預浸泡對黃豆燜鴨菜肴中黃豆品質的影響

阮征,李旭涵,李丹丹,劉旋斌,李汴生*

(1.華南理工大學 食品科學與工程學院,廣州 510640;2.深圳市一米廚房餐飲管理有限公司, 廣東 深圳 518100;3.廣東省天然產物綠色加工與產品安全重點實驗室,廣州 510640)

“黃豆燜鴨”是一道中國傳統菜肴,選用黃豆和鴨肉為原料,經多道工藝加工而成。其中,黃豆是優質的植物蛋白來源,富含氨基酸、礦物質、維生素、異黃酮等營養功效成分。開發黃豆產品以及利用黃豆作為餐品中的原輔料已經引起了高度重視[1],但其烹飪程度難以把握限制了其廣泛應用。一方面,熱處理程度不夠不足以降低抗營養因子的含量,導致營養物質的低消化率與吸收率[2];另一方面,過熱處理會導致某些必需營養素的損失以及顆粒完整性的破壞[3]。因此,對其加工環節的合理設計及組合可以提高產品的質量。

浸泡處理對豆類的烹飪質量有顯著影響。烹飪干豆類通常需要浸泡幾個小時,對于吸收了足量水分的豆類來說,在煮沸過程中熱量很容易傳遞到物料中,從而達到使組織迅速軟化以及縮短烹飪時間的目的[4]。除此之外,對豆類進行烹飪之前的浸泡可以在一定程度上消除其中含有的有害物質并提高蛋白質的利用率[5]。目前,黃豆一般在常溫、常壓下浸泡。在室溫和大氣壓下,浸泡溶液向大豆中的擴散非常緩慢。因此,浸泡過程通常需要較長的時間和更多的浸漬材料,該步驟的改進可以降低加工成本并提高產品質量[6]。

因此,本研究將比較不同的浸泡溫度與浸泡時間下黃豆的主要物性特征以及水分遷移和分布的差異,并結合浸泡后黃豆在與鴨肉混合烹飪過程中的品質變化及胰蛋白酶抑制劑的消減情況,優選黃豆熱浸泡預處理控制條件,為黃豆在各種豆制品及預制菜肴中的應用提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃豆購于盒馬鮮生,在浸泡之前挑選大小均一、顆粒飽滿、表面有光澤的黃豆備用,挑選后的黃豆平均質量在(0.25±0.02) g左右。鴨肉由工廠提供,挑選出肥瘦比相當的鴨胸肉片備用。

1.2 主要儀器設備

DHG-9240A恒溫水浴鍋 上海一恒科學儀器有限公司;ALPHA 1-4冷凍干燥機 德國Martin Christ公司;TA-XT2物性測試儀、PHS-3C pH計、752N紫外可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司;NMI20-040H-I核磁共振成像分析儀 上海紐邁電子科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 黃豆的浸泡

挑選后的黃豆按照1∶4(質量與體積比)的比例在自來水中分別于25,50,75 ℃下浸泡10,20,30,40,50,60,120,180,240,300,360 min。

1.3.2 黃豆浸泡液pH值的測定

取待測黃豆浸泡液50 mL于燒杯中,搖勻后用pH計測定其pH值。

1.3.3 黃豆在浸泡過程中物質溶出率的測定

取黃豆浸泡液5 g左右于稱量瓶中,放置于鼓風干燥機中于105 ℃下烘干至恒重,按公式(1)計算物質溶出率。

(1)

式中:L表示浸泡損失百分率,%;m1表示稱量瓶和烘干后浸泡液的質量,g;m0表示稱量瓶和所取浸泡液的質量,g。

1.3.4 黃豆浸泡及烹飪過程中質構特性的測定

用物性測試儀測試黃豆的質構特性,浸泡過程中選取硬度作為分析指標,烹飪過程中選取硬度、膠黏性以及咀嚼性作為分析指標,測試條件參考Li等[7]的方法并適當修改。測試模式選擇TPA模式,測試的前、中、后速度分別為1,1,10 mm/s,壓縮比為50%。

1.3.5 黃豆浸泡過程中水分含量的預測模型

黃豆的水分含量按照GB 5009.3-2016中的第一法直接干燥法進行測定。

Peleg方程是描述食品水合現象最常用的模型,該方程如下:

(2)

式中:M表示浸泡時間為t時黃豆的水分含量,%;M0表示干黃豆的初始水分含量,%;t表示浸泡時間,h;K1、K2表示Peleg常數。

對公式(2)進行變形后得到公式(3):

(3)

由公式(3)可知,t/(M-M0)與t之間存在線性關系,常數K1和K2可以通過線性回歸分析求得,K1為縱坐標截距,K2為直線斜率[8]。

1.3.6 黃豆水分的遷移及分布測試

黃豆核磁成像的條件參考余政毫等[9]的方法并通過對設備進行參數測試而適當修改。將單個黃豆用保鮮膜包裹,放入 40 mm 的核磁管中進行測試。測試參數:切片厚度為 1 mm,TR=500 ms,TE=20 ms,NS=8次。成像區域選擇橫截面方向,通過偽彩軟件將獲得的質子密度加權圖像轉換為彩色圖片。

1.3.7 黃豆浸泡過程中橫向弛豫時間測定

樣品測試條件參考Li等[10]的方法并稍作修改,使用CPMG脈沖序列測定樣品的橫向弛豫時間(T2)。將樣品置于 RF 線圈的中心,并通過 FID 信號調節共振中心頻率,然后進行 CPMG 脈沖序列掃描實驗。檢測參數為 P1=9.52 μs,P2=19.52 μs,SW=200 kHz,TW=4 000,NECH=1 500,測試溫度為25 ℃。

1.3.8 黃豆胰蛋白酶抑制劑的測定

采用GB 5009.224—2016中的方法對浸泡后黃豆的胰蛋白酶抑制劑進行測定。取黃豆200 g粉碎至425 μm以下。在100 mL錐形瓶中加入5 g左右的黃豆粉末,加入50 mL NaOH溶液搖勻后以鹽酸溶液調節pH至9.5左右,置于冰箱中冷藏過夜。取出放至室溫后,定容至100 mL,過濾并稀釋,于10 mL離心管中加入5 mL L-BAPA溶液、1 mL稀釋液、2 mL去離子水與1 mL胰蛋白酶溶液,置于37 ℃水浴鍋中反應10 min后加入1 mL乙酸溶液終止反應。于4 000 r/min下離心10 min,取上清液在410 nm處測定吸光度。

胰蛋白酶抑制劑活性按公式(4)計算:

(4)

式中:TIA表示胰蛋白酶抑制劑活性,mg/g;i表示抑制百分率;ρ表示胰蛋白酶溶液的濃度,mg/mL;f表示5.6×103;m表示所取試樣的質量,g;F表示提取液的稀釋度。

1.3.9 黃豆燜鴨的制作

取浸泡后的黃豆50 g與焯水后的鴨肉100 g,加入50 mL黃豆浸泡液與350 mL自來水,加入2 g鹽后攪拌均勻,以電磁爐的燜燉模式烹飪4,8,12,16,20 min。

1.3.10 黃豆燜鴨的感官評價

參照文獻[11-12]的方法并略作修改,感官評分小組由10人組成(男女各半),從黃豆燜鴨的外觀、香味、滋味和質地4個方面進行評價,具體感官評分標準見表1。

1.4 數據處理

所有數據平行測定3次,結果取平均值;數據結果采用SPSS 24.0、Excel 2019和Origin 2023處理,采用Duncan新復極差分析法,取95%置信區間(P<0.05)。

2 結果與討論

2.1 黃豆浸泡液在浸泡過程中pH值的變化

對黃豆浸泡液在浸泡過程中pH值變化的觀測可以預測黃豆中酸性化合物浸出的速率,導致浸泡液pH降低的物質主要為植酸鹽類物質,有研究指出適量的植酸對人體有益[13],且添加泡豆水烹飪后的大豆蛋白消化率顯著高于未添加泡豆水的大豆[14]。因此泡豆水的pH值會影響其在后續烹飪或精深加工中的有效利用。

由圖1可知,黃豆浸泡液呈弱酸性,浸泡時間與浸泡溫度都對黃豆浸泡液的pH值有顯著影響(P<0.05),在浸泡溫度為25 ℃與75 ℃時,浸泡液的pH值隨著浸泡時間的延長顯著降低,而在50 ℃時其pH值隨著浸泡時間的延長先顯著降低后緩慢升高,這是因為50 ℃會促進黃豆中堿性球蛋白的溶出[15]。

圖1 浸泡溫度及浸泡時間對黃豆浸泡液pH的影響Fig.1 Effects of soaking temperature and soaking time on the pH of soybean soaking solution

Bayram等[16]研究了浸泡溫度為30,50,70 ℃時黃豆浸泡液的pH值在2 h內的變化,發現在浸泡前10 min內浸泡液的pH值迅速變化而后變化較緩慢,與本研究結果相似。研究認為pH值會影響黃豆的質地,低pH值的豆子往往較硬。

2.2 黃豆浸泡液在浸泡過程中溶出物質含量的變化

由圖2可知,溫度對黃豆可溶性物質溶出率的影響十分顯著(P<0.05),高溫會加速黃豆中可溶性物質的溶出。隨著浸泡時間的延長,黃豆中溶出的物質增多。25 ℃下溶出速率相對緩慢,在浸泡6 h后為0.2%左右,此時50 ℃下浸泡的溶出率為其10倍,75 ℃下浸泡為其20倍。Mukherjee等[17]研究了不同浸泡溫度及浸泡時間下大豆粕的物質損失情況,發現浸泡溫度對大豆粕的粗蛋白及碳水化合物含量無顯著影響,但高溫會加速酚類化合物與植酸鹽的溶出,這與Aroba等[18]對豇豆的研究結果相似。Min等[19]通過蛋白質組學及代謝組學研究了不同溫度下浸泡的黃豆的分子變化,發現在溫水下浸泡,與蛋白質和碳水化合物水解相關的酶被激活,且溫水浸泡會降低一些抗營養物質的含量。

圖2 浸泡溫度及浸泡時間對黃豆可溶性物質溶出率的影響Fig.2 Effects of soaking temperature and soaking time on the dissolution rate of soluble substances of soybeans

2.3 黃豆在浸泡過程中硬度的變化

黃豆浸泡主要用于促進谷物的軟化并促進其后期烹飪,因為浸泡過程中的水分吸收會導致大豆的質構產生變化[20]。在浸泡的初始階段,大豆的硬度變化與浸泡時間為函數關系。一旦浸泡過程達到平衡,硬度的變化就變得最小,并且不取決于浸泡時間或溫度[21]。

黃豆的硬度是衡量其品質的重要指標之一。由圖3可知,浸泡溫度對黃豆的硬度具有顯著影響(P<0.05),高溫短時浸泡有助于黃豆組織迅速軟化。而在3種浸泡溫度下,在浸泡初期黃豆的硬度出現顯著性變化,在浸泡后期趨于穩定。在浸泡溫度為25,50,75 ℃時黃豆達到硬度最低值的浸泡時間為240,60,50 min,分別為5 200,4 220,3 960 g左右。此前,Koriyama等[22]以硬度為指標研究了黃豆浸泡與未浸泡所需的烹飪時間,證明了在烹飪前對大豆進行預浸泡可以使其烹飪時間縮短約1/2。李鵬[23]研究發現,黑豆在30,50,70 ℃下浸泡達到最低硬度的時間分別為2,1,0.5 h,硬度在達到最低值后隨著浸泡時間的延長而增加。究其原因,豆類種子在浸泡的初期階段,水分滲透進入組織內部,自由水含量增加導致組織結構軟化;而在浸泡的后期階段,自由水逐漸向與蛋白質、淀粉等大分子結合的結合水轉化,且在浸泡后期黃豆的體積變大,導致硬度增加。

2.4 黃豆浸泡過程中水分吸收Peleg模型

黃豆的初始水分含量為(12.64±0.04)%,黃豆在不同浸泡溫度和浸泡時間下水分含量的變化見圖4。

由圖4可知,浸泡溫度與浸泡時間對黃豆的水分含量有著顯著影響(P<0.05)。繼續延長浸泡時間,3種浸泡溫度下黃豆的水分含量會趨于相同,且浸泡溫度越高,水分達到飽和所需要的時間越短,這是因為高溫加速了水分子的擴散,促進了黃豆組織的軟化和膨脹。

應用Peleg模型建立的在3種浸泡溫度下的黃豆吸水線性方程見圖5。

圖5 基于Peleg模型的水分預測方程擬合效果Fig.5 Fitting effect of water prediction equations based on Peleg model

由圖5可知,在3種浸泡溫度下該方程均呈現出很好的線性關系,這表示運用Peleg模型可以較好地預測黃豆的水分含量。通過對Peleg方程進行回歸線性分析得到了Peleg常數K1、K2以及R2,同時基于黃豆水分含量的實驗值對預測值進行相對誤差分析得到ΔE(見表2),發現3個方程的相對誤差均低于10%,這表明基于Peleg模型建立的水分預測方程預測效果可靠,可以較準確地預測黃豆在3種浸泡溫度下的水分含量。

表2 Peleg方程線性回歸分析Table 2 Linear regression analysis of Peleg equations

由表2可知,Peleg常數K1與浸泡溫度呈反比,浸泡溫度越大,K1值越小,而K2不受溫度的影響,1/K1代表浸泡初期的吸水速率,即浸泡溫度越高,浸泡初期的吸水速率越大。

2.5 黃豆在浸泡及烹飪過程中水分的遷移及分布情況

圖6可以較清晰地反映黃豆在浸泡過程中的水分遷移以及水分分布情況,也顯示出浸泡溫度與浸泡時間對黃豆水分遷移及分布的影響。首先,由黃豆的外觀可以看出,隨著浸泡時間的延長及浸泡溫度的提高,黃豆逐漸吸水,其組織結構逐漸擴展,體積變大。對黃豆水分分布的研究是為了確定黃豆的浸泡程度,浸泡的目的之一是使水分進入黃豆內部,有利于在后續的烹飪過程中促進傳熱而達到使其快速成熟的目的。黃豆吸水是一個多階段的過程,水通過種臍進入種子,在整個吸收過程中,種臍的水分相對含量較高。在種子內部,水首先填充子葉之間以及子葉和種皮之間的空隙,然后進入胚胎軸,并從中分布到子葉中[24]。

圖6 浸泡過程中黃豆的核磁成像圖Fig.6 Magnetic resonance images of soybeans during soaking

由圖6可知,75 ℃浸泡1 h后的黃豆組織結構較飽滿,顏色較鮮亮,且水分已經滲透至黃豆內部,在黃豆的各個部位均勻分布,這有利于后續的烹飪加工。

在75 ℃下浸泡1 h的黃豆與鴨肉共同烹飪4,12,20 min的核磁成像圖見圖7。

圖7 烹飪過程中黃豆的核磁成像圖

由圖7可知,烹飪進一步促進了黃豆的吸水,質子信號強弱一致,表示在烹飪過程中黃豆的水分分布較均勻。

2.6 黃豆在浸泡過程中弛豫時間的變化

利用T2反演圖譜可以反映出黃豆中各類水分的自由度以及相對含量。將黃豆中存在的3種主要質子團分別命名為T21、T22和T23,對應圖中由先到后依次出現的3個峰。其中,T21主要是與大分子結合的CH質子,被定義為緊密結合水;T22主要是游離的CH及OH質子,被定義為游離水;T23為油峰,被定義為弱結合水。未浸泡的生黃豆的弛豫時間反演圖、浸泡溫度為25,50,75 ℃的弛豫時間反演圖見圖8。

圖8 未浸泡的黃豆及3種浸泡溫度下黃豆的橫向弛豫時間分布曲線Fig.8 Transverse relaxation time distribution curves of unsoaked soybeans and soybeans at three soaking temperatures

由圖8可知,未浸泡的生黃豆的T21出現時間在1 ms左右,T22出現時間在10 ms左右,T23出現時間在100 ms左右,這與李鵬[23]的研究結果一致。生黃豆中,緊密結合水的相對含量為24.5%,自由水的相對含量為18.7%,弱結合水的相對含量為56.8%左右。

在浸泡過程中,無論是提高浸泡溫度還是延長浸泡時間,3種質子對應的峰面積都會顯著增大,其中T22質子對應的峰面積變化最顯著,即在浸泡過程中,3種質子對應的水分都會增加,但主要增加的水分為自由水。

T21較穩定,改變浸泡溫度和延長浸泡時間不會對其產生較大的影響,T23對浸泡溫度與浸泡時間最敏感,表明在浸泡過程中黃豆吸收的水分主要位于細胞質中,導致由油脂所構成的氫質子團的遷移率變大。

2.7 浸泡過程中黃豆胰蛋白酶抑制劑的變化

黃豆蛋白質的低消化率與胰蛋白酶抑制劑有關,若含量過高可能會導致胰腺疾病。對浸泡過程中黃豆的胰蛋白酶抑制劑含量進行分析可以更好地優化浸泡溫度與時間的組合以及后續烹飪的合理設計,可以有效避免烹飪不當帶來的風險。有研究表明,浸泡與高溫都會降低黃豆中胰蛋白酶抑制劑的含量,但常溫浸泡的效果較差[25]。

由圖9可知,浸泡溫度對胰蛋白酶抑制劑的含量有顯著影響。75 ℃對胰蛋白酶抑制劑的破壞作用十分明顯,且在浸泡初期的破壞速率最大。在浸泡1 h時其含量大約減少了47%,浸泡5 h時減少了90%。Harma等[26]研究發現浸泡比例為1∶10、浸泡溫度為10 ℃的大豆浸泡20 h后TIA下降了6%左右,且浸泡后的大豆經過20 min不同條件的烹飪后其TIA含量約為初始含量的25%～35%。因此,研究高溫浸泡結合烹飪對豆類中胰蛋白酶抑制劑的消除作用十分必要。

圖9 浸泡過程中黃豆胰蛋白酶抑制劑含量的變化Fig.9 Changes of trypsin inhibitor content in soybeans during soaking

甄少波等[15]研究了50,60,70 ℃浸泡后的黃豆所制得的生豆漿中胰蛋白酶抑制劑的含量(TIA),發現3種溫度下浸泡4 h后制得的樣品的TIA分別下降了11%、67%、89%左右,結合浸泡損失發現50 ℃對胰蛋白酶抑制劑的破壞作用不明顯,因此研究高溫對胰蛋白酶抑制劑的破壞十分必要。Barimalaa等[27]研究了冷浸泡與熱浸泡對TIA的影響,發現熱浸泡顯著改善了豆子的脫殼性能,并有效地降低了TIA水平。Yuan等[28]研究了預燙漂結合超高溫(UHT)加工對豆漿胰蛋白酶抑制劑的影響,發現80 ℃燙漂2 min后進行超高溫處理得到的豆漿中胰蛋白酶抑制劑的殘余量約為10%。

2.8 黃豆在烹飪過程中質構特性的變化

由表3可知,隨著烹飪時間的延長,黃豆的硬度、膠黏性和咀嚼性都顯著降低。Koriyama等[29]將黃豆烹飪的軟化過程分為吸水軟化與加熱軟化,發現隨著烹飪時間的延長,黃豆的硬度顯著降低,但吸水過程中組織結構的擴展會抑制后續烹飪的進一步軟化。這與Chigwedere等[30]的研究結果相似,他們認為豆類在烹飪過程中質構特性的變化與果膠和細胞壁多糖的溶解有關,且在后期的烹飪中細胞壁的存在會限制糊化淀粉的展開和凝膠化,導致回生。

表3 黃豆在烹飪過程中質構特性的變化Table 3 Changes of texture properties of soybeans during cooking

2.9 黃豆燜鴨菜肴的感官評價結果

黃豆燜鴨菜肴在烹飪過程中的感官評分見圖10。

圖10 黃豆燜鴨菜肴在烹飪過程中的感官評分變化 Fig.10 Changes of sensory score of braised duck with soybean dishes during cooking

由圖10可知,隨著烹飪時間的延長,菜肴湯汁逐漸濃郁,黃豆顆粒逐漸飽滿且可保持其顆粒的完整性,隨著加熱過程中淀粉的糊化以及脂肪氧合酶的破壞,豆腥味逐漸消失且其口感逐漸由脆生變為軟糯。鴨肉在烹飪過程中賦予了菜肴獨特的風味,且隨著烹飪時間的延長,其味道逐漸濃郁,在烹飪前期其口感軟嫩且富有一定的汁水,在烹飪16～20 min時其口感略柴且伴有汁水流失。

3 結論

本研究以優化黃豆燜鴨的加工工序組合為目的,探究了浸泡溫度、浸泡時間對黃豆品質以及烹飪時間對黃豆質構特性的影響。結果表明,浸泡溫度和浸泡時間對黃豆品質的影響較顯著。浸泡溫度越高,黃豆的初始吸水速率越大,硬度下降得越快,并且會造成更多的物質溶出。75 ℃浸泡1 h的黃豆較柔軟,所含的胰蛋白酶抑制劑較少,內部水分分布較均勻,其在后續烹飪中硬度、膠黏性與咀嚼性均下降。其與鴨肉共同烹煮后的菜肴富有獨特的香味與滋味,黃豆顆粒完整,口感軟糯,鴨肉軟嫩且帶有汁水,感官評分與整體可接受度較高。