风味蛋白酶对酸浆豆干质构特性的影响

孙秀宇，孙冰玉，杨春华，佟梓沂，石彦国

(哈尔滨商业大学 食品工程学院，黑龙江省普通高等学校食品科学与工程重点实验室， 黑龙江省谷物食品与谷物综合加工重点实验室，哈尔滨 150076)

酸浆豆干是我国传统的豆制品，起源于元末明初，距今已有600多年的历史[1]。与卤水豆干和石膏豆干的凝固剂不同，酸浆豆干在工艺上采用由微生物发酵的黄浆水为凝固剂点浆，制出的豆干口感细腻，余味清香，豆香浓郁，略带甘甜。含有大量的蛋白质、脂肪、碳水化合物和人体所需的矿物质元素，有预防心血管硬化，补充钙质，促进骨骼发育等功效[2,3]。但是由于传统酸浆豆干制作多为手工作坊式，凭传统经验加工，受技术经验及环境因素影响较大，制作条件难以控制，规模化生产较困难[4-6]。风味蛋白酶作为酶制剂，常被用于食品工业生产中。在酱油中添加风味蛋白酶可以有效提高氨基酸态氮含量并赋予其特殊鲜美滋味[7]。利用复合风味蛋白酶与脂肪氧化酶制作改性干酪，在干酪成熟期间，蛋白酶与干酪中的蛋白质和脂肪反应，形成干酪独特的风味[8]。孙文峰发现利用风味蛋白酶改质干酪，可有效缩短干酪风味的形成时间[9]。风味蛋白酶可以有效将大分子蛋白质肽链水解为小分子肽及游离α-氨基氮，改变了蛋白质分子的凝胶结构，达到优化产品的目的[10]。本研究采用风味蛋白酶酶解酸浆豆干进行质构特性变化研究，以酶解后产生的游离α-氨基氮含量、蛋白质水解度、豆干的硬度、咀嚼性及弹性为评价指标，确定风味蛋白酶酶解酸浆豆干的技术条件，以期为工业化生产酸浆豆干提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 实验材料

酸浆豆干：实验室自制；风味蛋白酶(食品级)：丹麦诺维信公司生产；其他化学试剂：均为分析纯。

1.2 实验仪器

HD580型洁净工作台 北京东联哈尔仪器制造有限公司；DHP-9162B型电热恒温培养箱 上海一恒科学仪器有限公司；LDZX-50FBS型立式压力蒸汽灭菌器 上海申安医疗器械厂；PHS-3C型pH计 上海仪电分析仪器有限公司；紫外分光光度计 上海光谱仪器有限公司；TA-XT2质构分析仪 英国Stable Micro System公司。

1.3 实验方法

1.3.1 酶液预处理方法

用蒸馏水配制酶液，置于37 ℃水浴锅中活化20 min，将酶液均匀注射至豆干中；将酸浆豆干切成4.5 cm×4.5 cm的块，每份100 g。

1.3.2 单因素实验

1.3.2.1 酶添加量对酸浆豆干品质的影响

称取100 g酸浆豆干，在酶解温度为50 ℃，酶解时间为1.5 h，酶添加量分别为10，20，30，40，50 U/g时，取15 mL酶液注射至酸浆豆干中，考察风味蛋白酶添加量对酸浆豆干硬度、咀嚼性、弹性、游离α-氨基氮含量和水解度的影响。

1.3.2.2 酶解温度对酸浆豆干品质的影响

称取100 g酸浆豆干，在酶添加量为30 U/g，酶解时间为1.5 h，酶解温度分别为40，45，50，55，60 ℃时，取15 mL酶液注射至酸浆豆干中，考察风味蛋白酶酶解温度对酸浆豆干硬度、咀嚼性、弹性、游离α-氨基氮含量和水解度的影响。

1.3.2.3 酶解时间对酸浆豆干品质的影响

称取100 g酸浆豆干，在酶添加量为30 U/g，酶解温度为50 ℃，酶解时间分别为0.5，1，1.5，2，2.5 h时，取15 mL酶液注射至酸浆豆干中，考察风味蛋白酶酶解时间对酸浆豆干硬度、咀嚼性、弹性、游离α-氨基氮含量和水解度的影响。

1.3.3 物性的测定

将酸浆豆干切成1 cm×1 cm×1 cm的正方体，用TA-XT2物性仪测定酶解后酸浆豆干的物性，重复测定3次，取平均值。

测试参数：探头P35，测试模式选择TPA，测试前速度1 mm/s，测试速度1 mm/s，测试后速度2 mm/s，压缩距离30 mm，测试时间5.00 s[11]。

1.3.4 蛋白酶酶活力的测定

蛋白酶酶活力的测定参照GB/T 23527-2009的方法[12]。

1.3.5 水解度的测定

游离氨基氮含量的测定参照GB 5009.235-2016的方法，采用甲醛滴定法[13]。

1.3.6 蛋白质的测定

凯氏定氮法，参照GB 5009.5-2016的方法[14]。

1.3.7 游离α-氨基氮的测定

采用茚三酮比色法[15]。

1.3.8 感官评价

感官评价：由20位经过感官标准培训的人员，对加酶后的酸浆进行感官品质评定，分别针对外观、风味、质地、口感等进行感官评价[16,17]。4个指标，满分100分。感官评价表见表1。

表1 感官评价表Table 1 Sensory evaluationTable

2 结果与分析

2.1 风味蛋白酶酶用量对酸浆豆干品质的影响

随着风味蛋白酶酶用量的增加，酸浆豆干的硬度、咀嚼性逐渐减小，弹性逐渐增加后趋于平缓，感官质量呈先上升后下降的趋势，酸浆豆干的游离α-氨基氮含量和水解度随酶用量的增加而增大，见图1～图3。

图1 风味蛋白酶酶用量对酸浆豆干硬度、咀嚼性、 弹性的影响Fig.1 The effects of flavourzyme dosage on hardness, chewiness and elasticity of dried sour dofu

当酶用量在10～30 U/g范围逐渐增加的过程中，酸浆豆干的硬度及咀嚼性在不断减小，游离α-氨基氮含量及蛋白质水解度和弹性增加，感官质量上升；在酶添加量为30 U/g时，感官质量达到峰值。在此过程中，蛋白酶酶解作用的进行使得酸浆豆干的外观变化程度较小，酸浆豆干保留原有的豆香味，口感逐渐绵软。这是由于底物浓度条件不变的情况下，酶用量增加可使酶与底物充分作用，催化底物蛋白质的水解，提高水解效率，使其肽键发生断裂，大分子蛋白质水解成短肽及游离α-氨基氮，进而蛋白质结构发生改变，凝胶结构随之改变，使酸浆豆干的硬度和咀嚼性不断减小，弹性增加。喻世哲等[18]发现，在腐乳后熟的过程中适度加入木瓜蛋白酶可以有效地降低腐乳的硬度，改善口感和内部颜色，提供香气和鲜味，其结果与本研究相似。

当酶用量大于30 U/g时，游离α-氨基氮含量和水解度增速变缓，弹性变化逐渐平稳，硬度、咀嚼性持续下降，豆干感官质量随酶浓度的增加而降低。此时豆干表面粘性增加，出现渣滓，豆香味逐渐减小，硬度大幅降低，这是由于酶水解程度过大，凝胶结构破坏严重，导致感官质量下降。郭艳等[19]发现酶添加量的增大，虽能更快地促进蛋白质的降解，但却使得腐乳在后期块形不完整，过于酥软。因此，酶解过程中不能一味追求较大的游离α-氨基酸含量，在兼顾感官与质构评价指标的情况下，酶的添加量为30 U/g时豆干的改质效果最优。

2.2 风味蛋白酶酶解温度对酸浆豆干的影响

随着酶解温度的增加，酸浆豆干的硬度、咀嚼性呈先降低后升高的趋势，而弹性升高后趋于平缓，游离α-氨基氮含量、水解度和感官质量呈先上升后下降的趋势，见图4～图6。

图4 风味蛋白酶酶解温度对酸浆豆干硬度、 咀嚼性、弹性的影响Fig.4 The effects of enzymatic hydrolysis temperature of flavourzyme on hardness, chewiness and elasticity of dried sour dofu

图5 风味蛋白酶酶解温度感官评价图Fig.5 Sensory evaluation diagram of enzymatic hydrolysis temperature of flavourzyme

图6 风味蛋白酶酶解温度对游离α-氨基氮含量 及水解度的影响Fig.6 The effects of enzymatic hydrolysis temperature of flavourzyme on free α-amino nitrogen content and hydrolysis degree

当温度在40～50 ℃范围时，酸浆豆干的咀嚼性及硬度逐渐减小，使酸浆豆干的口感逐渐软糯，有一定的弹性，风味及外观无较大改变，感官质量呈上升趋势，在50 ℃时，感官质量最优。当温度增大至55 ℃时，随着温度的升高，逐渐达到风味蛋白酶反应最适温度，增大酶反应活力，酸浆豆干的游离α-氨基氮含量和水解度逐渐增加，酶水解反应受温度条件的影响，在底物浓度不变的条件下有效提高了酶解反应的效率，促使α-游离氨基氮含量和水解度增大，酸浆豆干的硬度和咀嚼性降低，弹性不再变化。

当温度大于55 ℃时，温度过高使酶活力降低，使部分酶液失效，这可能是因为蛋白酶分子的肽键具有特定的空间结构，温度超过一定限度后引起次级键解离，从而致使蛋白酶丧失或部分丧失催化活性[20]，酶水解反应效率下降，嫩化作用降低，游离α-氨基氮含量和水解度也随之减小，硬度和咀嚼性下降幅度减小。弹性在温度升高的过程中变化较小，酶解温度对弹性的影响不显著。在兼顾感官与质构评价指标的情况下，酶解温度控制在50～55 ℃豆干的改质效果最优。

2.3 风味蛋白酶酶解时间对酸浆豆干的影响

风味蛋白酶酶解时间不同对酸浆豆干的硬度和咀嚼性有显著的影响。随着酶解时间的增加，酸浆豆干的硬度和咀嚼性呈下降趋势，弹性呈增加趋势，游离α-氨基氮含量和水解度随时间的增大而增大，见图7～图9。

图7 风味蛋白酶酶解时间对酸浆豆干硬度、 咀嚼性、弹性的影响Fig.7 The effects of enzymatic hydrolysis time of flavourzyme on hardness, chewiness and elasticity of dried sour dofu

图8 风味蛋白酶酶解时间感官评分图Fig.8 Sensory evaluation diagram of enzymatic hydrolysis time of flavourzyme

图9 风味蛋白酶酶解时间对酸浆豆干游离 α-氨基氮含量及水解度的影响Fig.9 The effects of enzymatic hydrolysis time of flavourzyme on free α-amino nitrogen content and hydrolysis degree

当时间在0.5～1 h范围时，游离α-氨基氮含量增加缓慢，酶水解蛋白程度低，产生游离α-氨基氮及水解度较少，酸浆豆干的硬度和咀嚼性下降幅度较小，此时酸浆豆干口感较硬，入口有颗粒感，豆香味浓郁，感官质量略有提高。在1～2 h时，风味蛋白酶与底物充分作用，蛋白质肽链断裂较多，结构发生变化，游离α-氨基氮含量迅速增加，水解度也随之增大，酸浆豆干的硬度逐渐减小。风味蛋白酶既是内切酶，能将蛋白质分子内部肽键切开，将蛋白质水解为小分子的胨和多肽；又是外切酶，能切开蛋白质分子或多肽的氨基和羧基末端的肽键，游离出氨基酸[21]，只有作用时间适度充分的情况下，才能起到较好的改质作用。当酶解1.5 h时，酸浆豆干的口感绵软，豆香味浓郁，入口柔韧，感官效果最好。当酶解2 h时，蛋白质的酶解程度过高，使酸浆豆干的硬度、咀嚼性及弹性发生较大程度的改变。酸浆豆干表面出现渣滓，入口过于软糯，后味涩口，影响感官品质。在兼顾感官与质构评价指标的情况下，酶解时间控制在1.5 h豆干改质效果最优。

在风味蛋白酶添加量为30 U/g、酶解温度50 ℃、酶解时间1.5 h的条件下制得的酸浆豆干与未加酶改质的酸浆豆干品质对比结果见表2。

表2 加酶酸浆豆干与未加酶酸浆豆干对比Table 2 Comparison of dried sour dofu with and without enzyme

结果表明，经风味蛋白酶处理过的酸浆豆干游离α-氨基氮含量、水解度和硬度显著提升，硬度及咀嚼性下降，感官质量上升，色泽金黄，豆香味浓郁，入口绵软，柔中带韧，余味清香。

3 结论

通过对风味蛋白酶处理后酸浆豆干的游离α-氨基氮含量、水解度、硬度、咀嚼性、弹性的变化发现，风味蛋白酶可以将酸浆豆干中的蛋白质分子水解为小分子肽及游离α-氨基氮，改变蛋白质的凝胶结构，有效地对酸浆豆干起到嫩化的作用，降低了酸浆豆干的硬度及咀嚼性，弹性适中，达到改变产品品质的目的。在酶添加量为30 U/g，酶解温度50 ℃，酶解1.5 h的条件下对酸浆豆干进行适度酶解，得到的产品口感绵软，豆香浓郁，口感绵软有韧性，无颗粒感，产品质量改善明显。