紫甘藍豆腐的工藝優化及其營養成分分析

羅清鈴,黃業傳,張 可

(西南科技大學生命科學與工程學院,四川綿陽 621010)

豆腐是中國傳統豆制品,歷史悠久,距今已有2000多年的歷史[1]。豆腐中含有鈣、鎂、磷、鐵等多種人體必需的微量元素,不僅有益于預防心臟病,而且有利于提高心臟活力[2]。豆腐中含鈣量高,容易消化吸收,經常食用豆腐,可以降低血液中膽固醇的含量,減少動脈硬化的機會,同時對神經衰弱和體質虛弱的人有很大的利益,對高血壓、冠心病等患者在治療過程中有一定的輔助療效作用[3-6]。豆腐中還含有多種人體所需要的氨基酸,尤其是必需氨基酸,而且不含膽固醇,常食豆腐能使人體內呈酸性,非常有利于牙齒和骨骼的健康。

紫甘藍又稱紅甘藍、赤甘藍,俗稱紫包菜,十字花科、蕓苔屬甘藍種中的一個變種[7]。紫甘藍的營養成分包括碳水化合物、蛋白質、維生素(如葉酸、抗壞血酸、維生素原A、生育酚等)、礦物質(銅、鐵、硒、鈣、錳、鋅等)[8]。除此之外,還含有豐富的生物活性物質,比如多酚、花色苷、硫苷等[9]。而在蕓苔屬蔬菜中,紫甘藍中的花青素、酚類等物質的含量相比同屬的其他蔬菜更為豐富[10]。其紫甘藍中含有的花青素具有很強的抗氧化作用,能清除體內自由基,并具有降低甘油酯水平、抑制膽固醇吸收等功能[11-12]。

隨著人們生活水平的不斷提高,對飲食的要求已不僅僅停留在味覺上,而是向著外形新穎美觀和營養平衡的方向發展[13]。但是傳統豆腐色澤單一,口味單調。現有研究員對芝麻豆腐[14]、胡蘿卜豆腐[15-16]、芹菜汁內酯豆腐[17]、黑果腺肋花楸豆腐[18]等各種彩色豆腐進行了研究。將蔬菜榨成汁加入到豆腐中正好改變了豆腐色彩單一的缺點,并且其中含有的營養成分也對傳統豆腐起到一定的補充作用。目前雖然有關于彩色豆腐的研究,但將紫甘藍汁添加入豆腐中,對豆腐感官性能以及營養成分的影響卻尚未探究。試驗通過考察感官評價,營養物質的成分等方面,判斷彩色豆腐的品質,以期為生產紫甘藍豆腐提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆(5.79%水分,34.95%蛋白質,24.18% 脂肪) 購于綿陽市涪城區沃爾瑪超市;紫甘藍 購于綿陽市涪城區沃爾瑪超市;葡萄糖內酯 食品級,江西新黃海醫藥食品化工有限公司;無水乙醚 分析純,成都市科隆化學品有限公司;硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、鹽酸、硼酸、溴甲酚綠、氫氧化鈉 均為分析純,成都市科龍化工試劑廠;甲基紅、95%乙醇 均為分析純,成都市金山化學試劑有限公司。

MJ-L500原汁機 松下電器;BS223S電子天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;HH-S數顯恒溫水浴鍋 浙江金壇市正基儀器有限公司;L-8800全自動氨基酸分析儀 日立;140×140×80 mm豆腐盒 深圳市潤唐電器有限公司;SZF-06A粗脂肪測定儀 上海華睿儀器有限公司;KDN-102C定氮儀 上海纖檢儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 紫甘藍豆腐的制備

1.2.1.1 工藝流程

1.2.1.2 操作要點 參考文獻[19]的操作。浸泡:水溫17～25 ℃,時間為6～8 h以上,浸泡適當的大豆表面比較光亮,沒有皺皮,豆瓣易被手指掐斷;水洗:用水清洗浸泡的大豆,去除浮皮和雜質,降低泡豆的酸度;磨漿:用磨漿機磨豆,磨制時每kg濕豆加入50～55 ℃的熱水約3000 mL。過濾:紫甘藍先在沸水里燙漂,再榨汁過濾。先用80目的濾布過濾,再用100目的濾布過濾,邊攪拌邊過濾;煮漿:煮漿使蛋白質發生熱變性,煮漿溫度要求達到95～98 ℃,保持5 min;冷卻:葡萄糖酸內酯在50 ℃以下不發生凝固作用,為使它能與豆漿均勻混合,把豆漿冷卻至50 ℃左右;點漿:豆漿中添加一定比例的紫甘藍汁,混合均勻,再加入一定量的葡萄糖酸-δ-內酯(GDL);加熱:將混合好的豆漿置于水浴鍋中在一定溫度下恒溫水浴25 min;壓制:在沖漿盒中裝滿水壓上,2 h后提起并倒掉沖漿盒里的水,打開豆腐布把沖漿盒原樣壓回,翻轉后即可取出壓制好的豆腐。

1.2.2 單因素實驗

1.2.2.1 紫甘藍添加量對豆腐感官評分的影響 紫甘藍汁的添加量分別為9%、13%、17%、21%、25%,GDL添加量為0.30%,凝固溫度90 ℃。此時,研究紫甘藍汁對豆腐感官評分的影響。

1.2.2.2 GDL添加量對豆腐感官評分的影響 GDL添加量分別為0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%,紫甘藍添加量為21%,凝固溫度90 ℃。此時,研究凝固劑對豆腐感官評分的影響。

1.2.2.3 凝固溫度對豆腐感官評分的影響 凝固溫度分別為75、80、85、90、95 ℃;紫甘藍添加量為21%,GDL添加量為0.30%。此時,研究溫度對豆腐感官評分的影響。

1.2.3 響應面法優化實驗 采用Box-Behnken Design的響應面優化法,紫甘藍汁添加量(A)、GDL添加量(B)、凝固溫度(C)為自變量,感官評分為響應值。

由單因素得出各因素的最佳水平及相鄰水平設計響應面實驗,具體響應面因素表見表1。

表1 響應面因素水平設計Table 1 Factor and level of response surface

1.2.4 感官評價 由10名進行過感官評價學習的食品專業研究生組成感官分析小組。參照朱鳳妹等[18]的研究并進行對應的調整制定評價標準,見表2。根據此標準進行評判,滿分100分,結果取平均值。

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

1.2.5 豆腐營養指標的測定 水分的測定采用GB/T 5009.3-2010中的直接干燥法進行測定;脂肪的測定采用GB/T 5009.6-2010中索氏抽提法進行測定;蛋白質的測定采用GB/T 5009.5-2010中凱式定氮法進行測定。

氨基酸的測定:樣品的前處理:豆腐成品冷凍干燥保存。準確取樣品700 mg左右于5 mL塑料離心管中,加入3 mL 6%磺基水楊酸溶液振蕩搖勻,超聲30 min,置冰箱冷藏過夜后再超聲30 min,2000 r/min離心5 min。用0.22 μm濾膜過濾上機分析。

檢測條件:一個樣品分析周期53 min,分離柱:4.6 mm×60 mm,洗脫液流速0.4 mL/min,柱溫70 ℃,柱壓9.627 MPa;反應柱:茚三酮及茚三酮緩沖液流速0.35 mL/min,柱溫135 ℃,柱壓1.078 MPa。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 紫甘藍添加量對豆腐的影響

在固定的GDL添加量0.30%,凝固溫度90 ℃條件下,紫甘藍添加量對豆腐感官評分的影響主要見表3。結果表明紫甘藍添加量主要影響豆腐的口味和顏色。紫甘藍添加量越高,口味評分越高,其綜合評分越高,但當紫甘藍添加量達到21%后,其評分略微降低。可能是因為,蛋白質濃度越高,在GDL的作用下,越容易形成網狀結構,其保水性就越好,口感越細膩,品評人員更容易接受,當添加量達到21%時,蛋白質濃度較低,其口感粗糙,且紫甘藍中的單寧具有澀味,添加過多,對豆腐的口味有一定的影響,致使評分降低。由表3可以看出,紫甘藍添加量在21%時,其感官評分最高,響應面優化范圍選取其評分最高及其相鄰水平,所以紫甘藍添加量選取17%～25%。

表3 紫甘藍添加量對豆腐的影響(分)Table 3 Effect of purple cabbage addition on tofu(score)

表4 GDL添加量對豆腐的影響(分)Table 4 Effect of GDL addition on tofu(score)

2.2 GDL添加量對豆腐的影響

GDL添加量對豆腐感官評分的影響主要見表4。由表得出,隨著GDL添加量增加,豆腐質地評分越來越高,因為GDL添加量越大,保水性越好,質地越細膩,評分人員更容易接受,但當GDL添加量達到0.30%后,豆腐的口味變酸,致使口味評分降低。響應面優化范圍選取其評分最高及其相鄰水平,所以GDL添加量為0.15%～0.35%。

2.3 凝固溫度對豆腐的影響

在固定的紫甘藍添加量21%,GDL添加量0.30%條件下,凝固溫度對豆腐感官評分的影響主要見表5。結果表明,凝固溫度為75 ℃,豆腐不成型,隨著凝固溫度增加,豆腐的凝固狀態越來越好,但當溫度高于90 ℃時,其質地變差,評分降低。該結果與張青孌等[20]研究結果相似。可能是由于添加紫甘藍汁,蛋白質濃度降低,在相同的時間內,蛋白質的網狀結構需要更高的溫度來完成。并且隨著豆漿熱處理溫度的繼續升高,大豆蛋白的熱變性程度增大,大豆蛋白分子之間結合的更為緊密,分子之間的空隙變小,導致豆腐與水結合的能力降低,從而使豆腐的口感變差[21]。通過表5可以看出凝固溫度在90 ℃時,其感官評分最高,響應面優化范圍選取其評分最高及其相鄰水平,所以凝固時間范圍為85～95 ℃。

表5 凝固溫度對豆腐的影響(分)Table 5 Effect of solidification temperature on tofu(score)

2.4 響應面設計與結果

實驗采用Box-Behnken響應面設計,以感官評分為指標。實驗設計與結果如表6所示。

表6 響應面設計與結果Table 6 Design and the results of response surface

2.4.1 方差分析 由Design-Expert軟件進行多元回歸擬合,結果如表7所示。得到以Y代替響應值的回歸方程:

表7 回歸方程的方差分析Table 7 Variance analysis of regression equation

Y=-3206.26691+39.1695A+831.99375B+61.52258C-11.48125AB-0.41462AC-3BC+0.049781A2-794.6B2-0.28984C2

通過直接比較回歸方程一次項系數的絕對值大小,可以判定各項因數的主次。

2.4.2 交互作用分析 3D響應面和等高線代表兩個變量之間的交互作用,以及響應值與每組實驗水平之間的關系。其中等高線的形狀可以反映兩個變量之間的交互作用的強弱,橢圓形表示兩個變量間交互作用較強,圓形則表示較弱。紫甘藍添加量與凝固溫度的交互作用對豆腐的感官評分的影響為極顯著(P<0.01),GDL添加量與溫度的交互作用不顯著(P>0.05)。

2.4.2.1 紫甘藍添加量與GDL添加量的交互作用 根據回歸方差表可知,紫甘藍添加量與GDL添加量的交互作用對豆腐的感官有顯著影響(P<0.05),當凝固溫度為90 ℃時,紫甘藍添加量與GDL添加量的交互作用的響應曲面和等高線圖如圖1所示。在GDL添加量較低時,隨著紫甘藍添加量的增加,感官評分在逐漸升高;當GDL添加量較高時,隨著紫甘藍添加量增加,感官評分較低且基本沒有變化。可能是由于GDL添加量較低時,紫甘藍中的單寧的澀味在品評人員可接受的范圍,但當GDL添加量較高時,GDL的酸味加上紫甘藍的澀味影響了豆腐的口味,致使評分較低。當紫甘藍添加量固定時,隨著GDL添加量的增加,紫甘藍豆腐的響應值呈先升高后下降的明顯趨勢。通過將表中不同紫甘藍添加量條件下GDL臨界值對紫甘藍添加量進行線性回歸得出GDL臨界值隨著紫甘藍添加量增加以0.75%/1%的速率在下降(y=-0075x+0.3595,R2=0.98)。總體上,紫甘藍添加量處于較高添加量(25%左右),GDL添加值在0.17%附近時,紫甘藍豆腐的響應值即感官評分最高。

圖1 紫甘藍添加量與GDL添加量的交互作用對感官評分影響的響應面和等高線Fig.1 Response surface and contour line ofthe interaction between purple cabbage additionand GDL addition on sensory score

2.4.2.2 紫甘藍添加量與溫度的交互作用 當GDL添加量為0.25%時,紫甘藍添加量與溫度的交互作用的響應曲面和等高線圖如圖2所示。由圖可以看出,隨著溫度的升高,紫甘藍豆腐感官評分呈先增高后下降的趨勢。當紫甘藍添加量固定時,隨著溫度的增加,紫甘藍豆腐的響應值呈先升高后下降的明顯趨勢,由圖2等高線圖可以看出,當溫度在85～90 ℃范圍時,隨著紫甘藍添加量增加,感官評分逐漸增加,但是,當溫度在95 ℃附近時,隨著紫甘藍添加量增加,感官評分有降低的趨勢。總體上,從圖2可以看出,紫甘藍添加量處于較高添加量(25%左右),溫度在87 ℃附近時,紫甘藍豆腐的響應值即感官評分最高。

圖2 紫甘藍添加量與溫度的交互作用對感官評分影響的響應面和等高線Fig.2 Response surface and contour line ofthe interaction between purple cabbageaddition and temperature on sensory score

2.5 試驗優化結果及驗證

根據Box-Behnken試驗所得的結果和二次多項回歸方程,利用Design Expert 8.0軟件中的Optimization分析得出優化結果,即獲得最高的紫甘藍豆腐感官評分的條件為紫甘藍添加量為25%,GDL添加量0.18%,凝固溫度87 ℃。紫甘藍豆腐的最高感官評分可達到86.34分。

對最優工藝進行驗證試驗,得出感官評價為(86.40±0.57)分,顏色為紫色,軟硬適中,口感細膩,紫甘藍味與豆腐味協調適中,具有典型性。與實驗預測值幾乎一致,所以可以作為紫甘藍豆腐的最優生產工藝。

2.6 營養指標分析

2.6.1 兩種豆腐理化指標分析 通過對最優工藝參數制得的紫甘藍豆腐進行理化分析,并將其與在未添加紫甘藍汁,GDL添加量為0.18%,凝固溫度為87 ℃的條件下制作的大豆豆腐的理化指標進行比較,結果見表8。

表8 兩種豆腐理化指標比較Table 8 Comparison of physical andchemical indicators of two kinds of tofu

由表8可知,紫甘藍豆腐的蛋白質高于大豆豆腐,借鑒貴州省地方標準DB52/518-2007規定,內酯豆腐蛋白質含量應≥3%,樣品蛋白質含量達到了7.70%,高于地方標準。紫甘藍豆腐中干物質的脂肪含量均大于28%,這與Murugkar[22]的研究結果相似。紫甘藍豆腐相較于大豆豆腐,其水分含量降低。這可能是由于紫甘藍中的糖影響蛋白質的持水性,使其在壓制過程中更容易脫水,從而導致之紫甘藍豆腐的水分低于大豆豆腐。

2.6.2 兩種豆腐的氨基酸組成及含量分析 采用全自動氨基酸分析儀測定紫甘藍豆腐及其對照組的游離氨基酸,所得結果如表9。兩種豆腐所含的18種氨基酸齊全,其中包括人體所需的8種必需氨基酸。在必需氨基酸(EAA)中,紫甘藍豆腐中蘇氨酸含量最高,占EAA總量的71.7%,甲硫氨酸含量最低;在非必需氨基酸(NEAA)中,紫甘藍豆腐中谷氨酸含量最高,占NEAA總量的29.0%。

表9 兩種豆腐游離氨基酸含量比較Table 9 Comparison of FAA contents in two kinds of tofu

兩種豆腐中必需氨基酸的總量有一定的差別,紫甘藍豆腐的8種必需氨基酸占總氨基酸的含量為46.3%，比大豆豆腐必需氨基酸含量24.6%高出約一倍。同時,天門冬氨基酸和谷氨酸是氨基酸中起鮮味作用的氨基酸,在紫甘藍豆腐中,占總氨基酸的28.4%;大豆豆腐中,占總氨基酸的25.5%。說明紫甘藍豆腐比大豆豆腐具有更好的風味。

2.6.3 蛋白營養價值分析 采用氨基酸比值系數法[23]對紫甘藍豆腐中的氨基酸進行評價分析。兩種豆腐的各種氨基酸的氨基酸比值(RAA),氨基酸比值系數(RC),氨基酸比值系數分(SRC)見表10,理想氨基酸模式參照WHO/FAO提出的人體理想氨基酸模式。蛋白質中所含必需氨基酸與人體所需氨基酸的組成比例越接近,質量越好[24]。RAA 表示樣品中某種必需氨基酸的含量相當于模式中相應必需氨基酸的多少倍[25]。RC=1 時該種必需氨基酸的含量比例與模式氨基酸一致,RC>1時該種必需氨基酸的含量相對過剩,RC<1 時該種必需氨基酸的含量相對不足;其中,RC 值最低者為第一限制性氨基酸(FLAA)[26]。SRC是采用各種必需氨基酸偏離氨基酸模式的離散度來評價氨基酸的質量,用于衡量樣品蛋白質中必需氨基酸的組成比例與必需氨基酸模式的情況,SRC 值越接近100,其營養價值越高[27]。

表10 兩種豆腐蛋白質的RAA、RC、SRC的比較Table 10 Comparison of RAA,RC,SRC of protein from two kinds of tofu

由表10可知,紫甘藍豆腐蘇氨酸的RC>1,說明蘇氨酸的含量過剩,其賴氨酸的RC值最小,為第一限制氨基酸;大豆豆腐的第一限制氨基酸為甲硫氨酸。紫甘藍豆腐的SRC為-80.4387,相比與大豆豆腐,其氨基酸比值系數分減小,造成這種情況的原因可能是由于紫甘藍中含有較高量的蘇氨酸,導致紫甘藍豆腐中的蘇氨酸急劇增加,并且比大豆豆腐中的蘇氨酸高出10倍,最終使得紫甘藍豆腐的SRC值為負值。添加紫甘藍汁后的豆腐,其營養價值降低,說明紫甘藍汁的添加對豆腐的營養價值有一定的破壞。尤其是甲硫氨酸+半胱氨酸,賴氨酸,苯丙氨酸+酪氨酸的RAA明顯降低;但蘇氨酸,纈氨酸,色氨酸的RAA卻有所升高。總體上,添加紫甘藍汁的豆腐其營養價值相比于大豆豆腐有所降低,但在某些氨基酸含量中,卻也有所增加。

3 結論

在紫甘藍添加量為25%,GDL添加量為0.18%,凝固溫度為87 ℃的優化條件下制作的紫甘藍豆腐顏色為紫色,軟硬適中,口感細膩,紫甘藍味與豆腐味協調適中;最優條件下的紫甘藍豆腐含水率為79.98%,蛋白質含量為7.70%,脂肪含量為29.95%;紫甘藍豆腐含有18種氨基酸,其中蘇氨酸(Thr)含量最高。其含有人體所需的8種必需氨基酸,占全部氨基酸的46.30%;賴氨酸的RC值最小,為第一限制氨基酸。其所含的鮮味氨基酸天門冬氨基酸和谷氨酸占總氨基酸的28.4%,使紫甘藍豆腐有較好的風味。