復合凝固劑在黑豆豆腐加工中的應用

劉樹萍，張佳美，孟憲嬌，蘇曉文，陸家慧，石長波

（哈爾濱商業大學旅游烹飪學院，黑龍江 哈爾濱 150028）

豆腐主要是脂肪、大豆蛋白質與凝固劑在靜電作用、疏水作用、二硫鍵交聯作用下形成的凝膠產品[1]，含有豐富的營養成分和人體必需的微量元素，還富含人體所需的優質蛋白質，素有“植物肉”之稱[2]。豆腐中還含有多種生物活性物質及大量揮發性成分，形成了其獨特的品質[3]?，F階段，國內外的研究學者大都在致力于開發新型豆腐，已經有研究人員開始對雞蛋豆腐[4]、胡蘿卜豆腐[5]等各種花色的豆腐開展探究。本文創新性的利用黑豆作為制作豆腐的主要原材料，豐富了豆腐的品種，同時也豐富了豆腐的營養與風味。

黑豆有適應性廣、營養價值豐富等優點，我國黑豆資源豐富，類型繁多，在大部分地區均有種植[6]。黑豆中的膳食纖維含量是黑米的2倍，富含人體必需的多種氨基酸。不同品種的豆類蛋白質和脂肪含量不同，但是黑豆中蛋白質、氨基酸、脂肪、維生素、微量元素和粗纖維的含量非常多[7]。黑豆不但有很高的營養價值，還具有很高的藥用價值。近年來，黑豆在各個行業均受到了不同程度的重視。

制作豆腐需要的凝固劑十分講究。硫酸鈣（石膏）用于豆腐制作已有很長的歷史，制成的豆腐保水性能好、組織細膩光滑，但殘留的未溶解硫酸鈣會使石膏豆腐有苦澀味和雜質，風味上缺乏大豆香味[8]，并且凝膠內部結構之間網孔大小不一、分布不均勻[9]。在豆腐生產過程中添加谷氨酰胺轉氨酶能明顯提高豆腐的品質[10]。復合凝固劑制備出的豆腐不僅基本上克服了傳統豆腐的易碎、口感不好等缺點，且在多方面均優于單一種類的凝固劑，既保持了單一凝固劑制作豆腐的優點，又增強了豆腐的硬度和口感，使豆腐的品質更佳[11]。目前鮮有將復合凝固劑添加到黑豆豆腐中的相關研究，因此本試驗以此為切入點，確定制作黑豆豆腐的最佳工藝參數，旨在探討復合凝固劑在加工制作黑豆豆腐中的應用，為黑豆豆腐的標準化研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

硫酸鈣（CaSO4）：安琪酵母股份有限公司；谷氨酰胺轉氨酶（glutamine transaminase，TG）（酶活 130 U/g）：泰興市東圣生物科技有限公司；黑豆、飲用水：市售。

1.2 試劑

氫氧化鈉、硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、鹽酸、石油醚、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑、乙醇（均為分析純）：天津市風船化學試劑科技有限公司。

1.3 儀器與設備

C22-WT2203電磁爐：美的電器有限公司；HX-PB-1058料理機：佛山市海迅電器有限公司；TLE204E電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；TA-XT Plus質構儀：英國SMS公司；CM-700D色差儀：柯尼卡美能達辦公系統（中國）有限公司；SZF-06C索氏提取器：浙江托普儀器有限公司；BPG-9070A精密鼓風干燥箱：上海一恒科學儀器有限公司；HH-4恒溫水浴鍋：上海力辰邦西儀器科技有限公司；SH220N石墨消解儀、K9860全自動凱氏定氮儀：山東海能科學儀器有限公司。

1.4 試驗方法

1.4.1 黑豆豆腐的基本配方及工藝流程

黑豆 100 g、飲用水 800 mL、TG酶 0.25%、CaSO40.75%（凝固劑添加量以黑豆干重計）。工藝流程如下。

1.4.2 單因素試驗

按工藝流程制備黑豆豆腐，分別考察復合凝固劑質量比（TG酶：CaSO4）、料液比、凝固溫度以及凝固時間對黑豆豆腐感官品質的影響，試驗過程固定復合凝固劑質量比為 1 ∶3.00、料液比為 1 ∶8（g/mL）、凝固溫度為75℃、凝固時間為30 min，分別考察復合凝固劑質量比（1 ∶2.00、1 ∶2.50、1 ∶3.00、1 ∶3.50、1 ∶4.00）、料液比[1 ∶6.0、1 ∶7.0、1 ∶8.0、1 ∶9.0、1 ∶10.0（g/mL）]、凝固溫度（65、70、75、80、85℃）、凝固時間（20、25、30、35、40min）對黑豆豆腐感官品質的影響。

1.4.3 正交試驗

為確定復合凝固劑在黑豆豆腐加工過程中的最佳條件，選取復合凝固劑質量比、料液比、凝固溫度以及凝固時間4個因素進行正交試驗，以感官評價作為主要評判標準，以質構特性、色澤、含水率、蛋白質含量、脂肪含量5個指標輔助測定。因素水平見表1。

表1 黑豆豆腐正交試驗設計因素水平Table 1 Factors and levels of black bean curdorthogonal test design

1.5 指標測定

1.5.1 感官評價測定

黑豆豆腐感官評價標準見表2。

表2 黑豆豆腐感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standard of black bean curd

續表2 黑豆豆腐感官評價標準Continue table 2 Sensory evaluation standard of black bean curd

1.5.2 質構特性測定

使用質構儀測定樣品的硬度、內聚性、彈性、膠黏性、咀嚼性，用直徑20 mm的取樣器在豆腐中部取邊長為20 mm的豆腐塊，樣品高20 mm；然后采用P/50鋁制圓柱形探頭測定豆腐的質構特性。參考劉張菊等[12]的方法，參數設定如下：測試速度50 mm/min；模式為50.00%壓縮比；起始距離30 mm；時間1 s；壓力為10 g；循環次數2次；感應元量程為250 N。盡量選擇形狀、大小均勻樣品，每組樣品重復測試3次，最后取平均值。

1.5.3 色澤測定

用色差計進行色度測定，盡量選取3個形狀大小一致的豆腐塊，隨機選取豆腐表面的3個點，應用L*、a*、b* 表示色系，測定 L*、a*、b* 的值，每次測定前以標準白度校準色差儀，室溫（25℃）下每個樣品進行3次重復，最后取平均值。

1.5.4 含水率測定

采用直接干燥法[13]測定含水率。取玻璃燒杯，標記好序號后置于恒溫干燥箱內，瓶蓋斜支于瓶邊，干燥0.5h，稱量，記為 m3。稱取 10 g（精確到 0.000 1 g）切碎或磨細的豆腐碎，放入此稱量瓶中，試樣厚度約為3 mm，精密稱量，記為m1。然后置于恒溫干燥箱中，干燥3 h。然后再放入恒溫干燥箱內干燥1 h左右，取出。前后兩次質量差不超過2 mg為恒重。每個樣品重復3次，取平均值。含水率按下式計算。

式中：X為黑豆豆腐中含水率，%；m1為稱量瓶和樣品的質量，g；m2為稱量瓶和樣品干燥為恒重的質量，g；m3為稱量瓶的質量，g。

1.5.5 蛋白質含量測定

采用全自動凱氏定氮法測定[14]。準確稱?。?g～3 g）豆腐樣品，置于凱氏定氮管內，加入硫酸銅0.4 g與硫酸鉀6 g，并加入20 mL濃硫酸。將稱取好的樣品于硝化爐上硝化處理大概7 h，硝化至溶液呈淡黃色或淡綠色為止。將硝化好的樣品冷卻后，吸取液體至100 mL容量瓶中定容。放入全自動凱氏定氮儀上自動滴定處理。共計9組試驗，每組樣品做3次平行試驗。

1.5.6 脂肪含量測定

使用索氏提取儀測定[15]。將豆腐準確稱?。?g～3 g），濾紙包裹并用線纏好，放入過濾杯內，杯中底部鋪好脫脂棉。在已烘干至恒重的提取杯中加入70 mL石油醚，將提取杯和過濾杯與儀器連接。165℃浸提30 min，之后繼續用石油醚淋洗60 min將殘留的脂溶物淋洗出，取下提取杯，將冷凝管中的石油醚回收。提取杯在105℃下烘干3 h，干燥皿中冷卻至（20±5）℃后，稱重。計算公式如下。

式中：Y為黑豆豆腐中脂肪含量，%；m1為恒重后接收瓶和脂肪的含量，g；m0為接收瓶的質量，g；m2為試樣的質量，g。

1.6 數據處理

采用Origin 8.0軟件繪圖，運用IBM SPSS Statistics 23軟件進行數據顯著性分析，每組試驗重復3次，結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 復合凝固劑質量比對黑豆豆腐感官評分的影響

點漿是黑豆豆腐加工過程中的重要步驟，即在豆漿中添加凝固劑。單一的凝固劑在使用時均有各自優缺點，隨著時代的發展，復合凝固劑應運而生[16]。復合凝固劑的不同質量比對黑豆豆腐感官品質的影響結果見圖1。

圖1 復合凝固劑質量比對黑豆豆腐感官品質的影響Fig.1 Effect of compound coagulant ratio on sensory quality of black bean tofu

由圖1可知，感官評分隨著復合凝固劑質量比的變化呈現先上升后下降的趨勢，達到最高分時復合凝固劑質量比為1∶3.00，此時感官評分平均值為86.3。當復合凝固劑質量比在1∶2.00時，黑豆豆腐的感官評分低于其他4組，可能是CaSO4的用量太少導致蛋白質凝結不完全，形態不完整，各項指標數值較低，很大程度影響了成品的感官指標。岳文婷等[17]探究不同復合凝固劑條件下，豆腐中主要營養品質差異及感官差異，結果發現添加CaSO4和TG酶使豆腐的營養品質和感官評分高于另外兩類復合凝固劑制備的豆腐，這也說明復合凝固劑下的豆腐不僅感官品質得到了改善，而且營養風味品質也提高了不少。復合凝固劑用量比例太高或是太低都會影響豆腐的感官品質評分，當復合凝固劑質量比為1∶3.00時，感官評分有顯著性差異（P<0.05）。因此，選擇復合凝固劑質量比1∶3.00進行后續試驗。

2.1.2 料液比對黑豆豆腐感官評分的影響

豆漿中大豆蛋白通過蛋白質-蛋白質、蛋白質-水和相鄰多肽鏈之間引力與斥力的平衡形成凝膠網絡結構[18]，因此料液比的高低直接影響豆腐的品質。料液比對黑豆豆腐感官品質的影響結果見圖2。

圖2 料液比對黑豆豆腐感官品質的影響Fig.2 Effect of solid-to-liquid ratio on sensory quality of black bean tofu

根據相關文獻[19]，當料液比為 1 ∶9.0（g/mL）時制作的黑豆大豆復合豆腐味道好、口感佳。由圖2可知，感官評分隨著料液比的變化呈現先上升后下降的趨勢，當料液比為1∶6.0（g/mL）時，黑豆豆腐的感官評分低于其他4組，可能加水量太少不利于黑豆磨漿均勻，打磨不充分制作出的成品無論在風味還是質地上都低于其他比例的感官評分，當料液比為1∶10.0（g/mL）時，過多的水會讓黑豆打磨過度，濾出的豆漿濃度偏低，從而制作出的豆腐質地和形態分數較低。在料液比為1∶8.0（g/mL）時，與其他組有顯著性差異（P<0.05）。因此，選擇料液比為 1 ∶8.0（g/mL）。

2.1.3 凝固溫度對黑豆豆腐感官評分的影響

凝固溫度的高低對黑豆豆腐的感官品質有明顯影響。凝固溫度過高，會使豆腐變得粗糙且不均勻；凝固溫度過低不利于黑豆凝膠的產生，成品不成形而且容易松散。凝固溫度對黑豆豆腐感官品質的影響結果見圖3。

圖3 凝固溫度對黑豆豆腐感官品質的影響Fig.3 Effect of solidification temperature on sensory quality of black bean tofu

由圖3可知，隨著凝固溫度的升高，黑豆豆腐的感官評分不斷上升，但是當凝固溫度超過75℃，感官評分下降。其中當凝固溫度在65℃時，黑豆豆腐的感官評分均低于其他4組。金楊等[20]研究表明，采用CaSO4制作豆腐時最佳的凝固溫度為85℃，但是因為其中加入了酶類凝固劑，會降低凝固的溫度。當凝固溫度過低時，大豆蛋白變性不足，只有較少的蛋白質分子暴露出疏水基團和其他活性基團，不利于豆腐凝膠的形成[21]。凝固溫度處于75℃的成品感官評分最高，與其他組有顯著差異（P<0.05）。因此，選擇凝固溫度為75℃。

2.1.4 凝固時間對黑豆豆腐感官評分的影響

在制作黑豆豆腐的過程中，不同的凝固時間對黑豆豆腐的感官品質有不同的影響。因此，有效控制凝固時間有利于保證黑豆豆腐的品質。凝固時間對黑豆豆腐感官品質的影響見圖4。

凝固時間影響蛋白質的溶出率，從而影響豆腐凝膠網絡的形成[22]。由圖4可知，隨著凝固時間的延長，黑豆豆腐的感官評分不斷升高，豆腐質地逐漸變硬，刀切面氣孔減少[23]。但是當凝固時間超過30 min時，黑豆豆腐的細嫩程度有所改變，逐漸變得粗糙[24]。感官質量下降，可能是因為豆漿中蛋白的巰基發生氧化，使豆腐硬度降低，對豆腐的形成產生不利影響[25]。當凝固時間在20 min時，黑豆豆腐的感官評分低于其他組，可能是凝固時間過短，大豆蛋白沉淀成凝膠量少而且較為松散、不成形。凝固時間為30 min時的成品感官評分最高，與其他組有顯著差異（P＜0.05），成品形狀完整，色澤明亮有光澤，富有豆制品的香味。因此，選擇凝固時間為30 min。

圖4 凝固時間對黑豆豆腐感官品質的影響Fig.4 Effect of setting time on sensory quality of black bean tofu

2.2 正交試驗設計及結果分析

2.2.1 感官評價結果

在單因素試驗基礎上，為確定制作黑豆豆腐的最佳工藝條件，以感官評價作為主要評判標準，試驗設計及結果見表3。

表3 正交試驗的感官評價測定結果Table 3 Sensory evaluation results of orthogonal test

由表 3 可知，RB＞RC＞RA＞RD，即 B 料液比對黑豆豆腐的品質風味具有很大的影響，其次為C凝固溫度、A復合凝固劑質量比和D凝固時間。根據k值得出，最優配方組合為A2B2C3D2，即凝固劑質量比為1∶3.00（TG酶 0.25%、CaSO40.75%）、料液比為 1∶8.0（g/mL）、凝固溫度為78℃、凝固時間為30 min。由于D凝固時間對于試驗結果影響最小，并且考慮到時間成本，因此可以將30 min縮短為27 min（即正交試驗第5組），此時感官評分最高（93.0）。

2.2.2 質構特性測定結果

質構特性測定試驗結果見表4。

表4 正交試驗的質構特性測定結果Table 4 The results of texture characteristics determination by orthogonal test

大豆蛋白熱變性程度過低會導致大豆蛋白中的肽鏈無法很好地展開，從而無法形成穩定的凝膠網絡結構；而熱變性程度過高則會使大豆蛋白形成不溶性聚集體，最終導致大豆蛋白無法形成較好的凝膠網絡結構。因此，在制備過程中要保證大豆蛋白的熱變性在一定范圍內，以確保大豆蛋白凝膠網絡形成[26]。豆腐質構方面差異由蛋白組分的較大差異引起[27]。由表4可知，第5組樣品硬度、彈性與咀嚼性表現出更好的狀態，而且與其他各組差異顯著（P＜0.05），說明這組樣品形態較好、口感品質俱佳，因此第5組質構特性最優。

2.2.3 色澤測定結果

在單因素試驗基礎上，為確定制作黑豆豆腐的最佳工藝條件，以色澤指標輔助測定，試驗結果見表5。

表5 正交試驗的色澤測定結果Table 5 Results of color determination by orthogonal test

L*值越小，說明豆腐色澤越暗淡，b*的數值越大，說明色澤越黃[28]。由表5可知，L*值大致呈現先增大后減小的趨勢，可能是因為隨著溶劑體積的增大，黑豆豆腐的品質越來越好，水分不斷向外擴散，導致豆腐表面對光的折射率發生改變，從而引起L*值的變化。并且第5組a*值與其他組有顯著差異（P<0.05）。綜上，第5組試驗樣品的色澤呈現較好的狀態，顏色均一，整體的接受性較高。

2.2.4 基本成分測定結果

在單因素試驗基礎上，為確定制作黑豆豆腐的最佳工藝條件，以含水率、蛋白質含量、脂肪含量輔助測定，試驗結果見表6。

表6 正交試驗的含水率及蛋白質含量及脂肪含量測定結果Table 6 Determination results of moisture content，protein content and fat content by orthogonal test

由表6可知，第9組含水率最低，與其他組差異明顯，可能是由該組溶劑體積和凝固溫度較低、凝固時間較短導致。第5組相對其他組，含水率較高，成品口感嫩滑細膩有彈性，整體可接受程度較高。第5組蛋白質含量最高，與其他組差異顯著（P＜0.05）。黑豆豆腐中蛋白質含量越高，豆腐的品質風味越好。適當的添加磨漿水可使黑豆豆腐中蛋白質含量增加。TG酶為生物酶，添加到復合凝固劑中會使豆腐本身蛋白質含量增加，而且黑豆中富含蛋白質，二者雙重作用會使黑豆豆腐的蛋白質含量和營養價值相對于其他普通豆腐更高。從脂肪含量結果分析，第5組樣品脂肪含量最低。黑豆豆腐中脂肪含量越高，豆腐的品質風味越差。料液比對黑豆豆腐脂肪含量影響最為顯著，可能是因為料液比影響磨漿的充分程度，太多或者太少的水磨漿，會使大豆中的脂肪流出，從而使黑豆豆腐的脂肪含量降低。綜上，黑豆豆腐的最佳制作工藝為凝固劑質量比1∶3.00、料液比1∶8.0（g/mL）、凝固溫度 78℃、凝固時間為27 min。

3 結論

本研究通過單因素試驗及正交試驗，結合感官評價、質構特性、色澤、含水率、蛋白質含量及脂肪含量測定結果，確定黑豆豆腐最佳工藝為復合凝固劑質量比（TG 酶：CaSO4）1 ∶3.00、料液比 1 ∶8.0（g/mL）、凝固溫度78℃、凝固時間為27 min。此條件下制作的黑豆豆腐塊形完整、質地堅實、口感醇香且色澤均一。