豆渣腐乳酿制的食用胶筛选及后发酵中营养品质的变化

苟婷婷，郑旭煦，彭 荣, ，殷钟意，丁 倩，何 阳，陈吉双，王 莹

（1.重庆工商大学环境与资源学院，四川重庆 400067；2.重庆交通大学材料学院，四川重庆 400067）

我国是豆制品生产和加工大国，豆制品企业数量众多，这些企业副产的大量豆渣营养丰富、含水量高，若不及时处理极易腐败变质[1]。豆渣保留了大豆中的各类营养成分，如蛋白质、脂类、维生素和钙、磷等[2-3]，但其纤维素含量较高且口感粗糙，很难被消费者直接食用[4]，目前，国内外对豆渣的开发利用主要集中在提取膳食纤维、异黄酮、大豆多肽等功能性成分[5]，这种利用方式只能用于处理小批量的豆渣，不适用于处理豆制品加工企业每日产出的成吨豆渣。要更好地高值化利用豆渣，需同时解决口感粗糙和快速处理问题，而豆渣酿制就是一种有效的方法。

目前，豆渣酿制品主要集中在豆渣部分替代黄豆酿制酱油[6]或将发酵豆渣部分加入到其他酱类中[7-8]，产品传统单一，缺少创造性和新颖性，且部分替代仅能消耗小部分豆渣，不能为豆制品企业完全解决实质性问题。基于此，本文对传统腐乳酿制工艺进行改进，以纯豆渣为原料、以毛霉为发酵菌种进行前发酵，并利用食用胶将前发酵的基料成型再裹上食盐净水封坛（后发酵）酿制成豆渣腐乳。先通过跟踪检测6种食用胶制成的豆渣腐乳分别在后发酵中的质构变化，筛选适宜的食用胶种类和添加量；再通过跟踪考察适宜的食用胶制成的豆渣腐乳，在3种不同温度后发酵中的总酸、粗蛋白、氨基酸态氮和可溶性蛋白含量随发酵时间的变化规律，以及后发酵60 d的挥发性风味物质含量，确定后发酵所需的温度和时间，以期获得质量优良的豆渣腐乳产品，为豆制品企业提供一种既简便又高值化完全利用新鲜豆渣的新技术，解决豆制品企业目前存在的新鲜豆渣大量堆积易腐败变质和低值化利用问题。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

豆渣 重庆奇爽责任有限公司；麦麸 市售；雅致毛霉 玉园生物科技有限公司；魔芋胶 湖北强森魔芋科技有限公司；沙蒿子胶 山东万达生物科技有限公司；海藻酸钠 河南思远生物科技有限公司；可得然胶 郑州卓研生物科技有限公司；聚丙酸酸钠

深圳恒生生物科技有限公司；瓜尔豆胶 上海源叶生物科技有限公司。

XT pius型质构仪 超技仪器有限公司；K9860全自动凯氏定氮仪 徐州淮搏仪器有限公司；HH-W420型水浴锅 常州亿通分析仪器有限公司； TDZ5-WS 型离心机 湘仪离心机仪器公司；铁架台；pHS-2F型pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司； LRH-250F 型生化培养箱 上海齐欣科学仪器有限公司；YXQ-50G型立式高压蒸汽灭菌锅北京海天友诚科技有限公司；RT-15多点磁力搅拌器

艾卡（ 广州）仪器设备有限公司；洁净操作台 深圳市巨星净化科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 前发酵实验 将新鲜豆渣置于温度为60 ℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，过60目筛，制成豆渣粉。向豆渣粉中按0.5%的质量比加入麦麸（为毛霉的生长提供碳源），复水到水分含量为62.20%，调节pH为7.5，于121 ℃下蒸煮20 min，灭菌，冷却至室温，接种雅致毛霉，在28 ℃的恒温恒湿培养箱中培养64.5 h后取出备用，测定其主要营养成分含量。

1.2.2 食用胶的选择 将瓜尔豆胶、魔芋胶、可得然胶、沙蒿子胶、海藻酸钠、聚丙烯酸钠等6种胶粉与水按一比三（即一份胶粉加三份冷水）浸泡30 min。待吸水膨胀后水浴加热溶解，再按质量比0.6%的添加量分别加入前发酵结束的基料中，混合均匀，利用模具将质量为20 g的基料成型为块状，按质量比20%的添加量裹上食盐后于室温下净水封坛，每隔5 d取样测定，对比不同食用胶对其硬度、回弹性、咀嚼性和内聚性的影响。每次取样测定9个平行，取平均值。

1.2.3 食用胶添加量的确定 将1.2.2中选出的胶体按照质量比0.05%、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%的添加量分别添加到前发酵结束的基料中，以下操作步骤同1.2.2。考察食用胶添加量对其硬度、回弹性、咀嚼性和内聚性的影响。

1.2.4 后发酵实验 在适宜的食用胶添加量下，将裹好食盐的块状基料分别于室温（25～35 ℃）、28 ℃和40 ℃下净水封坛保存60 d，前期每隔7 d取样测定一次，后期每隔10 d取样测定一次，探讨不同后发酵温度和时间对豆渣腐乳的粗蛋白、可溶性蛋白、总酸和氨基酸态氮含量的影响。每种温度每次取3个平行，取平均值。

1.2.5 挥发性风味物质测定 分别测定3种温度下后发酵60 d的豆渣腐乳的挥发性风味物质。

1.2.6 产品卫生指标检测 选择综合质量最好的一组产品测定其卫生指标。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 质构的测定条件 在XTpius质构仪中选用P/50探头，测试前速率：2 mm/s；测试速率：1 mm/s；测试后速率：1 mm/s；压缩比：50% ；两次激活感应力：5 g[9]。

1.3.2 粗蛋白及可溶性蛋白的测定 参考文献[10]的操作。采用GB/T 5009.5-2010《食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法测定总氮及可溶性蛋白的含量。

1.3.3 氨基酸态氮及总酸的测定 采用GB 5009.39-2003《酱卫生标准的分析方法》甲醛滴定法测定总酸及氨基酸态氮的含量[11]。

1.3.4 风味物质的测定 委托第三方检测机构（科创质量）采用100 μL PDMS固相微萃取针（美国SUPELCO公司）和6890N-5975B型气质联用仪（Agilent）测定豆渣腐乳的挥发性风味物质。

1.3.5 产品质量检测 委托第三方检测机构（安徽国科检测）参照GB2717-2014《食品安全国家标准-豆制品》测定豆渣腐乳中铅、黄曲霉毒素、总砷、沙门氏菌、赭曲酶毒素、金黄色葡萄球菌、大肠菌群等卫生指标。

1.4 数据分析

采用OriginPro 9.0 及Excel进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 前发酵实验

豆渣前发酵前后的主要营养成分含量如表1所示。由表1可以看出，豆渣发酵前的蛋白质含量为13.41 g/100 g，发酵后的蛋白质含量为12.48 g/100 g，降低了6.94%；同时，脂肪含量下降了76.05%，半纤维素含量下降了43.63%，纤维素含量升高了10.40%。这是因为：在发酵过程中，毛霉所产的蛋白酶、脂肪酶、半纤维素酶等酶系将蛋白质、脂肪、半纤维素等物质分解，导致其含量下降[12]；虽然纤维素酶也在不断分解纤维素，但其分解速率小于蛋白质、脂肪和半纤维素的分解速率，导致纤维素的相对含量不降反升。半纤维素和纤维素是影响豆渣口感的主要因素，通过前发酵可以有效改善豆渣的口感。

表1 发酵前后豆渣的组成分析Table 1 Composition analysis of bean dregs before and after fermentation

2.2 食用胶的选择

由于豆渣为散装颗粒物质，仅通过模具无法成型为块状，而食用胶中含有羧基、羟基等亲水基团，能与水分子发生水化作用，形成粘稠状态，从而起到增黏作用，有利于豆渣腐乳成型。以豆腐乳标准，豆渣腐乳的硬度，回弹性，咀嚼性，内聚性的数值越接近豆腐乳越好。

图1 不同食用胶对豆渣腐乳的质构的影响Fig.1 Effect of different edible gums on the texture of fermented bean dregs curd

由图1（a）可以看出，瓜尔豆胶、魔芋胶、可得然胶、沙蒿子胶、海藻酸钠和聚丙烯酸钠6种胶体中的豆渣腐乳硬度均随发酵时间的增加呈现出先下降后逐渐趋于平稳的变化趋势，这是因为，在后发酵初期，豆渣腐乳表面的盐分渗入内部使水分析出，致使豆渣腐乳表面的水分含量不断升高，其硬度则表现出不断下降的状态[13-14]；而且盐分和发酵体系中的生物酶对胶体的结构有一定的破坏作用，导致豆渣腐乳内部的结构松散，在宏观上表现出硬度下降的现象。图1（a）表明，魔芋胶的硬度一直处于其他胶体之上，魔芋胶在豆渣腐乳的成型中表现出较好的稳定性，能更好地起到胶连、黏接原料颗粒的作用。这是因为魔芋胶可以和豆渣中蛋白质的极性末端发生反应，将盐溶蛋白和脂肪有机结合在所形成的凝胶网络中，使添加魔芋胶的豆渣腐乳硬度大于其他5种胶体的豆渣腐乳硬度[15]。

由图1（b）可知，6种胶体成型的豆渣腐乳的回弹性随时间的增加变化不大，这是因为在后发酵初期，豆渣腐乳内部的菌体还未全部被抑制，在豆渣腐乳内部生长繁殖产生菌丝体，使内部结构紧密不易破坏，故回弹性变化不大[13]。

由图1（c）可知，魔芋胶和可得然胶的咀嚼性随着时间的增加呈先减小再增加至稳定的变化趋势，而其余四种胶体随时间的增加，咀嚼性呈现先减小再上升后又减少至平稳状态的变化趋势。这是因为在后发酵初期，豆渣腐乳表面的盐分渗入使水分析出，使豆渣腐乳表面水分含量增高，咀嚼性呈现出降低的趋势，随后水分开始挥发，咀嚼性逐渐回升；之后随着发酵时间继续增加，胶体开始被发酵体系中的酶系分解，导致内部结构松散，不耐酶解的胶体的咀嚼性开始下降至平稳，而耐酶解的魔芋胶和可得然胶的咀嚼性能够保持相对稳定的状态。

图1（d）表明，6种胶体成型的豆渣腐乳的内聚性没有明显差异，均随时间的增加呈现先增加再达到平稳的状态，这是因为在后发酵初期，发酵体系中的微生物会继续生长产生大量菌丝体，相互缠绕，使豆渣腐乳内部基料连接紧密，内聚性不断上升；之后随着发酵时间的增加，豆渣腐乳内部的菌体全部被抑制，不再继续产生菌丝体，从而内聚性开始达到稳定状态[16]。

综上，选用魔芋胶作为成型豆渣腐乳的胶体较为合适。

2.3 魔芋胶添加量的确定

由图2（a）可知，当魔芋胶的添加量为0.1%时，豆渣腐乳的硬度最大，且随发酵时间的增加呈现先略微下降再趋于稳定的变化趋势。这是因为适量的魔芋胶可以与蛋白质发生交联作用，形成较稳定的复合体，从而加强了豆渣颗粒之间的结合力，使硬度处于较高且较稳定的状态。而魔芋胶添加量再增加，魔芋胶本身具有的良好持水能力发挥了主要作用，宏观上表现为硬度下降[17]。

从图2（b）和图2（d）可知，魔芋胶的不同添加量对豆渣腐乳的回弹性和内聚性没有明显影响。这是因为豆渣腐乳的回弹性和内聚性主要受到后发酵体系中的菌丝体的影响[18]，与魔芋胶的添加量关系不大。

图2 魔芋胶的不同添加量对豆渣腐乳质构的影响Fig.2 Effect of the different content of konjac gum on the texture of fermented bean dregs curd

从图2（c）可知，当魔芋胶的添加量为0.1%时，咀嚼性最好，且随发酵时间的增加呈现先增加后趋于稳定的变化趋势，这是因为当添加量小于0.1%时，不能较好的交联豆渣颗粒；而当添加量过多时，魔芋胶的持水性占据主导地位，咀嚼性下降。

综上，为保持豆渣腐乳较好的形态和口感，适宜的魔芋胶添加量为0.1%。

2.4 后发酵中豆渣腐乳的营养成分变化

2.4.1 粗蛋白含量的变化 由图3可知，后发酵体系中3种温度下豆渣腐乳的粗蛋白含量均是随时间的增加呈现先缓慢增加再减小后趋于平稳的变化趋势，且含量大小基本一致。这是因为在后发酵初期，微生物代谢活动旺盛，糖类物质被微生物分解利用，致使粗蛋白含量相对增加；在后发酵的中后期，发酵体系中复杂的生理生化反应使粗蛋白含量出现波动后趋于稳定的状态[19]。粗蛋白含量是所有含氮物质的总和，发酵温度对其影响不大。

图3 后发酵过程中豆渣腐乳的粗蛋白含量变化Fig.3 Change of crude protein content during the postfermentation process of fermented bean dregs curd

2.4.2 可溶性蛋白含量的变化 可溶性蛋白含量是蛋白质水解度的宏观表现。由图4可知，后发酵体系中3种温度下豆渣腐乳的可溶性蛋白含量均随发酵时间的增加呈先增加后趋于平稳的变化趋势，室温与28 ℃相差不大，40 ℃普遍较高，且3种温度下可溶性蛋白的含量均在40 d左右达到稳定的状态。这是因为，中性蛋白酶的活力受发酵环境的影响，会随发酵时间的增加而减弱，这使可溶性蛋白含量先增加后逐渐平稳；随着发酵温度的升高，中性蛋白酶的活性增大，蛋白质的水解速度加快，可溶性蛋白的溶解度也随温度的升高而增大[20-21]，高盐对中性蛋白酶的影响较大[22]，发酵一段时间后豆渣腐乳的中性蛋白酶活力均降到较低水平，所以3种温度下的豆渣腐乳可溶性蛋白含量均在40 d后逐渐趋于平稳。

图4 后发酵过程中豆渣腐乳可溶性蛋白含量的变化Fig.4 Change of soluble protein content during the postfermentation process of fermented bean dregs curd

2.4.3 氨基酸态氮含量的变化 由图5可知，后发酵体系中3种温度下豆渣腐乳的氨基酸态氮含量均随发酵时间的增加呈先较快增加后缓慢增加最后达到平稳的变化趋势，40 ℃下的氨基酸态氮含量一直高于室温和28 ℃且更早趋于平稳。这是因为，刚进入后发酵的豆渣腐乳中蛋白酶活力较高，可以快速将蛋白质逐步水解为多肽、小肽等物质，使氨基酸态氮的含量不断增加[23]。随着发酵时间的增加，发酵环境中对蛋白酶活力产生负面影响的因素也越来越多，造成蛋白酶活力不断下降，氨基酸态氮含量的增速不断放缓直至平稳。随着温度的升高，中性蛋白酶的活性增大[24-25]，能够快速地将发酵体系中的蛋白质水解为氨基酸态氮等小分子，所以40 ℃下的氨基酸态氮含量较高，更早时间趋于平稳状态。室温下的氨基酸态氮含量在0～45 d远高于28 ℃的，这是因为后发酵实验是在7～8月份完成的，重庆的平均室温较高（25～35 ℃），加之受到昼夜温差及天气变化等不可控因素的影响，所以发酵体系中的氨基酸态氮含量较高。

图5 后发酵过程中豆渣腐乳氨基酸态氮含量的变化曲线Fig.5 Change of amino nitrogen content during the postfermentation process of fermented bean dregs curd

2.4.4 总酸含量的变化 由图6可知，后发酵体系中3种温度下豆渣腐乳的总酸含量均随发酵时间的增加呈现先逐渐升高后达到平稳的变化趋势，且40 ℃的总酸含量明显低于28 ℃和室温。这是因为后发酵初期，可产酸的菌种较少，体系中总酸含量较低；随着后发酵时间的增加，产酸菌利用后发酵体系中的还原糖不断生长繁殖，代谢产酸，导致总酸含量上升[26]；随着后发酵体系的总酸不断积累，盐分充分渗透基料，后发酵体系中不耐酸和盐的微生物被抑制甚至死亡，导致产酸速率下降，总酸含量曲线呈现出趋于平稳的变化趋势。室温和28 ℃下发酵时，温度有利于产酸菌生长繁殖，代谢产酸，造成总酸含量较大[27]。而40 ℃下发酵时，由于温度较高，抑制了产酸菌的代谢活动，使总酸含量控制在较低含量范围[28]。

图6 后发酵过程中豆渣腐乳总酸含量的变化曲线Fig.6 Change of total acid content during the post-fermentation process of fermented bean dregs curd

2.5 挥发性风味物质

由表2可知，后发酵体系中40 ℃下豆渣腐乳的挥发性风味化合物共46种，其中醇类2种、醛类7种、酮类7种、酯类12种、酚类5种、酸类2种、其他11种；28 ℃下后发酵中豆渣腐乳的挥发性风味化合物共46种，其中醇类3种、醛类10种、酮类5种、酯类11种、酚类3种、酸类4种、其他10种；室温下后发酵中豆渣腐乳的挥发性风味化合物共47种，其中醇类4种、醛类14种、酮类5种、酯类11种、酚类4种、酸类4种、其他5种。醇、醛、酮、酯、酚及其他物质对豆渣腐乳的风味都发挥着不可或缺的作用[29-30]。大多数的酯类化合物具有果香味或者花香味，可以赋予食品香甜味，是贡献腐乳风味的主要物质[31]，而醛类物质的阈值较低，是腐乳香气的主体成分[32]，酸类物质在发酵食品中除了提供酸味以外，还可以为酯类物质的合成提供前体物质[33]，对腐乳风味的贡献不容小视。表2表明，不同温度下豆渣腐乳的各种挥发性风味物质含量不同，40 ℃下豆渣腐乳的酯类和其他化合物含量较多，28 ℃下豆渣腐乳的醛类、酮类、酚类和酸类含量较多，室温下豆渣腐乳的醇类、醛类、酮类和酸类物质含量较多，提示40 ℃下豆渣腐乳的风味品质更优，因此下文仅检测40 ℃下的豆腐渣乳的卫生指标。

表2 不同温度下豆渣腐乳的挥发性风味物质分布表Table 2 Distribution of volatile flavor substances of fermented bean dregs curd at different temperatures

2.6 卫生指标检测结果

由于后发酵体系中40 ℃下豆渣腐乳的氨基酸态氮、可溶性蛋白含量更高、总酸含量更低且风味品质更优，所以将其送至第三方检测机构（安徽国科检测）参照GB2717-2014《食品安全国家标准-豆制品》测定卫生指标。由表3可以看出，其各项卫生指标均合格，说明其安全可靠。

表3 40 ℃下的豆渣腐乳的卫生指标Table 3 Health index of fermented bean dregs curd at 40 ℃

3 结论

向前发酵后的基料中添加0.1%魔芋胶使豆渣腐乳具有较优质构；在40 ℃下后发酵的豆渣腐乳中可溶性蛋白和氨基酸态氮的含量最高，分别为5.294和0.63075 g/100 g，所需要的成熟时间最短，为35 d，且40 ℃下的酯类有12种，含量为55.10%，种类最多含量最高，产品风味品质更优，且经第三方机构检测，产品安全可靠，说明利用食用胶和发酵作用可以将豆渣酿制为豆渣腐乳新产品，为豆制品企业提供一种既简便又高值化完全利用新鲜豆渣的新技术，解决豆制品企业目前存在的新鲜豆渣大量堆积易腐败变质和低值化利用问题。存在的缺点和不足之处在于，豆渣腐乳的质构参数与豆腐乳还有一定差距，可以采取胶体复配的方式来进一步优化豆渣腐乳的质构。