高溫蒸煮結(jié)合濕法超微粉碎對豆渣物性的影響

宋 淼，張 蓓，劉雅馨，謝珍珍，袁銘澤，張園園，侯欣雨，喬明武

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州 450002）

0 引言

我國是世界上大豆制品生產(chǎn)和消費(fèi)的主要國家，豆渣是大豆生產(chǎn)過程中的主要副產(chǎn)物，占大豆質(zhì)量的16%～25%[1]。豆渣膳食纖維含量豐富，膳食纖維作為一種多糖物質(zhì)，具有相當(dāng)重要的生理功能。在居民膳食結(jié)構(gòu)精細(xì)的今天，膳食纖維不但被學(xué)術(shù)界關(guān)注，而且被普通百姓所接受。豆渣作為傳統(tǒng)豆制品工藝中的產(chǎn)物，營養(yǎng)豐富，但口感粗糙，水分含量高，不適宜直接食用和長期貯藏[2]。干燥后磨粉利用，因其干燥處理能耗高、成本高[3-4]、價值產(chǎn)出比不匹配而未被規(guī)模利用開發(fā)。目前，除少部分被用作飼料及制備膳食纖維外，其余大都被作為廢棄物處理，污染環(huán)境。

目前，豆渣綜合利用的相關(guān)研究主要對膳食纖維的制備及改性方面，通過改變膳食纖維的特性來提高其利用率。金楊等人[1]研究了與傳統(tǒng)制漿工藝相比快速制漿工藝制備的豆渣膳食纖維的物化特性，可溶性膳食纖維的含量明顯提高，持水力、膨脹性、溶解度及色澤等均有不同程度的改善。張茂龍等人[3]通過高速切割技術(shù)可以將濕豆渣粉碎的粒徑達(dá)到72 μm。楊新俊等人[5]利用濕法超細(xì)粉碎技術(shù)對全豆豆?jié){中纖維顆粒的影響，研究表明濕法超細(xì)粉碎可以極大地降低豆渣粗纖維顆粒尺寸，口感柔和，基本達(dá)到無渣化。

對豆渣進(jìn)行高溫改性結(jié)合濕法超細(xì)粉碎技術(shù)處理，研究濕豆渣在粒徑分布、穩(wěn)定性、黏度、凝膠性、色澤等方面的變化，探討豆渣的濕法利用途徑，為豆渣的規(guī)模化利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

鮮濕豆渣，鄭州豐樂路農(nóng)貿(mào)市場豆腐加工店提供。

1.2 儀器與設(shè)備

QDSF9000-2A型精磨機(jī)，無錫輕大食品裝備有限公司產(chǎn)品；Rise-2008型激光粒度儀，濟(jì)南潤之科技有限公司產(chǎn)品；TDL-5-A型離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品；NDJ-8S型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，上海精天電子儀器有限公司產(chǎn)品；FA2004B型電子分析天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；TA.XTplus型物性分析儀，英國SMS公司產(chǎn)品；CR-5型臺式色彩色差計(jì)，柯尼卡美能達(dá)產(chǎn)品。

1.3 樣品的制備

取600 g豆渣分為2份。一份直接超微粉碎，將豆渣按照1∶3加水稀釋后，采用QDSF9000-2A型精磨機(jī)，按照1，2，3檔（循環(huán)時間分別為2，4，6 min）分別進(jìn)行濕法超微粉碎；另一份在沸水下蒸15 min，冷卻后按照上述方法進(jìn)行超微粉碎。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 豆渣成分含量測定

豆渣中水分、蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪、灰分的含量均按照GB 5009中的方法測定。

1.4.2 豆渣漿液粒徑的測定

豆渣漿液粒徑分布利用Rise-2008型激光粒度分析儀測定。具體方法參照文獻(xiàn)[6]稍作修改，豆渣漿液樣品用無水乙醇分散，測試前超聲處理30 s，測試時折射率為1.36，攪拌速率為900 r/min，循環(huán)泵速率為1 500 r/min。粒徑分布以D10，D50，D90和Dav表示（D10，D50，D90，Dav分別代表顆粒累計(jì)分布為10%的粒徑、中值粒徑、顆粒累計(jì)分布為90%的粒徑、平均粒徑）[7]。

1.4.3 豆渣漿液穩(wěn)定性的測定

將處理后的豆渣溶液置于50 mL比色管中，室溫下放置 0.5，2.0，4.0，8.0，12.0，24.0 h，1 周，2 周后觀察漿液變化。

1.4.4 豆渣漿液黏度測定

將制備好的豆渣漿液室溫放置60 min后，采用NDJ-8S旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，選用3號轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為12 r/min，測量結(jié)果的百分計(jì)標(biāo)度為40%～90%。

1.4.5 豆渣漿液凝膠強(qiáng)度測定

凝膠強(qiáng)度的測定參照呂振磊等人[8]的方法，略作修改。取30 mL制備好的豆渣漿液放置于尺寸φ60×15 mm鋁制培養(yǎng)皿中，冷卻后在4℃冰箱貯存24 h后，采用TA.XTplus型物性分析儀測定其凝膠強(qiáng)度。參數(shù)設(shè)定：探頭P/0.5，測前速度1 mm/s，測中速度1 mm/s，測后速度5 mm/s，下壓距離為10 mm，觸發(fā)感應(yīng)力為2 g。

1.4.6 豆渣漿液的色澤測定

采用美能達(dá)CR-5型臺式色彩色差計(jì)，以透射方式測量豆渣漿液的色差，可以得到L*、a*、b*3個值，L*表示色素溶液的亮度，a*表示紅綠值，b*表示黃藍(lán)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料濕豆渣主要成分含量

采用的原料豆渣來自小型豆腐加工店，是生漿工藝加工傳統(tǒng)豆腐的副產(chǎn)物。

豆渣的主要成分分析見表1。

表1 豆渣的主要成分分析/g·（100 g）-1

由表1可以看出，100 g濕豆渣中約含有86 g水分，6.5 g粗纖維，3.5 g蛋白質(zhì)、1 g脂肪。豆渣中除水分外，粗纖維和蛋白質(zhì)含量很高，粗纖維主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠等膳食纖維組成，具有促進(jìn)腸胃蠕動、降脂、調(diào)節(jié)血糖等功能[9]。蛋白質(zhì)主要由7S和11S球蛋白組成，屬于優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。

2.2 不同處理豆渣漿液粒徑分布

不同處理豆渣漿液顆粒粒徑分布見圖1，不同處理后豆渣漿液顆粒分布見表2。

由圖1和表2可以看出，不同處理對豆渣漿液顆粒粒徑分布影響較大，各豆渣漿液顆粒的平均粒徑Dav為59.61～110.79 μm，其中經(jīng)高溫蒸煮15 min后，濕法超微粉碎6 min的豆渣漿液具有最小的粒徑值（D10，D50，D90，Dav），而直接濕法超微粉碎2 min的豆渣漿液的粒徑值（D10，D50，D90，Dav）最大。由圖1可以看出，在同一處理?xiàng)l件下，隨著濕法超微粉碎時間的延長，豆渣漿液的粒徑分布范圍逐漸變窄；而同一粉碎時長下，經(jīng)高溫蒸煮15 min后的豆渣漿液較直接超微粉碎的豆渣漿液的粒徑具有更窄的粒徑分布范圍及更小的中值粒徑D50。結(jié)果表明，經(jīng)高溫蒸煮后，隨著超微粉碎時間的增加，豆渣漿液具有更均勻的粒徑分布。從圖1中粒徑的累計(jì)分布中也可以看出，不同的處理方式對豆渣漿液粒徑的分布具有明顯的影響，其中經(jīng)高溫蒸煮處理和較長時間超微粉碎的豆渣漿液顆粒的粒度分布范圍更窄，與微分分布的結(jié)果一致。

2.3 不同處理對豆渣漿液穩(wěn)定性的影響

表2 不同處理后豆渣漿液顆粒分布/μm

不同處理豆渣漿液穩(wěn)定性結(jié)果見圖2。

將直接粉碎和蒸煮15 min后的豆渣漿液分別置于50 mL比色管中，室溫下放置1，4，8，12，24，48，72 h，1周，2周后觀察漿液變化。結(jié)果顯示，蒸煮豆渣15 min后再進(jìn)行濕法粉碎，豆渣漿液在48 h內(nèi)均未出現(xiàn)肉眼可見明顯變化，粉碎時間在2 min的豆渣漿液72 h后底部出現(xiàn)渾濁，2周后豆渣漿液分層明顯，有清水析出。粉碎時間在6 min的豆渣漿液在2周后才出現(xiàn)輕微渾濁，分層并不明顯。未經(jīng)蒸煮直接處理的豆渣漿液在24 h內(nèi)均有不同程度的分層，析出清水，粉碎時間在2 min的豆渣漿液分層現(xiàn)象最為顯著。表明加熱蒸煮對豆渣漿液穩(wěn)定性影響比較大，未經(jīng)蒸煮超微粉碎的豆渣漿液粉碎時間越長，豆渣漿液越穩(wěn)定，這是因?yàn)槎乖诜鬯檫^程中由于高速剪切產(chǎn)生大量熱，在一定程度上改性豆渣，從而進(jìn)一步證明熱處理對豆渣的特性影響較大。

2.4 不同處理對豆渣漿液黏度的影響

不同處理后豆渣漿液的黏度見圖3。

豆渣漿液的黏度是研究其流變性重要的指標(biāo)，由漿液內(nèi)部分子之間發(fā)生相對運(yùn)動時產(chǎn)生摩擦阻力的大小表示[10-11]。由圖3可以看出，高溫蒸煮后豆渣漿液的黏度整體比直接處理的豆渣漿液黏度大，而且隨著豆渣超微粉碎時間的延長，豆渣漿液的黏度也在逐漸增大。經(jīng)高溫蒸煮15 min后超微粉碎6 min的豆渣漿液黏度值達(dá)到了1 759.8 mPa·s，是未經(jīng)蒸煮直接超微粉碎6 min的豆渣漿液黏度值的2倍。這可能是由于經(jīng)高溫蒸煮后，豆渣中的膳食纖維含量產(chǎn)生變化及蛋白質(zhì)發(fā)生變性，導(dǎo)致了豆渣漿液黏度劇增。而且，隨著超微粉碎時間的延長，黏度略增。這是由于超微粉碎后，豆渣膳食纖維的粒徑降低，豆渣漿液體系中微粒之間相互作用力改變，空間交叉作用增強(qiáng)，黏滯阻力增加，與豆渣漿液穩(wěn)定性情況一致。

2.5 不同處理對豆渣漿液凝膠性的影響

不同處理后豆渣漿液的凝膠強(qiáng)度見圖4。

豆渣漿液的凝膠強(qiáng)度是研究其流變學(xué)特性的重要指標(biāo)，對豆渣漿液的凝膠形成性能、凝膠加工及豆渣漿液制品的食用品質(zhì)都具有較大影響[12]。圖4表

明了不同處理?xiàng)l件下對豆渣漿液的凝膠強(qiáng)度變化產(chǎn)生的影響。其中，經(jīng)高溫蒸煮15 min后再進(jìn)行超微粉碎的豆渣漿液的凝膠強(qiáng)度，均比直接超微粉碎的豆渣漿液凝膠強(qiáng)度顯著提高。這是由于高溫條件下，蛋白質(zhì)受熱變性展開，由于疏水基團(tuán)等反應(yīng)基團(tuán)的暴露，展開的蛋白質(zhì)重新聚合并形成了穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。而且隨著超微粉碎時間的延長，豆渣漿液的粒徑減小，使得分子間通過氫鍵的結(jié)合更為容易，從而促進(jìn)了凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成更為緊密，使得凝膠強(qiáng)度增大。

2.6 不同處理對豆渣漿液色澤的影響

不同處理后豆渣漿液的色澤見表3。

表3 不同處理后豆渣漿液的色澤

表3為不同處理方式下，豆渣漿液色澤的變化情況。其中L*代表亮度，測定結(jié)果越大，表示樣品越白；a*代表紅綠值，其值大于0代表樣品呈紅色，其值小于0代表樣品呈綠色，值越大表示樣品顏色越紅；b*代表黃藍(lán)值，其值大于0代表樣品呈黃色，小于0代表樣品呈藍(lán)色，值越大表示樣品顏色越發(fā)黃[13]。

由表3可以看出，蒸煮后豆渣漿液的亮度整體比直接處理的豆渣漿液亮度顯著降低，而且隨著豆渣超微粉碎時間的延長，豆渣漿液的亮度也在逐漸降低。這是因?yàn)楦邷卣糁蠛螅乖鼭{液發(fā)生了美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生了褐變。經(jīng)高溫蒸煮處理后的豆渣漿液紅綠值a*增加，紅色加深，黃藍(lán)值b*增加，黃色越深，表明豆渣漿液褐變程度更深。這是由于在高溫蒸煮下，豆渣中含有羰基基團(tuán)的還原糖和含有氨基基團(tuán)的化合物，如蛋白質(zhì)、氨基酸等，發(fā)生了美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生了黑色絡(luò)合物，因此豆渣漿液的色澤逐漸加深。

3 結(jié)論

經(jīng)高溫改性及超微粉碎處理后，豆渣漿液的粒徑分布、穩(wěn)定性、黏度、凝膠強(qiáng)度及色澤等功能性質(zhì)均產(chǎn)生了一定程度的改變，但針對不同物性指標(biāo)的影響不同。其中，豆渣漿液的粒徑值顯著降低，漿液穩(wěn)定性增強(qiáng)，黏度增大，凝膠強(qiáng)度增大，但由于發(fā)生了美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致豆渣漿液顏色變深。因此，可以根據(jù)不同的食品加工需要來選擇合適的高溫蒸煮及超微粉碎條件，來改善豆渣的物性指標(biāo)，提高豆渣的利用率。