内酯豆腐保鲜工艺条件的优化

杨 红， 胡庆国， 徐 红

（合肥学院 生物与环境工程系，安徽 合肥，230601）

内酯豆腐是用葡萄糖酸-δ-内酯（GDL）为凝固剂生产的豆腐。改变了传统的用卤水点豆腐的制作方法，可减少蛋白质流失，并使豆腐的保水率提高，比常规方法多出豆腐近1倍；且豆腐质地细嫩、有光泽，适口性好，清洁卫生。

导致豆腐货架期短的根本原因是微生物的污染[1]，因为豆腐中含有丰富的蛋白质，故极易变质。出现气味酸臭、色泽异常、表面发粘等现象。外界水分和温度是决定豆腐变质的主要原因。目前国内对豆腐的防腐保鲜进行了大量研究，主要集中在物理保鲜和防腐剂的使用方面，研究的热点在于如何使用广谱高效、低毒、天然的方法来优化内酯豆腐的保鲜条件，延长豆腐的货架期。苯甲酸钠和山梨酸是目前国内食品业中用得最普遍的广谱性化学防腐剂。但是这种化学防腐剂具有一定的毒性，需要限量使用[2]。较低的温度杀菌很难达到延长保质期的效果，而强烈的热杀菌会使豆腐营养成分发生改变[3]。

作者从工艺的角度出发，通过单因素试验探索pH、GDL用量、杀菌时间、杀菌温度、贮藏温度、保鲜剂用量对内酯豆腐保鲜效果的影响，并进行正交优化，以期得到最佳的内酯豆腐保鲜处理工艺条件，使内酯豆腐的保鲜期由原来的2～3 d延长至7～8 d，并且不增大企业的生产成本。在最大程度上达到双赢局面，即消费者可享用安全、卫生、价廉的豆腐，同时企业利润最大化。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆:市售优质大豆；葡萄糖酸-δ-内酯（GDL）:优级纯，上海黄海食品添加剂厂；营养琼脂，牛肉膏，蛋白胨:生化试剂，天津市凯通化学试剂有限公司；山梨酸钾，丙酸钙:化学纯，上海润捷化学试剂有限公司；苯甲酸钠，碳酸氢钠:分析纯，无锡市展望化工试剂有限公司； 硫酸铜、硫酸钾:分析纯，北京康普汇维科技有限公司。

1.2 设备与仪器

SC-80轻便色彩色差仪:北京康光仪器有限公司；TA-XT2i型质构仪:英国 STABLE MICRO SYSTEMS；VIC-412型电子天平:北京赛多利斯仪器有限公司；LS-B50L型高压杀菌锅:上海华县医用核子仪器有限公司；SWC-CJ-2FD型超净工作台:苏州宏瑞净化科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 内酯豆腐工艺流程 选料→浸泡→清洗→磨浆→煮浆→冷却→加凝固剂→成型→成品

1.3.2 单因素实验对豆腐保鲜效果的影响

1）pH的影响:准确称取质量分数0.4%的GDL加入冷却至30℃左右的熟浆中，80℃恒温水浴20 min， 将其 pH 分别调至 5.0、6.0 （自然 pH）、7.0和8.0，置于25℃恒温箱中48 h，观察实验现象并测定相关指标。

2）杀菌温度的影响:准确称取质量分数0.4%的GDL加入冷却至30℃左右的熟浆中，分别置于70、80、90、100℃恒温水浴锅中恒温凝固20 min，取出后置于25℃恒温箱中48 h，观察实验现象并测定相关指标。

3）杀菌时间的影响:准确称取质量分数0.4%的GDL加入冷却至30℃左右的熟浆中，在80℃恒温水浴分别恒温 20、25、30、35 min 后，置于 25 ℃恒温箱中48 h，观察实验现象并测定相关指标。

4）凝固剂GDL用量的影响:准确称取样液质量分数0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的GDL分别加入冷却至30℃左右的熟浆中，将其于80℃的恒温水浴锅中恒温凝固20 min后取出，置于25℃恒温箱中48 h，观察实验现象并测定相关指标。

5）贮藏温度的影响:准确称取质量分数0.4%的GDL加入冷却至30℃左右的熟浆中，于80℃的恒温水浴锅中恒温凝固20 min后取出，置于5、10、20、25℃冰箱及恒温箱中，48 h后观察实验现象并测定相关指标。

6）保鲜剂用量的影响:准确称取质量分数0.4%的GDL加入冷却至30℃左右的熟浆中，于80℃恒温水浴锅中恒温凝固20 min，在恒温前分别按0.1、0.2、0.3、0.4 g/kg的剂量加入复合保鲜剂 （山梨酸钾、丙酸钙、碳酸氢钠按1∶1∶1 配置），置于 25 ℃恒温箱中48 h，观察实验现象并测定相关指标。添加量参见GB 2760-2007食品添加剂使用卫生标准[4]。

1.3.3 正交试验设计 在单因素研究结果的基础上，选取杀菌温度与时间、凝固剂与保鲜剂的用量为因素，进行 L9（34）优化实验，见表 1。

表1 正交试验因素水平编码表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

1.4 保鲜效果评价

1.4.1 评价指标 细菌总数[5]、感观（取10名评价者评分平均值）、粗蛋白质量分数（凯氏定氮法）、硬度（质量法，以单位面积所受压力不塌时为准）、持水性[6]（在同一块豆腐中，取适量的豆腐块，准确称质量w1，用纱布包裹，放在 20°的倾斜面上，上面放置 500 g砝码，5 min后精确称质量为w2，由公式计算持水性（%）=1-（w1-w2）/w1）、弹性（TPA 模式，P/36R探头，测前速度1 mm/s，测后速度5 mm/s，测试速度2 mm/s，压缩比为30%，压缩厚度为4 mm）、色差 △Eab（色差仪测定）。

1.4.2 评分标准 室温20～25℃放置2 d后进行评价或4～7℃冷藏7 d后进行保鲜效果评价。各指标权重为:细菌总数20%，粗蛋白质量分数10%，持水性10%，硬度20%，感观（口感、色泽、气味、出水情况各10%）40%，评分标准见表2。

表2 感官评分标准Table 2 Standard of sensory score

1.4.3 数据分析 采用spss11.0对实验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 pH值对豆腐保鲜效果的影响 pH对豆腐保鲜效果的影响见表3。

表3 pH值对豆腐保鲜效果的影响Table 3 Effect of pH on Tofu preservation

由表3可以看出，pH对豆腐的保鲜有着显著影响，引起豆腐变质的微生物通常都是一些产酸型的细菌，从理论上来说，产品的pH越大越有利于豆腐的保鲜，但是内酯豆腐使用的凝固剂GDL在碱性条件下被中和，不具有凝固豆腐的能力。因此在实际生产中只需保持其原始pH 6.0，即可满足要求。

2.1.2 杀菌温度对豆腐保鲜效果的影响 杀菌温度的高低对豆腐保鲜效果的影响见表4。

表4 杀菌温度对豆腐保鲜效果的影响Table 4 Effect of sterilization temperature on Tofu preservation

由表4可知，杀菌温度对豆腐保鲜及其品质有着重要的影响，杀菌温度越高，杀菌率越高，其保鲜期也会越长。但是过高的温度会使凝固中的豆浆沸腾，造成凝固后的豆腐有气孔，口感老化；杀菌温度过低，杀菌效果不佳，且豆腐松散稀疏，易出水，保质期短，因此杀菌温度为90℃时保鲜效果较好。

2.1.3 杀菌时间对豆腐保鲜效果的影响 杀菌时间的长短对豆腐保鲜效果的影响见表5。

表5 杀菌时间对豆腐保鲜效果的影响Table 5 Effect of sterilization time on Tofu preservation

由表5可知，杀菌时间对豆腐保鲜有着重要的影响，杀菌时间越长，杀菌率越高，豆腐的硬度也越大，保鲜效果也越理想。但时间过长会使内酯豆腐失去细嫩可口的特性，因此杀菌时间以30 min为宜。

2.1.4 凝固剂GDL质量分数对豆腐保鲜效果的影响 GDL质量分数的不同对豆腐保鲜效果的影响见表6。

表6 GDL质量分数对豆腐保鲜效果的影响Table 6 Effect of GDL content on Tofu preservation

由表6并结合感官评定，认为硬度越大豆腐品质越好、细菌越少、保存期越长，所以GDL的质量分数是豆腐保鲜的影响因素，并且GDL的质量分数为0.4%时，无论是保鲜效果还是口感方面都能有较好的效果。

2.1.5 贮藏温度对豆腐保鲜效果的影响 不同的贮存温度对豆腐保鲜效果的影响见表7。由表7可以看出，低温有利于豆腐的保鲜，因为低温可抑制细菌的腐败活动。温度相对越高（不超过室温），细菌活动越活跃，保质期越短，温度越低但不低于其冰点，保质期越长。若低于冰点，产品结冰，会造成孔隙。所以家用冰箱即可满足内酯豆腐的贮藏要求。

表7 贮藏温度对豆腐保鲜效果的影响Table 7 Effect of storage temperature on Tofu preservation

2.1.6 保鲜剂的用量对豆腐保鲜效果的影响 保鲜剂用量对豆腐保鲜效果的影响见表8。

表8 保鲜剂用量对豆腐保鲜效果的影响Table 8 Effect of antistaling agent content on Tofu preservation

显然保鲜剂的用量会影响保鲜效果，在添加量的允许范围内，保鲜剂的添加量越大，保鲜时间越长。但是这种化学保鲜剂对人体是有一定伤害的，在现代人的饮食理念中，提倡化学添加剂越少越好，最好可以不添加或者用生物保鲜剂替代化学保鲜剂。考虑到微生物指标，在本实验中采用0.4 g/kg的复合保鲜剂。

综上，内酯豆腐较好的保鲜条件是杀菌（凝固）温度90℃、杀菌（凝固）时间30 min，凝固剂GDL质量分数为0.4%，保持自然pH值，添加0.4 g/kg的由山梨酸钾、丙酸钙、碳酸氢钠按1∶1∶1配制的复合保鲜剂，并于5℃下冷藏。

2.2 正交实验结果与分析

试验结果及分析见表9。

表9 正交试验方案与结果分析表Table 9 Design and result analysis of orthogonal test

各因素对结果的影响大小依次为B＞A＞C＞D，即杀菌时间＞杀菌温度＞GDL用量＞保鲜剂用量。其最优组合为A1B2C2D3，即杀菌温度为87℃、杀菌时间为30 min、凝固剂（GDL）质量分数为0.4%、保鲜剂的添加量为0.45 g/kg。

2.3 最优方案验证实验结果与分析

由表10可知，在该条件下处理的内酯豆腐贮存在4℃家用冰箱中，保存期可由原来的2 d延长至7 d，其品质可以接受。

表10 验证优化组与对照组的综合比较Table 10 Comparison of products of control group and optimization group

2.4 最优处理下的豆腐品质的因子分析

2.4.1 构建相关矩阵 各指标的描述性统计见表11，各指标含量相关见表12。

表11 描述性统计Table 11 Descriptive statistics

表12 各指标相关性矩阵Table 12 Correlation matrix of each index

从表12可看出，多数指标间相关性较高，其中除细菌总数的相关性系数为0.289外，其它的相关系数均大于0.3，因而认为可以作为因子分析[7]。

2.4.2 因子分析适合性检验 KMO和Bartlett检验见表13。

表13 KMO和Bartlett检验Table 13 Test of KMO and Bartlett

KMO值略大于0.6，可认为其不太适合做因子分析；但是Bartlett检验的相伴概率为0.01，小于显著性水平0.05，认为适合作因子分析。

2.4.3 提取公共因子 表14说明提取出的公因子对原有变量的解释度。各指标的解释度都比较大，最高的是感官，其解释度可达98.6%，而最低的细菌总数也达到87.0%。

表14 公因子提取原始表Table 14 Original list of common factor extraction

2.4.4 解释总方差构成和特征值碎石图 表15说明前两个因子可以解释原有5个变量的93.372%，因此可提取2个主成分来。从图1也可看出前2个因子对方差的贡献较大（Eigen特征值＞1），碎石图呈下降趋势。

表15 总方差解释表Table 15 Explain of the total variance

图1 因子特征值碎石图Fig.1 Gravel diagram of factor characteristic value

2.4.5 构建因子矩阵 构建因子矩阵见表16。

表16 因子矩阵Table 16 Factor matrix

定义感官、硬度、持水性、粗蛋白质量和细菌总数为 X1，X2，X3，X4和 X5。从表 17 可以得出 2 个主成分 Z1、Z2如下:

表17 旋转因子矩阵Table 17 Rotating factor matrix

表18为因子转换矩阵，其中提取方法为主成分分析，旋转方法为方差极大法。

表18 因子转换矩阵Table 18 Matrix of factor transformation

2.4.6 因子得分函数获得与协方差分析 根据表19得出因子得分函数（F）如下:

公式中的数字为根据回归算法计算出的因子得分函数的系数。

表19 因子得分矩阵Table 19 Matrix of factor score

协方差矩阵说明提取的第1、2两个因子间是不相关的（即为正交模型）。符合提取出因子间不能有相关性的要求，见表20。

表20 因子得分协方差矩阵Table 20 Covariance matrix of factor score

3 结语

单因素试验确定杀菌温度、杀菌时间、凝固剂用量、保鲜剂用量对内酯豆腐保鲜效果有着重要的影响。通过正交优化，获得最佳的工艺参数为A1B2C2D3，即杀菌温度为87℃、杀菌时间为30 min、凝固剂（GDL）质量分数为0.4%、复合保鲜剂的添加量为0.45 g/kg，在该条件下处理的内酯豆腐于4℃冷藏，保存期可由原来的2 d延长至7 d。并通过因子分析，对原始变量进行降维，把保鲜效果评价指标归为 2个主指标的影响。即:Z1=－0.962X1＋0.883X2＋0.785X3－0.302X4＋4.594E -02X5；Z2=0.246X1－0.395X2＋0.545X3＋0.934X4-0.932X5，通过该数学模型，可以简化豆腐保鲜的评价指标，可为工业生产提供理论依据和工艺参考，以便抓住重点、提高效率、改善产品品质。

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