钠盐对糖渍黑豆软化效果的影响

赵 蕊,姚鑫淼,卢淑雯,张英蕾,张莉莉,李哲滨,谢学军

(黑龙江省农业科学院食品加工研究所,黑龙江哈尔滨 150086)



钠盐对糖渍黑豆软化效果的影响

赵 蕊,姚鑫淼,卢淑雯*,张英蕾,张莉莉,李哲滨,谢学军

(黑龙江省农业科学院食品加工研究所,黑龙江哈尔滨 150086)

为解决糖渍黑豆质地坚硬的问题,本研究采用单因素分析方法,对比研究6种钠盐对糖渍黑豆的软化效果,以提高其食用品质。以钠盐种类、添加环节和添加量为影响因素,以黑豆硬度和感官特性为目标量,筛选出适宜糖渍黑豆加工的钠盐种类,进而确定该钠盐的添加环节以及最佳添加量。结果表明,在本实验使用的6种钠盐中以碳酸氢钠对黑豆的软化效果最为显著,碳酸氢钠能够提高黑豆的保水性、降低浸渍后的黑豆的硬度和固形物增加率。这些作用以在蒸煮过程中添加碳酸氢钠最为显著,蒸煮过程中添加0.2%的碳酸氢钠能够有效降低黑豆硬度,还可以维持较好口感。本研究结果为豆类食品加工提供参考。

黑豆,钠盐,碳酸氢钠,软化剂

黑豆是豆科植物大豆的种子,蛋白质含量高达36%～40%,富含人体必需的8种氨基酸,几乎不含胆固醇,不饱和脂肪酸含量高达80%以上[1-2]。作为一种健康的黑色食品,黑豆有补肾、强筋、乌发、解毒功效,经常食用可以软化血管、滋润皮肤、延缓衰老,对防治“三高”有积极作用[2-3]。黑豆加工食品市场认可度高、需求量大,但目前已开发的产品仅局限于豆奶、豆豉、豆酱等少数种类,亟需开发新型产品以满足市场需求。糖渍黑豆是一款新型休闲食品,营养高口感好,市场前景广阔。

熟化是豆类加工的必要环节,可以产生风味、软化质地、消除抗营养因子,满足食味要求。由于黑豆种皮厚、质地致密且果胶含量高,普通蒸煮往往需要3～6 h才能使其充分软化[4-7];熟化的黑豆在后续糖渍、干燥等加工环节中因脱水使硬度再度增高,影响到终产品的感官品质[6]。此外,如果储存不当也会导致黑豆硬化,需要耗用更多的能源和时间使其软化[8]。因此,为了提高黑豆的蒸煮效率和加工品质,有必要研究其软化特性,进一步提出合理的加工工艺。

目前软化豆类的方法有高压蒸煮或用盐溶液浸泡。高压蒸煮虽然能够降低硬度、缩短煮制时间,但会破坏食物的营养和风味,种皮破损率也提高。另一方面,用钠盐浸泡可以促进原果胶的溶解,改善豆类的蒸煮品质[9],Schoeninger V[10]研究了蒸煮条件对菜豆品质的影响,结果表明用2.3 g/100 mL的碳酸氢钠溶液浸泡13.1 h可以显著降低菜豆的硬度、缩短蒸煮时间并提高食用品质;Bellido G[11]发现用碳酸氢钠、碳酸钠、磷酸氢二钠混合物浸泡调和可以软化黑豆。

除浸泡以外,豆类加工通常还包括蒸煮、浸渍、干燥等其他环节,尤其在加热条件下进行的某些环节中,钠盐的作用可能会因分子运动加速而加强。然而在其他加工环节中使用钠盐对豆类加工品质的影响却少有研究。本研究针对糖渍加工黑豆质地过硬的问题,从食品加工常用的六种钠盐中筛选出适宜的添加剂种类,进而确定使用添加剂的加工环节及最佳添加量,为黑豆产品的研制提供技术基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黑大豆品种:丹波黑豆(Glycinemax(L.)merr) 购自高邮市汇金杂粮专业合作社;碳酸氢钠、柠檬酸钠、异抗坏血酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠均为食品级。

TA.XT plus食品物性测试仪 英国SMSTA公司;雷磁PHS-3C型pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司;电子天平XS204 梅特勒-托利多;电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 原料筛选及清洗→浸泡→煮制→糖渍

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 原料筛选及清洗 选用大小均匀、颗粒饱满、豆皮完整且无破损、无虫眼、无霉变的丹波黑豆为原料,剔除沙土异物等杂质,称量后用自来水冲洗干净。

1.2.2.2 浸泡 称取(30±0.1) g黑豆,清洗后用150 g蒸馏水或盐溶液在室温下浸泡16 h。

1.2.2.3 蒸煮 把浸泡好的黑豆沥干,加入120 g蒸馏水或盐溶液煮3 h。

1.2.2.4 浸渍 采用散热浸渍方式,具体操作为:把煮好的黑豆沥干,加入120 g 30%蔗糖水溶液或盐溶液,烧开后保持沸腾状态10 min,熄火散热浸渍20 h。继而用120 g 40%蔗糖溶液散热浸渍20 h。

1.2.3 实验设计

1.2.3.1 钠盐种类对黑豆蒸煮特性影响实验 黑豆在室温下浸泡16 h,然后分别用0.2%(w/w)的碳酸氢钠、氯化钠、异抗坏血酸钠、柠檬酸钠、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠溶液进行蒸煮,以蒸馏水煮的黑豆作为对照。选取软化效果最好的钠盐作为本实验后续使用的添加剂种类。

1.2.3.2 使用钠盐的加工环节对糖渍黑豆品质影响实验 选取软化效果最好的钠盐以0.2%(w/w)添加量分别用于浸泡、蒸煮、浸渍环节中。以降低糖渍黑豆硬度为目标,确定使用该添加剂的最适宜的加工环节。为了研究添加剂在糖渍黑豆不同加工环节的作用效果,以蒸馏水为对比溶剂,进行实验方案设计,如表1所示。

表1 使用钠盐的加工环节对糖渍黑豆品质影响的实验设计
Table 1 Experimental design for the effect of processing steps in which sodium salt used on the quality of candied black soybean

组别浸泡蒸煮浸渍对照水水水浸泡组溶液水水蒸煮组水溶液水浸渍组水水溶液

1.2.3.3 钠盐添加量对黑豆品质影响的实验 在最适宜的加工环节使用添加剂,在0～0.4%(w/w)的范围内考察添加剂的添加量对糖渍黑豆前期加工特性的影响。

1.2.4 测定方法 黑豆硬度测定方法:剥掉黑豆外皮,使用食品物性测试仪以36R探头进行测试,设置测试前速率2.0 mm/s,测试速率0.5 mm/s,数据采集速率200 pps,测试后速率2.0 mm/s,检测模式为压缩距离,力量感元20.0 g,压缩距离80%。以应力-应变(时间)曲线最大峰值(g)表示硬度。取5次测定的平均值。

固形物增加率:黑豆浸渍过程中渗入的溶质质量占黑豆浸渍前质量的百分比,计算公式如下:

式(1)

式中:SG-固形物增加率,%;MO-初始物料质量,g;Mt-浸渍t时刻的物料质量,g;W0-物料初始含水率,%Wt-浸渍t时刻的物料含水率,%。

水分含量测定:参照GB/T 5009.3-2003测定。

1.2.5 数据分析方法 利用Excel软件中可重复双因素方差分析方法,对数据进行显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 钠盐种类对蒸煮黑豆品质的影响

图1是6种食品中常用的钠盐对蒸煮黑豆硬度和蒸煮液pH的影响规律。结果表明,在蒸煮过程中添加碳酸氢钠、柠檬酸钠或三聚磷酸钠处理后的黑豆在硬度上有不同程度的降低,尤其是用碳酸氢钠蒸煮的黑豆硬度下降程度最大(p<0.01),仅为对照样品的66.61%,软化效果优于其他钠盐种类。

由于制作糖渍黑豆时需要进行糖渍处理,而蔗糖在酸性条件下更易于水解生成还原糖,容易发生流糖的质量缺陷[12]。由图1可见,添加不同种类钠盐的蒸煮液的pH都呈弱酸性,但含有0.2%碳酸氢钠的蒸煮液pH最接近于中性,显著高于其他组的pH(p<0.01)。

图1 钠盐种类对蒸煮后黑豆品质的影响Fig.1 Effect of the variety of sodium salts on the characteristics of boiled black bean注:A：对照;B：碳酸氢钠;C：氯化钠;D：异抗坏血酸钠;E：柠檬酸钠;F：六偏磷酸钠;G：三聚磷酸钠。

图2 碳酸氢钠添加环节对黑豆品质特性的影响Fig.2 Effect of addition procedures of sodium bicarbonate on the characteristics of black soybean

根据以上结果可知,在黑豆蒸煮过程中,添加碳酸氢钠后熟化黑豆的硬度最低,有利于后期加工的获得软化质构的糖渍黑豆,提高感官品质。因此在黑豆加工中宜将碳酸氢钠作为软化黑豆的食品添加剂。

2.2 不同加工环节添加碳酸氢钠对糖渍黑豆硬度的影响

糖渍黑豆加工有浸泡、蒸煮和浸渍三个环节,在每个环节分别添加碳酸氢钠0.2%(w/w)作为软化剂,图2是在不同加工环节添加碳酸氢钠对糖渍黑豆加工品质指标的影响规律。与没有使用添加剂的对照组相比,实验组黑豆浸渍后的含水率更高,固形物增加率下降,硬度明显降低,而且这些改变的程度与使用碳酸氢钠的加工环节密切相关。

浸泡过程中添加碳酸氢钠对黑豆的吸水有一定抑制作用,但经过蒸煮后,在浸泡环节使用碳酸氢钠的黑豆的含水率与对照组无显著性差异(p>0.05)。这是由于含有碳酸氢钠的浸泡液的渗透压较高,导致浸泡过程中黑豆的吸水量减少,在随后蒸煮的过程中,蒸煮液是蒸馏水,黑豆内有空间再吸收水分。

黑豆的浸渍后含水率以在蒸煮过程中添加碳酸氢钠为最高(p<0.05),其次是浸泡组和浸渍组。由于浸渍伴随渗透脱水的过程,使用碳酸氢钠的实验组浸渍后的含水量均明显高于对照组,表明碳酸氢钠可以提高黑豆的保水能力,避免硬度增高。

浸渍后黑豆硬度与其含水率呈负相关,浸渍后含水率越高的黑豆硬度就越低,而且浸渍后黑豆含水率升高的幅度要显著小于硬度下降的幅度。对黑豆在浸泡和蒸煮过程中分别添加0.2%的碳酸氢钠溶液,经浸渍处理,其含水率分别比对照组提高了4%和6%,但二者的硬度分别是对照组的89.09%和62.13%。这是由于碳酸氢钠通过离子交换和螯合的机制,使黑豆的原果胶发生溶解,降低细胞间的联结程度,使细胞分离,有利于水分的快速渗入[7,13],从而起到软化的作用。因此,在黑豆浸泡、蒸煮或浸渍过程中添加碳酸氢钠,不仅提高了黑豆的保水率,还改变黑豆细胞内部结构。

在浸泡、蒸煮、浸渍任一加工环节中使用碳酸氢钠都会导致浸渍后黑豆中固形物增加率的降低,而且加工环节的影响与其对硬度的影响顺序相反,蒸煮组固形物增加率最低,其次是浸泡组和浸渍组,二者固形物增加率相当,对照组的固形物增加率最高。碳酸氢钠对浸渍后黑豆中固形物增加率的影响可能与其保水性增高有关。

在浸泡或浸渍环节中使用碳酸氢钠的实验组在浸渍后黑豆的含水率、硬度、固形物增加率方面结果是相似的,只有在蒸煮过程中使用碳酸氢钠对黑豆品质影响最显著,这是由于果胶分子之间主要以氢键连接,而氢键在加热的条件下更容易被破坏,因此加热能够加速原果胶转化为可溶性果胶[7]。浸泡环节作用时间长,但水温度低;浸渍环节在高温下的作用时间短;只有蒸煮环节保持长时间的高温,有利于碳酸氢钠发挥作用。

2.3 碳酸氢钠添加量对蒸煮黑豆硬度的影响

由2.1部分的研究结果可知,黑豆蒸煮液中添加碳酸氢钠比其他种类的添加剂更有助于降低熟豆的硬度。在黑豆蒸煮过程中,碳酸氢钠添加量对其含水率和硬度的影响如图3所示,结果表明,随碳酸氢钠添加量的增加,黑豆含水率不断升高,而黑豆的硬度呈下降趋势。当碳酸氢钠添加量达到0.2%时,黑豆的硬度降至对照样的70.55%(p<0.01);当添加量从0.2%提高到0.3%时硬度仍呈显著降低(相对于0.2%添加量的硬度,p<0.05);当碳酸氢钠添加量进一步提高到0.4%时,硬度再无显著下降(p>0.05)。当碳酸氢钠添加量在0.2%及0.2%以下时,溶液为弱酸性,而当碳酸氢钠添加量提高至0.3%时溶液呈碱性,在长时间加热条件下维生素B容易受到破坏。在口味上,当碳酸氢钠浓度超过0.2%时,碱味明显。因此碳酸氢钠的适宜添加量为0.2%。

图3 碳酸氢钠添加量对蒸煮黑豆品质的影响Fig.3 Effects of additive amount of sodium bicarbonate on the characteristics of boiled black soybean

根据以上结果,蒸煮过程中使用碳酸氢钠0.2%对于降低黑豆硬度、提高保水性效果最好,在此添加量下黑豆不仅质软而且口感良好。

3 结论

糖渍黑豆的生产涉及浸泡、蒸煮、糖渍和干燥环节。本研究比较了氯化钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠、异抗坏血酸钠、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠对蒸煮黑豆的软化效果,以碳酸氢钠的软化效果最佳。碳酸氢钠用在浸泡、蒸煮或糖渍任一环节中都会使浸渍后黑豆的含水率提高、硬度和固形物增加率降低。碳酸氢钠用于蒸煮环节时对黑豆的软化效果最为显著。当碳酸氢钠的添加量为0.2%时,熟化的黑豆不仅获得理想的硬度而且口感良好。

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Softening effects of sodium salts on the candied black soybean

ZHAO Rui,YAO Xin-miao,LU Shu-wen*,ZHANG Ying-lei,ZHANG Li-li,LI Zhe-bin,XIE Xue-jun

(Food Processing Institute,Helongjiang Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150086,China)

To give the solution for the problem of the hard texture of candied black soybean,a single factor analysis method was applied to compare the soften results of sodium salt varieties for the black soybean to improve the texture quality of the product. Six varieties of sodium salt including sodium bicarbonate,sodium citrate,sodium erythorbate,sodium chloride,sodium hexametaphosphate and sodium tripolyphosphate,were selected as addition agents. The variety,addition step and the level of sodium salts were selected as the influencing factors,and the sensory characteristics and hardness of black soybean were selected as the objective factors to determine the reasonable the sodium salt variety for black soybean processed,and develop the addition step and the addition level. The results showed that sodium bicarbonate had the most significant effect on the softening case of black soybean among the six sodium salt varieties. Sodium bicarbonate might improve the water retention capacity of black soybean,and reduce the hardness and the solid addition rate. These effects were significant in the cooking step and 0.2% sodium bicarbonate added in the cooking step could effectively decrease the hardness of black soybean with premium sensory quality. These results can be used as the references for bean processing.

black soybean;sodium salt;sodium bicarbonate;softener

2016-06-01

赵蕊(1982-),女,博士,助理研究员,研究方向:农产品加工,E-mail:151290185@qq.com。

*通讯作者:卢淑雯(1968-),女,博士,研究员,研究方向:农产品加工,E-mail:shuwenl@sina.com。

哈尔滨市应用技术研究与开发项目(2015RAQYJ063);黑龙江省农业科学院引进博士人员科研启动金项目(201507-46)。

TS201.1

B

1002-0306(2016)23-0253-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.039