響應(yīng)面優(yōu)化百香果豆腐的加工工藝及品質(zhì)研究

農(nóng)雙寧，謝文佩，郭茵，盧定環(huán)，嚴(yán)曉敏，陳超恒，施明月，班紅玲

（廣西中醫(yī)藥大學(xué) 食品科學(xué)系，廣西 南寧 530000）

百香果（Passiflora edulis Sims）學(xué)名西番蓮，是隸屬于西番蓮科西番蓮屬多年生常綠藤本植物的果實(shí)，廣泛分布在熱帶及亞熱帶地區(qū)[1-2]，在我國(guó)種植面積較廣。廣西是最大的百香果種植基地，2017年廣西北流市被授予“中國(guó)百香果之鄉(xiāng)”的稱號(hào)，百香果產(chǎn)業(yè)作為廣西精準(zhǔn)扶貧特色水果產(chǎn)業(yè)，在助力廣西鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中發(fā)揮了重要作用[3]。百香果汁中含有多種芳香物質(zhì)，香氣獨(dú)特且出汁率高，具有安神、抗焦慮、化痰生津等功效，被譽(yù)為“果汁之王”[4-5]。果汁的有機(jī)酸含量豐富，純果汁有效酸度pH值為2.5，主要為檸檬酸[6]，常被用于復(fù)合果汁飲料的生產(chǎn)[4]。

豆腐是中國(guó)飲食文化中的傳統(tǒng)食物，最常見的豆制品之一。豆腐由大豆蛋白凝膠形成，富含優(yōu)質(zhì)蛋白以及多種活性成分，易被人體吸收，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，享有“植物肉”的美譽(yù)[7]。目前常用于制作豆腐的凝固劑類型有鹽類及酸類[8]。由于凝固劑的不同，豆腐風(fēng)味及感官特點(diǎn)有較大差別[9]。關(guān)于新型豆腐凝固劑的研發(fā)，李健等[10]、Li等[11]分別提取山楂、五味子中的酸性物質(zhì)，制作山楂酸豆腐及五味子豆腐。思旭平等[12]利用沙棘果汁的酸性成分研制出營(yíng)養(yǎng)豆腐。Sitanggang等[13]利用三斂和酸橙汁制成混合凝固劑生產(chǎn)豆腐。本研究使用百香果汁作為凝固劑，利用百香果汁中的酸性物質(zhì)使大豆蛋白形成凝膠，制作天然健康的豆腐。以天然有機(jī)酸物質(zhì)替代目前常用化學(xué)凝固劑，在保留豆腐濃郁豆香和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的前提下，減少食品添加劑的使用，增加百香果特有的風(fēng)味，非常符合在大健康背景下人們對(duì)綠色食品的追求，同時(shí)拓寬了廣西精準(zhǔn)扶貧產(chǎn)品百香果的深加工途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

百香果：產(chǎn)自廣西北流百香果種植基地；大豆：市售。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平（京制00000246號(hào)）：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；低速多管架自動(dòng)平衡離心機(jī)（TDZ5-WS）：湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9053A）：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；雷磁pH計(jì)（PHS-3E）：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；電子水分測(cè)定儀（DSH-50-1）：上海越平科學(xué)儀器（蘇州）制造有限公司。

1.3 工藝流程

工藝流程如下。

1.4 操作方法

1.4.1 黃豆預(yù)處理

挑選無蟲害、無霉變、無破瓣、無豆莢等雜質(zhì)、顆粒均勻飽滿的黃豆，按豆水質(zhì)量比1∶4加入飲用水（符合GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》）浸泡10 h左右。黃豆吸水膨脹后豆皮不破裂，具有黃色光澤，質(zhì)量約為干豆的2.3倍。

1.4.2 百香果汁的制備

選用無破損、無霉變、無蟲害、香氣濃郁的百香果，去殼，用100目過濾袋濾去百香果籽后打漿，過濾，所得的百香果原汁pH值約為2.5，加水稀釋并用雷磁pH計(jì)測(cè)定pH值，直到將pH值調(diào)節(jié)至3.0左右，制得點(diǎn)漿用的百香果汁。

1.4.3 制備豆?jié){

將浸泡好的黃豆按豆水質(zhì)量比1∶8加水打漿，采用兩段式加熱的方式煮漿，煮漿溫度在70℃維持10 min，快速升溫煮沸5 min[14]。采用熱過濾的方法[15-16]，將熟豆?jié){用150目過濾袋趁熱濾去豆渣，制得的豆?jié){豆腥味消失，無焦味及苦味，具有濃郁宜人的豆香味。

1.4.4 點(diǎn)漿及蹲腦

將百香果汁加入豆?jié){中，稍加攪拌后放入水浴中保溫蹲腦30 min，等待豆腐凝膠的形成。

1.4.5 壓榨成型

將豆腐凝膠轉(zhuǎn)移至豆腐模具中，在模具上以重物施加壓力靜置壓榨45 min后取出，測(cè)定豆腐得率、持水性、含水量及感官評(píng)分。

1.5 檢測(cè)方法

1.5.1 感官評(píng)分

豆腐制作完成后，參考思旭平等[12]、江振桂等[17]的研究制定百香果豆腐的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。邀請(qǐng)10名無特殊偏好的感官評(píng)價(jià)員，對(duì)百香果豆腐的成品進(jìn)行感官評(píng)分，百香果豆腐感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 百香果豆腐感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation of passion fruit tofu

1.5.2 成品豆腐得率的測(cè)定

以重物加壓泄水后的鮮豆腐在室溫25℃下靜置8 min后稱量，計(jì)算出每100 g黃豆所得鮮豆腐的質(zhì)量，豆腐得率公式如下。

1.5.3 持水性

豆腐的持水性又稱保水性，持水性的測(cè)定方法參照劉海宇等[18]的方法稍加修改。將干燥的離心管（15 mL）底部1/3處塞滿脫脂棉，稱取2.000 0 g（精確至0.000 1 g）的豆腐放入離心管中，1 000 r/min離心10 min，記錄離心后豆腐的質(zhì)量（W1），置于105℃下干燥至恒重（W0）。每組樣品以同樣的方法，進(jìn)行3次重復(fù)平行試驗(yàn)，計(jì)算其平均值，持水性公式如下。

1.5.4 含水量

采用電子水分測(cè)定儀測(cè)定豆腐的水分含量，即含水量w（%）。

1.6 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.6.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

單因素試驗(yàn)固定工藝條件：干黃豆按豆水質(zhì)量比1∶4浸泡10 h左右；制備豆?jié){時(shí)所用的飲用水為干黃豆的8倍；每份樣品過濾后，熟豆?jié){的質(zhì)量為1 080 g；點(diǎn)漿時(shí)百香果汁的pH值為3.0；蹲腦保溫時(shí)間30 min；壓榨成型時(shí)間45 min。在保持上述工藝條件不變的情況下，以豆腐得率、含水量、感官評(píng)分及持水性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，依次進(jìn)行加壓泄水壓力、蹲腦保溫溫度、點(diǎn)漿后溶液pH值3個(gè)單因素試驗(yàn)，探究其對(duì)百香果豆腐品質(zhì)的影響。單因素的試驗(yàn)水平分別為加壓泄水壓力5、7、9、11、13 g/cm2（加壓泄水模具面積為152 cm2）；蹲腦保溫溫度 40、50、60、70、80 ℃；點(diǎn)漿后溶液 pH 值 4.0、4.5、5.0、5.5、6.0。

1.6.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Desgin-Expert10.0.4，選取加壓泄水壓力（A）、蹲腦保溫溫度（B）、點(diǎn)漿后溶液pH值（C）3個(gè)影響因素，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，運(yùn)用響應(yīng)面優(yōu)化法進(jìn)行中心組合（Box-Behnken）設(shè)計(jì)試驗(yàn)，其因素與水平見表2。

表2 百香果豆腐工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平編碼Table 2 Level code of response surface test factors for process optimization of passion fruit tofu

1.7 數(shù)據(jù)處理分析

運(yùn)用Desgin-Expert 10.0.4、Origin2018軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 加壓泄水壓力對(duì)百香果豆腐品質(zhì)的影響

加壓泄水壓力對(duì)百香果豆腐品質(zhì)的影響見圖1。

圖1 加壓泄水壓力對(duì)百香果豆腐品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of pressure and drainage pressure on the quality of passion fruit tofu

由圖1可知，隨著加壓泄水壓力的增加，豆腐得率下降趨勢(shì)明顯，含水量與持水性的變化不大。這是因?yàn)殡S著壓力的增加，失水量增多，豆腐中的水分減少，從而導(dǎo)致豆腐得率減少，含水量及持水性均呈下降的趨勢(shì)。感官評(píng)分隨著壓力的增加先上升后下降，當(dāng)壓力為9 g/cm2時(shí)，豆腐軟硬適宜，表面呈均勻的淺黃色澤，豆香及果香味相對(duì)濃郁，因此感官評(píng)分較高。綜合以上分析，在加壓泄水壓力為7 g/cm2～11 g/cm2時(shí)，百香果豆腐品質(zhì)相對(duì)較好。

2.1.2 蹲腦保溫溫度對(duì)百香果豆腐品質(zhì)的影響

蹲腦保溫溫度對(duì)百香果豆腐品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 蹲腦保溫溫度對(duì)百香果豆腐品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of temperature on the quality of passion fruit tofu

由圖2可知，隨著蹲腦保溫溫度的升高，豆腐得率、含水量及持水性均呈平緩下降趨勢(shì)。感官評(píng)分先上升后下降，在蹲腦保溫溫度為60℃時(shí)，豆腐品質(zhì)最佳。這是因?yàn)樵诒囟啄X時(shí)，升高溫度會(huì)加快蛋白質(zhì)的凝集速率[12]，從而影響凝膠效果致使豆腐含水量、持水性逐漸下降，豆腐得率也隨之降低。蹲腦保溫溫度的變化也可能會(huì)影響果汁中有機(jī)酸H+的解離，溫度升高，解離速率加快，H+濃度增加。因此，當(dāng)溫度升高，溶液酸化速率加快，蛋白質(zhì)聚集，凝膠剛性增強(qiáng)[19]。豆腐的口感發(fā)生明顯變化，蹲腦保溫溫度為40℃豆腐過軟，60℃時(shí)軟硬適宜，80℃時(shí)較硬。綜合以上分析，當(dāng)蹲腦保溫溫度在50℃～70℃時(shí)，百香果豆腐品質(zhì)相對(duì)較好。

2.1.3 點(diǎn)漿后溶液pH值對(duì)百香果豆腐品質(zhì)的影響

點(diǎn)漿后溶液pH值對(duì)百香果豆腐品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 點(diǎn)漿后溶液pH值對(duì)百香果豆腐品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of pH value on the quality of passion fruit tofu

由圖3可知，隨著點(diǎn)漿后溶液pH值的增大，豆腐得率、含水量、持水性均呈先下降后上升的趨勢(shì)，感官評(píng)分則是先升高后降低。點(diǎn)漿后溶液pH值較低時(shí)，溶液中的H+濃度較高，蛋白質(zhì)聚集過快，點(diǎn)漿后可觀察到明顯的凝膠顆粒，制得的豆腐過酸。可能是豆腐壓榨成型時(shí)，顆粒之間的空隙可保持一些水分，從而導(dǎo)致持水性較高，豆腐得率及含水量也隨之升高。點(diǎn)漿后溶液pH值較高時(shí)，溶液中的H+濃度較低，蛋白質(zhì)凝膠逐漸形成，但豆腐質(zhì)軟，久置易有水分滲出，豆香果香較淡，淺黃色變淡。可能是因?yàn)槟z結(jié)構(gòu)松散，水分較多的存在于疏松的結(jié)構(gòu)中，致使持水性較高，從而導(dǎo)致豆腐得率、含水量隨其增加。說明蛋白凝膠的持水性與蛋白質(zhì)分子的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相關(guān)[20-21]。當(dāng)點(diǎn)漿后溶液pH值為5.0時(shí)形成的蛋白凝膠效果較好，豆腐感官評(píng)分最高。綜合以上分析，點(diǎn)漿后溶液pH值在4.5～5.5范圍內(nèi)制作的百香果豆腐品質(zhì)較好。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化百香果豆腐最優(yōu)加工工藝

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果與方差分析

根據(jù)表2中的因素與水平，使用Design-Expert10.0.4軟件的中心組合（Box-Behnken）設(shè)計(jì)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3，方差結(jié)果見表4。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)分析方案與結(jié)果Table 3 Analysis scheme and results of response surface test

表4 方差分析結(jié)果Table 4 Results of variance analysis

運(yùn)用Design-Expert 10.0.4對(duì)表3的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合分析，得到百香果豆腐感官評(píng)價(jià)的二次多項(xiàng)式回歸模型為感官評(píng)分=83.08－0.11A－0.12B＋4.89C＋0.050AB＋0.18AC－0.55BC－1.93A2－0.55B2－4.73C2。

由表 4可知，該回歸模型極顯著（P＜0.000 1），失擬項(xiàng)（P=0.863 1＞0.05），可知此模型可靠性高，試驗(yàn)誤差小。回歸系數(shù)R2=0.980 3，校正決定系數(shù)R2Adj=0.955 1，說明模型的擬合程度較高，該模型95.51%的可變性可在解釋范圍內(nèi)。百香果豆腐感官評(píng)分的影響因子主次順序?yàn)辄c(diǎn)漿后溶液pH值（C）＞蹲腦保溫溫度（B）＞加壓泄水壓力（A）。其中一次項(xiàng)C和二次項(xiàng)C2影響極顯著（P＜0.000 1），二次項(xiàng)A2（P＜0.05）影響顯著，各因素之間的交互效應(yīng)不顯著（P＞0.05）。

2.2.2 響應(yīng)面交互作用分析

由方差分析可知點(diǎn)漿后溶液pH值對(duì)百香果豆腐的感官評(píng)價(jià)影響顯著。根據(jù)回歸方程繪制出的等高線及響應(yīng)曲面，可反映各試驗(yàn)因素的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響趨勢(shì)。若等高線越密集，形狀為橢圓，響應(yīng)曲面越陡，說明因素間的交互作用對(duì)響應(yīng)值影響越大。若等高線稀疏，形狀為圓形，響應(yīng)曲面平緩，說明因素間的交互作用對(duì)響應(yīng)值影響不大[22-23]。各因素對(duì)百香果豆腐的感官評(píng)分響應(yīng)值影響的等高線及響應(yīng)曲面見圖4。

圖4 各因素交互作用對(duì)百香果豆腐的感官評(píng)價(jià)影響的等高線及響應(yīng)曲面圖Fig.4 Contour and response surface of the interaction of various factors on sensory evaluation of passion fruit tofu

由圖4可知，隨著加壓泄水壓力和蹲腦保溫溫度的升高，感官評(píng)分先增大后減小，等高線呈橢圓形，但響應(yīng)曲面較平緩，說明這兩個(gè)因素之間交互作用不顯著；隨著加壓泄水壓力和點(diǎn)漿后溶液pH值的升高，感官評(píng)分先增大后減小，響應(yīng)曲面較陡峭，但等高線呈圓形，說明這兩個(gè)因素之間的交互作用不顯著；隨著蹲腦保溫溫度和點(diǎn)漿后溶液pH值的升高，感官評(píng)分先增大后減小，等高線呈橢圓形，但響應(yīng)曲面較平緩，說明這兩組因素之間的交互作用不顯著，這與表4的方差分析結(jié)果一致。

2.2.3 最佳工藝條件驗(yàn)證試驗(yàn)

響應(yīng)面優(yōu)化得出最佳的百香果豆腐加工工藝參數(shù)為加壓泄水壓力8.98 g/cm2、蹲腦保溫溫度56.70℃、點(diǎn)漿后溶液pH5.26，其感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為84.42。根據(jù)實(shí)際情況及操作便利性，將最優(yōu)的加工工藝條件修改為加壓泄水壓力9 g/cm2、蹲腦保溫溫度60℃、點(diǎn)漿后溶液pH5.0，在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，感官評(píng)分為85分，與預(yù)測(cè)值接近，得到的百香果豆腐成塊完整，呈淺黃色，豆香濃郁，具有百香果特有果香味，無豆腥味，表面無黏性，彈性好，軟硬適宜。

3 結(jié)論

根據(jù)單因素和響應(yīng)面優(yōu)化的試驗(yàn)結(jié)果，以豆腐得率、含水量、持水性及感官評(píng)分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定最佳的百香果豆腐加工工藝參數(shù)為加壓泄水壓力9 g/cm2、蹲腦保溫溫度60℃、點(diǎn)漿后溶液pH5.0。對(duì)最佳工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的豆腐感官評(píng)分與模型理論值接近，證明其工藝條件可行。本研究以天然有機(jī)酸作為生產(chǎn)豆腐的凝固劑，在保留豆腐原有營(yíng)養(yǎng)的基礎(chǔ)上賦予其百香果特殊風(fēng)味，為探究制作豆腐的天然凝固劑提供參考依據(jù)。除了單獨(dú)使用一種凝固劑生產(chǎn)豆腐之外，也可探究幾種天然凝固劑復(fù)配組成的混合凝固劑對(duì)豆腐品質(zhì)的影響。