不同儲存期大豆提取的大豆分離蛋白對千頁豆腐的影響

時玉強,何東平，魯緒強,劉 軍

(1.山東禹王生態食業有限公司，山東 禹城251200； 2.武漢輕工大學 食品科學與工程學院，武漢430023)

目前大規模工業化生產大豆分離蛋白(SPI)的主流工藝是堿溶、酸沉、中和后經高溫瞬時殺菌，真空脫氣降溫后噴霧干燥[1]。SPI因具有優異的食品加工性能，以其為配料或主料的保健食品日益增多，特別是以高凝膠性的SPI為主要原料的千頁豆腐受到越來越多人的歡迎。千頁豆腐作為新興的素食，其品質受SPI的直接影響，而SPI的功能性與大豆本身的蛋白組成直接相關。

大豆收獲之后，大豆作為種子是活體，存在后熟過程，直到做成豆粕之前都存在作為生物的一切生命活動，包括呼吸、生物活性物質的變化、酶類的變化、蛋白質合成、大分子糖類的合成等品質變化[2]。沒有經過后期儲存的大豆做成的豆粕，大分子蛋白相對較少，短鏈蛋白較多。隨著時間的推移，大豆后熟程度提高，蛋白質進一步成長，大分子蛋白增加，對SPI的凝膠性、乳化性、色值等都有較大的影響，進而對千頁豆腐質構和感官特性產生影響。目前對于不同儲存期的大豆提取的SPI對千頁豆腐的影響報道較少。Kibar[3]研究發現，6個月的儲存期內兩個品種小麥的濕面筋、干面筋含量下降。Yousif等[4]研究小豆的儲存，發現在較高的相對濕度下其蛋白質存在不穩定性。Rakic等[5]研究燕麥儲存期對營養的影響，認為儲存期不應超過12個月。Rendón等[6]研究發現，15個月儲存期的咖啡豆的顏色發生變化。化學分析結果與儲存期間顆粒中發生的氧化過程一致。因此，氧化將導致細胞結構喪失，種子生存力和感官發生變化。

本研究主要以相同儲存條件下不同儲存時間的大豆為原料，使用低溫萃取技術生產低溫豆粕進行SPI的制備，確定不同儲存期的大豆對生產的千頁豆腐的硬度、彈性和色值的影響，為生產相似類型的SPI的原料控制提供指導和借鑒。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

2015年東北嫩江平原大豆(品種：黑河55)；一級大豆油，市售；液體氫氧化鈉、鹽酸。

2-16KL Sigma離心機，德國Sigma公司；AL204-2C 電子天平，梅特勒-托利多有限公司；TA. XTPlus物性分析儀，Stable Micro System公司；RHB-32ATC 糖度計；ZE6000 分光色差計，日本電色工業株式會社；K20 斬拌鍋，Seydelmann 機械制造兩合公司；低溫食用豆粕加工系統，山東禹王生態食業有限公司；大豆分離蛋白生產系統，臨邑禹王植物蛋白有限公司。

1.2 倉房及設施

高大平房倉，倉房長40 m、寬20 m，裝糧線6 m。倉內有通風系統一機三道地上籠3組。模擬電子測溫系統一套10組，每組6個點每點4層。固定式環流熏蒸系統一套，功率0.75 kW，山墻軸流風機一臺，功率1 kW。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程[1]

1.3.1.1 SPI的制備

大豆→低溫脫脂豆粕→混合精細均質泵(水料比6∶ 1，45℃)→過篩→加水(水料比8∶ 1)→調pH(30%氫氧化鈉溶液,pH 7.3～7.4)→攪拌萃取(120 r/min，30 min)→離心分離(4 500 r/min，10 min)→取上清液→調pH(pH 4.5～4.6)→離心分離(5 000 r/min，10 min)→取沉淀→加水調pH(pH 7.2～7.5，白利糖度12.5～13.0)→殺菌(90℃，15 min)→噴霧干燥→SPI。

1.3.1.2 千頁豆腐的制備

(1)水合。斬拌鍋內加入SPI 1份、水6.5份，低速(1 500 r/min)斬拌15 s，高速(3 000 r/min)斬拌，3 min，清壁，高速(3 000 r/min)斬拌2 min。

(2)乳化。倒入大豆油1.5份，高速(3 000 r/min)斬拌2 min，清壁，高速(3 000 r/min)斬拌1 min。

(3)加輔料。加入變性淀粉0.35份、食鹽0.04份、蔗糖0.03份、味精0.015份、TG酶0.01份，低速(1 500 r/min)斬拌15 s，高速(3 000 r/min)斬拌1 min，清壁，高速(3 000 r/min)斬拌1 min，然后低速(1 500 r/min)斬拌15 s。

(4)抹盤。將上述漿料放置于500 mm×300 mm×50 mm的不銹鋼平盤中，抹平。

(5)快速反應+蒸煮。快速反應參數設置為55℃、45 min。蒸煮參數設置為90℃、80 min。將得到的千頁豆腐放置至25℃后測定相關數據。

1.3.2 檢測方法

將千頁豆腐冷卻至室溫后，切成5 mm×5 mm×5 mm的立方體，將該立方體放至物性分析儀上檢測硬度和彈性。檢測參數：探頭 P/5S，校準高度30 mm，測試前速度 2.0 mm/s，測試速度 1.0 mm/s，測試后速度10.0 mm/s，下壓距離20.00 mm，觸力2.0 g。

千頁豆腐的色值采用色度儀測定。

2 結果與討論

2.1 不同儲存期的大豆對千頁豆腐硬度的影響

對不同儲存期的大豆進行千頁豆腐制作后，用物性分析儀測定硬度，結果如圖1所示。

圖1 不同儲存期的大豆對千頁豆腐硬度的影響

從圖1可以看出，用剛收獲的大豆生產千頁豆腐，硬度較低，僅為973 g，隨著大豆后熟的變化，千頁豆腐的硬度有一定的提高，收獲后的半年內生產的千頁豆腐硬度變化較小。與剛收獲的大豆生產的千頁豆腐相比，6個月后熟期的大豆生產的千頁豆腐的硬度僅升高了8.7%，9個月后熟期的大豆生產的千頁豆腐硬度提高了26.9%。之后硬度仍有較小幅度的增加，15個月后熟期的大豆生產的千葉豆腐的硬度達到最大值，提高了39.4%。隨著大豆后熟期的延長，千葉豆腐的硬度在15個月后開始下降，21個月時下降較明顯，與15個月時相比降低了9.8%，24個月時千葉豆腐的硬度卻有了一定的提高，與21個月相比提高了4.6%，27個月與24個月相比有小幅度降低，到30個月時下降速度加快。

剛收獲的大豆與儲存半年內的大豆生產的千頁豆腐硬度相差不大，硬度偏低，主要是因為剛收獲的大豆蛋白結構尚未達到最佳狀態，在后熟期內持續發育，在大豆自身的蛋白酶作用下進一步交聯，形成較大的蛋白，由于剛收獲的大豆低溫狀態下大豆酶活性低，因此在收獲后半年內千頁豆腐硬度變化較小。隨著環境溫度和濕度的增加，大豆的呼吸作用增強，蛋白結構更加完整，空間結構致密，因此在儲存9個月時，硬度增加顯著。隨著時間的推移，大豆的生命活力下降，蛋白聚合酶優勢降低，蛋白水解酶優勢升高，造成蛋白結構的破壞，同時夏季高溫高濕環境造成蛋白變性[7]，這與Liu[8]、Saio[9]等的研究結果相吻合。在儲存21個月時出現衰變的小高峰，儲存24個月時，硬度有較大的反彈。分析原因認為，夏季由于空氣濕度和溫度較高，在豆粕加工過程及SPI生產過程中大豆蛋白在高溫高濕環境下變性較快，而到了11月份時(后熟期24個月)溫度和濕度都明顯降低，豆粕加工過程及SPI生產過程中大豆蛋白的變化受環境影響下降。24個月以后在大豆自身呼吸作用及加工環境的合力下硬度表現為小幅度下降，當溫濕度開始增加時，硬度下降速度增強。

2.2 不同儲存期的大豆對千頁豆腐彈性的影響

對不同儲存期的大豆進行千頁豆腐制作后，用物性分析儀測定彈性，結果如圖2所示。

圖2 不同儲存期的大豆對千頁豆腐彈性的影響

從圖2可以看出，用剛收獲的大豆生產的千頁豆腐彈性較低，為0.90，隨著大豆后熟的變化，千頁豆腐的彈性有一定的提高，在儲存12個月時達到最大，之后緩慢降低。與剛收獲的大豆生產的千頁豆腐相比，儲存6個月的大豆生產的千頁豆腐彈性升高了2.2%；儲存9個月的大豆生產的千頁豆腐彈性有較大的提高，提高了5.5%；儲存12個月的大豆生產的千頁豆腐彈性達到最大值0.97，提高了7.8%；到第18個月的后熟期時，千頁豆腐的彈性提高了7.0%，較穩定；21個月后熟期時，千頁豆腐的彈性下降較明顯，與12個月后熟期時相比彈性降低了2.3%；24個月后熟期時，與21個月相比，千頁豆腐的彈性有小幅度升高，約升高0.5%；之后千頁豆腐的彈性呈小幅度降低的趨勢。

用剛收獲的大豆與儲存半年內的大豆生產的千頁豆腐彈性相差不大，彈性偏低，主要是因為在后熟期內，生化變化主要是合成作用[10]，大豆持續發育，在大豆本身的蛋白酶作用下進一步交聯，形成較大的蛋白。糧食在后熟期時，過氧化物酶的活性逐漸減小，可以利用自身呼吸作用釋放能量，在蛋白酶系統的催化作用下，將氨基酸合成多肽鏈，進而形成蛋白質[11-13]。張來林等[14]研究發現，隨著時間的推移，大豆的巰基減少、二硫鍵增加，表現為蛋白之間交聯增加，從而為硬度和彈性的提高提供了部分理論支持。千頁豆腐的硬度和彈性變化趨勢有較大的相似性，分析認為主要與大豆的蛋白結構完整程度有較大關系。后熟期為24個月的大豆(冬季)生產的千頁豆腐稍差于當年春季(后熟期為15～18個月)的產品，但是差異性較小，而后熟期21個月(夏季)的大豆生產的千頁豆腐，在硬度和彈性上均明顯劣于上述兩個加工季節，因此認為在30個月后熟期內，第二個夏季(儲存21個月)高溫高濕的大豆加工環境，對千頁豆腐的影響高于大豆自身的變化。

2.3 不同儲存期的大豆對千頁豆腐色值的影響

對不同儲存期的大豆進行千頁豆腐制作后，用色度儀測定色值，結果如圖3所示。

圖3 不同儲存期的大豆對千頁豆腐色值的影響

從圖3可以看出，用剛收獲的大豆生產的千頁豆腐L值較高，為83.2，b值較低，為13.3，外觀顏色較白，亮度高。儲存6個月時(第一個冬春季節)，L值和b值變化均較小；儲存9個月時，L值下降趨勢明顯,b值升高也較明顯，外觀顏色有變黃的跡象，亮度變低。與剛收獲的大豆生產的千頁豆腐相比，儲存9～18個月的L值降低1.6%～3.6%，b值升高5.3%～12.8%，外觀顏色有變黃的趨勢，亮度降低。儲存18～24個月，L值降低較少，而b值增長迅速，與剛收獲的大豆生產的千頁豆腐相比，儲存24個月時b值增加了21.1%，而L值只降低了4.1%，外觀顏色變黃的趨勢明顯，亮度變化不大。儲存30個月時，變黃的趨勢大于變暗的趨勢。

分析認為，隨著大豆的儲藏，大豆活體受到環境溫濕度的影響，在夏季時，呼吸作用較高，變化較快，冬春季節變化慢。引起大豆呈現黃色的物質主要是黃酮類化合物，這類化合物是大豆生長中形成的一類次級代謝產物,隨著儲存時間的延長，作為活體的大豆為了維持其生命活動的最低需求，各種酶代謝自發控制，從而造成次級代謝產物的相對增加和積聚，進而加速了黃酮類化合物的生成。Hsieh[15]、Chiari[16]等指出,大豆中的大豆異黃酮是諸多植物中含量最高的，同時Gutierrez-Gonzalez等[17]給出了大豆異黃酮的代謝途徑，在此基礎上崔艷偉等[18]對不同時期的大豆進行了異黃酮相關酶的表達情況研究，得出與大豆異黃酮含量相關的酶從始粒期到完熟期，抑制性的酶表達降低，促進性的酶表達升高，說明當大豆成熟后，在后熟期大豆異黃酮產生的速度提高，積累量增加，在大豆表觀上表現為顏色變暗，黃色增強，進而造成SPI的黃色值增加。Kim等[19]研究表明，在3年內異黃酮含量變化范圍為699.7～2 581.6 mg/kg，這為千頁豆腐色值隨著儲存期的延長b值不斷增加的結果提供了數據支持。

3 結 論

對不同儲存期大豆提取的SPI制作千頁豆腐的研究發現：經過9～18個月儲存期的大豆生產的千頁豆腐的硬度、彈性和色值均較好，同時穩定性高，千頁豆腐的品質優良。