预浸泡对黄豆焖鸭菜肴中黄豆品质的影响

阮征,李旭涵,李丹丹,刘旋斌,李汴生*

(1.华南理工大学 食品科学与工程学院,广州 510640;2.深圳市一米厨房餐饮管理有限公司, 广东 深圳 518100;3.广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室,广州 510640)

“黄豆焖鸭”是一道中国传统菜肴,选用黄豆和鸭肉为原料,经多道工艺加工而成。其中,黄豆是优质的植物蛋白来源,富含氨基酸、矿物质、维生素、异黄酮等营养功效成分。开发黄豆产品以及利用黄豆作为餐品中的原辅料已经引起了高度重视[1],但其烹饪程度难以把握限制了其广泛应用。一方面,热处理程度不够不足以降低抗营养因子的含量,导致营养物质的低消化率与吸收率[2];另一方面,过热处理会导致某些必需营养素的损失以及颗粒完整性的破坏[3]。因此,对其加工环节的合理设计及组合可以提高产品的质量。

浸泡处理对豆类的烹饪质量有显著影响。烹饪干豆类通常需要浸泡几个小时,对于吸收了足量水分的豆类来说,在煮沸过程中热量很容易传递到物料中,从而达到使组织迅速软化以及缩短烹饪时间的目的[4]。除此之外,对豆类进行烹饪之前的浸泡可以在一定程度上消除其中含有的有害物质并提高蛋白质的利用率[5]。目前,黄豆一般在常温、常压下浸泡。在室温和大气压下,浸泡溶液向大豆中的扩散非常缓慢。因此,浸泡过程通常需要较长的时间和更多的浸渍材料,该步骤的改进可以降低加工成本并提高产品质量[6]。

因此,本研究将比较不同的浸泡温度与浸泡时间下黄豆的主要物性特征以及水分迁移和分布的差异,并结合浸泡后黄豆在与鸭肉混合烹饪过程中的品质变化及胰蛋白酶抑制剂的消减情况,优选黄豆热浸泡预处理控制条件,为黄豆在各种豆制品及预制菜肴中的应用提供了参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黄豆购于盒马鲜生,在浸泡之前挑选大小均一、颗粒饱满、表面有光泽的黄豆备用,挑选后的黄豆平均质量在(0.25±0.02) g左右。鸭肉由工厂提供,挑选出肥瘦比相当的鸭胸肉片备用。

1.2 主要仪器设备

DHG-9240A恒温水浴锅 上海一恒科学仪器有限公司;ALPHA 1-4冷冻干燥机 德国Martin Christ公司;TA-XT2物性测试仪、PHS-3C pH计、752N紫外可见分光光度计 上海精密科学仪器有限公司;NMI20-040H-I核磁共振成像分析仪 上海纽迈电子科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 黄豆的浸泡

挑选后的黄豆按照1∶4(质量与体积比)的比例在自来水中分别于25,50,75 ℃下浸泡10,20,30,40,50,60,120,180,240,300,360 min。

1.3.2 黄豆浸泡液pH值的测定

取待测黄豆浸泡液50 mL于烧杯中,摇匀后用pH计测定其pH值。

1.3.3 黄豆在浸泡过程中物质溶出率的测定

取黄豆浸泡液5 g左右于称量瓶中,放置于鼓风干燥机中于105 ℃下烘干至恒重,按公式(1)计算物质溶出率。

(1)

式中:L表示浸泡损失百分率,%;m1表示称量瓶和烘干后浸泡液的质量,g;m0表示称量瓶和所取浸泡液的质量,g。

1.3.4 黄豆浸泡及烹饪过程中质构特性的测定

用物性测试仪测试黄豆的质构特性,浸泡过程中选取硬度作为分析指标,烹饪过程中选取硬度、胶黏性以及咀嚼性作为分析指标,测试条件参考Li等[7]的方法并适当修改。测试模式选择TPA模式,测试的前、中、后速度分别为1,1,10 mm/s,压缩比为50%。

1.3.5 黄豆浸泡过程中水分含量的预测模型

黄豆的水分含量按照GB 5009.3-2016中的第一法直接干燥法进行测定。

Peleg方程是描述食品水合现象最常用的模型,该方程如下:

(2)

式中:M表示浸泡时间为t时黄豆的水分含量,%;M0表示干黄豆的初始水分含量,%;t表示浸泡时间,h;K1、K2表示Peleg常数。

对公式(2)进行变形后得到公式(3):

(3)

由公式(3)可知,t/(M-M0)与t之间存在线性关系,常数K1和K2可以通过线性回归分析求得,K1为纵坐标截距,K2为直线斜率[8]。

1.3.6 黄豆水分的迁移及分布测试

黄豆核磁成像的条件参考余政毫等[9]的方法并通过对设备进行参数测试而适当修改。将单个黄豆用保鲜膜包裹,放入 40 mm 的核磁管中进行测试。测试参数:切片厚度为 1 mm,TR=500 ms,TE=20 ms,NS=8次。成像区域选择横截面方向,通过伪彩软件将获得的质子密度加权图像转换为彩色图片。

1.3.7 黄豆浸泡过程中横向弛豫时间测定

样品测试条件参考Li等[10]的方法并稍作修改,使用CPMG脉冲序列测定样品的横向弛豫时间(T2)。将样品置于 RF 线圈的中心,并通过 FID 信号调节共振中心频率,然后进行 CPMG 脉冲序列扫描实验。检测参数为 P1=9.52 μs,P2=19.52 μs,SW=200 kHz,TW=4 000,NECH=1 500,测试温度为25 ℃。

1.3.8 黄豆胰蛋白酶抑制剂的测定

采用GB 5009.224—2016中的方法对浸泡后黄豆的胰蛋白酶抑制剂进行测定。取黄豆200 g粉碎至425 μm以下。在100 mL锥形瓶中加入5 g左右的黄豆粉末,加入50 mL NaOH溶液摇匀后以盐酸溶液调节pH至9.5左右,置于冰箱中冷藏过夜。取出放至室温后,定容至100 mL,过滤并稀释,于10 mL离心管中加入5 mL L-BAPA溶液、1 mL稀释液、2 mL去离子水与1 mL胰蛋白酶溶液,置于37 ℃水浴锅中反应10 min后加入1 mL乙酸溶液终止反应。于4 000 r/min下离心10 min,取上清液在410 nm处测定吸光度。

胰蛋白酶抑制剂活性按公式(4)计算:

(4)

式中:TIA表示胰蛋白酶抑制剂活性,mg/g;i表示抑制百分率;ρ表示胰蛋白酶溶液的浓度,mg/mL;f表示5.6×103;m表示所取试样的质量,g;F表示提取液的稀释度。

1.3.9 黄豆焖鸭的制作

取浸泡后的黄豆50 g与焯水后的鸭肉100 g,加入50 mL黄豆浸泡液与350 mL自来水,加入2 g盐后搅拌均匀,以电磁炉的焖炖模式烹饪4,8,12,16,20 min。

1.3.10 黄豆焖鸭的感官评价

参照文献[11-12]的方法并略作修改,感官评分小组由10人组成(男女各半),从黄豆焖鸭的外观、香味、滋味和质地4个方面进行评价,具体感官评分标准见表1。

1.4 数据处理

所有数据平行测定3次,结果取平均值;数据结果采用SPSS 24.0、Excel 2019和Origin 2023处理,采用Duncan新复极差分析法,取95%置信区间(P<0.05)。

2 结果与讨论

2.1 黄豆浸泡液在浸泡过程中pH值的变化

对黄豆浸泡液在浸泡过程中pH值变化的观测可以预测黄豆中酸性化合物浸出的速率,导致浸泡液pH降低的物质主要为植酸盐类物质,有研究指出适量的植酸对人体有益[13],且添加泡豆水烹饪后的大豆蛋白消化率显著高于未添加泡豆水的大豆[14]。因此泡豆水的pH值会影响其在后续烹饪或精深加工中的有效利用。

由图1可知,黄豆浸泡液呈弱酸性,浸泡时间与浸泡温度都对黄豆浸泡液的pH值有显著影响(P<0.05),在浸泡温度为25 ℃与75 ℃时,浸泡液的pH值随着浸泡时间的延长显著降低,而在50 ℃时其pH值随着浸泡时间的延长先显著降低后缓慢升高,这是因为50 ℃会促进黄豆中碱性球蛋白的溶出[15]。

图1 浸泡温度及浸泡时间对黄豆浸泡液pH的影响Fig.1 Effects of soaking temperature and soaking time on the pH of soybean soaking solution

Bayram等[16]研究了浸泡温度为30,50,70 ℃时黄豆浸泡液的pH值在2 h内的变化,发现在浸泡前10 min内浸泡液的pH值迅速变化而后变化较缓慢,与本研究结果相似。研究认为pH值会影响黄豆的质地,低pH值的豆子往往较硬。

2.2 黄豆浸泡液在浸泡过程中溶出物质含量的变化

由图2可知,温度对黄豆可溶性物质溶出率的影响十分显著(P<0.05),高温会加速黄豆中可溶性物质的溶出。随着浸泡时间的延长,黄豆中溶出的物质增多。25 ℃下溶出速率相对缓慢,在浸泡6 h后为0.2%左右,此时50 ℃下浸泡的溶出率为其10倍,75 ℃下浸泡为其20倍。Mukherjee等[17]研究了不同浸泡温度及浸泡时间下大豆粕的物质损失情况,发现浸泡温度对大豆粕的粗蛋白及碳水化合物含量无显著影响,但高温会加速酚类化合物与植酸盐的溶出,这与Aroba等[18]对豇豆的研究结果相似。Min等[19]通过蛋白质组学及代谢组学研究了不同温度下浸泡的黄豆的分子变化,发现在温水下浸泡,与蛋白质和碳水化合物水解相关的酶被激活,且温水浸泡会降低一些抗营养物质的含量。

图2 浸泡温度及浸泡时间对黄豆可溶性物质溶出率的影响Fig.2 Effects of soaking temperature and soaking time on the dissolution rate of soluble substances of soybeans

2.3 黄豆在浸泡过程中硬度的变化

黄豆浸泡主要用于促进谷物的软化并促进其后期烹饪,因为浸泡过程中的水分吸收会导致大豆的质构产生变化[20]。在浸泡的初始阶段,大豆的硬度变化与浸泡时间为函数关系。一旦浸泡过程达到平衡,硬度的变化就变得最小,并且不取决于浸泡时间或温度[21]。

黄豆的硬度是衡量其品质的重要指标之一。由图3可知,浸泡温度对黄豆的硬度具有显著影响(P<0.05),高温短时浸泡有助于黄豆组织迅速软化。而在3种浸泡温度下,在浸泡初期黄豆的硬度出现显著性变化,在浸泡后期趋于稳定。在浸泡温度为25,50,75 ℃时黄豆达到硬度最低值的浸泡时间为240,60,50 min,分别为5 200,4 220,3 960 g左右。此前,Koriyama等[22]以硬度为指标研究了黄豆浸泡与未浸泡所需的烹饪时间,证明了在烹饪前对大豆进行预浸泡可以使其烹饪时间缩短约1/2。李鹏[23]研究发现,黑豆在30,50,70 ℃下浸泡达到最低硬度的时间分别为2,1,0.5 h,硬度在达到最低值后随着浸泡时间的延长而增加。究其原因,豆类种子在浸泡的初期阶段,水分渗透进入组织内部,自由水含量增加导致组织结构软化;而在浸泡的后期阶段,自由水逐渐向与蛋白质、淀粉等大分子结合的结合水转化,且在浸泡后期黄豆的体积变大,导致硬度增加。

2.4 黄豆浸泡过程中水分吸收Peleg模型

黄豆的初始水分含量为(12.64±0.04)%,黄豆在不同浸泡温度和浸泡时间下水分含量的变化见图4。

由图4可知,浸泡温度与浸泡时间对黄豆的水分含量有着显著影响(P<0.05)。继续延长浸泡时间,3种浸泡温度下黄豆的水分含量会趋于相同,且浸泡温度越高,水分达到饱和所需要的时间越短,这是因为高温加速了水分子的扩散,促进了黄豆组织的软化和膨胀。

应用Peleg模型建立的在3种浸泡温度下的黄豆吸水线性方程见图5。

图5 基于Peleg模型的水分预测方程拟合效果Fig.5 Fitting effect of water prediction equations based on Peleg model

由图5可知,在3种浸泡温度下该方程均呈现出很好的线性关系,这表示运用Peleg模型可以较好地预测黄豆的水分含量。通过对Peleg方程进行回归线性分析得到了Peleg常数K1、K2以及R2,同时基于黄豆水分含量的实验值对预测值进行相对误差分析得到ΔE(见表2),发现3个方程的相对误差均低于10%,这表明基于Peleg模型建立的水分预测方程预测效果可靠,可以较准确地预测黄豆在3种浸泡温度下的水分含量。

表2 Peleg方程线性回归分析Table 2 Linear regression analysis of Peleg equations

由表2可知,Peleg常数K1与浸泡温度呈反比,浸泡温度越大,K1值越小,而K2不受温度的影响,1/K1代表浸泡初期的吸水速率,即浸泡温度越高,浸泡初期的吸水速率越大。

2.5 黄豆在浸泡及烹饪过程中水分的迁移及分布情况

图6可以较清晰地反映黄豆在浸泡过程中的水分迁移以及水分分布情况,也显示出浸泡温度与浸泡时间对黄豆水分迁移及分布的影响。首先,由黄豆的外观可以看出,随着浸泡时间的延长及浸泡温度的提高,黄豆逐渐吸水,其组织结构逐渐扩展,体积变大。对黄豆水分分布的研究是为了确定黄豆的浸泡程度,浸泡的目的之一是使水分进入黄豆内部,有利于在后续的烹饪过程中促进传热而达到使其快速成熟的目的。黄豆吸水是一个多阶段的过程,水通过种脐进入种子,在整个吸收过程中,种脐的水分相对含量较高。在种子内部,水首先填充子叶之间以及子叶和种皮之间的空隙,然后进入胚胎轴,并从中分布到子叶中[24]。

图6 浸泡过程中黄豆的核磁成像图Fig.6 Magnetic resonance images of soybeans during soaking

由图6可知,75 ℃浸泡1 h后的黄豆组织结构较饱满,颜色较鲜亮,且水分已经渗透至黄豆内部,在黄豆的各个部位均匀分布,这有利于后续的烹饪加工。

在75 ℃下浸泡1 h的黄豆与鸭肉共同烹饪4,12,20 min的核磁成像图见图7。

图7 烹饪过程中黄豆的核磁成像图

由图7可知,烹饪进一步促进了黄豆的吸水,质子信号强弱一致,表示在烹饪过程中黄豆的水分分布较均匀。

2.6 黄豆在浸泡过程中弛豫时间的变化

利用T2反演图谱可以反映出黄豆中各类水分的自由度以及相对含量。将黄豆中存在的3种主要质子团分别命名为T21、T22和T23,对应图中由先到后依次出现的3个峰。其中,T21主要是与大分子结合的CH质子,被定义为紧密结合水;T22主要是游离的CH及OH质子,被定义为游离水;T23为油峰,被定义为弱结合水。未浸泡的生黄豆的弛豫时间反演图、浸泡温度为25,50,75 ℃的弛豫时间反演图见图8。

图8 未浸泡的黄豆及3种浸泡温度下黄豆的横向弛豫时间分布曲线Fig.8 Transverse relaxation time distribution curves of unsoaked soybeans and soybeans at three soaking temperatures

由图8可知,未浸泡的生黄豆的T21出现时间在1 ms左右,T22出现时间在10 ms左右,T23出现时间在100 ms左右,这与李鹏[23]的研究结果一致。生黄豆中,紧密结合水的相对含量为24.5%,自由水的相对含量为18.7%,弱结合水的相对含量为56.8%左右。

在浸泡过程中,无论是提高浸泡温度还是延长浸泡时间,3种质子对应的峰面积都会显著增大,其中T22质子对应的峰面积变化最显著,即在浸泡过程中,3种质子对应的水分都会增加,但主要增加的水分为自由水。

T21较稳定,改变浸泡温度和延长浸泡时间不会对其产生较大的影响,T23对浸泡温度与浸泡时间最敏感,表明在浸泡过程中黄豆吸收的水分主要位于细胞质中,导致由油脂所构成的氢质子团的迁移率变大。

2.7 浸泡过程中黄豆胰蛋白酶抑制剂的变化

黄豆蛋白质的低消化率与胰蛋白酶抑制剂有关,若含量过高可能会导致胰腺疾病。对浸泡过程中黄豆的胰蛋白酶抑制剂含量进行分析可以更好地优化浸泡温度与时间的组合以及后续烹饪的合理设计,可以有效避免烹饪不当带来的风险。有研究表明,浸泡与高温都会降低黄豆中胰蛋白酶抑制剂的含量,但常温浸泡的效果较差[25]。

由图9可知,浸泡温度对胰蛋白酶抑制剂的含量有显著影响。75 ℃对胰蛋白酶抑制剂的破坏作用十分明显,且在浸泡初期的破坏速率最大。在浸泡1 h时其含量大约减少了47%,浸泡5 h时减少了90%。Harma等[26]研究发现浸泡比例为1∶10、浸泡温度为10 ℃的大豆浸泡20 h后TIA下降了6%左右,且浸泡后的大豆经过20 min不同条件的烹饪后其TIA含量约为初始含量的25%～35%。因此,研究高温浸泡结合烹饪对豆类中胰蛋白酶抑制剂的消除作用十分必要。

图9 浸泡过程中黄豆胰蛋白酶抑制剂含量的变化Fig.9 Changes of trypsin inhibitor content in soybeans during soaking

甄少波等[15]研究了50,60,70 ℃浸泡后的黄豆所制得的生豆浆中胰蛋白酶抑制剂的含量(TIA),发现3种温度下浸泡4 h后制得的样品的TIA分别下降了11%、67%、89%左右,结合浸泡损失发现50 ℃对胰蛋白酶抑制剂的破坏作用不明显,因此研究高温对胰蛋白酶抑制剂的破坏十分必要。Barimalaa等[27]研究了冷浸泡与热浸泡对TIA的影响,发现热浸泡显著改善了豆子的脱壳性能,并有效地降低了TIA水平。Yuan等[28]研究了预烫漂结合超高温(UHT)加工对豆浆胰蛋白酶抑制剂的影响,发现80 ℃烫漂2 min后进行超高温处理得到的豆浆中胰蛋白酶抑制剂的残余量约为10%。

2.8 黄豆在烹饪过程中质构特性的变化

由表3可知,随着烹饪时间的延长,黄豆的硬度、胶黏性和咀嚼性都显著降低。Koriyama等[29]将黄豆烹饪的软化过程分为吸水软化与加热软化,发现随着烹饪时间的延长,黄豆的硬度显著降低,但吸水过程中组织结构的扩展会抑制后续烹饪的进一步软化。这与Chigwedere等[30]的研究结果相似,他们认为豆类在烹饪过程中质构特性的变化与果胶和细胞壁多糖的溶解有关,且在后期的烹饪中细胞壁的存在会限制糊化淀粉的展开和凝胶化,导致回生。

表3 黄豆在烹饪过程中质构特性的变化Table 3 Changes of texture properties of soybeans during cooking

2.9 黄豆焖鸭菜肴的感官评价结果

黄豆焖鸭菜肴在烹饪过程中的感官评分见图10。

图10 黄豆焖鸭菜肴在烹饪过程中的感官评分变化 Fig.10 Changes of sensory score of braised duck with soybean dishes during cooking

由图10可知,随着烹饪时间的延长,菜肴汤汁逐渐浓郁,黄豆颗粒逐渐饱满且可保持其颗粒的完整性,随着加热过程中淀粉的糊化以及脂肪氧合酶的破坏,豆腥味逐渐消失且其口感逐渐由脆生变为软糯。鸭肉在烹饪过程中赋予了菜肴独特的风味,且随着烹饪时间的延长,其味道逐渐浓郁,在烹饪前期其口感软嫩且富有一定的汁水,在烹饪16～20 min时其口感略柴且伴有汁水流失。

3 结论

本研究以优化黄豆焖鸭的加工工序组合为目的,探究了浸泡温度、浸泡时间对黄豆品质以及烹饪时间对黄豆质构特性的影响。结果表明,浸泡温度和浸泡时间对黄豆品质的影响较显著。浸泡温度越高,黄豆的初始吸水速率越大,硬度下降得越快,并且会造成更多的物质溶出。75 ℃浸泡1 h的黄豆较柔软,所含的胰蛋白酶抑制剂较少,内部水分分布较均匀,其在后续烹饪中硬度、胶黏性与咀嚼性均下降。其与鸭肉共同烹煮后的菜肴富有独特的香味与滋味,黄豆颗粒完整,口感软糯,鸭肉软嫩且带有汁水,感官评分与整体可接受度较高。