陳曦娟，陳野，羅垠

（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

大豆蛋白質(zhì)是存在于大豆種子中諸多蛋白質(zhì)的總稱[1]。其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，且具有均衡的氨基酸組成，是最經(jīng)濟(jì)的蛋白資源，有很高的應(yīng)用價(jià)值[2]。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的大豆蛋白產(chǎn)品有粉狀大豆蛋白產(chǎn)品和組織化大豆蛋白產(chǎn)品兩種，其中組織化大豆蛋白產(chǎn)品在美國(guó)和日本的生產(chǎn)和應(yīng)用非常廣泛[3]。魏益民、康立寧等研究了高水分濕法擠壓組織化，其產(chǎn)品纖維化程度高，質(zhì)地均勻一致，富有彈性和韌性，可直接加工成為素雞、素蝦等形態(tài)和風(fēng)味多樣的食品[4]。

本研究的前期研究為即食性大豆蛋白組織化產(chǎn)品，用水分含量較低的大豆蛋白原料進(jìn)行擠壓組織化，得到的產(chǎn)品可直接食用，無需加工。但是它也存在不足之處，適口性較差。淀粉在食品的深加工中具有許多改良食品特性的作用，比如具有增稠、凝膠、黏結(jié)、成膜、潤(rùn)脹、糊化，改善質(zhì)構(gòu)、防止老化、避免析水，類似脂肪組織結(jié)構(gòu)的替代性等[5]。將淀粉添加到大豆蛋白原料中，它在擠壓過程中的變化直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)、性質(zhì)和風(fēng)味，碳水化合物在體內(nèi)的消化程度[6-7]。因此，針對(duì)此不足之處，本研究利用玉米淀粉來改善即食性大豆蛋白的口感，得到一種高蛋白、適口性好的即食性大豆蛋白組織化產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 材料

大豆分離蛋白（蛋白質(zhì)含量78.1%、水分含量6.8%）：平頂山天晶植物蛋白有限責(zé)任公司；玉米淀粉：天津市德利來食品廠。

1.2 設(shè)備

SYSLG32－Ⅱ系列擠壓膨化實(shí)驗(yàn)機(jī)：濟(jì)南賽百諾科技開發(fā)有限公司；TA－XT plus型質(zhì)構(gòu)儀：北京微訊超技儀器技術(shù)有限公司；DSC60A型差式掃描量熱儀：島津制作所；SU1510型掃描電子顯微鏡：日立電子，株式會(huì)社；DGG－101－0BS型電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市天宇實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；G－150型電子數(shù)顯卡尺：上海臺(tái)海工量具有限公司。

1.3 方法

1.3.1 單因素試驗(yàn)優(yōu)化擠壓參數(shù)

設(shè)定以下參數(shù)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，分別為：水分含量（15%、20%、25%、30%、35%、40%）、轉(zhuǎn)速（100、110、120、130、140 r/min）、溫度（140、150、160、170、180 ℃）和淀粉含量（0%、5%、10%、15%和20%）。

1.3.2 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取水分含量（A）、轉(zhuǎn)速（B）、擠壓溫度（C）和淀粉含量（D）4個(gè)因素作為試驗(yàn)因素，以擠壓產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)為標(biāo)準(zhǔn)，采用L9（34）正交表，進(jìn)行正交試驗(yàn)，請(qǐng)20人評(píng)判小組進(jìn)行評(píng)價(jià)，每個(gè)產(chǎn)品的綜合評(píng)分為20人總評(píng)分的平均值，研究擠壓的最適條件（水分含量、轉(zhuǎn)速、溫度和淀粉含量）。

1.3.3 感官評(píng)價(jià)

對(duì)產(chǎn)品的色澤、硬度、脆度、咀嚼性和外形五項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)打分，每項(xiàng)5分，共計(jì)25分，每組參加感官評(píng)價(jià)的人數(shù)為20人，最后取平均分[8]，感官質(zhì)量評(píng)分方法見表1。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standard of sensory evaluation

1.3.4 擠壓膨化產(chǎn)品的硬度、脆度和膨脹率

用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)大豆蛋白產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析，測(cè)定產(chǎn)品的硬度和脆度，實(shí)驗(yàn)采用HDP/3PB探頭，測(cè)前速度為1.0mm/s，測(cè)試速度為3.0mm/s，測(cè)后速度為10.0mm/s，測(cè)10次取平均值。硬度值是指被測(cè)物單位面積斷裂前受到的最大的力，脆度值是指被測(cè)物單位面積斷裂時(shí)探頭下壓的距離。

用電子數(shù)顯卡尺測(cè)量擠出物的膨脹率，它表示為擠出物的橫截面直徑與?？字睆降谋?，測(cè)10次取平均值。

1.3.5 熱分析

用差示掃描量熱儀（DSC）對(duì)大豆蛋白產(chǎn)品進(jìn)行熱分析，將其放入坩鍋中，密封坩鍋，然后再取一個(gè)同樣的坩鍋?zhàn)隹瞻?，溫度?5℃以5℃/min升溫到250℃[9]。

1.3.6 掃描電鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)

將樣品自然斷裂，取小塊樣品粘臺(tái)，采用離子濺射方法噴金，噴金時(shí)間60 s，然后置于掃描電鏡下，觀察大豆蛋白產(chǎn)品橫截面的微觀結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

在蛋白質(zhì)中加入淀粉，對(duì)擠壓組織化過程有一定的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，加入淀粉后，當(dāng)水分含量＜20%時(shí)，不能完成擠壓過程，這是由于淀粉在擠壓機(jī)內(nèi)發(fā)生糊化，使得物料黏度增加，而水分含量降低也會(huì)導(dǎo)致物料黏度增加，所以，水分含量低不易完成擠壓過程。因此，最適水分含量為20%～30%。螺桿轉(zhuǎn)速增加，產(chǎn)品組織化度、硬度和咀嚼度均有逐漸增加的趨勢(shì)[10]，但是螺桿轉(zhuǎn)速太大會(huì)使物料在機(jī)腔內(nèi)滯留時(shí)間較短，影響產(chǎn)品組織化。因此，最適螺桿轉(zhuǎn)速為120 r/min～130 r/min。添加淀粉后，溫度對(duì)感官評(píng)價(jià)總得分的影響不顯著。溫度低，不利于組織化，溫度高，容易發(fā)生焦糊，又會(huì)影響產(chǎn)品外觀，因此，最適溫度為150℃～170℃。淀粉的添加，使感官評(píng)價(jià)總得分明顯增加，也使膨化指數(shù)增大[7]，在一定程度上可以改善產(chǎn)品的口感，所以，最適淀粉含量為5%～15%。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

正交試驗(yàn)因素與水平見表2，正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3。

表2 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)Table 2 Design of orthogonal factors and level

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 The analytic result of orthogonal experiment

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析采用方差分析法，首先進(jìn)行F檢測(cè)。方差分析見表4。

表4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方差分析結(jié)果Table 4 The analytic result of extreme difference of orthogonal experiment

由表3和表4可以看出，水分含量、轉(zhuǎn)速、擠壓溫度和淀粉含量4個(gè)因素對(duì)擠壓膨化產(chǎn)品影響的主次順序?yàn)椋核趾浚巨D(zhuǎn)速＞淀粉含量＞擠壓溫度。A因素以A1水平最適；B因素以B3水平最適；C因素以C2水平最適；D因素以D2水平最適。所以擠壓膨化產(chǎn)品的最適參數(shù)為：A1B3C2D2，即水分含量為20%，轉(zhuǎn)速為130 r/min，擠壓溫度為160℃，淀粉含量為10%。水分含量的F值大于F臨界值，說明不同水分含量對(duì)產(chǎn)品影響差異顯著。轉(zhuǎn)速、擠壓溫度和淀粉含量的F值相對(duì)不顯著，這就是由于誤差自由度過小，分析的靈敏度不高的緣故。綜合考慮，得到擠壓的最適條件為水分含量20%，轉(zhuǎn)速130 r/min，擠壓溫度160℃，淀粉含量10%。

2.3 優(yōu)化條件的驗(yàn)證

驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Validation test results

結(jié)果顯示該條件下得到的產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)總得分最高。

2.4 擠壓膨化產(chǎn)品的硬度、脆度和膨脹率

在水分含量為20%，轉(zhuǎn)速130 r/min，溫度160℃，淀粉含量為10%的試驗(yàn)條件下擠壓大豆蛋白，得到的大豆蛋白產(chǎn)品的硬度為4.9 N/cm2，脆度為21.8 mm/cm2，膨脹率為3.7，與之前未添加淀粉的大豆蛋白產(chǎn)品相比，添加淀粉后的硬度、脆度和膨脹率值都有所增加。脆度和膨脹率增加是有由于添加淀粉后，膨化程度增加，氣孔增大。硬度增加是因?yàn)樘砑佑衩椎矸酆罂墒古蚧称酚捕仍龃螅|(zhì)地較硬，膨化制品的抗碎強(qiáng)度大，減少破碎。

2.5 熱分析結(jié)果

添加淀粉的大豆蛋白產(chǎn)品和未添加淀粉的大豆蛋白產(chǎn)品熱分析結(jié)果如圖1所示。

圖1 添加淀粉大豆蛋白產(chǎn)品和未添加淀粉大豆蛋白產(chǎn)品熱分析結(jié)果圖Fig.1 DSC of add starch to extruded soybean protein and without starch in extruded soybean protein

由圖1可知，添加淀粉和未添加淀粉的大豆蛋白擠壓產(chǎn)品的熔融點(diǎn)相近，溫度低于160℃時(shí)，焓值變化趨勢(shì)基本一致，溫度高于160℃時(shí)，添加淀粉的大豆蛋白擠壓產(chǎn)品的焓值變化比未添加淀粉的大豆蛋白擠壓產(chǎn)品的要明顯，這可能是因?yàn)樘砑拥矸酆螅捎诘鞍踪|(zhì)含量高，使的淀粉的糊化溫度升高[7]，有些高分子結(jié)構(gòu)的鍵在擠壓膨化過程中并未發(fā)生斷裂，所以添加淀粉的大豆蛋白擠壓產(chǎn)品在高溫下可能會(huì)發(fā)生鍵的斷裂，生成低分子化合物。而未添加淀粉的大豆蛋白產(chǎn)品再熔融后焓值變化較平穩(wěn)，這是由于蛋白質(zhì)分子通過擠壓后，已經(jīng)變性，所以產(chǎn)品在熔點(diǎn)后放出熱量較少，具有較好的熱穩(wěn)定性?？傊瑴囟葘?duì)產(chǎn)品是否添加淀粉影響較少。

2.6 大豆蛋白擠壓產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)

添加淀粉的大豆蛋白擠壓的產(chǎn)品和未添加淀粉的大豆蛋白擠壓產(chǎn)品掃描電鏡照片如圖2所示。

圖2 添加淀粉和未添加淀粉的大豆蛋白擠壓產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)圖Fig.2 SEM of add starch to extruded soybean protein and without starch in extruded soybean protein

由圖中可以明顯的看出，添加淀粉后，產(chǎn)品的氣腔要比未添加淀粉的大，這說明添加淀粉使得產(chǎn)品的膨脹率增加，且組織結(jié)構(gòu)均勻一致。圖a的氣腔壁大約厚0.2 mm，圖b的氣腔壁大約厚0.05 mm，這說明添加淀粉后氣腔壁厚度增加，硬度也相應(yīng)的增加，這與質(zhì)構(gòu)儀的測(cè)量結(jié)果相吻合，添加淀粉可以增強(qiáng)產(chǎn)品的抗碎強(qiáng)度。

3 結(jié)論

確定最適條件為水分含量20%，轉(zhuǎn)速130 r/min，擠壓溫度160℃，淀粉含量10%。在此條件下得到的大豆蛋白產(chǎn)品硬度為4.9 N/cm2，脆度為21.8 mm/cm2，膨脹率為3.7。溫度對(duì)產(chǎn)品是否添加淀粉影響較少，且添加淀粉后，抗碎強(qiáng)度增加，組織結(jié)構(gòu)保持均勻一致。通過本研究可知，添加少量淀粉后，即食性大豆蛋白產(chǎn)品口感、質(zhì)地和物理特性得到了一定的改善，且對(duì)今后的工業(yè)化生產(chǎn)有很大的幫助。

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