高蛋白高膳食纖維豆腐生產工藝

馬春芳，王彩華，劉軍*，李順秀

山東禹王生態食業有限公司（禹城 251200）

大豆及其制品是高營養的植物性食品，不僅蛋白質含量高，而且氨基酸組成合理[1]。大豆蛋白的膠凝、溶解、泡沫、乳化、黏度等性質在食品中發揮十分重要的作用，尤其是在質地方面，能對食品或食品成分制備、加工或貯存過程中的物理性質起主要作用[2-4]。

大豆蛋白粉（SM）是低溫食用豆粕經過超微粉碎生產而成的，干基蛋白質含量在55%以上，大豆膳食纖維含量約為15%。大豆分離蛋白（SPI）是以低溫食用豆粕為原料，經過堿溶、酸沉、殺菌、噴霧干燥得到的，是一種干基蛋白質含量高達90%以上的功能性食品的添加劑[5]。

低溫食用豆粕和大豆分離蛋白屬于大豆優質蛋白，除營養豐富之外，還具有多種功能特性，如凝膠性、乳化性、起泡性、持水性、持油性和黏彈性等，被廣泛應用于肉制品、乳制品、面制品、素食等食品加工中，用來改善食品的品質，提高產品品質。

試驗以大豆分離蛋白、大豆蛋白粉為主要原料，制備的高蛋白高膳食纖維豆腐既保留了大豆低聚糖、大豆異黃酮等功能性成分，又含有高含量的膳食纖維和蛋白含量，口感爽滑、彈性好、嫩度好，適合煎、炒、炸、燉、燒烤、火鍋等多種吃法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆蛋白粉、大豆分離蛋白、一級大豆油（山東禹王生態食業有限公司）；谷氨酰胺轉氨酶（TG-B，江蘇一鳴）；蔗糖、鹽（市售，食品級）。

極速冷凍柜（意大利IRINOX）；MAR 126制冰機（意大利斯科茨曼）；YXD1煙熏爐（石家莊曉進機械）；K20 Ras斬拌機（德國塞德曼）；TA-XT.Plus物性測定儀（英國Stable Micro Systems）；ZE-6000色值儀（日本日立）；全自動凱氏定氮儀（海能K1100）；YHG-9123A恒溫鼓風干燥箱（上海姚氏儀器設備廠）；ME 204/02分析天平（梅特勒托利多）；ML 4002精密天平（梅特勒）；JDS-BA恒速雙功能水浴恒溫振蕩器（金壇市精達儀器制造有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 高蛋白高膳食纖維豆腐制作工藝

1) SPI水合：大豆分離蛋白與冰、水斬拌4 min，使大豆蛋白分子鏈充分吸水。

2) SPI乳化：充分吸水的大豆蛋白分子與大豆油斬拌3 min，使大豆分離蛋白、水、大豆油進行完全乳化。

3) 加輔料：加入大豆蛋白粉、TG酶、鹽，充分斬拌2 min。

4) 成型：將斬拌好的漿料轉移至料盤中，并用保鮮膜包好。

5) 反應：在冷藏條件下反應18 h。

6) 蒸煮：于90 ℃蒸汽中蒸煮40 min，保證芯溫達到72 ℃后保持5 min。

7) 冷卻：將蒸煮好的高蛋白豆腐冷卻至室溫。

8) 冷凍：置于急速冷凍柜中冷凍至-18 ℃。

1.2.2 理化指標檢測

1.2.2.1 大豆分離蛋白及大豆蛋白粉指標檢測

大豆分離蛋白及大豆蛋白粉中蛋白質、水分檢測分別參考GB/T 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》、GB/T 5009.3—2003《食品中水分的測定》。

1.2.2.2 高蛋白高膳食纖維豆腐指標檢測

將高蛋白高膳食纖維豆腐用小型中藥粉碎機粉碎至顆粒小于2 mm，檢測水分含量、蛋白質含量及總膳食纖維含量檢測，分別參照國標GB/T 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》、GB/T 5009.3—2003《食品中水分的測定》、GB/T 5009.88—2014《食品中膳食纖維的測定》。

1.2.3 凝膠強度檢測方法

1) 將高蛋白高膳食纖維豆腐修整成3 cm×3 cm×3 cm。

2) 采用質構分析儀進行檢測。參數設置：校準高度50 mm，檢測前速度2.0 mm/s，檢測速度1.0 mm/s，檢測后速度10.0 mm/s，下壓距離20.00 mm，探頭P/0.5R，觸力5.0 g。

3) 在質構曲線中：峰值即為凝膠強度值（g）。

1.2.4 嫩度評價

品評小組由10位專業評審人員組成，并保持每次評審人員不變，對樣品進行密碼編號，評價樣品隨機排列。評分采用8分制對高蛋白高膳食纖維豆腐的嫩度進行打分，分值保留一位小數，最終分數取10個數據的平均值，具體評分標準見表1。

表1 感官評定標準

1.2.5 高蛋白高膳食纖維豆腐單因素試驗設計

①蛋白混合體為大豆分離蛋白與大豆蛋白粉的總稱；②SPI比例為大豆分離蛋白占蛋白混合體的質量比例；③大豆油比例為大豆油與蛋白混合體的質量比；④總料水質量比為蛋白混合體與水的質量比例；⑤高蛋白高膳食纖維豆腐下文簡稱豆腐。

1.2.5.1 SPI比例對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

當總料水質量比為4∶1，TG添加量為0.3%，大豆油比例為0.5∶1，SPI比例分別為30%，40%，50%，60%和70%時，考察SPI比例對豆腐的凝膠強度、嫩度的影響。

1.2.5.2 總料水質量比對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

當SPI比例為50%，TG添加量為0.3%，大豆油比例為0.5∶1，總料水質量比分別為3.0∶1，3.5∶1，4.0∶1，4.5∶1和5.0∶1時，考察總料水質量比對豆腐凝膠強度、嫩度的影響。

1.2.5.3 TG添加量對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

當SPI比例為50%，總料水質量比為4∶1，大豆油比例為0.5∶1，TG添加量分別為0.10%，0.15%，0.20%，0.25%和0.30%時，考察TG添加量對豆腐凝膠強度、嫩度的影響。

1.2.5.4 大豆油比例對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

當SPI比例為50%，總料水質量比為4∶1，TG添加量分別為2.5%，大豆油比例分別為0.5∶1，0.8∶1，1.1∶1，1.4∶1和1.7∶1時，考察大豆油比例對豆腐凝膠強度、嫩度的影響。

1.2.6 正交試驗設計

根據單因素試驗的結果，選取SPI比例、總料水質量比、TG添加量、大豆油比例為因素，進行L9(34)正交試驗（表2），以豆腐凝膠強度、嫩度為指標進行考察。

表2 正交試驗L9(34)因素水平表

2 結果與分析

2.1 原料檢測結果

2.1.1 大豆分離蛋白

干基粗蛋白含量為90.3%，水分含量為6.51%。

2.1.2 大豆蛋白粉

干基粗蛋白含量為55.4%，水分含量為9.43%。

2.2 單因素試驗結果

2.2.1 SPI比例對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

由圖1可知，在試驗范圍內，隨著SPI比例的增加，豆腐的凝膠強度呈逐漸增加的趨勢，豆腐嫩度呈先上升后下降的趨勢。當SPI比例＜50%時，隨著SPI比例的增加大豆分離蛋白的分子鏈開始伸展開來，原來包埋在卷曲的分子鏈內部的功能基團，如二硫基、疏水基團暴露出來，相鄰的分子通過二硫鍵、氫鍵、疏水作用、靜電引力以及范德華力交聯形成具有網絡狀三維空間結構，可以使較多的水分包埋在蛋白質凝膠網絡結構中，同時又可以與水分、膳食形成一個穩定均勻的體系[6-7]，可以使豆腐的凝膠強度和嫩度迅速增加，具有良好的口感[8]。當SPI比例＞50%時，膳食纖維的比例降低，形成的蛋白凝膠結構更加趨于穩定，蛋白之間的交聯程度增加，豆腐的凝膠強度值增加，口感變硬，嫩度下降。綜合考慮選擇SPI添加比例為50%。

圖1 SPI比例對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

2.2.2 總料水質量比對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

從圖2可以看出，在試驗范圍內，當加水量逐漸增加時，豆腐的凝膠強度值逐漸下降，豆腐嫩度呈先上升后下降的趨勢。隨著總料水質量比＜4.0∶1時，大豆分離蛋白分子逐漸展開，與水、TG、大豆油、大豆蛋白粉形成穩定的凝膠，豆腐的凝膠強度逐漸增加，豆腐中隨著水分的增加，豆腐的嫩度也逐漸增加；當總料水質量比＞4.0∶1時，蛋白濃度降低，因為蛋白的濃度是大豆分離蛋白形成凝膠和使凝膠保持穩定的決定性因素之一[9]，所以隨著大豆分離蛋白濃度的降低，多肽鏈密度降低，使網絡空隙增大，水分子的進入和凝膠的溶脹造成水合、乳化效果差，豆腐凝膠強度低，口感發面，嫩度差。

圖2 總料水質量比對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

2.2.3 TG添加量對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

從圖3可以看出，隨著TG添加量的增加，豆腐的凝膠強度逐漸增加，豆腐的嫩度也逐漸增加，因為TG能在蛋白質分子之間催化形成一種ε-（Y-谷氨酰）賴氨酰共價鍵，在一般的非酶催化條件下很難斷裂，能使蛋白質分子更緊密地結合在一起，故可提高凝膠強度[10-11]。隨著TG量的增加，大豆分離蛋白分子鏈之間交聯程度增加，凝膠性提高，表現在豆腐凝膠強度增加，這與于國萍等[12]的研究一致。但當TG添加量＞0.25%時，大豆蛋白分子充分結合，豆腐嫩度下降，因此綜合考慮豆腐口感，選擇TG添加量0.25%。

圖3 TG添加量對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

2.2.4 大豆油比例對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

從圖4可以看出，在試驗范圍內，豆腐凝膠強度、豆腐嫩度先升高后緩慢下降。當大豆油比例增加時，大豆蛋白分子中因同時含有親水基團和親油基團，具有乳化劑特有的兩親結構，能夠降低油水兩相的界面張力，易于乳狀液的形成[13]。乳狀液形成后，蛋白質聚集在油滴的表面形成保護層，可以有效防止油滴的聚集和乳化狀態的破壞，維持乳狀液的穩定性[14]。其次大豆蛋白粉中的膳食纖維也極易與大豆油結合形成穩定的結構。但當大豆油比例＞1.1∶1時，大豆油過量，乳化效果差，凝膠強度下降，豆腐嫩度下降。因此，選擇大豆油比例1.1∶1。

圖4 大豆油比例對豆腐凝膠強度、嫩度的影響

2.3 正交試驗

2.3.1 正交試驗結果與分析

豆腐凝膠強度正交試驗結果見表3。通過表4極差R值的比較，影響豆腐凝膠強度的主次因素順序皆為：SPI比例＞TG添加量＞總料水質量比＞大豆油比例。表6中F檢驗結果表明，SPI比例和TG添加量對凝膠強度有顯著性影響，總料水質量比和大豆油比例對凝膠強度沒有顯著性影響，最優組合為A2C3B2D1。

通過表5中極差R值的比較，影響高蛋白豆腐嫩度的主次因素順序皆為：SPI比例＞總料水質量比＞大豆油比例＞TG添加量。表7中F檢驗結果表明，SPI比例和總料水質量比對嫩度有顯著性影響，大豆油比例和TG添加量對嫩度沒有顯著性影響，最優組合為A2B2D1C3。

通過對比，影響豆腐凝膠強度和嫩度的最優組合相同，即SPI比例為50%、總料水質量比為4.0∶1、TG添加量為0.30%、大豆油比例為0.8∶1。

表3 豆腐凝膠強度正交試驗設計及分析

表4 豆腐嫩度正交試驗設計及分析

表5 凝膠強度正交試驗方差分析

表6 嫩度正交試驗方差分析

2.3.2 最優條件的確定和驗證

對最優組合進行驗證，驗證結果表明，優選出來的組合其凝膠強度和嫩度均為最佳值。見表7。

表7 正交試驗最優組合驗證結果

2.4 高蛋白豆腐指標檢測

干基蛋白質含量為12.4%，膳食纖維含量為1.4%。

3 結論

通過單因素試驗和正交試驗設計對高蛋白豆腐的配方進行優化，得到各因素的最佳條件：SPI比例50%、總料水質量比4.0∶1、TG添加量0.30%、大豆油比例0.8∶1。經驗證，高蛋白豆腐的凝膠強度和嫩度均達到最佳值，制備的高蛋白高膳食纖維豆腐不僅口感爽滑、彈嫩，而且干基蛋白質含量為12.4%，膳食纖維含量為1.4%。