原料組分與工藝條件對腐竹品質的影響

藍偉杰，林 瑩*，康 慶，黃 婷，馬二蘭

（廣西大學輕工與食品工程學院，廣西 南寧 530004）

大豆具有全面而豐富的營養價值，蛋白質含量高達40%左右，含有豐富的不飽和脂肪酸、多聚糖、礦物質和多種維生素等，故享有“田間肉”和“素肉”等美譽[1-2]。在日常生活中它通常被人們加工成腐竹、豆腐、豆漿等食品，但由于制作工藝不夠規范，使大豆的各種營養素利用率較低，例如目前生產腐竹的相關企業，腐竹的得率僅有35%左右，大豆中蛋白質和脂肪的利用率約50%，這無疑是對大豆資源的極大浪費[3-4]。

腐竹是經過大豆研磨成漿后加熱升溫，蛋白質分子二、三、四級結構發生變化從而變性，變性的蛋白質分子在氫鍵、二硫鍵等的作用下開始聚集，形成空間網狀結構，且進一步包容脂肪、糖類等其他物質而形成[5]。不同的工藝條件和原料組分影響體系中氫鍵和二硫鍵等次級鍵之間的結合方式，所得腐竹品質不同，所以制作工藝和原料與腐竹結構之間關系非常密切。另一方面，大豆蛋白質、脂肪、多糖、11S和7S球蛋白的含量和比值對腐竹的食用品質也非常重要，例如有研究表明大豆中的11S球蛋白不僅比其他蛋白的含量、溶解度、凝膠性高，而且11S的膜性能相對較強[6-8]。在傳統的小作坊式生產中，有少部分不良廠家片面追求提高得率、食用品質和改善色澤，通過加入吊白塊、硼砂等食品禁用化學試劑達到提高腐竹色澤和食用品質效果[9-10]，這不僅降低了市場的信譽，還危害消費者的健康。

在文獻報道中，腐竹的工藝優化和品質改善方面研究比較豐富，但缺少將生產工藝與原料組分對產品綜合影響的有機結合，且缺少對得率、食用品質和色澤等產品關鍵指標的綜合性評價。本實驗針對以上問題，通過進一步研究優化評分系統、結合蛋白質成膜理論指導腐竹生產，對企業大規模生產、降低生產成本、保證產品品質和提升工藝水平具有重要的現實指導意義；另一方面也為傳統植物蛋白食品的組織化相關研究提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

東北大豆 市購；大豆分離蛋白 上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

Phenom Pro掃描電子顯微鏡 復納科學儀器（上海）有限公司；TA-XT Plus物性測試儀 北京微訊超技儀器技術有限公司；CM-3600d型色差儀 日本Konica Mino Ita儀器有限公司；DYY-6D電泳儀 北京六一生物科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 腐竹的工藝流程

傳統工藝流程：選豆→清洗→浸泡→磨漿→煮漿→揭膜→烘干。

具體的傳統工藝條件為豆漿質量分數約4%，溫度85 ℃左右，不進行豆漿pH值調節，一般為7.4左右，不進行豆漿蛋白質、脂肪和總糖比例調節，一般為蛋白質與脂肪質量比5∶2，蛋白質與總糖質量比4∶1[11]。

實驗工藝流程：準確稱取經篩選的100 g東北大豆，通過清洗、浸泡12 h、磨漿得到豆漿，利用大豆分離蛋白、大豆油和蔗糖等對其成分進行調節，再均質后煮漿，15 min揭膜1 次，60 ℃烘干6 h得到腐竹。

1.3.2 制作工藝條件對腐竹得率與理化指標的影響

豆漿質量分數：通過加入不同水量對100 g大豆進行磨漿，得到不同質量分數的豆漿，且調節pH 8.0、揭膜溫度90 ℃、蛋白質與脂肪質量比3∶1、蛋白質與總糖質量比4∶1。

豆漿pH值：使用食品級檸檬酸、Na2CO3和NaHCO3對未過濾除渣的豆漿pH值進行調節，并用pH計測定，過濾后得到不同pH值的豆漿，調節豆漿質量分數6%、揭膜溫度90 ℃、蛋白質與脂肪質量比3∶1、蛋白質與總糖質量比4∶1。

揭膜溫度：使用恒溫水浴鍋控制揭膜溫度，且調節豆漿質量分數6%、pH 8.0、蛋白質與脂肪質量比3∶1、蛋白質與總糖質量比4∶1，最后測定不同條件所得腐竹的得率、機械性能、色澤和組分含量等指標。

1.3.3 豆漿成分對腐竹得率和理化指標的影響

蛋白質與脂肪質量比：通過測定原豆漿中蛋白質和脂肪的含量，再加入大豆分離蛋白和大豆油對其進行成分調節，且調節豆漿質量分數6%、pH 8.0、揭膜溫度90 ℃、蛋白質與總糖比質量4∶1。

蛋白質與總糖質量比：豆漿中加入大豆分離蛋白和蔗糖對其進行成分調節，且調節豆漿質量分數6%、pH 8.0、揭膜溫度90 ℃，蛋白質與脂肪質量比3∶1。

11S與7S蛋白質量比：通過測定原豆漿中11S和7S蛋白的質量，再加入通過提取得到的不同蛋白對其進行成分調節，且調節豆漿質量分數6%、pH 8.0、揭膜溫度90 ℃、蛋白質與脂肪質量比3∶1、蛋白質與總糖質量比4∶1，最后測定不同條件所得腐竹的得率、機械性能、色澤和組分含量等指標。

1.3.4 11S與7S蛋白質的提取及純度分析

大豆分離蛋白、11S和7S球蛋白的提取：參照Molina[12]和Thanh[13]等的方法。各蛋白質的含量測定參考段春紅等[14]的方法，利用得到的樣品進行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfatepolyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）實驗，采用薄層掃描儀進行掃描后，用Scion Image軟件進行分析處理。

1.3.5 腐竹品質指標的測定

1.3.5.1 腐竹得率的測定

烘干后的腐竹利用電子天平測定其質量，得率按式（1）計算：

式中：m為所得烘干腐竹質量/g；100為干大豆質量/g；X為加入大豆分離蛋白等物質的質量/g。

1.3.5.2 機械性能的測定

將浸泡軟化的腐竹裁剪為1 cm×5 cm的腐竹條帶，用數顯游標卡尺測定其厚度、斷裂前后的總長度，然后浸泡在BaCl2飽和溶液中，穩定12 h，利用TA-XT Plus物性測試儀測定其斷裂時最大的拉伸力度，每個樣品平行測定3 次。探頭選用A/KIE，探頭的測定參數：測前速率3 mm/s，測時速率1 mm/s，測后速率5 mm/s。

拉伸強度按式（2）計算：

式中：TS為拉伸強度/（g/mm2）；F為樣品斷裂時所受的最大拉力/g；S為樣品的橫截面積/mm2。

延伸率按式（3）計算：

式中：E為延伸率/%；L1為樣品斷裂后的總長度/mm；L0為斷裂前的長度/mm。

1.3.5.3 色澤測定

將烘干后的腐竹浸泡在BaCl2飽和溶液中，穩定12 h，選取5 個平行試樣，使用CM-3600d型色差儀進行測定，記錄L*、a*、b*值。

1.3.5.4 腐竹橫截面微觀結構觀察

將干燥的腐竹粉碎成小顆粒狀，取其少量固定在載玻片上，噴金，放入掃描電鏡中，放大2 000 倍，觀察腐竹的橫截面微觀結構。

1.3.5.5 SDS-PAGE分析

對提取得到的蛋白質試樣測定其蛋白質含量，配制成20 μg/10 μL左右的蛋白溶液，加入上樣緩沖液。SDS-PAGE縮膠5%，分離膠12%，濃縮膠工作電壓80 V，分離膠120 V，最后使用考馬斯亮藍R-250進行染色。

1.3.6 腐竹各指標權重和評分標準

根據姬長英[15]提出的用戶調查法略作修改，對腐竹的各項指標進行權重分配，即通過網絡和紙質問卷調查，得到腐竹各指標的基本權重分配，最后咨詢腐竹生產企業專家和參考相關文獻[15]報道，證明其可靠性。各指標權重分配如表1所示。

表1 腐竹各指標權重Table 1 Weight distribution of each index of yuba

評分標準：綜合總評分=得率得分×30%+拉伸強度得分×30%+延伸率得分×10%+色澤得分×20%+質地得分×10%。其中各指標的得分規則為：通過感官評價實驗表明，當抗拉強度為9.53～16.28 g/mm2，延伸率為10.33%～13.46%，在該范圍內測定值越高，其品質越好。所以，得率、拉伸強度（9.53～16.28 g/mm2范圍內）和延伸率（10.33%～13.46%范圍內）的測定值在該指標的單因素試驗中最高或色澤和質地最佳可評為滿分100 分，較低的指標測定值與最高測定值的比值等于該指標得分與最高得分之比，例如：

1.4 數據處理

利用所得數據通過使用統計分析軟件SPSS 19.0 oneway ANOVA進行方差分析和顯著性檢驗，結果以表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 豆漿質量分數對腐竹得率與理化指標的影響

表2 豆漿質量分數對腐竹得率、拉伸強度和色澤的影響Table 2 Effect of soybean milk concentration on yield, tensile strength and color of yuba

表3 豆漿質量分數對腐竹組分含量的影響Table 3 Effect of concentrations of soybean milk on chemical composition of yuba

豆漿質量分數對腐竹的得率與機械性能有較大影響，它主要通過影響膜形成的快慢和鍵合作用改變得率與品質[1]。由表2可知，當豆漿質量分數為6%時，腐竹得率、延伸率最高，分別為43.62%、12.01%，與傳統工藝相比呈顯著性差異，且色澤較好，豆漿質量分數為5%時，拉伸強度最高。造成該結果的原因可能是豆漿質量分數的改變使粒子碰撞的概率發生變化，適當的質量分數有利于蛋白質與其他物質發生有效碰撞和次級鍵的鍵合，膜的形成更為均勻致密，所以得率與品質最佳。Ma Wuchao等[16]的研究指出豆漿質量分數過高不利于大豆蛋白鍵的斷裂，分子間的二硫鍵、疏水鍵等無法轉移到外部與其他粒子作用，最后導致得率與機械性能下降。從表3可以看出，當豆漿質量分數為6%時，脂肪和糖的含量較高，這表明該質量分數有利于蛋白質與脂肪和糖的結合，即一定的豆漿質量分數有利于各組分充分、均勻地嵌合。另一方面，用6%豆漿質量分數得到的腐竹綜合評分最高，為94.64 分，比傳統工藝得到的腐竹評分86.82高9.1%。綜合上述得出，最后得到最佳豆漿質量分數為6%。

2.2 豆漿pH值對腐竹得率與理化指標的影響

表4 豆漿pH值對腐竹得率、拉伸強度和色澤的影響Table 4 Effect of soybean milk pH on yield, tensile strength and color of yuubbaa

表5 豆漿pH值對腐竹組分含量的影響Table 5 Effect of pH value of soybean milk on chemical components of yuubbaa

豆漿pH值會影響蛋白質的溶解度和對膜的結合方式[1]。由表4可知，豆漿pH值為8.0時，腐竹的得率、拉伸強度最高，分別為42.81%、9.13 g/mm2，與傳統工藝相比呈顯著性差異，且延伸率和色澤較好。這可能是由于大豆蛋白的等電點為pH 4.2～5.6，當豆漿pH值遠離其等電點，有利于大豆蛋白的溶解，提高腐竹得率。Wang Shengnan等[17]研究表明，氫離子濃度會通過氫鍵影響蛋白質與其他分子的結合，pH值過高時可能會使大豆蛋白在高pH值條件下解離成蛋白亞基，導致帶負電荷的蛋白分子間相互排斥，蛋白質分子間相互作用減弱。而且7S與11S球蛋白的等電點分別為4.8和6.4，較低的pH值不利于7S和11S球蛋白的溶解，而且11S球蛋白對膜的機械性能至關重要，11S球蛋白含量的下降使拉伸強度和延伸率降低。從表5可以看出，當豆漿pH值為8.0時，腐竹含有的蛋白質、脂肪和總糖較高，即在該pH值的豆漿原料得到充分利用，聚合成性質較好的腐竹。從腐竹的綜合評分比較，豆漿pH 8.0制作的腐竹得到94.16 分，比傳統工藝的85.29 分高10.4%。綜合上述得出，最佳豆漿pH值為8.0。

2.3 揭膜溫度對腐竹得率與理化指標的影響

表6 揭膜溫度對腐竹得率、拉伸強度和色澤的影響Table 6 Effect of film uncovering temperature on yield, tensile strength and color of yuba

表7 揭膜溫度對腐竹組分含量的影響Table 7 Effect of film uncovering temperature on chemical components of yuba

為了使蛋白質分子之間發生碰撞而聚結，須提供足夠的能量，因此揭膜溫度是影響腐竹的得率和機械性能的重要因素。由表6可知，當揭膜溫度為90 ℃時，腐竹的得率與拉伸強度最高，分別為41.82%、9.02 g/mm2，與其他溫度相比具有顯著性，且色澤亮度較高。造成這種結果的原因可能是適合的溫度為鍵的形成提供適合的能量，使蛋白質與其他物質通過次級鍵的結合恰到好處，使膜的結構更為均勻致密，得率與膜的結合力得到改善[18-20]。謝麗燕等[1]的研究表明豆漿體系內能增加，粒子的運動速率加劇，蛋白質基團的振動頻率和幅度增大，部分二、三、四級結構的氫鍵等次級鍵斷裂，多肽鏈的復雜網絡空間結構得以舒展，有利于蛋白質自身和其他物質的緊密結合。另外，從表7可知，揭膜溫度為80 ℃時，腐竹的脂肪含量最高，脂肪本身具有機械性能差的性質[21]，這可能是導致拉伸強度較低的原因。從腐竹的綜合評分比較中，90 ℃揭膜溫度得到的腐竹綜合評分最高，比傳統工藝得分高7.6%。綜合上述得出，90 ℃為最佳的揭膜溫度。

2.4 蛋白質與總糖質量比對腐竹得率與理化指標的影響

由表8可知，當蛋白質與總糖質量比為4∶1時，腐竹拉伸強度和延伸率最高，且具有顯著性。造成該結果的原因可能是：在揭膜過程中，蛋白質與糖類需按照一定的比例通過次級鍵、官能團進行結合，適合的比例能最大限度提高次級鍵、官能團的利用率，并且總糖含量較高時會促進美拉德反應，生成棕色聚合物，色澤加深，且美拉德反應生成物影響膜性能，另一方面，蛋白質與總糖比例恰當時，蛋白質與多糖形成復合物提高其乳化能力[22]。相關研究表明[17,23]蛋白質與糖形成絡合物后，乳化特性遠高于單獨使用的蛋白質，也優于市售的乳化劑，即使在酸性環境及高鹽狀態，其乳化能力仍能保持。由表9可知，豆漿中蛋白質與總糖質量比為2∶1～5∶1時，所得腐竹的蛋白質與總糖含量呈正相關，即大豆蛋白與糖在形成腐竹時有密切的關系。通過掃描電鏡觀察微觀結構（圖1）可知，隨著蛋白質濃度提高，其致密度、光滑度也相應提高，即明度L*升高，當蛋白質與總糖質量比為3∶1～4∶1時，腐竹的內部結構為致密的網狀結構，且孔徑均勻，分布均勻，這可能是其拉伸強度升高的原因。最后從腐竹的綜合評分進行比較，豆漿蛋白質與總糖質量比為4∶1時腐竹評分最高。所以選取最佳蛋白質與總糖質量比為4∶1。

圖1 蛋白質與總糖質量比對腐竹橫截面微觀結構的影響Fig. 1 Effect of protein to total sugar mass ratio on cross-sectional microstructure of yuba

表8 蛋白質與總糖質量比對腐竹得率、拉伸強度和色澤的影響Table 8 Effect of protein to total sugar mass ratio on yield, tensile strength and color of yuba

表9 蛋白質與總糖質量比對腐竹組分含量的影響Table 9 Effect of protein to total sugar mass ratio on chemical components of yuba

2.5 蛋白質與脂肪質量比對腐竹得率與理化指標的影響

表10 蛋白質與脂肪質量比對腐竹得率、拉伸強度和色澤的影響Table 10 Effect of protein to fat mass ratio on yield, tensile strength and color of yuba

表11 蛋白質與脂肪比對腐竹組分含量的影響Table 11 Effect of protein to fat mass ratio on chemical components of yuubbaa

由表10、11可知，當蛋白質與脂肪質量比為3∶1時，所得腐竹得率與拉伸強度最高，分別為45.01%、11.24 g/mm2，呈顯著性差異。造成該結果的原因可能是：蛋白質可以通過網狀結構包容、鑲嵌脂肪和糖類，適宜的蛋白質與脂肪比例可以充分利用次級鍵相互鍵合，并且脂肪的非極性部分與蛋白質的非極性區產生疏水作用，可以有效地改善腐竹得率與機械性能，當脂肪含量過高時，兩者結合比例失調，膜表面由于脂質層的形成，網狀結構受到嚴重破壞，導致表面應力分布不均，且脂肪本身的機械性能較差，因此膜的性能下降[7,24-27]。另一方面，通過圖2可知，當蛋白質與脂肪質量比為3∶1時，腐竹橫截面的結構表現為密集的蜂窩狀，孔徑大小相對于其他的腐竹大，這可能是腐竹拉伸強度較高的原因，與相關研究[28-29]結果一致。Chen Yeming等[24]使用透射掃描電子顯微鏡觀察腐竹的微觀結構，發現蛋白顆粒和可溶性蛋白是腐竹網絡結構的連接結點，脂肪顆粒包容在其網絡結構中。通過比較腐竹的綜合評分可知，蛋白質與脂肪質量比為3∶1時所得腐竹綜合評分最高，比傳統工藝得分高17.7%。從上述綜合考慮，選取蛋白質與脂肪質量比3∶1為最佳配比。

圖2 蛋白質與脂肪質量比對腐竹橫截面微觀結構的影響Fig. 2 Effect of protein to fat mass ratio on cross-sectional microstructure of yuba

2.6 11S與7S蛋白質量比對腐竹得率與理化指標的影響

2.6.1 11S與7S球蛋白的提取

圖3 大豆分離蛋白、7S和11S蛋白質的電泳圖譜Fig. 3 Electropherograms of soy protein isolate, 7S and 11S proteins

如圖3所示，采用薄層掃描儀進行掃描后，用Image Lab軟件進行分析處理，得到各蛋白質的純度，結果表明得到較純的7S和11S蛋白，11S蛋白占總的蛋白的76.82%，7S占總的蛋白的85.46%，達到實驗純度要求，再通過得知豆漿本身的各蛋白含量，最后加入到豆漿中調節各蛋白的比例。

2.6.2 11S與7S蛋白質量比對腐竹得率與理化指標的影響

表12 11S與7S蛋白質量比對腐竹得率、拉伸強度和色澤的影響Tabllee 1122 Effect of mass ratio of 11S to 7S globulin on yield, tensile strength and color of yuba

表13 11S與7S蛋白質量比對腐竹組分含量的影響Tabllee 1133 Effect of mass ratio of 11S to 7S globulin on chemical components of yuubbaa

圖4 11S與7S蛋白質量比對腐竹橫截面微觀結構的影響Fig. 4 Effect of ratio of 11S to 7S protein on cross-sectional microstructure of yuba

由表12可知，當11S與7S蛋白質量比為5∶1時得率、拉伸強度較高，為46.95%和10.18 g/mm2。研究表明11S蛋白含量不僅要比其他蛋白含量、溶解度、凝膠性高，而且11S的膜性能也很強，認為在熱誘導膜的形成過程中二硫鍵起到了重要的作用，這可能是因為11S球蛋白內的二硫鍵及巰基含量高于7S球蛋白，并且11S球蛋白和7S球蛋白對加熱變性敏感度不同，所以11S球蛋白比7S球蛋白結構更穩固，膜的拉伸強度更強[30]。由表13可知，腐竹蛋白質含量的升高，脂肪也隨之升高，這進一步說明腐竹由蛋白質與脂肪按一定的比值鍵合形成的。另一方面，通過圖4可知，11S與7S蛋白質量比為4∶1時，得到的腐竹橫截面的孔徑較大，粒子間的致密度較好，這對腐竹的拉伸強度、延伸率有很大提高。從腐竹的綜合評分考慮，豆漿11S與7S蛋白質量比為4∶1時，制作的腐竹得到92.13的最高分，比傳統企業工藝的81.25 分高13.4%。由上述綜合考慮，11S與7S蛋白質量比4∶1為最佳條件。

3 結 論

通過對腐竹生產工藝與原料對其品質形成的關系研究，發現其聯系非常密切，優化后的腐竹生產工藝與原料合適地匹配能提高腐竹的得率和食用品質。最終得到結果為：當豆漿質量分數6%、pH 8.0、揭膜溫度90 ℃、蛋白質與脂肪質量比3∶1、蛋白質與總糖質量比4∶1、11S與7S蛋白質量比4∶1時，所得腐竹的得率最高，為43.13%，拉伸強度為12.46 g/mm2，延伸率為9.85%，從綜合因素（得率、機械性能和色澤等）分析，得分為94.69，比傳統生產工藝的腐竹80.44 分高17.7%，且所得腐竹為天然、安全無添加劑的優質腐竹。這對企業大規模生產降低生產成本、保障產品品質和提升工藝水平具有重要的現實指導意義，也為傳統植物蛋白食品的組織化相關研究提供理論參考。