市售鹽凝豆腐品質特性指標分析與評價模型的建立

史曉斐，辛 穎,*，陳復生，劉昆侖，李盤欣

1.河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001 2.河南省南街村(集團)有限公司，河南 臨潁 462600

豆腐是我國常見的大豆制品，具有高蛋白(豆腐干物質中蛋白含量達 46.03%～52.05%)、低飽和脂肪酸(油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸含量高達85%)的特點[1]，是人體攝取蛋白質、維生素等較好的來源[2-3]。有研究表明，豆腐可以有效降低人體血液中膽固醇的含量和心血管、肥胖等疾病的風險[4-6]。因此，豆腐作為我國傳統(tǒng)食品，得到消費者極大的喜愛。

凝固劑的種類和添加量是影響豆腐凝膠的重要因素[7-8]，目前市場上主要有鹽類凝固劑和酸類凝固劑。常用鹽類凝固劑主要是鹽鹵(主要成分是氯化鎂)、石膏(主要成分是硫酸鈣)，以二價陽離子為“橋架”連接蛋白質分子形成凝膠結構體[7]。醋酸、葡萄糖-δ-內酯(GDL)等是常用的酸類凝固劑，主要是通過降低豆?jié){的pH值，使靜電斥力減弱而相互靠近凝結成蛋白質凝膠[9]。其中消費占比最大的是鹽凝豆腐[10]，主要包括石膏豆腐和鹽鹵豆腐。石膏豆腐水分含量高(約85%)，口感細膩光滑，但硬度較低，味道苦澀。鹽鹵豆腐質地堅實，風味較好，但水分含量相對較低(一般在80%左右)，得率較低[11]。隨著經(jīng)濟發(fā)展以及考慮市場的需求，研發(fā)出更高品質的豆腐成為人們關心的重點。為了提高豆腐品質，已有很多學者研究鹽凝豆腐工藝的優(yōu)化[7,12-13]，這些研究均需要對豆腐品質進行評價，需要一個評價體系為豆腐新品的研發(fā)提供依據(jù)。

我國雖然制訂了豆制品的食品安全標準[14]，但是豆腐品質評價還沒有統(tǒng)一標準，這會影響豆腐的研究以及豆腐的工業(yè)化生產(chǎn)。目前對豆腐的評價大多都是單一、片面的，僅從感官質量和質構特性[15-16]、質構特性和保水性[17]、水分子在豆腐中的動態(tài)結構[18]等評價豆腐品質，而基于主成分分析，結合感官指標、質構指標及水分指標評價豆腐品質的研究鮮有報道。主成分分析(PCA)是多指標評價最常用的方法[19]，在盡可能保留原有信息的前提下，能將原有的多個相關指標轉換成幾個相互獨立的綜合指標，進而用較少的綜合指標用于評價。本研究以鹽凝豆腐為研究對象，分析其感官品質、質構特性及水分狀態(tài)的差異性和相關性，建立基于主成分分析的鹽凝豆腐綜合品質評價模型，探究品質指標對豆腐品質的貢獻程度，并比較市售豆腐品質的差異，以期為鹽凝豆腐品質的評價提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料

選用的13個豆腐樣本(4個石膏豆腐、9個鹽鹵豆腐)購買于河南省鄭州市大型連鎖超市、農超和小型零售店，其中包括世通豆腐、豆狀元豆腐、瑩豐豆腐、許昌豆腐、大張豆腐、新農村豆腐、信陽豆腐和作坊制豆腐。豆腐放在4 ℃下儲存，在試驗測定前將其放置在室溫下平衡1 h。

1.2 儀器與設備

TA-XT plus物性測試儀：英國stable micro systems公司；Micro MR-CL-I變溫型核磁共振食品農業(yè)成像分析儀：蘇州(上海)紐邁電子科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 豆腐質構特性的測定

參照Shen等[12]的方法，并稍做修改。利用物性測試儀對豆腐進行TPA測定，采用柱形探頭P35，壓縮率35%，測前速度2.0 mm/s，測試速度1 mm/s，測后速度2 mm/s，每個樣品重復測定10次。

1.3.2 感官評價

采用Wang等[20]的方法，并加以修改。選擇15位經(jīng)篩選的人員，試驗前對其進行相關培訓。評價時每個人在光照充足的單獨隔間，按表1的評分標準對豆腐品質進行評價。

表1 豆腐感官指標的定義及評分標準Table 1 Definition and scoring criteria of sensory indexes of tofu

1.3.3 橫向弛豫時間的測定

參考Li等[21]的方法，取出約0.45 g的豆腐，放入10 mm的核磁管中，測定豆腐橫向弛豫時間。每個樣品重復測定3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Office Excel 2019軟件對原始數(shù)據(jù)進行處理，利用IBM SPSS Statistics 26軟件對試驗數(shù)據(jù)分析處理，通過Origin 2018 64Bit軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 豆腐感官品質分析

在購買商品時，感官描述更能引起消費者的購買欲[22]。豆腐感官評價結果如表2所示，除了感官彈性外，其他感官指標在樣本間均存在顯著差異(P>0.05)，說明感官彈性是感官特性中較為穩(wěn)定的指標。喬支紅等[23]研究表明，北豆腐、南豆腐和內酯豆腐感官彈性沒有顯著差異(P>0.05)，這與本研究結論一致。石膏豆腐樣本間感官硬度和口感評分差距較小，其余指標評分差距相對較大，鹽鹵豆腐樣本間的感官評分差異度較大。

2.2 豆腐質構特性分析

豆腐質構指標是判斷豆腐品質的主要指標[24]，包括硬度、彈性、凝聚性、膠著性等。不同樣本的質構特性結果如表3所示，測定的質構特性指標數(shù)據(jù)范圍與其他報道[25-26]一致。不同石膏豆腐樣本的質構特性指標均具有顯著差異，這與趙秋艷等[26]的研究結果一致，鹽鹵豆腐樣本除質構彈性外，其他指標差異顯著(P<0.05)，這與李小雅[13]和王承克等[27]的研究結果一致。石膏豆腐的質構硬度、膠著性和咀嚼性顯著低于鹽鹵豆腐，質構彈性、凝聚性和回復性在石膏豆腐和鹽鹵豆腐間沒有顯著差異。

表3 鹽凝豆腐質構測定結果Table 3 Texture characteristics of salt coagulated tofu

2.3 豆腐水分狀態(tài)分析

豆腐的水分含量高達90%，水分活度可達到0.995[28]，是衡量豆腐品質的重要因素。市售豆腐經(jīng)低場核磁共振測定，結果如表4所示，13種豆腐均有3個峰，分別對應豆腐中3種水分子：與豆腐凝膠網(wǎng)絡結合緊密的結合水、存在于豆腐微觀結構中的不易流動水和不受蛋白凝膠網(wǎng)絡結構影響的自由水[29]。豆腐弛豫時間與凝膠狀態(tài)有關[30]，結合水、不易流動水和自由水的弛豫時間分別用T2b、T21和T22表示，對應面積比例分別為M2b、M21和M22。不同樣本間水分指標均存在顯著差異(P<0.05)，石膏豆腐T2b、T21和T22均大于鹽鹵豆腐，可能與鹽凝豆腐的凝固機制有關。一般認為鹽凝豆腐由鹽類凝固劑中的金屬離子與蛋白質搭建鹽橋凝結而成[31]，石膏豆腐凝固劑的凝固速率低于鹽鹵豆腐凝固劑的凝固速率[8]，石膏豆腐凝膠網(wǎng)絡中蛋白質-蛋白質間作用力減弱，水分更易流動，從而使T21增大[32]。

表4 弛豫時間和相應峰面積比例Table 4 Relaxation time and corresponding peak area ratio

2.4 豆腐感官評價與儀器測定指標間的相關性分析

2.4.1 感官指標和質構指標間的相關性分析

表5中質構硬度與感官硬度呈極顯著正相關，與口感、總體接受度呈極顯著負相關(P<0.01)，質構硬度增加會導致口感和總體接受度降低。質構彈性與口感呈顯著正相關(P<0.05)，與感官硬度、顏色呈極顯著負相關(P<0.01)，質構彈性在樣本間(除石膏豆腐01、02)沒有顯著差異。膠著性與感官硬度呈極顯著正相關，與口感、總體接受度呈極顯著負相關(P<0.01)，咀嚼性與感官硬度呈極顯著正相關，與口感、總體接受度呈極顯著負相關(P<0.01)，表明膠著性和咀嚼性在一定程度上能反映感官硬度、口感和總體接受度。凝聚性和回復性與感官指標具有一定的相關性，但均不顯著。

表5 鹽凝豆腐感官指標和質構指標的相關性分析Table 5 Correlation analysis of sensory and texture indexes of salt coagulated tofu

2.4.2 感官指標和水分指標之間的相關性分析

由表6可知，T2b與口感呈顯著正相關(P<0.05)，與感官硬度呈極顯著負相關(P<0.01)。T21與口感呈顯著正相關，與感官硬度、顏色呈極顯著負相關(P<0.01)。T22與口感呈極顯著正相關，與感官硬度呈極顯著負相關(P<0.01)，與顏色呈顯著負相關(P<0.05)，可以看出3種水分子弛豫時間降低，感官硬度增加，口感變差，可能是水分子的結合能力增加，蛋白網(wǎng)絡結構束縛水的能力提高，水分不易流失，對豆腐感官硬度有有利影響，對口感有不利的影響。T21和T22水分子流動能力降低會對顏色產(chǎn)生不利影響。M21與口感呈極顯著正相關，與感官硬度呈極顯著負相關(P<0.01)。M22與感官硬度呈顯著正相關(P<0.05)，與口感呈極顯著負相關(P<0.01)。

表6 鹽凝豆腐感官指標和水分指標的相關性分析Table 6 Correlation analysis of sensory indexes and moisture indexes of salt coagulated tofu

豆腐品質普遍由感官指標評價，感官評定能有效反映消費者對產(chǎn)品的接受程度，但某種程度上，感官評定不能客觀表征豆腐的質構特性[23]，而且對于企業(yè)來說，儀器指標更易測定、更準確。研究結果表明感官硬度、口感、顏色、總體接受度與質構指標顯著相關，風味和感官彈性與質構指標沒有顯著相關性，說明風味和感官彈性不能被質構指標反映。感官硬度、口感和顏色與水分指標差異顯著，而風味、感官彈性和總體接受度差異不顯著。通過感官指標和儀器指標相關性分析，可以看出感官指標與儀器指標具有一定相關性，但豆腐的綜合品質由單方面評價并不全面，為了更好地評價豆腐品質，建立評價模型，將感官指標和儀器指標結合是全面客觀評價豆腐品質的有效方法[14]。

2.5 豆腐評價模型的建立

主成分分析用于多指標綜合評價，能消除評價指標間的相互影響，有利于客觀評價樣品，保證客觀性[33]。對13個豆腐樣本的18個品質指標進行了主成分分析，前3個主成分累計貢獻率為81.32%，表明前3個主成分可解釋樣本品質的大部分信息，可用前3個主成分評價豆腐品質。變量在某一主成分上系數(shù)絕對值越大，表明變量與主成分聯(lián)系越緊密[34]。結合圖1和圖2，PC1綜合了感官硬度、質構硬度、膠著性和咀嚼性方面的信息，石膏豆腐與鹽鹵豆腐在主成分1上可以得到很好的區(qū)分，鹽鹵豆腐在主成分1上的得分較高，說明第一主成分上鹽鹵豆腐的感官硬度、質構硬度、膠著性和咀嚼性較好。PC2綜合了回復性和感官彈性方面的信息，PC3綜合了總體接受度和感官彈性方面的信息。

圖1 豆腐樣本得分圖Fig.1 Tofu sample score chart

圖2 指標載荷圖Fig.2 Index load chart

根據(jù)指標在主成分上載荷量，計算出各指標在不同主成分上的線性組合系數(shù)，并利用方差貢獻率權重得到綜合模型系數(shù)，歸一化處理得到豆腐質量評價模型Y=0.082x1+0.082x2+0.081x3+0.073x4+0.070x5+0.063x6+0.060x7+0.058x8+0.056x9+0.053x10+0.053x11+0.048x12+0.048x13+0.044x14+0.042x15+0.042x16+0.024x17+0.021x18，式中x1～x18分別為T21、T22、感官硬度、口感、T2b、質構彈性、回復性、顏色、感官彈性、質構硬度、膠著性、咀嚼性、M21、M22、凝聚性、M2b、風味和總體接受度。通過評價模型可看出不同指標對豆腐品質影響程度，豆腐中T21、T22對豆腐的品質評價影響最大，其次感官硬度和口感在評價模型中權重占比較大，質構彈性和回復性對豆腐品質影響較大，說明這幾個指標對豆腐品質有關鍵影響。利用豆腐品質評價模型，可計算豆腐品質的綜合得分，綜合得分越高，說明豆腐品質越好。根據(jù)評價模型，13個豆腐得分結果如表7所示。石膏豆腐中得分高的豆腐凝聚性、膠著性和回復性好。鹽鹵豆腐中得分高的豆腐感官硬度、質構硬度、膠著性和咀嚼性較好。

表7 不同鹽凝豆腐樣品的模型得分Table 7 Model scores of different salt coagulated tofu samples

3 結論

市售不同豆腐樣品間感官硬度、風味、口感、顏色和總體接受度具有顯著差異；質構硬度、凝聚性、膠著性、咀嚼性、回復性差異顯著；水分指標均存在顯著差異。豆腐質構指標與除風味和感官彈性以外的感官指標都顯著相關，水分指標與感官硬度、口感和顏色存在顯著相關性，說明感官指標和儀器指標間具有一定相關性。

基于豆腐評價模型，豆腐中T21、T22對豆腐的品質評價影響最大，感官指標中硬度和口感與質構指標中彈性和回復性所占權重也較大，表明這些指標對豆腐品質的影響更為重要。豆腐品質評價模型能直觀評價市售不同豆腐樣本的差異性，綜合品質排序結果表明感官硬度、質構硬度和膠著性好的豆腐品質相對較好。