南豆腐又称石膏豆腐,与北豆腐相比,其质地软嫩、细腻,色泽偏白亮,是我国传统的大豆制品,具有丰富的营养价值和独特的风味,深受消费者欢迎。到目前为止,国内外学者已对大豆理化指标、豆腐加工工艺及豆腐凝胶形成进程的变化与豆腐品质关联等方面进行了一定的研究。
在豆腐凝胶方面,大豆蛋白的变性和凝胶体系的形成是影响豆腐品质的关键因素,蛋白质的结构决定其功能特性,尤其是蛋白质的亚基和二级结构。大量研究者提出凝胶的网络结构与蛋白质的二级结构是密切相关的,同时蛋白质亚基的组成和数量亦影响胶体的质构特性,从而决定了产品的最终品质。综上所述,目前针对北豆腐加工工艺的优化及产品品质之间关联的报道较多,而针对南豆腐则鲜见报道。为了探寻南豆腐加工工艺与品质之间的关联,及大豆蛋白在加工过程中结构的变化,来自华南农业大学食品学院的赵雷、苏恩谊、杨浩文和东莞理工学院化学工程与能源技术学院的朱杰*等人采用传统的南豆腐加工方法,以豆腐得率、保水性、质构特性和色差为评定指标,探讨凝固剂(CaSO4)质量分数、蹲脑时间和压型力度对南豆腐品质的影响。在此基础上,探讨大豆蛋白在不同加工操作过程中结构的变化规律,以期为南豆腐标准化工业生产提供有效的技术支持和理论依据。
?1. 加工工艺条件对南豆腐得率及品质的影响?
1.1 凝固剂质量分数
随着凝固剂质量分数的上升,南豆腐的得率有明显的改变,当凝固剂的质量分数在1.0%~1.8%之间时,南豆腐的得率相对较高,都在110.0%以上,其中最高可达到119.5%。而继续增加其质量分数则会造成豆腐得率的下降,当质量分数达到2.0%时豆腐得率最低,只有98.9%。而保水性也有类似的趋势,当凝固剂质量分数达到1.2%时,豆腐的保水率达到最大值83.4%,随着凝固剂质量分数的进一步增加,保水性虽然也呈现下降趋势,但是其变化不明显。
当凝固剂质量分数为0.5%时,南豆腐成型性较差,其硬度、弹性和咀嚼性都相对较低且易碎,不能满足豆腐的基本特性。随着凝固剂质量分数的增加,豆腐的硬度呈现增加的趋势,当凝固剂质量分数达到3.0%时,硬度可以达到167.53 g;与此相反,弹性则呈现下降趋势,当凝固剂质量分数为1.0%时弹性最高,为0.89。从豆腐色泽中发现,凝固剂的质量分数对豆腐的L*值影响较小,而a*值和b*值发生一定的变化,但是没有明显的规律性。当凝固剂质量分数为1.2%时,a*值达到3.90,而b*值较低,为11.13。
综上所述,对于南豆腐来讲,“细”、“嫩”的质构为其主要的特征,因此当凝固剂质量分数为1.2%时,制作出的豆腐得率和保水性较好,亦具有一定的硬度和咀嚼性。
1.2 蹲脑时间
随着蹲脑时间的延长,南豆腐的得率和保水率均呈现先上升后下降的趋势。当蹲脑时间为40 min时得率可以达到126.5%;蹲脑时间为30 min时,保水率达到最高,为83.3%。
南豆腐的硬度和咀嚼性会随着蹲脑时间的延长而增大,而弹性则呈下降趋势。色泽中L*值变化较小,a*值和b*值都随着蹲脑时间的延长而总体呈增大趋势。当蹲脑时间达到最大值50 min时,a*值和b*值也分别达到4.30和11.87。
1.3 压型力度
压型力度越大,南豆腐的得率越低,而保水率则呈现先上升后下降的趋势。当压型力度为7.0g/cm2时,得率仅为102.3%,而保水率也降低到80%以下。
压型力度对南豆腐质构的影响较大。随着压型力度的增加,南豆腐的硬度、弹性和咀嚼性都呈现先上升后下降的趋势,当压型力度达到4.5 g/cm2时,其分别达到最大值145.80 g、0.84和66.10。
而色泽的变化主要集中在b*值上,压型力度达到4.5 g/cm2时,南豆腐的b*值偏高。
在传统的南豆腐加工操作过程中,当凝固剂质量分数为1.20%、蹲脑时间为20 min、压型力度为3.0 g/cm2时,豆腐得率和保水率分别达到119.5%和83.1%,所形成的豆腐具有较高的得率和保水性,硬度和咀嚼性较好,色泽偏白,品质较好。
?2. 南豆腐加工过程中蛋白质结构的变化?
2.1 蛋白质二级结构
对于大豆蛋白,酰胺I带中经过去卷积拟合后有13个峰出现,说明大豆蛋白二级结构相对比较复杂,而这主要是大豆蛋白成分的多样性造成的。其中最大的峰出现在1652 cm-1处,是典型的α-螺旋结构;其次是位于1631cm-1和1661 cm-1处的两个峰,分别为β-折叠和β-转角结构。经过不同加工操作处理后,蛋白质酰胺I带发生了明显的变化,生浆中蛋白质二级结构中1628 cm-1处(β-折叠)峰值明显增大,熟浆中1616 cm-1处(分子间β-折叠)峰消失,而加入凝固剂后的豆腐脑和豆腐中1616 cm-1处(分子间β-折叠)峰重新出现。
未经处理的大豆蛋白的二级结构以β-折叠为主,其含量可以达到46.36%,其余依次为β-转角(18.48%)和无规卷曲(15.45%),含量最低的为α-螺旋,仅为11.27%左右。
大豆经过浸泡、磨浆加工后得到生浆,从生浆中蛋白的二级结构可以发现,1631 cm-1(β-折叠)和1685 cm-1(反平行β-折叠)两处峰消失,导致了β-折叠含量从46.36%下降到40.38%;与此同时,α-螺旋和β-转角的含量增加。
与生浆相比,熟浆中β-折叠含量又呈现上升趋势,尤其是在1632 cm-1处峰的出现导致β-折叠含量上升至44.21%
在整个南豆腐加工过程中,浸泡、打浆处理会导致β-折叠含量下降、β-转角含量增加,蛋白质由收缩的紧密结构逐渐呈现为展开状态;而在工艺后期,经点脑、蹲脑以及加压处理后,大豆蛋白的β-折叠结构含量不断回升,无序结构减少,蛋白二级结构构象较为稳定,从微观上阐述了加工过程对大豆蛋白结构的影响。
2.2 蛋白质分子质量
大豆蛋白的组成主要为7S、11S球蛋白。其中7S球蛋白由β(45~52kDa)、α(57~68kDa)、α′(57~72kDa)3种亚基通过非共价作用组成,而11S球蛋白由6个碱性亚基B(约20kDa)和6个酸性亚基A(约38kDa)通过二硫键连接组成。
在加工过程中,大豆蛋白(II)与生浆蛋白(III)的条带类似,没有明显的变化,说明大豆经过浸泡、磨浆操作后对其亚基几乎没有影响。而生浆经加热后得到熟浆(IV),其条带灰度加深,尤其位于44.3kDa附近的β亚基条带灰度加深明显,表明豆浆中的蛋白质大聚集物受热分解成小分子的可溶性蛋白。熟浆法制作南豆腐,豆浆经加热后再进行过滤操作,豆渣样品(V)的电泳条带灰度明显浅于过滤后的熟浆样品(IV)。
过滤后的豆浆在一定温度下与凝固剂混合、静置凝固、蹲脑,豆腐脑样品(VI)与南豆腐样品(VII)的电泳条带灰度变浅,在凝固剂的作用下,7S亚基发生变性,大豆蛋白的α和α′等亚基解离而聚集生成大分子聚合物。蹲脑过程中,大豆蛋白相互结合形成具有三维网络结构的凝胶,蛋白结构也因此发生改变。但经压榨成型后的南豆腐样品(VII)的A亚基条带和B亚基条带比豆腐脑样品(VI)加深,加压作用使得大豆蛋白中的一部分大分子聚合物再次发生解离。成型后的南豆腐还含有一定量的7S亚基以及11S亚基,说明在加工过程中蛋白质的保持率较好。
结 论
以豆腐得率、保水性、质构特性和色差为评价指标,当凝固剂质量分数1.2%、蹲脑时间20 min和压型力度3.0 g/cm2时,制得的豆腐得率和保水性均较高,硬度和咀嚼性较好,色泽偏白,符合南豆腐“嫩”的特征。未经处理的大豆蛋白二级结构中以β-折叠(46.36%)为主,其次为β-转角(18.48%)和无规卷曲(15.45%),浸泡、打浆会导致β-折叠含量下降、β-转角含量增加,蛋白质构象由收缩的紧密结构逐渐转变为展开状态;而点脑、蹲脑以及加压操作后,大豆蛋白的β-折叠含量不断回升,无序结构减少,蛋白结构较为稳定。豆腐加工操作对大豆蛋白的亚基影响较小,只有豆腐脑与南豆腐蛋白的电泳条带灰度变浅,而成型后的南豆腐含有一定量的7S亚基以及11S亚基,说明在加工过程中蛋白质的保持率较好。