內酯豆腐保鮮工藝條件的優化

楊 紅， 胡慶國， 徐 紅

（合肥學院 生物與環境工程系，安徽 合肥，230601）

內酯豆腐是用葡萄糖酸-δ-內酯（GDL）為凝固劑生產的豆腐。改變了傳統的用鹵水點豆腐的制作方法，可減少蛋白質流失，并使豆腐的保水率提高，比常規方法多出豆腐近1倍；且豆腐質地細嫩、有光澤，適口性好，清潔衛生。

導致豆腐貨架期短的根本原因是微生物的污染[1]，因為豆腐中含有豐富的蛋白質，故極易變質。出現氣味酸臭、色澤異常、表面發粘等現象。外界水分和溫度是決定豆腐變質的主要原因。目前國內對豆腐的防腐保鮮進行了大量研究，主要集中在物理保鮮和防腐劑的使用方面，研究的熱點在于如何使用廣譜高效、低毒、天然的方法來優化內酯豆腐的保鮮條件，延長豆腐的貨架期。苯甲酸鈉和山梨酸是目前國內食品業中用得最普遍的廣譜性化學防腐劑。但是這種化學防腐劑具有一定的毒性，需要限量使用[2]。較低的溫度殺菌很難達到延長保質期的效果，而強烈的熱殺菌會使豆腐營養成分發生改變[3]。

作者從工藝的角度出發，通過單因素試驗探索pH、GDL用量、殺菌時間、殺菌溫度、貯藏溫度、保鮮劑用量對內酯豆腐保鮮效果的影響，并進行正交優化，以期得到最佳的內酯豆腐保鮮處理工藝條件，使內酯豆腐的保鮮期由原來的2～3 d延長至7～8 d，并且不增大企業的生產成本。在最大程度上達到雙贏局面，即消費者可享用安全、衛生、價廉的豆腐，同時企業利潤最大化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆:市售優質大豆；葡萄糖酸-δ-內酯（GDL）:優級純，上海黃海食品添加劑廠；營養瓊脂，牛肉膏，蛋白胨:生化試劑，天津市凱通化學試劑有限公司；山梨酸鉀，丙酸鈣:化學純，上海潤捷化學試劑有限公司；苯甲酸鈉，碳酸氫鈉:分析純，無錫市展望化工試劑有限公司； 硫酸銅、硫酸鉀:分析純，北京康普匯維科技有限公司。

1.2 設備與儀器

SC-80輕便色彩色差儀:北京康光儀器有限公司；TA-XT2i型質構儀:英國 STABLE MICRO SYSTEMS；VIC-412型電子天平:北京賽多利斯儀器有限公司；LS-B50L型高壓殺菌鍋:上海華縣醫用核子儀器有限公司；SWC-CJ-2FD型超凈工作臺:蘇州宏瑞凈化科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 內酯豆腐工藝流程 選料→浸泡→清洗→磨漿→煮漿→冷卻→加凝固劑→成型→成品

1.3.2 單因素實驗對豆腐保鮮效果的影響

1）pH的影響:準確稱取質量分數0.4%的GDL加入冷卻至30℃左右的熟漿中，80℃恒溫水浴20 min， 將其 pH 分別調至 5.0、6.0 （自然 pH）、7.0和8.0，置于25℃恒溫箱中48 h，觀察實驗現象并測定相關指標。

2）殺菌溫度的影響:準確稱取質量分數0.4%的GDL加入冷卻至30℃左右的熟漿中，分別置于70、80、90、100℃恒溫水浴鍋中恒溫凝固20 min，取出后置于25℃恒溫箱中48 h，觀察實驗現象并測定相關指標。

3）殺菌時間的影響:準確稱取質量分數0.4%的GDL加入冷卻至30℃左右的熟漿中，在80℃恒溫水浴分別恒溫 20、25、30、35 min 后，置于 25 ℃恒溫箱中48 h，觀察實驗現象并測定相關指標。

4）凝固劑GDL用量的影響:準確稱取樣液質量分數0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的GDL分別加入冷卻至30℃左右的熟漿中，將其于80℃的恒溫水浴鍋中恒溫凝固20 min后取出，置于25℃恒溫箱中48 h，觀察實驗現象并測定相關指標。

5）貯藏溫度的影響:準確稱取質量分數0.4%的GDL加入冷卻至30℃左右的熟漿中，于80℃的恒溫水浴鍋中恒溫凝固20 min后取出，置于5、10、20、25℃冰箱及恒溫箱中，48 h后觀察實驗現象并測定相關指標。

6）保鮮劑用量的影響:準確稱取質量分數0.4%的GDL加入冷卻至30℃左右的熟漿中，于80℃恒溫水浴鍋中恒溫凝固20 min，在恒溫前分別按0.1、0.2、0.3、0.4 g/kg的劑量加入復合保鮮劑 （山梨酸鉀、丙酸鈣、碳酸氫鈉按1∶1∶1 配置），置于 25 ℃恒溫箱中48 h，觀察實驗現象并測定相關指標。添加量參見GB 2760-2007食品添加劑使用衛生標準[4]。

1.3.3 正交試驗設計 在單因素研究結果的基礎上，選取殺菌溫度與時間、凝固劑與保鮮劑的用量為因素，進行 L9（34）優化實驗，見表 1。

表1 正交試驗因素水平編碼表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

1.4 保鮮效果評價

1.4.1 評價指標 細菌總數[5]、感觀（取10名評價者評分平均值）、粗蛋白質量分數（凱氏定氮法）、硬度（質量法，以單位面積所受壓力不塌時為準）、持水性[6]（在同一塊豆腐中，取適量的豆腐塊，準確稱質量w1，用紗布包裹，放在 20°的傾斜面上，上面放置 500 g砝碼，5 min后精確稱質量為w2，由公式計算持水性（%）=1-（w1-w2）/w1）、彈性（TPA 模式，P/36R探頭，測前速度1 mm/s，測后速度5 mm/s，測試速度2 mm/s，壓縮比為30%，壓縮厚度為4 mm）、色差 △Eab（色差儀測定）。

1.4.2 評分標準 室溫20～25℃放置2 d后進行評價或4～7℃冷藏7 d后進行保鮮效果評價。各指標權重為:細菌總數20%，粗蛋白質量分數10%，持水性10%，硬度20%，感觀（口感、色澤、氣味、出水情況各10%）40%，評分標準見表2。

表2 感官評分標準Table 2 Standard of sensory score

1.4.3 數據分析 采用spss11.0對實驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 pH值對豆腐保鮮效果的影響 pH對豆腐保鮮效果的影響見表3。

表3 pH值對豆腐保鮮效果的影響Table 3 Effect of pH on Tofu preservation

由表3可以看出，pH對豆腐的保鮮有著顯著影響，引起豆腐變質的微生物通常都是一些產酸型的細菌，從理論上來說，產品的pH越大越有利于豆腐的保鮮，但是內酯豆腐使用的凝固劑GDL在堿性條件下被中和，不具有凝固豆腐的能力。因此在實際生產中只需保持其原始pH 6.0，即可滿足要求。

2.1.2 殺菌溫度對豆腐保鮮效果的影響 殺菌溫度的高低對豆腐保鮮效果的影響見表4。

表4 殺菌溫度對豆腐保鮮效果的影響Table 4 Effect of sterilization temperature on Tofu preservation

由表4可知，殺菌溫度對豆腐保鮮及其品質有著重要的影響，殺菌溫度越高，殺菌率越高，其保鮮期也會越長。但是過高的溫度會使凝固中的豆漿沸騰，造成凝固后的豆腐有氣孔，口感老化；殺菌溫度過低，殺菌效果不佳，且豆腐松散稀疏，易出水，保質期短，因此殺菌溫度為90℃時保鮮效果較好。

2.1.3 殺菌時間對豆腐保鮮效果的影響 殺菌時間的長短對豆腐保鮮效果的影響見表5。

表5 殺菌時間對豆腐保鮮效果的影響Table 5 Effect of sterilization time on Tofu preservation

由表5可知，殺菌時間對豆腐保鮮有著重要的影響，殺菌時間越長，殺菌率越高，豆腐的硬度也越大，保鮮效果也越理想。但時間過長會使內酯豆腐失去細嫩可口的特性，因此殺菌時間以30 min為宜。

2.1.4 凝固劑GDL質量分數對豆腐保鮮效果的影響 GDL質量分數的不同對豆腐保鮮效果的影響見表6。

表6 GDL質量分數對豆腐保鮮效果的影響Table 6 Effect of GDL content on Tofu preservation

由表6并結合感官評定，認為硬度越大豆腐品質越好、細菌越少、保存期越長，所以GDL的質量分數是豆腐保鮮的影響因素，并且GDL的質量分數為0.4%時，無論是保鮮效果還是口感方面都能有較好的效果。

2.1.5 貯藏溫度對豆腐保鮮效果的影響 不同的貯存溫度對豆腐保鮮效果的影響見表7。由表7可以看出，低溫有利于豆腐的保鮮，因為低溫可抑制細菌的腐敗活動。溫度相對越高（不超過室溫），細菌活動越活躍，保質期越短，溫度越低但不低于其冰點，保質期越長。若低于冰點，產品結冰，會造成孔隙。所以家用冰箱即可滿足內酯豆腐的貯藏要求。

表7 貯藏溫度對豆腐保鮮效果的影響Table 7 Effect of storage temperature on Tofu preservation

2.1.6 保鮮劑的用量對豆腐保鮮效果的影響 保鮮劑用量對豆腐保鮮效果的影響見表8。

表8 保鮮劑用量對豆腐保鮮效果的影響Table 8 Effect of antistaling agent content on Tofu preservation

顯然保鮮劑的用量會影響保鮮效果，在添加量的允許范圍內，保鮮劑的添加量越大，保鮮時間越長。但是這種化學保鮮劑對人體是有一定傷害的，在現代人的飲食理念中，提倡化學添加劑越少越好，最好可以不添加或者用生物保鮮劑替代化學保鮮劑。考慮到微生物指標，在本實驗中采用0.4 g/kg的復合保鮮劑。

綜上，內酯豆腐較好的保鮮條件是殺菌（凝固）溫度90℃、殺菌（凝固）時間30 min，凝固劑GDL質量分數為0.4%，保持自然pH值，添加0.4 g/kg的由山梨酸鉀、丙酸鈣、碳酸氫鈉按1∶1∶1配制的復合保鮮劑，并于5℃下冷藏。

2.2 正交實驗結果與分析

試驗結果及分析見表9。

表9 正交試驗方案與結果分析表Table 9 Design and result analysis of orthogonal test

各因素對結果的影響大小依次為B＞A＞C＞D，即殺菌時間＞殺菌溫度＞GDL用量＞保鮮劑用量。其最優組合為A1B2C2D3，即殺菌溫度為87℃、殺菌時間為30 min、凝固劑（GDL）質量分數為0.4%、保鮮劑的添加量為0.45 g/kg。

2.3 最優方案驗證實驗結果與分析

由表10可知，在該條件下處理的內酯豆腐貯存在4℃家用冰箱中，保存期可由原來的2 d延長至7 d，其品質可以接受。

表10 驗證優化組與對照組的綜合比較Table 10 Comparison of products of control group and optimization group

2.4 最優處理下的豆腐品質的因子分析

2.4.1 構建相關矩陣 各指標的描述性統計見表11，各指標含量相關見表12。

表11 描述性統計Table 11 Descriptive statistics

表12 各指標相關性矩陣Table 12 Correlation matrix of each index

從表12可看出，多數指標間相關性較高，其中除細菌總數的相關性系數為0.289外，其它的相關系數均大于0.3，因而認為可以作為因子分析[7]。

2.4.2 因子分析適合性檢驗 KMO和Bartlett檢驗見表13。

表13 KMO和Bartlett檢驗Table 13 Test of KMO and Bartlett

KMO值略大于0.6，可認為其不太適合做因子分析；但是Bartlett檢驗的相伴概率為0.01，小于顯著性水平0.05，認為適合作因子分析。

2.4.3 提取公共因子 表14說明提取出的公因子對原有變量的解釋度。各指標的解釋度都比較大，最高的是感官，其解釋度可達98.6%，而最低的細菌總數也達到87.0%。

表14 公因子提取原始表Table 14 Original list of common factor extraction

2.4.4 解釋總方差構成和特征值碎石圖 表15說明前兩個因子可以解釋原有5個變量的93.372%，因此可提取2個主成分來。從圖1也可看出前2個因子對方差的貢獻較大（Eigen特征值＞1），碎石圖呈下降趨勢。

表15 總方差解釋表Table 15 Explain of the total variance

圖1 因子特征值碎石圖Fig.1 Gravel diagram of factor characteristic value

2.4.5 構建因子矩陣 構建因子矩陣見表16。

表16 因子矩陣Table 16 Factor matrix

定義感官、硬度、持水性、粗蛋白質量和細菌總數為 X1，X2，X3，X4和 X5。從表 17 可以得出 2 個主成分 Z1、Z2如下:

表17 旋轉因子矩陣Table 17 Rotating factor matrix

表18為因子轉換矩陣，其中提取方法為主成分分析，旋轉方法為方差極大法。

表18 因子轉換矩陣Table 18 Matrix of factor transformation

2.4.6 因子得分函數獲得與協方差分析 根據表19得出因子得分函數（F）如下:

公式中的數字為根據回歸算法計算出的因子得分函數的系數。

表19 因子得分矩陣Table 19 Matrix of factor score

協方差矩陣說明提取的第1、2兩個因子間是不相關的（即為正交模型）。符合提取出因子間不能有相關性的要求，見表20。

表20 因子得分協方差矩陣Table 20 Covariance matrix of factor score

3 結語

單因素試驗確定殺菌溫度、殺菌時間、凝固劑用量、保鮮劑用量對內酯豆腐保鮮效果有著重要的影響。通過正交優化，獲得最佳的工藝參數為A1B2C2D3，即殺菌溫度為87℃、殺菌時間為30 min、凝固劑（GDL）質量分數為0.4%、復合保鮮劑的添加量為0.45 g/kg，在該條件下處理的內酯豆腐于4℃冷藏，保存期可由原來的2 d延長至7 d。并通過因子分析，對原始變量進行降維，把保鮮效果評價指標歸為 2個主指標的影響。即:Z1=－0.962X1＋0.883X2＋0.785X3－0.302X4＋4.594E -02X5；Z2=0.246X1－0.395X2＋0.545X3＋0.934X4-0.932X5，通過該數學模型，可以簡化豆腐保鮮的評價指標，可為工業生產提供理論依據和工藝參考，以便抓住重點、提高效率、改善產品品質。

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