蒸汽爆破对豆渣膳食纤维的 影响及在韧性饼干中的应用

康芳芳,聂远洋,邓楚君,靳羽慧,杨 伟,李 波

(河南科技学院食品学院,河南新乡 453003)

豆渣是生产豆腐、豆浆等豆制品的副产物,富含膳食纤维、蛋白质等营养物质,具有较高的营养保健价值[1-2]。中国是豆制品生产和消费大国,每年产生大量湿豆渣,但开发利用率很低,大都作为饲料或废弃物处理[3]。影响豆渣开发利用的因素主要有:湿豆渣含水量高、粘度大,常规方式干燥效果差;豆渣可溶性膳食纤维(Soluble dietary fiber,SDF)含量低,口感粗糙,影响其食用品质和生理功效[4]。因此,寻找适宜的豆渣干燥方法、对豆渣进行品质改良,是提高豆渣利用率的重要措施[5]。

蒸汽爆破(简称汽爆)是将纤维质原料置于高压蒸汽中维持一定时间,当瞬间解除高压时,原料空隙中的过热蒸汽迅速气化、体积急剧膨胀而发生爆破[6]。汽爆过程中,存在类酸性水解、热降解、类机械断裂、氢键破坏等作用,从而使不溶性膳食纤维(Insoluble dietary fiber,IDF)的紧密结构被破坏,转化为SDF[7]。蒸汽爆破主要用于木质纤维的预处理,提高纤维素对酶及化学试剂的可及性,目前也有少量应用在食品中的报道[8]。汽爆处理不添加化学物质,处理时间短、效率高、成本低、工艺简单,是一种简便易行、前景广阔的豆渣品质改良技术[5]。汽爆处理对豆渣品质特性的影响目前尚未见报道。本文研究了汽爆处理对豆渣膳食纤维组成及含量的影响,并将汽爆豆渣添加到韧性饼干中,以探讨汽爆豆渣在饼干加工中应用的可能性,从而为豆渣的开发利用提供有效途径。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

表1 豆渣韧性饼干感官评定标准Table 1 Standard for sensory evaluation of semi hard biscuit containing okara

湿豆渣(为豆腐加工的副产物) 常州苏豆食品有限公司提供;低筋面粉 经近红外谷物分析仪检测,其含水量为13.4%,蛋白质为10%,面筋值26%,吸水率67.3%,灰分为0.5%,新乡市新良粮油加工有限责任公司提供;其他食品配料 均为新乡市售的优质产品;耐高温α-淀粉酶溶液(酶活30 U/mg)、糖化酶溶液(酶活100 U/mg) 如吉生物科技公司;碱性蛋白酶溶液(酶活100 U/mg) 上海蓝季生物公司;MES、TRIS试剂 Sigma公司;其他试剂 均为分析纯。

SXG-4型旋转闪蒸干燥机 江苏宇通干燥设备厂;Chopin Infraneo近红外谷物品质分析仪 法国肖邦公司;QBS-80超音速弹射式汽爆机 鹤壁正道生物能源有限公司;DMT-10 B型压面机 龙口市复兴机械有限公司;HBB-X6型烤箱 广东顺德忠臣电器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 湿豆渣的旋转闪蒸干燥 将湿豆渣用旋转闪蒸干燥机进行干燥,进风温度设为180～190 ℃,出风温度控制在80 ℃。干燥后所得豆渣粉冷却至40 ℃以下,用塑料袋密封包装。

1.2.2 豆渣粉的汽爆处理 取40～80目筛的豆渣粉80.0 g,放入汽爆机反应室内,通入水蒸汽,使反应室内压强达到设定压强,维持一定时间,然后瞬间解除高压。收集样品于80 ℃烘干后粉碎过筛,得40～80目汽爆豆渣粉。汽爆时,选择汽爆压强为0.5、1.0、1.5、2.0 MPa,每个压强下的维压时间设定为30、60、120 s,共得到12种汽爆豆渣样品。

1.2.3 豆渣粉的成分分析 水分含量测定采用直接干燥法(GB 5009.3-2016)。灰分含量测定采用高温灼烧法(GB 5009.4-2016)。粗蛋白测定采用凯氏定氮法(GB 5009.5-2016)。粗脂肪测定采用索氏提取法(GB/T14772-2008)。总膳食纤维(Total dietary fiber,TDF)、不溶性膳食纤维(IDF)、可溶性膳食纤维(SDF)的测定采用酶重量法(GB/T 22224-2008)。

1.2.4 添加汽爆豆渣对韧性饼干品质的影响

1.2.4.1 豆渣韧性饼干的制备工艺 工艺流程:原辅料预混→面团调制→静置→压片→成型→装盘→焙烤→冷却→包装→成品。

将低筋粉、豆渣粉、糖粉、棕榈油和蛋液混合均匀,将膨松剂、食盐、水、牛奶混合均匀,将混匀的原辅料加入和面机中,在30 ℃下调制面团。和面后静置15～20 min,然后压片,压片厚度2 mm。将压好的面片切割成边长为4 cm的正方形,放在焙烤纸上,用牙签在饼干坯上均匀扎9个孔,然后放入已预热的烤箱中,上火温度180 ℃,下火温度为160 ℃,焙烤10 min。取出饼干,冷却至室温,用塑料袋密封包装后即得成品。经预实验,确定豆渣韧性饼干的最佳配料组成为:以低筋粉加豆渣粉总量100 g(其中低筋粉95.0%、豆渣粉5.0%)为基准,糖26.6%、棕榈油17.8%、盐0.5%、碳酸氢钠1.2%、碳酸氢铵0.6%、葡萄糖酸-δ-内脂1.2%、鸡蛋25%、牛奶3.0%。

1.2.4.2 添加汽爆豆渣对韧性饼干品质的影响 在上述配方工艺基础上,用汽爆豆渣粉替代豆渣粉,其与低筋粉之和为100 g,其他配料组成不变,研究添加汽爆豆渣粉对韧性饼干感官品质的影响。

1.2.4.3 感官评定 邀请10名经过培训的专业人员组成感官评定小组,根据饼干国家标准[9]和有关文献[10-11]设计评分标准(见表1),根据产品的外观、色泽、口感、风味、质地等指标进行评分,去掉一个最高分和一个最低分后取平均值。

表2 豆渣粉的化学组成Table 2 Chemical composition of okara powder

1.2.5 数据处理 感官评定测定结果用平均值±标准差表示,用Excel 2003处理数据,用SPSS 17.0软件的最小显著差数法(LSD)多重比较方法进行显著性差异分析(p<0.05)。

2 结果与讨论

2.1 豆渣的化学组成

湿豆渣经旋转闪蒸干燥后得豆渣粉,经测定豆渣粉的化学组成如表2所示。

表2显示,湿豆渣经旋转闪蒸干燥后含水量为4.91%,可实现长期贮存。豆渣粉蛋白质含量较高,脂肪含量较低,因而具有较好的营养特性。豆渣粉的TDF含量为76.38%,但绝大部分是IDF,SDF只有1.34%。IDF可吸水膨胀,增加粪便体积,有利于肠道蠕动,缩短粪便滞留时间,预防肠道疾病;SDF则具有促进肠道有益菌群增殖,降低血清胆固醇,预防和缓解II型糖尿病等功能。有研究认为,理想的膳食纤维产品要求SDF占总膳食纤维含量的 10%以上[4,12-13]。豆渣粉具有高膳食纤维、高蛋白的营养特点,但因IDF含量过高,影响了其在食品中的应用,因此有必要对其进行品质改良,适度增加SDF含量。

采用酶重量法测定膳食纤维含量,能较好地反映食物被人体消化的状态。该方法基于酶解反应,所测结果中可能含有少量未被酶解的蛋白质等物质,而且由于不同化学成分的测定依据不同,因而导致豆渣粉的化学组成测定结果之和超过了100%。

2.2 汽爆处理对豆渣膳食纤维的影响

本文采用不同的汽爆压力(0.5、1.0、1.5、2.0 MPa)和维压时间(30、60、120 s)对豆渣粉进行处理,其对豆渣膳食纤维组成及含量的影响见图1。

图1 汽爆处理对豆渣膳食纤维组成及含量的影响Fig.1 Effect of steam explosion treatment on composition and content of dietary fiber in okara注:组别1～3、4～6、7～9、10～12分别对应 0.5、1.0、1.5、2.0 MPa汽爆压力下维压时间30、60和120 s。

图1显示,随汽爆强度增加,豆渣SDF含量先呈现上升趋势,在1.5 MPa/30 s时达最大值,SDF含量为36.28%。其原因可能是汽爆处理使豆渣纤维紧密的结构变得疏松,一些与纤维结合的物质发生解聚;同时,大分子多糖发生降解,分子量降低,导致SDF含量增多[7]。汽爆强度进一步增大,TDF和SDF含量都呈下降趋势。这可能是因为汽爆强度过高时,由于豆渣多糖被过度降解,生成了小分子单糖或低聚糖,测定时难以被75%乙醇沉淀下来,从而导致SDF含量减少。因此,就提高豆渣SDF含量而言,1.5 MPa/30 s是比较适宜的汽爆强度。

图1还显示,采用0.5 MPa汽爆处理时,TDF含量略有增高。这可能是由于一些可被淀粉酶或蛋白酶降解的物质在此汽爆强度下发生了聚合,或者与其他物质发生结合,导致其不易被酶解所致。

此外,随汽爆强度增加,豆渣色泽逐渐加深、气味增强,这可能是由于豆渣成分在高温高压下发生褐变等副反应所致。色泽和气味的变化对豆渣的应用也会产生较大影响。

2.3 添加汽爆豆渣粉对韧性饼干品质的影响

韧性饼干是一种常见的休闲食品,添加适宜的外源营养物能够改善其营养价值[14-16]。豆渣富含膳食纤维,将其添加到韧性饼干中能够改善产品的营养价值。预实验显示,豆渣粉在韧性饼干中的添加量以5%为宜,添加过多时饼干品质有明显下降。

豆渣经汽爆处理后,膳食纤维组成含量、色泽及气味都发生了变化,这些可能对其在韧性饼干中的应用效果产生影响。本文研究了添加10%汽爆豆渣对韧性饼干感官品质的影响,结果见表3。

表3显示,当豆渣粉添加量为10%时,未汽爆豆渣组较空白对照组总分有显著下降,主要是口感显著降低，色泽略有降低。豆渣经汽爆处理后,饼干感官品质有所改善,其原因可能是豆渣在汽爆过程中生成了一些色泽及风味物质,且提高了SDF含量,因而饼干的质地风味口感有所改善。实验结果表明,适宜强度的汽爆处理能够改善豆渣在韧性饼干的应用效果,将豆渣的替代量由5%增至10%。考虑饼干巨大的消费量,这一改进对于提高豆渣的开发利用率具有重要意义。

表3 添加10%汽爆豆渣粉对韧性饼干感官品质的影响Table 3 Effect of adding 10% okara powder treated by steam explosion on sensory quality of semi hard biscuit

注:同一列数据所标不同字母表示不同处理间差异显著(p<0.05)。

3 结论

湿豆渣经旋转闪蒸干燥所得豆渣粉TDF含量为76.38%,但主要是IDF。经适宜强度汽爆处理后,可大幅提升豆渣SDF含量,在1.5 MPa/30 s时SDF含量达最大值36.28%。豆渣经汽爆处理后,其在韧性饼干中的添加应用效果得到改善。本研究为豆渣的开发利用提供了有益参考。

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