不同储存期大豆提取的大豆分离蛋白对千页豆腐的影响

2019-08-22时玉强何东平鲁绪强

中国油脂 2019年8期

时玉强,何东平，鲁绪强,刘军

(1.山东禹王生态食业有限公司，山东禹城251200； 2.武汉轻工大学食品科学与工程学院，武汉430023)

目前大规模工业化生产大豆分离蛋白(SPI)的主流工艺是碱溶、酸沉、中和后经高温瞬时杀菌，真空脱气降温后喷雾干燥[1]。SPI因具有优异的食品加工性能，以其为配料或主料的保健食品日益增多，特别是以高凝胶性的SPI为主要原料的千页豆腐受到越来越多人的欢迎。千页豆腐作为新兴的素食，其品质受SPI的直接影响，而SPI的功能性与大豆本身的蛋白组成直接相关。

大豆收获之后，大豆作为种子是活体，存在后熟过程，直到做成豆粕之前都存在作为生物的一切生命活动，包括呼吸、生物活性物质的变化、酶类的变化、蛋白质合成、大分子糖类的合成等品质变化[2]。没有经过后期储存的大豆做成的豆粕，大分子蛋白相对较少，短链蛋白较多。随着时间的推移，大豆后熟程度提高，蛋白质进一步成长，大分子蛋白增加，对SPI的凝胶性、乳化性、色值等都有较大的影响，进而对千页豆腐质构和感官特性产生影响。目前对于不同储存期的大豆提取的SPI对千页豆腐的影响报道较少。Kibar[3]研究发现，6个月的储存期内两个品种小麦的湿面筋、干面筋含量下降。Yousif等[4]研究小豆的储存，发现在较高的相对湿度下其蛋白质存在不稳定性。Rakic等[5]研究燕麦储存期对营养的影响，认为储存期不应超过12个月。Rendón等[6]研究发现，15个月储存期的咖啡豆的颜色发生变化。化学分析结果与储存期间颗粒中发生的氧化过程一致。因此，氧化将导致细胞结构丧失，种子生存力和感官发生变化。

本研究主要以相同储存条件下不同储存时间的大豆为原料，使用低温萃取技术生产低温豆粕进行SPI的制备，确定不同储存期的大豆对生产的千页豆腐的硬度、弹性和色值的影响，为生产相似类型的SPI的原料控制提供指导和借鉴。

1 材料与方法

1.1 实验材料

2015年东北嫩江平原大豆(品种：黑河55)；一级大豆油，市售；液体氢氧化钠、盐酸。

2-16KL Sigma离心机，德国Sigma公司；AL204-2C 电子天平，梅特勒-托利多有限公司；TA. XTPlus物性分析仪，Stable Micro System公司；RHB-32ATC 糖度计；ZE6000 分光色差计，日本电色工业株式会社；K20 斩拌锅，Seydelmann 机械制造两合公司；低温食用豆粕加工系统，山东禹王生态食业有限公司；大豆分离蛋白生产系统，临邑禹王植物蛋白有限公司。

1.2 仓房及设施

高大平房仓，仓房长40 m、宽20 m，装粮线6 m。仓内有通风系统一机三道地上笼3组。模拟电子测温系统一套10组，每组6个点每点4层。固定式环流熏蒸系统一套，功率0.75 kW，山墙轴流风机一台，功率1 kW。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程[1]

1.3.1.1 SPI的制备

大豆→低温脱脂豆粕→混合精细均质泵(水料比6∶ 1，45℃)→过筛→加水(水料比8∶ 1)→调pH(30%氢氧化钠溶液,pH 7.3～7.4)→搅拌萃取(120 r/min，30 min)→离心分离(4 500 r/min，10 min)→取上清液→调pH(pH 4.5～4.6)→离心分离(5 000 r/min，10 min)→取沉淀→加水调pH(pH 7.2～7.5，白利糖度12.5～13.0)→杀菌(90℃，15 min)→喷雾干燥→SPI。

1.3.1.2 千页豆腐的制备

(1)水合。斩拌锅内加入SPI 1份、水6.5份，低速(1 500 r/min)斩拌15 s，高速(3 000 r/min)斩拌，3 min，清壁，高速(3 000 r/min)斩拌2 min。

(2)乳化。倒入大豆油1.5份，高速(3 000 r/min)斩拌2 min，清壁，高速(3 000 r/min)斩拌1 min。

(3)加辅料。加入变性淀粉0.35份、食盐0.04份、蔗糖0.03份、味精0.015份、TG酶0.01份，低速(1 500 r/min)斩拌15 s，高速(3 000 r/min)斩拌1 min，清壁，高速(3 000 r/min)斩拌1 min，然后低速(1 500 r/min)斩拌15 s。

(4)抹盘。将上述浆料放置于500 mm×300 mm×50 mm的不锈钢平盘中，抹平。

(5)快速反应+蒸煮。快速反应参数设置为55℃、45 min。蒸煮参数设置为90℃、80 min。将得到的千页豆腐放置至25℃后测定相关数据。

1.3.2 检测方法

将千页豆腐冷却至室温后，切成5 mm×5 mm×5 mm的立方体，将该立方体放至物性分析仪上检测硬度和弹性。检测参数：探头 P/5S，校准高度30 mm，测试前速度 2.0 mm/s，测试速度 1.0 mm/s，测试后速度10.0 mm/s，下压距离20.00 mm，触力2.0 g。

千页豆腐的色值采用色度仪测定。

2 结果与讨论

2.1 不同储存期的大豆对千页豆腐硬度的影响

对不同储存期的大豆进行千页豆腐制作后，用物性分析仪测定硬度，结果如图1所示。

图1 不同储存期的大豆对千页豆腐硬度的影响

从图1可以看出，用刚收获的大豆生产千页豆腐，硬度较低，仅为973 g，随着大豆后熟的变化，千页豆腐的硬度有一定的提高，收获后的半年内生产的千页豆腐硬度变化较小。与刚收获的大豆生产的千页豆腐相比，6个月后熟期的大豆生产的千页豆腐的硬度仅升高了8.7%，9个月后熟期的大豆生产的千页豆腐硬度提高了26.9%。之后硬度仍有较小幅度的增加，15个月后熟期的大豆生产的千叶豆腐的硬度达到最大值，提高了39.4%。随着大豆后熟期的延长，千叶豆腐的硬度在15个月后开始下降，21个月时下降较明显，与15个月时相比降低了9.8%，24个月时千叶豆腐的硬度却有了一定的提高，与21个月相比提高了4.6%，27个月与24个月相比有小幅度降低，到30个月时下降速度加快。

刚收获的大豆与储存半年内的大豆生产的千页豆腐硬度相差不大，硬度偏低，主要是因为刚收获的大豆蛋白结构尚未达到最佳状态，在后熟期内持续发育，在大豆自身的蛋白酶作用下进一步交联，形成较大的蛋白，由于刚收获的大豆低温状态下大豆酶活性低，因此在收获后半年内千页豆腐硬度变化较小。随着环境温度和湿度的增加，大豆的呼吸作用增强，蛋白结构更加完整，空间结构致密，因此在储存9个月时，硬度增加显著。随着时间的推移，大豆的生命活力下降，蛋白聚合酶优势降低，蛋白水解酶优势升高，造成蛋白结构的破坏，同时夏季高温高湿环境造成蛋白变性[7]，这与Liu[8]、Saio[9]等的研究结果相吻合。在储存21个月时出现衰变的小高峰，储存24个月时，硬度有较大的反弹。分析原因认为，夏季由于空气湿度和温度较高，在豆粕加工过程及SPI生产过程中大豆蛋白在高温高湿环境下变性较快，而到了11月份时(后熟期24个月)温度和湿度都明显降低，豆粕加工过程及SPI生产过程中大豆蛋白的变化受环境影响下降。24个月以后在大豆自身呼吸作用及加工环境的合力下硬度表现为小幅度下降，当温湿度开始增加时，硬度下降速度增强。

2.2 不同储存期的大豆对千页豆腐弹性的影响

对不同储存期的大豆进行千页豆腐制作后，用物性分析仪测定弹性，结果如图2所示。

图2 不同储存期的大豆对千页豆腐弹性的影响

从图2可以看出，用刚收获的大豆生产的千页豆腐弹性较低，为0.90，随着大豆后熟的变化，千页豆腐的弹性有一定的提高，在储存12个月时达到最大，之后缓慢降低。与刚收获的大豆生产的千页豆腐相比，储存6个月的大豆生产的千页豆腐弹性升高了2.2%；储存9个月的大豆生产的千页豆腐弹性有较大的提高，提高了5.5%；储存12个月的大豆生产的千页豆腐弹性达到最大值0.97，提高了7.8%；到第18个月的后熟期时，千页豆腐的弹性提高了7.0%，较稳定；21个月后熟期时，千页豆腐的弹性下降较明显，与12个月后熟期时相比弹性降低了2.3%；24个月后熟期时，与21个月相比，千页豆腐的弹性有小幅度升高，约升高0.5%；之后千页豆腐的弹性呈小幅度降低的趋势。

用刚收获的大豆与储存半年内的大豆生产的千页豆腐弹性相差不大，弹性偏低，主要是因为在后熟期内，生化变化主要是合成作用[10]，大豆持续发育，在大豆本身的蛋白酶作用下进一步交联，形成较大的蛋白。粮食在后熟期时，过氧化物酶的活性逐渐减小，可以利用自身呼吸作用释放能量，在蛋白酶系统的催化作用下，将氨基酸合成多肽链，进而形成蛋白质[11-13]。张来林等[14]研究发现，随着时间的推移，大豆的巯基减少、二硫键增加，表现为蛋白之间交联增加，从而为硬度和弹性的提高提供了部分理论支持。千页豆腐的硬度和弹性变化趋势有较大的相似性，分析认为主要与大豆的蛋白结构完整程度有较大关系。后熟期为24个月的大豆(冬季)生产的千页豆腐稍差于当年春季(后熟期为15～18个月)的产品，但是差异性较小，而后熟期21个月(夏季)的大豆生产的千页豆腐，在硬度和弹性上均明显劣于上述两个加工季节，因此认为在30个月后熟期内，第二个夏季(储存21个月)高温高湿的大豆加工环境，对千页豆腐的影响高于大豆自身的变化。

2.3 不同储存期的大豆对千页豆腐色值的影响

对不同储存期的大豆进行千页豆腐制作后，用色度仪测定色值，结果如图3所示。

图3 不同储存期的大豆对千页豆腐色值的影响

从图3可以看出，用刚收获的大豆生产的千页豆腐L值较高，为83.2，b值较低，为13.3，外观颜色较白，亮度高。储存6个月时(第一个冬春季节)，L值和b值变化均较小；储存9个月时，L值下降趋势明显,b值升高也较明显，外观颜色有变黄的迹象，亮度变低。与刚收获的大豆生产的千页豆腐相比，储存9～18个月的L值降低1.6%～3.6%，b值升高5.3%～12.8%，外观颜色有变黄的趋势，亮度降低。储存18～24个月，L值降低较少，而b值增长迅速，与刚收获的大豆生产的千页豆腐相比，储存24个月时b值增加了21.1%，而L值只降低了4.1%，外观颜色变黄的趋势明显，亮度变化不大。储存30个月时，变黄的趋势大于变暗的趋势。

分析认为，随着大豆的储藏，大豆活体受到环境温湿度的影响，在夏季时，呼吸作用较高，变化较快，冬春季节变化慢。引起大豆呈现黄色的物质主要是黄酮类化合物，这类化合物是大豆生长中形成的一类次级代谢产物,随着储存时间的延长，作为活体的大豆为了维持其生命活动的最低需求，各种酶代谢自发控制，从而造成次级代谢产物的相对增加和积聚，进而加速了黄酮类化合物的生成。Hsieh[15]、Chiari[16]等指出,大豆中的大豆异黄酮是诸多植物中含量最高的，同时Gutierrez-Gonzalez等[17]给出了大豆异黄酮的代谢途径，在此基础上崔艳伟等[18]对不同时期的大豆进行了异黄酮相关酶的表达情况研究，得出与大豆异黄酮含量相关的酶从始粒期到完熟期，抑制性的酶表达降低，促进性的酶表达升高，说明当大豆成熟后，在后熟期大豆异黄酮产生的速度提高，积累量增加，在大豆表观上表现为颜色变暗，黄色增强，进而造成SPI的黄色值增加。Kim等[19]研究表明，在3年内异黄酮含量变化范围为699.7～2 581.6 mg/kg，这为千页豆腐色值随着储存期的延长b值不断增加的结果提供了数据支持。