紫甘蓝豆腐的工艺优化及其营养成分分析

罗清铃,黄业传,张 可

(西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳 621010)

豆腐是中国传统豆制品,历史悠久,距今已有2000多年的历史[1]。豆腐中含有钙、镁、磷、铁等多种人体必需的微量元素,不仅有益于预防心脏病,而且有利于提高心脏活力[2]。豆腐中含钙量高,容易消化吸收,经常食用豆腐,可以降低血液中胆固醇的含量,减少动脉硬化的机会,同时对神经衰弱和体质虚弱的人有很大的利益,对高血压、冠心病等患者在治疗过程中有一定的辅助疗效作用[3-6]。豆腐中还含有多种人体所需要的氨基酸,尤其是必需氨基酸,而且不含胆固醇,常食豆腐能使人体内呈酸性,非常有利于牙齿和骨骼的健康。

紫甘蓝又称红甘蓝、赤甘蓝,俗称紫包菜,十字花科、芸苔属甘蓝种中的一个变种[7]。紫甘蓝的营养成分包括碳水化合物、蛋白质、维生素(如叶酸、抗坏血酸、维生素原A、生育酚等)、矿物质(铜、铁、硒、钙、锰、锌等)[8]。除此之外,还含有丰富的生物活性物质,比如多酚、花色苷、硫苷等[9]。而在芸苔属蔬菜中,紫甘蓝中的花青素、酚类等物质的含量相比同属的其他蔬菜更为丰富[10]。其紫甘蓝中含有的花青素具有很强的抗氧化作用,能清除体内自由基,并具有降低甘油酯水平、抑制胆固醇吸收等功能[11-12]。

随着人们生活水平的不断提高,对饮食的要求已不仅仅停留在味觉上,而是向着外形新颖美观和营养平衡的方向发展[13]。但是传统豆腐色泽单一,口味单调。现有研究员对芝麻豆腐[14]、胡萝卜豆腐[15-16]、芹菜汁内酯豆腐[17]、黑果腺肋花楸豆腐[18]等各种彩色豆腐进行了研究。将蔬菜榨成汁加入到豆腐中正好改变了豆腐色彩单一的缺点,并且其中含有的营养成分也对传统豆腐起到一定的补充作用。目前虽然有关于彩色豆腐的研究,但将紫甘蓝汁添加入豆腐中,对豆腐感官性能以及营养成分的影响却尚未探究。试验通过考察感官评价,营养物质的成分等方面,判断彩色豆腐的品质,以期为生产紫甘蓝豆腐提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大豆(5.79%水分,34.95%蛋白质,24.18% 脂肪) 购于绵阳市涪城区沃尔玛超市;紫甘蓝 购于绵阳市涪城区沃尔玛超市;葡萄糖内酯 食品级,江西新黄海医药食品化工有限公司;无水乙醚 分析纯,成都市科隆化学品有限公司;硫酸铜、硫酸钾、硫酸、盐酸、硼酸、溴甲酚绿、氢氧化钠 均为分析纯,成都市科龙化工试剂厂;甲基红、95%乙醇 均为分析纯,成都市金山化学试剂有限公司。

MJ-L500原汁机 松下电器;BS223S电子天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;HH-S数显恒温水浴锅 浙江金坛市正基仪器有限公司;L-8800全自动氨基酸分析仪 日立;140×140×80 mm豆腐盒 深圳市润唐电器有限公司;SZF-06A粗脂肪测定仪 上海华睿仪器有限公司;KDN-102C定氮仪 上海纤检仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 紫甘蓝豆腐的制备

1.2.1.1 工艺流程

1.2.1.2 操作要点 参考文献[19]的操作。浸泡:水温17～25 ℃,时间为6～8 h以上,浸泡适当的大豆表面比较光亮,没有皱皮,豆瓣易被手指掐断;水洗:用水清洗浸泡的大豆,去除浮皮和杂质,降低泡豆的酸度;磨浆:用磨浆机磨豆,磨制时每kg湿豆加入50～55 ℃的热水约3000 mL。过滤:紫甘蓝先在沸水里烫漂,再榨汁过滤。先用80目的滤布过滤,再用100目的滤布过滤,边搅拌边过滤;煮浆:煮浆使蛋白质发生热变性,煮浆温度要求达到95～98 ℃,保持5 min;冷却:葡萄糖酸内酯在50 ℃以下不发生凝固作用,为使它能与豆浆均匀混合,把豆浆冷却至50 ℃左右;点浆:豆浆中添加一定比例的紫甘蓝汁,混合均匀,再加入一定量的葡萄糖酸-δ-内酯(GDL);加热:将混合好的豆浆置于水浴锅中在一定温度下恒温水浴25 min;压制:在冲浆盒中装满水压上,2 h后提起并倒掉冲浆盒里的水,打开豆腐布把冲浆盒原样压回,翻转后即可取出压制好的豆腐。

1.2.2 单因素实验

1.2.2.1 紫甘蓝添加量对豆腐感官评分的影响 紫甘蓝汁的添加量分别为9%、13%、17%、21%、25%,GDL添加量为0.30%,凝固温度90 ℃。此时,研究紫甘蓝汁对豆腐感官评分的影响。

1.2.2.2 GDL添加量对豆腐感官评分的影响 GDL添加量分别为0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%,紫甘蓝添加量为21%,凝固温度90 ℃。此时,研究凝固剂对豆腐感官评分的影响。

1.2.2.3 凝固温度对豆腐感官评分的影响 凝固温度分别为75、80、85、90、95 ℃;紫甘蓝添加量为21%,GDL添加量为0.30%。此时,研究温度对豆腐感官评分的影响。

1.2.3 响应面法优化实验 采用Box-Behnken Design的响应面优化法,紫甘蓝汁添加量(A)、GDL添加量(B)、凝固温度(C)为自变量,感官评分为响应值。

由单因素得出各因素的最佳水平及相邻水平设计响应面实验,具体响应面因素表见表1。

表1 响应面因素水平设计Table 1 Factor and level of response surface

1.2.4 感官评价 由10名进行过感官评价学习的食品专业研究生组成感官分析小组。参照朱凤妹等[18]的研究并进行对应的调整制定评价标准,见表2。根据此标准进行评判,满分100分,结果取平均值。

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

1.2.5 豆腐营养指标的测定 水分的测定采用GB/T 5009.3-2010中的直接干燥法进行测定;脂肪的测定采用GB/T 5009.6-2010中索氏抽提法进行测定;蛋白质的测定采用GB/T 5009.5-2010中凯式定氮法进行测定。

氨基酸的测定:样品的前处理:豆腐成品冷冻干燥保存。准确取样品700 mg左右于5 mL塑料离心管中,加入3 mL 6%磺基水杨酸溶液振荡摇匀,超声30 min,置冰箱冷藏过夜后再超声30 min,2000 r/min离心5 min。用0.22 μm滤膜过滤上机分析。

检测条件:一个样品分析周期53 min,分离柱:4.6 mm×60 mm,洗脱液流速0.4 mL/min,柱温70 ℃,柱压9.627 MPa;反应柱:茚三酮及茚三酮缓冲液流速0.35 mL/min,柱温135 ℃,柱压1.078 MPa。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 紫甘蓝添加量对豆腐的影响

在固定的GDL添加量0.30%,凝固温度90 ℃条件下,紫甘蓝添加量对豆腐感官评分的影响主要见表3。结果表明紫甘蓝添加量主要影响豆腐的口味和颜色。紫甘蓝添加量越高,口味评分越高,其综合评分越高,但当紫甘蓝添加量达到21%后,其评分略微降低。可能是因为,蛋白质浓度越高,在GDL的作用下,越容易形成网状结构,其保水性就越好,口感越细腻,品评人员更容易接受,当添加量达到21%时,蛋白质浓度较低,其口感粗糙,且紫甘蓝中的单宁具有涩味,添加过多,对豆腐的口味有一定的影响,致使评分降低。由表3可以看出,紫甘蓝添加量在21%时,其感官评分最高,响应面优化范围选取其评分最高及其相邻水平,所以紫甘蓝添加量选取17%～25%。

表3 紫甘蓝添加量对豆腐的影响(分)Table 3 Effect of purple cabbage addition on tofu(score)

表4 GDL添加量对豆腐的影响(分)Table 4 Effect of GDL addition on tofu(score)

2.2 GDL添加量对豆腐的影响

GDL添加量对豆腐感官评分的影响主要见表4。由表得出,随着GDL添加量增加,豆腐质地评分越来越高,因为GDL添加量越大,保水性越好,质地越细腻,评分人员更容易接受,但当GDL添加量达到0.30%后,豆腐的口味变酸,致使口味评分降低。响应面优化范围选取其评分最高及其相邻水平,所以GDL添加量为0.15%～0.35%。

2.3 凝固温度对豆腐的影响

在固定的紫甘蓝添加量21%,GDL添加量0.30%条件下,凝固温度对豆腐感官评分的影响主要见表5。结果表明,凝固温度为75 ℃,豆腐不成型,随着凝固温度增加,豆腐的凝固状态越来越好,但当温度高于90 ℃时,其质地变差,评分降低。该结果与张青娈等[20]研究结果相似。可能是由于添加紫甘蓝汁,蛋白质浓度降低,在相同的时间内,蛋白质的网状结构需要更高的温度来完成。并且随着豆浆热处理温度的继续升高,大豆蛋白的热变性程度增大,大豆蛋白分子之间结合的更为紧密,分子之间的空隙变小,导致豆腐与水结合的能力降低,从而使豆腐的口感变差[21]。通过表5可以看出凝固温度在90 ℃时,其感官评分最高,响应面优化范围选取其评分最高及其相邻水平,所以凝固时间范围为85～95 ℃。

表5 凝固温度对豆腐的影响(分)Table 5 Effect of solidification temperature on tofu(score)

2.4 响应面设计与结果

实验采用Box-Behnken响应面设计,以感官评分为指标。实验设计与结果如表6所示。

表6 响应面设计与结果Table 6 Design and the results of response surface

2.4.1 方差分析 由Design-Expert软件进行多元回归拟合,结果如表7所示。得到以Y代替响应值的回归方程:

表7 回归方程的方差分析Table 7 Variance analysis of regression equation

Y=-3206.26691+39.1695A+831.99375B+61.52258C-11.48125AB-0.41462AC-3BC+0.049781A2-794.6B2-0.28984C2

通过直接比较回归方程一次项系数的绝对值大小,可以判定各项因数的主次。

2.4.2 交互作用分析 3D响应面和等高线代表两个变量之间的交互作用,以及响应值与每组实验水平之间的关系。其中等高线的形状可以反映两个变量之间的交互作用的强弱,椭圆形表示两个变量间交互作用较强,圆形则表示较弱。紫甘蓝添加量与凝固温度的交互作用对豆腐的感官评分的影响为极显著(P<0.01),GDL添加量与温度的交互作用不显著(P>0.05)。

2.4.2.1 紫甘蓝添加量与GDL添加量的交互作用 根据回归方差表可知,紫甘蓝添加量与GDL添加量的交互作用对豆腐的感官有显著影响(P<0.05),当凝固温度为90 ℃时,紫甘蓝添加量与GDL添加量的交互作用的响应曲面和等高线图如图1所示。在GDL添加量较低时,随着紫甘蓝添加量的增加,感官评分在逐渐升高;当GDL添加量较高时,随着紫甘蓝添加量增加,感官评分较低且基本没有变化。可能是由于GDL添加量较低时,紫甘蓝中的单宁的涩味在品评人员可接受的范围,但当GDL添加量较高时,GDL的酸味加上紫甘蓝的涩味影响了豆腐的口味,致使评分较低。当紫甘蓝添加量固定时,随着GDL添加量的增加,紫甘蓝豆腐的响应值呈先升高后下降的明显趋势。通过将表中不同紫甘蓝添加量条件下GDL临界值对紫甘蓝添加量进行线性回归得出GDL临界值随着紫甘蓝添加量增加以0.75%/1%的速率在下降(y=-0075x+0.3595,R2=0.98)。总体上,紫甘蓝添加量处于较高添加量(25%左右),GDL添加值在0.17%附近时,紫甘蓝豆腐的响应值即感官评分最高。

图1 紫甘蓝添加量与GDL添加量的交互作用对感官评分影响的响应面和等高线Fig.1 Response surface and contour line ofthe interaction between purple cabbage additionand GDL addition on sensory score

2.4.2.2 紫甘蓝添加量与温度的交互作用 当GDL添加量为0.25%时,紫甘蓝添加量与温度的交互作用的响应曲面和等高线图如图2所示。由图可以看出,随着温度的升高,紫甘蓝豆腐感官评分呈先增高后下降的趋势。当紫甘蓝添加量固定时,随着温度的增加,紫甘蓝豆腐的响应值呈先升高后下降的明显趋势,由图2等高线图可以看出,当温度在85～90 ℃范围时,随着紫甘蓝添加量增加,感官评分逐渐增加,但是,当温度在95 ℃附近时,随着紫甘蓝添加量增加,感官评分有降低的趋势。总体上,从图2可以看出,紫甘蓝添加量处于较高添加量(25%左右),温度在87 ℃附近时,紫甘蓝豆腐的响应值即感官评分最高。

图2 紫甘蓝添加量与温度的交互作用对感官评分影响的响应面和等高线Fig.2 Response surface and contour line ofthe interaction between purple cabbageaddition and temperature on sensory score

2.5 试验优化结果及验证

根据Box-Behnken试验所得的结果和二次多项回归方程,利用Design Expert 8.0软件中的Optimization分析得出优化结果,即获得最高的紫甘蓝豆腐感官评分的条件为紫甘蓝添加量为25%,GDL添加量0.18%,凝固温度87 ℃。紫甘蓝豆腐的最高感官评分可达到86.34分。

对最优工艺进行验证试验,得出感官评价为(86.40±0.57)分,颜色为紫色,软硬适中,口感细腻,紫甘蓝味与豆腐味协调适中,具有典型性。与实验预测值几乎一致,所以可以作为紫甘蓝豆腐的最优生产工艺。

2.6 营养指标分析

2.6.1 两种豆腐理化指标分析 通过对最优工艺参数制得的紫甘蓝豆腐进行理化分析,并将其与在未添加紫甘蓝汁,GDL添加量为0.18%,凝固温度为87 ℃的条件下制作的大豆豆腐的理化指标进行比较,结果见表8。

表8 两种豆腐理化指标比较Table 8 Comparison of physical andchemical indicators of two kinds of tofu

由表8可知,紫甘蓝豆腐的蛋白质高于大豆豆腐,借鉴贵州省地方标准DB52/518-2007规定,内酯豆腐蛋白质含量应≥3%,样品蛋白质含量达到了7.70%,高于地方标准。紫甘蓝豆腐中干物质的脂肪含量均大于28%,这与Murugkar[22]的研究结果相似。紫甘蓝豆腐相较于大豆豆腐,其水分含量降低。这可能是由于紫甘蓝中的糖影响蛋白质的持水性,使其在压制过程中更容易脱水,从而导致之紫甘蓝豆腐的水分低于大豆豆腐。

2.6.2 两种豆腐的氨基酸组成及含量分析 采用全自动氨基酸分析仪测定紫甘蓝豆腐及其对照组的游离氨基酸,所得结果如表9。两种豆腐所含的18种氨基酸齐全,其中包括人体所需的8种必需氨基酸。在必需氨基酸(EAA)中,紫甘蓝豆腐中苏氨酸含量最高,占EAA总量的71.7%,甲硫氨酸含量最低;在非必需氨基酸(NEAA)中,紫甘蓝豆腐中谷氨酸含量最高,占NEAA总量的29.0%。

表9 两种豆腐游离氨基酸含量比较Table 9 Comparison of FAA contents in two kinds of tofu

两种豆腐中必需氨基酸的总量有一定的差别,紫甘蓝豆腐的8种必需氨基酸占总氨基酸的含量为46.3%，比大豆豆腐必需氨基酸含量24.6%高出约一倍。同时,天门冬氨基酸和谷氨酸是氨基酸中起鲜味作用的氨基酸,在紫甘蓝豆腐中,占总氨基酸的28.4%;大豆豆腐中,占总氨基酸的25.5%。说明紫甘蓝豆腐比大豆豆腐具有更好的风味。

2.6.3 蛋白营养价值分析 采用氨基酸比值系数法[23]对紫甘蓝豆腐中的氨基酸进行评价分析。两种豆腐的各种氨基酸的氨基酸比值(RAA),氨基酸比值系数(RC),氨基酸比值系数分(SRC)见表10,理想氨基酸模式参照WHO/FAO提出的人体理想氨基酸模式。蛋白质中所含必需氨基酸与人体所需氨基酸的组成比例越接近,质量越好[24]。RAA 表示样品中某种必需氨基酸的含量相当于模式中相应必需氨基酸的多少倍[25]。RC=1 时该种必需氨基酸的含量比例与模式氨基酸一致,RC>1时该种必需氨基酸的含量相对过剩,RC<1 时该种必需氨基酸的含量相对不足;其中,RC 值最低者为第一限制性氨基酸(FLAA)[26]。SRC是采用各种必需氨基酸偏离氨基酸模式的离散度来评价氨基酸的质量,用于衡量样品蛋白质中必需氨基酸的组成比例与必需氨基酸模式的情况,SRC 值越接近100,其营养价值越高[27]。

表10 两种豆腐蛋白质的RAA、RC、SRC的比较Table 10 Comparison of RAA,RC,SRC of protein from two kinds of tofu

由表10可知,紫甘蓝豆腐苏氨酸的RC>1,说明苏氨酸的含量过剩,其赖氨酸的RC值最小,为第一限制氨基酸;大豆豆腐的第一限制氨基酸为甲硫氨酸。紫甘蓝豆腐的SRC为-80.4387,相比与大豆豆腐,其氨基酸比值系数分减小,造成这种情况的原因可能是由于紫甘蓝中含有较高量的苏氨酸,导致紫甘蓝豆腐中的苏氨酸急剧增加,并且比大豆豆腐中的苏氨酸高出10倍,最终使得紫甘蓝豆腐的SRC值为负值。添加紫甘蓝汁后的豆腐,其营养价值降低,说明紫甘蓝汁的添加对豆腐的营养价值有一定的破坏。尤其是甲硫氨酸+半胱氨酸,赖氨酸,苯丙氨酸+酪氨酸的RAA明显降低;但苏氨酸,缬氨酸,色氨酸的RAA却有所升高。总体上,添加紫甘蓝汁的豆腐其营养价值相比于大豆豆腐有所降低,但在某些氨基酸含量中,却也有所增加。

3 结论

在紫甘蓝添加量为25%,GDL添加量为0.18%,凝固温度为87 ℃的优化条件下制作的紫甘蓝豆腐颜色为紫色,软硬适中,口感细腻,紫甘蓝味与豆腐味协调适中;最优条件下的紫甘蓝豆腐含水率为79.98%,蛋白质含量为7.70%,脂肪含量为29.95%;紫甘蓝豆腐含有18种氨基酸,其中苏氨酸(Thr)含量最高。其含有人体所需的8种必需氨基酸,占全部氨基酸的46.30%;赖氨酸的RC值最小,为第一限制氨基酸。其所含的鲜味氨基酸天门冬氨基酸和谷氨酸占总氨基酸的28.4%,使紫甘蓝豆腐有较好的风味。