豆渣腐乳釀制的食用膠篩選及后發酵中營養品質的變化

茍婷婷，鄭旭煦，彭 榮, ，殷鐘意，丁 倩，何 陽，陳吉雙，王 瑩

（1.重慶工商大學環境與資源學院，四川重慶 400067；2.重慶交通大學材料學院，四川重慶 400067）

我國是豆制品生產和加工大國，豆制品企業數量眾多，這些企業副產的大量豆渣營養豐富、含水量高，若不及時處理極易腐敗變質[1]。豆渣保留了大豆中的各類營養成分，如蛋白質、脂類、維生素和鈣、磷等[2-3]，但其纖維素含量較高且口感粗糙，很難被消費者直接食用[4]，目前，國內外對豆渣的開發利用主要集中在提取膳食纖維、異黃酮、大豆多肽等功能性成分[5]，這種利用方式只能用于處理小批量的豆渣，不適用于處理豆制品加工企業每日產出的成噸豆渣。要更好地高值化利用豆渣，需同時解決口感粗糙和快速處理問題，而豆渣釀制就是一種有效的方法。

目前，豆渣釀制品主要集中在豆渣部分替代黃豆釀制醬油[6]或將發酵豆渣部分加入到其他醬類中[7-8]，產品傳統單一，缺少創造性和新穎性，且部分替代僅能消耗小部分豆渣，不能為豆制品企業完全解決實質性問題。基于此，本文對傳統腐乳釀制工藝進行改進，以純豆渣為原料、以毛霉為發酵菌種進行前發酵，并利用食用膠將前發酵的基料成型再裹上食鹽凈水封壇（后發酵）釀制成豆渣腐乳。先通過跟蹤檢測6種食用膠制成的豆渣腐乳分別在后發酵中的質構變化，篩選適宜的食用膠種類和添加量；再通過跟蹤考察適宜的食用膠制成的豆渣腐乳，在3種不同溫度后發酵中的總酸、粗蛋白、氨基酸態氮和可溶性蛋白含量隨發酵時間的變化規律，以及后發酵60 d的揮發性風味物質含量，確定后發酵所需的溫度和時間，以期獲得質量優良的豆渣腐乳產品，為豆制品企業提供一種既簡便又高值化完全利用新鮮豆渣的新技術，解決豆制品企業目前存在的新鮮豆渣大量堆積易腐敗變質和低值化利用問題。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豆渣 重慶奇爽責任有限公司；麥麩 市售；雅致毛霉 玉園生物科技有限公司；魔芋膠 湖北強森魔芋科技有限公司；沙蒿子膠 山東萬達生物科技有限公司；海藻酸鈉 河南思遠生物科技有限公司；可得然膠 鄭州卓研生物科技有限公司；聚丙酸酸鈉

深圳恒生生物科技有限公司；瓜爾豆膠 上海源葉生物科技有限公司。

XT pius型質構儀 超技儀器有限公司；K9860全自動凱氏定氮儀 徐州淮搏儀器有限公司；HH-W420型水浴鍋 常州億通分析儀器有限公司； TDZ5-WS 型離心機 湘儀離心機儀器公司；鐵架臺；pHS-2F型pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司； LRH-250F 型生化培養箱 上海齊欣科學儀器有限公司；YXQ-50G型立式高壓蒸汽滅菌鍋北京海天友誠科技有限公司；RT-15多點磁力攪拌器

艾卡（ 廣州）儀器設備有限公司；潔凈操作臺 深圳市巨星凈化科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 前發酵實驗 將新鮮豆渣置于溫度為60 ℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，過60目篩，制成豆渣粉。向豆渣粉中按0.5%的質量比加入麥麩（為毛霉的生長提供碳源），復水到水分含量為62.20%，調節pH為7.5，于121 ℃下蒸煮20 min，滅菌，冷卻至室溫，接種雅致毛霉，在28 ℃的恒溫恒濕培養箱中培養64.5 h后取出備用，測定其主要營養成分含量。

1.2.2 食用膠的選擇 將瓜爾豆膠、魔芋膠、可得然膠、沙蒿子膠、海藻酸鈉、聚丙烯酸鈉等6種膠粉與水按一比三（即一份膠粉加三份冷水）浸泡30 min。待吸水膨脹后水浴加熱溶解，再按質量比0.6%的添加量分別加入前發酵結束的基料中，混合均勻，利用模具將質量為20 g的基料成型為塊狀，按質量比20%的添加量裹上食鹽后于室溫下凈水封壇，每隔5 d取樣測定，對比不同食用膠對其硬度、回彈性、咀嚼性和內聚性的影響。每次取樣測定9個平行，取平均值。

1.2.3 食用膠添加量的確定 將1.2.2中選出的膠體按照質量比0.05%、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%的添加量分別添加到前發酵結束的基料中，以下操作步驟同1.2.2。考察食用膠添加量對其硬度、回彈性、咀嚼性和內聚性的影響。

1.2.4 后發酵實驗 在適宜的食用膠添加量下，將裹好食鹽的塊狀基料分別于室溫（25～35 ℃）、28 ℃和40 ℃下凈水封壇保存60 d，前期每隔7 d取樣測定一次，后期每隔10 d取樣測定一次，探討不同后發酵溫度和時間對豆渣腐乳的粗蛋白、可溶性蛋白、總酸和氨基酸態氮含量的影響。每種溫度每次取3個平行，取平均值。

1.2.5 揮發性風味物質測定 分別測定3種溫度下后發酵60 d的豆渣腐乳的揮發性風味物質。

1.2.6 產品衛生指標檢測 選擇綜合質量最好的一組產品測定其衛生指標。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 質構的測定條件 在XTpius質構儀中選用P/50探頭，測試前速率：2 mm/s；測試速率：1 mm/s；測試后速率：1 mm/s；壓縮比：50% ；兩次激活感應力：5 g[9]。

1.3.2 粗蛋白及可溶性蛋白的測定 參考文獻[10]的操作。采用GB/T 5009.5-2010《食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法測定總氮及可溶性蛋白的含量。

1.3.3 氨基酸態氮及總酸的測定 采用GB 5009.39-2003《醬衛生標準的分析方法》甲醛滴定法測定總酸及氨基酸態氮的含量[11]。

1.3.4 風味物質的測定 委托第三方檢測機構（科創質量）采用100 μL PDMS固相微萃取針（美國SUPELCO公司）和6890N-5975B型氣質聯用儀（Agilent）測定豆渣腐乳的揮發性風味物質。

1.3.5 產品質量檢測 委托第三方檢測機構（安徽國科檢測）參照GB2717-2014《食品安全國家標準-豆制品》測定豆渣腐乳中鉛、黃曲霉毒素、總砷、沙門氏菌、赭曲酶毒素、金黃色葡萄球菌、大腸菌群等衛生指標。

1.4 數據分析

采用OriginPro 9.0 及Excel進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 前發酵實驗

豆渣前發酵前后的主要營養成分含量如表1所示。由表1可以看出，豆渣發酵前的蛋白質含量為13.41 g/100 g，發酵后的蛋白質含量為12.48 g/100 g，降低了6.94%；同時，脂肪含量下降了76.05%，半纖維素含量下降了43.63%，纖維素含量升高了10.40%。這是因為：在發酵過程中，毛霉所產的蛋白酶、脂肪酶、半纖維素酶等酶系將蛋白質、脂肪、半纖維素等物質分解，導致其含量下降[12]；雖然纖維素酶也在不斷分解纖維素，但其分解速率小于蛋白質、脂肪和半纖維素的分解速率，導致纖維素的相對含量不降反升。半纖維素和纖維素是影響豆渣口感的主要因素，通過前發酵可以有效改善豆渣的口感。

表1 發酵前后豆渣的組成分析Table 1 Composition analysis of bean dregs before and after fermentation

2.2 食用膠的選擇

由于豆渣為散裝顆粒物質，僅通過模具無法成型為塊狀，而食用膠中含有羧基、羥基等親水基團，能與水分子發生水化作用，形成粘稠狀態，從而起到增黏作用，有利于豆渣腐乳成型。以豆腐乳標準，豆渣腐乳的硬度，回彈性，咀嚼性，內聚性的數值越接近豆腐乳越好。

圖1 不同食用膠對豆渣腐乳的質構的影響Fig.1 Effect of different edible gums on the texture of fermented bean dregs curd

由圖1（a）可以看出，瓜爾豆膠、魔芋膠、可得然膠、沙蒿子膠、海藻酸鈉和聚丙烯酸鈉6種膠體中的豆渣腐乳硬度均隨發酵時間的增加呈現出先下降后逐漸趨于平穩的變化趨勢，這是因為，在后發酵初期，豆渣腐乳表面的鹽分滲入內部使水分析出，致使豆渣腐乳表面的水分含量不斷升高，其硬度則表現出不斷下降的狀態[13-14]；而且鹽分和發酵體系中的生物酶對膠體的結構有一定的破壞作用，導致豆渣腐乳內部的結構松散，在宏觀上表現出硬度下降的現象。圖1（a）表明，魔芋膠的硬度一直處于其他膠體之上，魔芋膠在豆渣腐乳的成型中表現出較好的穩定性，能更好地起到膠連、黏接原料顆粒的作用。這是因為魔芋膠可以和豆渣中蛋白質的極性末端發生反應，將鹽溶蛋白和脂肪有機結合在所形成的凝膠網絡中，使添加魔芋膠的豆渣腐乳硬度大于其他5種膠體的豆渣腐乳硬度[15]。

由圖1（b）可知，6種膠體成型的豆渣腐乳的回彈性隨時間的增加變化不大，這是因為在后發酵初期，豆渣腐乳內部的菌體還未全部被抑制，在豆渣腐乳內部生長繁殖產生菌絲體，使內部結構緊密不易破壞，故回彈性變化不大[13]。

由圖1（c）可知，魔芋膠和可得然膠的咀嚼性隨著時間的增加呈先減小再增加至穩定的變化趨勢，而其余四種膠體隨時間的增加，咀嚼性呈現先減小再上升后又減少至平穩狀態的變化趨勢。這是因為在后發酵初期，豆渣腐乳表面的鹽分滲入使水分析出，使豆渣腐乳表面水分含量增高，咀嚼性呈現出降低的趨勢，隨后水分開始揮發，咀嚼性逐漸回升；之后隨著發酵時間繼續增加，膠體開始被發酵體系中的酶系分解，導致內部結構松散，不耐酶解的膠體的咀嚼性開始下降至平穩，而耐酶解的魔芋膠和可得然膠的咀嚼性能夠保持相對穩定的狀態。

圖1（d）表明，6種膠體成型的豆渣腐乳的內聚性沒有明顯差異，均隨時間的增加呈現先增加再達到平穩的狀態，這是因為在后發酵初期，發酵體系中的微生物會繼續生長產生大量菌絲體，相互纏繞，使豆渣腐乳內部基料連接緊密，內聚性不斷上升；之后隨著發酵時間的增加，豆渣腐乳內部的菌體全部被抑制，不再繼續產生菌絲體，從而內聚性開始達到穩定狀態[16]。

綜上，選用魔芋膠作為成型豆渣腐乳的膠體較為合適。

2.3 魔芋膠添加量的確定

由圖2（a）可知，當魔芋膠的添加量為0.1%時，豆渣腐乳的硬度最大，且隨發酵時間的增加呈現先略微下降再趨于穩定的變化趨勢。這是因為適量的魔芋膠可以與蛋白質發生交聯作用，形成較穩定的復合體，從而加強了豆渣顆粒之間的結合力，使硬度處于較高且較穩定的狀態。而魔芋膠添加量再增加，魔芋膠本身具有的良好持水能力發揮了主要作用，宏觀上表現為硬度下降[17]。

從圖2（b）和圖2（d）可知，魔芋膠的不同添加量對豆渣腐乳的回彈性和內聚性沒有明顯影響。這是因為豆渣腐乳的回彈性和內聚性主要受到后發酵體系中的菌絲體的影響[18]，與魔芋膠的添加量關系不大。

圖2 魔芋膠的不同添加量對豆渣腐乳質構的影響Fig.2 Effect of the different content of konjac gum on the texture of fermented bean dregs curd

從圖2（c）可知，當魔芋膠的添加量為0.1%時，咀嚼性最好，且隨發酵時間的增加呈現先增加后趨于穩定的變化趨勢，這是因為當添加量小于0.1%時，不能較好的交聯豆渣顆粒；而當添加量過多時，魔芋膠的持水性占據主導地位，咀嚼性下降。

綜上，為保持豆渣腐乳較好的形態和口感，適宜的魔芋膠添加量為0.1%。

2.4 后發酵中豆渣腐乳的營養成分變化

2.4.1 粗蛋白含量的變化 由圖3可知，后發酵體系中3種溫度下豆渣腐乳的粗蛋白含量均是隨時間的增加呈現先緩慢增加再減小后趨于平穩的變化趨勢，且含量大小基本一致。這是因為在后發酵初期，微生物代謝活動旺盛，糖類物質被微生物分解利用，致使粗蛋白含量相對增加；在后發酵的中后期，發酵體系中復雜的生理生化反應使粗蛋白含量出現波動后趨于穩定的狀態[19]。粗蛋白含量是所有含氮物質的總和，發酵溫度對其影響不大。

圖3 后發酵過程中豆渣腐乳的粗蛋白含量變化Fig.3 Change of crude protein content during the postfermentation process of fermented bean dregs curd

2.4.2 可溶性蛋白含量的變化 可溶性蛋白含量是蛋白質水解度的宏觀表現。由圖4可知，后發酵體系中3種溫度下豆渣腐乳的可溶性蛋白含量均隨發酵時間的增加呈先增加后趨于平穩的變化趨勢，室溫與28 ℃相差不大，40 ℃普遍較高，且3種溫度下可溶性蛋白的含量均在40 d左右達到穩定的狀態。這是因為，中性蛋白酶的活力受發酵環境的影響，會隨發酵時間的增加而減弱，這使可溶性蛋白含量先增加后逐漸平穩；隨著發酵溫度的升高，中性蛋白酶的活性增大，蛋白質的水解速度加快，可溶性蛋白的溶解度也隨溫度的升高而增大[20-21]，高鹽對中性蛋白酶的影響較大[22]，發酵一段時間后豆渣腐乳的中性蛋白酶活力均降到較低水平，所以3種溫度下的豆渣腐乳可溶性蛋白含量均在40 d后逐漸趨于平穩。

圖4 后發酵過程中豆渣腐乳可溶性蛋白含量的變化Fig.4 Change of soluble protein content during the postfermentation process of fermented bean dregs curd

2.4.3 氨基酸態氮含量的變化 由圖5可知，后發酵體系中3種溫度下豆渣腐乳的氨基酸態氮含量均隨發酵時間的增加呈先較快增加后緩慢增加最后達到平穩的變化趨勢，40 ℃下的氨基酸態氮含量一直高于室溫和28 ℃且更早趨于平穩。這是因為，剛進入后發酵的豆渣腐乳中蛋白酶活力較高，可以快速將蛋白質逐步水解為多肽、小肽等物質，使氨基酸態氮的含量不斷增加[23]。隨著發酵時間的增加，發酵環境中對蛋白酶活力產生負面影響的因素也越來越多，造成蛋白酶活力不斷下降，氨基酸態氮含量的增速不斷放緩直至平穩。隨著溫度的升高，中性蛋白酶的活性增大[24-25]，能夠快速地將發酵體系中的蛋白質水解為氨基酸態氮等小分子，所以40 ℃下的氨基酸態氮含量較高，更早時間趨于平穩狀態。室溫下的氨基酸態氮含量在0～45 d遠高于28 ℃的，這是因為后發酵實驗是在7～8月份完成的，重慶的平均室溫較高（25～35 ℃），加之受到晝夜溫差及天氣變化等不可控因素的影響，所以發酵體系中的氨基酸態氮含量較高。

圖5 后發酵過程中豆渣腐乳氨基酸態氮含量的變化曲線Fig.5 Change of amino nitrogen content during the postfermentation process of fermented bean dregs curd

2.4.4 總酸含量的變化 由圖6可知，后發酵體系中3種溫度下豆渣腐乳的總酸含量均隨發酵時間的增加呈現先逐漸升高后達到平穩的變化趨勢，且40 ℃的總酸含量明顯低于28 ℃和室溫。這是因為后發酵初期，可產酸的菌種較少，體系中總酸含量較低；隨著后發酵時間的增加，產酸菌利用后發酵體系中的還原糖不斷生長繁殖，代謝產酸，導致總酸含量上升[26]；隨著后發酵體系的總酸不斷積累，鹽分充分滲透基料，后發酵體系中不耐酸和鹽的微生物被抑制甚至死亡，導致產酸速率下降，總酸含量曲線呈現出趨于平穩的變化趨勢。室溫和28 ℃下發酵時，溫度有利于產酸菌生長繁殖，代謝產酸，造成總酸含量較大[27]。而40 ℃下發酵時，由于溫度較高，抑制了產酸菌的代謝活動，使總酸含量控制在較低含量范圍[28]。

圖6 后發酵過程中豆渣腐乳總酸含量的變化曲線Fig.6 Change of total acid content during the post-fermentation process of fermented bean dregs curd

2.5 揮發性風味物質

由表2可知，后發酵體系中40 ℃下豆渣腐乳的揮發性風味化合物共46種，其中醇類2種、醛類7種、酮類7種、酯類12種、酚類5種、酸類2種、其他11種；28 ℃下后發酵中豆渣腐乳的揮發性風味化合物共46種，其中醇類3種、醛類10種、酮類5種、酯類11種、酚類3種、酸類4種、其他10種；室溫下后發酵中豆渣腐乳的揮發性風味化合物共47種，其中醇類4種、醛類14種、酮類5種、酯類11種、酚類4種、酸類4種、其他5種。醇、醛、酮、酯、酚及其他物質對豆渣腐乳的風味都發揮著不可或缺的作用[29-30]。大多數的酯類化合物具有果香味或者花香味，可以賦予食品香甜味，是貢獻腐乳風味的主要物質[31]，而醛類物質的閾值較低，是腐乳香氣的主體成分[32]，酸類物質在發酵食品中除了提供酸味以外，還可以為酯類物質的合成提供前體物質[33]，對腐乳風味的貢獻不容小視。表2表明，不同溫度下豆渣腐乳的各種揮發性風味物質含量不同，40 ℃下豆渣腐乳的酯類和其他化合物含量較多，28 ℃下豆渣腐乳的醛類、酮類、酚類和酸類含量較多，室溫下豆渣腐乳的醇類、醛類、酮類和酸類物質含量較多，提示40 ℃下豆渣腐乳的風味品質更優，因此下文僅檢測40 ℃下的豆腐渣乳的衛生指標。

表2 不同溫度下豆渣腐乳的揮發性風味物質分布表Table 2 Distribution of volatile flavor substances of fermented bean dregs curd at different temperatures

2.6 衛生指標檢測結果

由于后發酵體系中40 ℃下豆渣腐乳的氨基酸態氮、可溶性蛋白含量更高、總酸含量更低且風味品質更優，所以將其送至第三方檢測機構（安徽國科檢測）參照GB2717-2014《食品安全國家標準-豆制品》測定衛生指標。由表3可以看出，其各項衛生指標均合格，說明其安全可靠。

表3 40 ℃下的豆渣腐乳的衛生指標Table 3 Health index of fermented bean dregs curd at 40 ℃

3 結論

向前發酵后的基料中添加0.1%魔芋膠使豆渣腐乳具有較優質構；在40 ℃下后發酵的豆渣腐乳中可溶性蛋白和氨基酸態氮的含量最高，分別為5.294和0.63075 g/100 g，所需要的成熟時間最短，為35 d，且40 ℃下的酯類有12種，含量為55.10%，種類最多含量最高，產品風味品質更優，且經第三方機構檢測，產品安全可靠，說明利用食用膠和發酵作用可以將豆渣釀制為豆渣腐乳新產品，為豆制品企業提供一種既簡便又高值化完全利用新鮮豆渣的新技術，解決豆制品企業目前存在的新鮮豆渣大量堆積易腐敗變質和低值化利用問題。存在的缺點和不足之處在于，豆渣腐乳的質構參數與豆腐乳還有一定差距，可以采取膠體復配的方式來進一步優化豆渣腐乳的質構。