(zhì)量，mg。

1.4.3 豆?jié){黏度

使用NDJ-5S黏度計測定豆?jié){黏度，黏度計使用0號轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為60 r/min，測量溫度為25 ℃。

1.4.4 豆?jié){粒徑測定

使用WJL-628型激光粒徑儀測定豆?jié){粒徑分布范圍及其平均粒徑，參數(shù)控制：分散介質(zhì)為蒸餾水折射率實部為1.76，虛部為0.05，理想遮光比為1～2，介質(zhì)折射率為1.33。

1.4.5 豆?jié){粒子密度測定

豆?jié){體系由介質(zhì)水以及除水以外的所有粒子組成，使用差值法可計算出豆?jié){粒子密度。按公式(3)計算：

(3)

ρ粒子,豆?jié){粒子密度，g/cm3；m豆?jié){,豆?jié){質(zhì)量，g；m水,水的質(zhì)量，g；V豆?jié){,豆?jié){體積，mL；V水,水的體積，mL。

1.4.6 豆?jié){沉降速度測定[19]

豆?jié){的沉降速度與豆?jié){穩(wěn)定性密切相關(guān)，使用激光粒徑儀測量豆?jié){粒徑，使用黏度儀測量豆?jié){的黏度，根據(jù)斯托克斯定律(Stokes Law)中，粒子受到的向下的重力為沉降介質(zhì)的浮力與摩擦阻力二者之和，即公式(4)如下：

(4)

式中：v,沉降速度，cm/s；d,粒子平均直徑，cm；η,介質(zhì)黏度，Pa·s；ρ1,粒子密度，g/cm3(豆?jié){體系中除水以外的所有粒子密度)；ρ2,介質(zhì)密度，g/cm3(水是豆?jié){體系中的介質(zhì))。

1.5 營養(yǎng)成分測定

1.5.1 豆?jié){蛋白質(zhì)含量測定

按GB 5009.5—2016規(guī)定的分光光度法測定，蛋白質(zhì)的換算系數(shù)為6.25。

1.5.2 豆?jié){脂肪含量測定

按GB 5009.6—2016規(guī)定的索氏提取法測定，使用的提取劑為石油醚。

1.5.3 豆?jié){中水分含量測定

按GB 5009.3—2016規(guī)定的直接干燥法測定。

1.5.4 豆?jié){中灰分含量測定

按GB 5009.4—2016規(guī)定的直接干燥法測定。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 22進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆?jié){感官評價結(jié)果分析

由圖1可知，對不同制漿工藝得到豆?jié){進行感官評分，熟漿工藝感官評價平均得分為86.0分,明顯高于生漿工藝得分74.8分。這可能是因為生漿工藝采用先漿渣分離再煮漿的工藝順序，導(dǎo)致豆糊暴露在空氣中的時間過長，油體蛋白被巰基蛋白酶水解、磷脂被磷脂酶水解使受體中甘油三酯暴露出來，被脂肪氧化酶催化，產(chǎn)生正乙醇、乙醛等不和諧風(fēng)味物質(zhì)，影響豆?jié){感官評價[20]。且在煮漿過程中，部分分子質(zhì)量較小的大豆纖維素發(fā)生膨化，給豆?jié){帶來粗糙口感。在3種熟漿制漿工藝中，感官評價得分二次熟漿法為87.8分,熱水淘漿法87.3分，一次熟漿法82.9分，顯然，二次熟漿法和熱水淘漿法制漿差異較小且都高于一次熟漿法，可能是由于二次熟漿法與熱水淘漿法分別采用多次加熱共熟、熱水磨漿得到的豆?jié){中大豆低聚糖含量高，使豆?jié){口感更佳飽和、細膩，且豆?jié){中不良風(fēng)味物質(zhì)、抗?fàn)I養(yǎng)因子含量少，豆?jié){風(fēng)味更加和諧。

圖1 不同制漿工藝對豆?jié){感官指標的影響

2.2 豆?jié){物理指標分析

由表2可以看出，二次熟漿工藝(94.9%)與熱水淘漿工藝(93.7%)的穩(wěn)定性顯著高于一次熟漿法(85.3%)與生漿工藝(84.4%)，可能是由于二次熟漿與熱水淘漿工藝對蛋白質(zhì)、多糖、磷脂等提取率高，有利于通過氫鍵形成“蛋白質(zhì)+磷脂+脂肪”的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，有效地阻礙了脂肪聚合形成大油體上浮，也防止蛋白質(zhì)粒子聚沉形成蛋白質(zhì)沉淀，所以得到豆?jié){穩(wěn)定性高。

表2 不同制漿工藝豆?jié){理化指標測定結(jié)果

注：同一列不同小寫字母表示具有顯著性差異(P<0.05)(下同)

生漿工藝與一次熟漿工藝豆?jié){中的營養(yǎng)物質(zhì)大多是以游離形態(tài)存在，沒有形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致豆?jié){的穩(wěn)定性較差，離心沉淀率也較低。通過分析豆?jié){沉降速度的變化，可以推測產(chǎn)品的穩(wěn)定性趨勢，從而及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中引起產(chǎn)品不穩(wěn)定的環(huán)節(jié)[21]。在特定的植物蛋白飲料中，粒子的密度與介質(zhì)的密度變化不大，可約等于常量，豆?jié){黏度與豆?jié){粒子大小成為一項沉降速度的2個主要因素。二次熟漿工藝與熱水淘漿工藝中可溶性固形物溶出率高，增加豆?jié){體系黏度；多次加熱也提高酸性多肽與7 s的α、α′亞基分布于蛋白質(zhì)粒子表面，提高蛋白質(zhì)粒子表面的親水性也可能是豆?jié){黏度增高的一個重要原因[22]。所以沉降速度最小的為二次熟漿工藝(0.264 nm/s)，熱水淘漿工藝次之(0.281 nm/s)，生漿工藝(0.321 nm/s)與一次熟漿工藝(0.304 nm/s)較大。

2.3 豆?jié){粒徑測定結(jié)果分析

如圖2、3所示，4種制漿工藝得到的豆?jié){粒徑主要分布在0.1～2.8 μm之間，生漿制漿工藝、一次熟漿工藝、熱水淘漿工藝、二次漿渣共熟工藝分別在0.429、0.469、0.514以及0.562 μm占比最高，占比分別為7.70%、7.64%、7.00%以及5.50%；生漿工藝最大粒徑為2.174 μm，一次熟漿工藝最大粒徑為2.379 μm，二次熟漿工藝最大粒徑為2.603 μm，熱水淘漿工藝最大粒徑為2.849 μm。初步估計當(dāng)豆?jié){粒徑分布在0.01～0.2 μm時，主要以單個流離的油體粒子、蛋白質(zhì)粒子、多糖、磷脂等形式存在；當(dāng)豆?jié){粒徑分布在0.2～0.6 μm之間時，主要以蛋白質(zhì)+多糖、蛋白質(zhì)+磷脂+脂肪、蛋白質(zhì)+多糖+蛋白質(zhì)、油脂+油脂、油脂+油脂+磷脂+蛋白質(zhì)等形式存在；當(dāng)豆?jié){粒徑分布在0.6～2.8 μm時，主要是以蛋白質(zhì)沉聚物、大分子油體以及小分子纖維素等形式存在。

圖2 不同制漿工藝粒徑分布范圍

4種不同制漿工藝中，二次熟漿工藝D50(中位粒徑)以及D[4,3](平均粒徑)最大，分別為0.500、0.547 μm；熱水淘漿法次之，分別為0.469、0.527 μm；一次熟漿工藝第三，分別為0.446、0.502 μm；生漿工藝最小，分別為0.423、0.454 μm。3種熟漿工藝豆?jié){的D50、D[4,3]均比生漿工藝大，實驗結(jié)果與KYOKO等[23]在從豆渣中提取的成分對豆?jié){和豆腐質(zhì)地理化性質(zhì)的影響中結(jié)論一致。3種熟漿工藝中二次熟漿工藝最大、熱水淘漿次之、一次熟漿工藝最小，主要是二次熟漿工藝采用“2提3煮”，得到的豆?jié){中小顆粒蛋白質(zhì)、多糖、K+、Na+等物質(zhì)含量高，這些小顆粒蛋白質(zhì)以S-S結(jié)合，蛋白質(zhì)、脂肪、多糖之間以氫鍵連接形成大顆粒物質(zhì)，導(dǎo)致二次熟漿工藝粒徑最大。一次熟漿法工藝比較簡單，只通過1次洗渣，1次煮漿，得到豆?jié){中營養(yǎng)物質(zhì)相對較少，所以豆?jié){粒徑為熟漿工藝中最小。

圖3 不同制漿工藝對豆?jié){粒徑D50、D[4,3]的影響

2.4 豆?jié){營養(yǎng)成分含量分析

由表3可知，生漿工藝蛋白質(zhì)、脂肪、總糖、灰分含量處于4種制漿工藝中最低，可能是由于大豆中營養(yǎng)成分在磨漿之后沒有完全浸提到豆?jié){中，就將豆?jié){、豆渣進行分離，大量營養(yǎng)物質(zhì)隨著豆渣被分離，造成豆?jié){中營養(yǎng)成分低于其他3種熟漿工藝。二次熟漿工藝豆渣被二次加熱洗提豆?jié){，豆?jié){歷經(jīng)3次加熱，最大地減少進入豆渣中營養(yǎng)成分的含量，使更多的蛋白質(zhì)、脂肪、多糖等營養(yǎng)物質(zhì)溶出至豆?jié){中，所以二次熟漿工藝營養(yǎng)成分含量最高。熱水淘漿法營養(yǎng)成分含量次之，熱水淘漿法將第一次漿渣分離的豆渣通過熱水洗漿、分離得到的第二道漿再次作為下一次磨漿水，熱水磨漿提高了大豆中營養(yǎng)成分溶出率的同時有效減少豆渣中營養(yǎng)成分含量。總體而言，二次熟漿工藝營養(yǎng)成分提取率最高(蛋白為3.89 g/100 g、脂肪為1.814 g/100 g、總糖為1.267 g/100 g)，熱水淘漿工藝次之(蛋白質(zhì)為3.823 g/100 g、脂肪為1.790 g/100 g、總糖為1.146 g/100 g)，一次熟漿法第三(蛋白質(zhì)為3.688 g/100 g、脂肪為1.623 g/100 g、總糖為0.954 g/100 g)，生漿工藝營養(yǎng)成分提取率最低(蛋白質(zhì)為3.571 g/100 g、脂肪為1.608 g/100 g、總糖為0.87 g/100 g)。

表3 不同制漿工藝豆?jié){營養(yǎng)成分含量 單位：g/100 g

2.5 豆?jié){品質(zhì)指標相關(guān)性分析

使用SPSS 22對豆?jié){營養(yǎng)指標(蛋白質(zhì)、脂肪、水分、總糖)、物理指標(黏度、穩(wěn)定性、沉淀率、平均粒徑)與感官評分進行Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果表明：蛋白質(zhì)與脂肪、總糖、黏度、穩(wěn)定性、平均粒徑、感官評價呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(r分別為：0.930、0.914、0.968、0.843、0.979、0.975)，與穩(wěn)定性存在顯著性相關(guān)關(guān)系(r=0.6)，與沉降速度呈負相關(guān)關(guān)系(r=-0.974)。蛋白質(zhì)含量與總糖、脂肪存在極顯著相關(guān)關(guān)系，可能與大豆在磨漿、洗渣、煮漿工藝過程中提取率相關(guān)，蛋白質(zhì)提取率升高，總糖、脂肪等含量也會隨之升高；蛋白質(zhì)、脂肪、總糖含量升高，豆?jié){中蛋白質(zhì)、脂肪、多糖含量升高，豆?jié){中會形成大分子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，提高豆?jié){體系的穩(wěn)定性、黏度以及平均粒徑；當(dāng)豆?jié){總糖、脂肪、多糖含量增高、豆?jié){體系更加穩(wěn)定豆?jié){的感官評價也會隨之升高。

豆?jié){沉降速度與豆?jié){穩(wěn)定性、黏度呈負極顯著相關(guān)關(guān)系(r分別為：-0.968、-0.953)，與豆?jié){粒徑呈負極顯著相關(guān)關(guān)系(r=-0.902)，主要是因為斯托克斯公式中規(guī)定當(dāng)測定粒子與介質(zhì)密度相對穩(wěn)定時，粒子的沉降速度與粒子粒徑呈正相關(guān)關(guān)系，與介質(zhì)黏度呈負相關(guān)相關(guān)[24]，當(dāng)粒子沉降速度越慢時，體系穩(wěn)定性越好，所以豆?jié){沉降速度與豆?jié){穩(wěn)定性呈負極顯著關(guān)系。

表4 豆?jié){品質(zhì)指標相關(guān)性分析表

注：N=12，df=10，M=2*在0.05水平上(雙側(cè))顯著相關(guān)，**在0.01水平上(雙側(cè))極顯著相關(guān)

3 結(jié)論

4種制漿工藝中，二次熟漿工藝感官評價最高、熱水淘漿工藝次之、一次熟漿工藝第三、生漿工藝最低，具體分數(shù)分別為：87.8、87.3、82.9、74.8分。其中二次熟漿工藝與熱水淘漿工藝制得豆?jié){滋味順滑、飽滿，豆香味醇厚、漿體均勻，最受品評者喜歡。

4種制漿工藝中，物理穩(wěn)定性最好的為二次熟漿工藝(穩(wěn)定性94.95%、黏度5.82 mPa·s、沉降速度0.264 nm/s)，熱水淘漿工藝次之(穩(wěn)定性93.70%、黏度5.43 mPa·s、沉降速度0.281 nm/s)，一次熟漿工藝第三(穩(wěn)定性85.36%、黏度4.62 mPa·s、沉降速度0.304 nm/s)，物理穩(wěn)定性最差為生漿工藝(穩(wěn)定性84.44%、黏度3.131 mPa·s、沉降速度0.321 nm/s)。

4種制漿工藝中，二次熟漿工藝D50、D[4,3]最大，為0.500、0.547 μm；熱水淘漿法次之，為0.469、0.527 μm；一次熟漿法第三，為0.446、0.502 μm；生漿工藝最小，為0.423、0.454 μm。

二次熟漿工藝營養(yǎng)成分提取率最高(蛋白質(zhì)為3.89 g/100 g、脂肪為1.814 g/100 g、總糖為1.267 g/100 g)，熱水淘漿工藝次之(蛋白質(zhì)為3.823 g/100 g、脂肪為1.790 g/100 g、總糖為1.146 g/100 g)，一次熟漿法第三(蛋白質(zhì)為3.688 g/100 g、脂肪為1.623 g/100 g、總糖為0.954 g/100 g)，生漿工藝營養(yǎng)成分提取率最低(蛋白質(zhì)為3.571g/100 g、脂肪為1.608 g/100 g、總糖為0.87 g/100 g)。

豆?jié){感官評價、物理指標以及營養(yǎng)指標存在著復(fù)雜相關(guān)關(guān)系，其中感官評價、穩(wěn)定性、黏度、豆?jié){粒徑存在顯著性正相關(guān)關(guān)系，豆?jié){營養(yǎng)物質(zhì)提取率越高，豆?jié){物理穩(wěn)定性越好、豆?jié){感官得分越高。