陶汝青，夏 寧，滕建文，韋保耀

（廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，南寧 530004）

大豆蛋白熱變性程度對(duì)速溶豆腐花粉凝膠成型的影響

陶汝青，夏 寧※，滕建文，韋保耀

（廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，南寧 530004）

針對(duì)速溶豆腐花粉的制備工藝中需要對(duì)大豆進(jìn)行熱處理，熱處理過(guò)程中大豆蛋白的熱變性程度對(duì)豆腐花粉凝結(jié)的凝膠強(qiáng)度與凝結(jié)所需的時(shí)間具有顯著影響，而現(xiàn)在速溶豆腐花粉的工業(yè)生產(chǎn)中還沒(méi)有對(duì)豆?jié){熱處理程度較為合適的標(biāo)準(zhǔn)。該文以大豆、大豆分離蛋白（soybean protein isolate, SPI）、大豆球蛋白（glycinin, 11S）、β-伴大豆球蛋白（beta-conglycinin, 7S）為原料，研究大豆蛋白熱變性程度對(duì)速溶豆腐花粉凝膠成型的影響。研究表明11S比7S更難發(fā)生完全變性，SPI中的7S和11S比單獨(dú)存在的7S、11S更難發(fā)生完全變性。傳統(tǒng)制備方式、前熱處理后噴霧干燥或冷凍干燥制備方式、先噴霧干燥或冷凍干燥后熱處理制備方式對(duì)豆腐花凝結(jié)成型影響不同，其中傳統(tǒng)方式制備的豆腐花凝膠效果最好，先干燥后熱處理制備的豆粉凝膠效果比前熱處理后干燥的豆粉好,引起豆腐花凝膠強(qiáng)度差異的主要原因是大豆蛋白中7S和11S熱變性程度不同。制備同一凝膠強(qiáng)度的豆腐花，熱處理溫度越低，所需的熱處理時(shí)間越長(zhǎng)；制備高凝膠強(qiáng)度的豆腐花比制備低凝膠強(qiáng)度的豆腐花所能進(jìn)行的熱處理溫度與時(shí)間范圍小。大豆蛋白的7S處于完全變性而11S處于未完全變性的狀態(tài)時(shí)，適合制備速溶豆腐花粉的大豆蛋白變性程度應(yīng)控制熱處理溫度與時(shí)間范圍為80 ℃時(shí)熱處理20～65 min，85 ℃時(shí)熱處理15～50 min，90 ℃時(shí)熱處理10～35 min，95 ℃時(shí)熱處理5～20 min。該研究結(jié)果為調(diào)控速溶豆腐花粉的凝膠特性提供理論依據(jù)。

熱處理；蛋白；凝膠；豆腐花；凝膠成型

0 引 言

傳統(tǒng)豆腐花是豆?jié){經(jīng)煮漿后直接添加凝固劑制成的具有凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的植物蛋白產(chǎn)品，其產(chǎn)品凝膠特性與大豆中蛋白的熱變性程度密切相關(guān)。目前工業(yè)化的豆腐花產(chǎn)品則是在此基礎(chǔ)上經(jīng)噴霧干燥制備粉體后，再添加凝固劑復(fù)配制成。為保證產(chǎn)品在復(fù)水后的快速分散性與凝膠效果，往往在生產(chǎn)中添加麥芽糊精、糖漿等糖類物質(zhì)，使得產(chǎn)品甜味過(guò)高，不滿足喜好咸味風(fēng)味和糖尿病患者的需求；此外，由于豆腐花凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成主要通過(guò)豆?jié){中大豆蛋白發(fā)生一定的熱變性后，蛋白展開(kāi)成線性分子并在交聯(lián)劑的作用下形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而煮漿與噴霧干燥工序中的熱處理會(huì)引起大豆中蛋白進(jìn)一步變性，引起產(chǎn)品在復(fù)水后的凝膠強(qiáng)度的降低，因此通過(guò)對(duì)大豆中的蛋白進(jìn)行熱變性的控制可以調(diào)節(jié)豆腐花的凝膠特性。

有研究表明熱處理會(huì)使大豆蛋白發(fā)生不同程度的變性，從而導(dǎo)致凝膠形成過(guò)程大豆蛋白聚集行為的改變，最終影響大豆蛋白的凝膠特性[1-2]。陳洋等[3]研究不同制漿工藝對(duì)豆腐品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)生漿法制成豆腐的硬度、黏附性等指標(biāo)高于熟漿法和熱水套漿法制漿工藝制成的豆腐，這說(shuō)明大豆蛋白熱變性對(duì)其凝膠性具有一定影響。韓翠萍等[4]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)熱處理溫度從60 ℃提高到100 ℃，豆-乳內(nèi)酯凝膠的凝膠強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。當(dāng)熱處理溫度為90～100 ℃時(shí)，凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大。張明晶等[5]研究發(fā)現(xiàn)豆腐制作過(guò)程中生豆?jié){在95～100 ℃進(jìn)行加熱，添加凝固劑后保溫5～10 min是制成高強(qiáng)度、高持水率豆腐花凝膠的最佳條件。李里特等[6]研究發(fā)現(xiàn)生豆?jié){在70～95 ℃下熱處理10 min，隨著熱處理溫度的提高制成豆腐的破斷應(yīng)力提高，失水率下降。劉昱彤等[7]將豆?jié){加熱到90 ℃及95 ℃后保溫不同時(shí)間，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)制成豆腐的凝膠強(qiáng)度先增大后減小，熱處理90 ℃，10 min時(shí)制成豆腐的凝膠強(qiáng)度最大。高長(zhǎng)城等[8]研究發(fā)現(xiàn)在90 ℃下隨著熱處理時(shí)間的提高，大豆蛋白的凝膠強(qiáng)度先增加，15 min后由于加熱時(shí)間的延長(zhǎng)蛋白質(zhì)的巰基被氧化，大豆蛋白分子間二硫鍵減少所以形成凝膠的凝膠強(qiáng)度降低。Hashizume等[9]研究表明隨著豆?jié){加熱處理時(shí)間增加巰基會(huì)發(fā)生氧化，使得豆腐凝膠強(qiáng)度降低，所以加熱10 min比較合適。不同的熱處理溫度與時(shí)間會(huì)引起大豆中蛋白變性程度的差異，不足或過(guò)度的變性對(duì)大豆蛋白凝膠的影響都不利。因此在速溶豆腐花粉的生產(chǎn)中如何控制大豆蛋白的熱變性程度，了解熱處理溫度與時(shí)間對(duì)大豆蛋白變性程度的影響，將有利于調(diào)控速溶豆腐花粉的凝膠特性。

目前，方便豆腐花粉的產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)已經(jīng)具備了一定規(guī)模，雖然生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)中做了大量的改進(jìn)來(lái)提高豆粉的品質(zhì)，但在產(chǎn)品生產(chǎn)中還存在一些問(wèn)題，比如豆粉凝膠性較弱、分散性不好等。國(guó)內(nèi)的研究主要通過(guò)添加添加劑及凝固劑的篩選來(lái)解決速溶豆腐花粉的分散性及凝膠性問(wèn)題[10-13]。國(guó)外從豆腐花粉產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的角度研究報(bào)道比較少，但研究主要集中在對(duì)影響豆腐花粉成膠關(guān)鍵的大豆蛋白及其亞基的結(jié)構(gòu)和功能性上[14-15]。而速溶豆腐花粉的開(kāi)發(fā)主要依據(jù)于大豆蛋白的凝膠性，熱變性是大豆蛋白凝膠的前提，只有進(jìn)行一定程度的熱變性大豆蛋白才可以形成凝膠，目前在豆腐花粉的生產(chǎn)中還沒(méi)有對(duì)豆?jié){熱處理程度較為合適的標(biāo)準(zhǔn)，在一些熱處理?xiàng)l件下雖能提高豆粉的營(yíng)養(yǎng)，但是對(duì)于漿料中大豆蛋白熱變性程度不合適導(dǎo)致大豆蛋白形成不溶性聚集體，影響后期豆粉的復(fù)溶性，最終沖調(diào)后豆腐花的凝膠性比較差，這限制了研究成果在工業(yè)中的進(jìn)一步應(yīng)用。所以本文采用噴霧與冷凍干燥方式制備豆粉，并在干燥前后分別采用不同溫度的煮漿工藝處理，研究制備過(guò)程蛋白熱變性程度對(duì)豆腐花凝膠強(qiáng)度的影響，并結(jié)合大豆分離蛋白（soybean protein isolate, SPI）、大豆球蛋白（glycinin, 11S）及β-伴大豆球蛋白（beta-conglycinin, 7S）在對(duì)應(yīng)溫度與時(shí)間下發(fā)生完全變性的情況來(lái)分析大豆蛋白熱變性程度對(duì)豆腐花凝膠成型的影響，分析適合制備速溶豆腐花粉的豆?jié){熱變性程度。

1 材料與方法

1.1 儀器和材料

DSC200PC型差示掃描量熱儀，德國(guó)耐馳儀器公司；TA.XTplus質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)Stable Micro System公司；TGL-16G高速臺(tái)式離心機(jī)，上海醫(yī)用分析儀器廠。大豆分離蛋白（soy protein isolate）采用堿溶酸沉法[16]提??；β-伴大豆球蛋白（7S）、大豆球蛋白（11S）采用Nagano法[17]提??；東北黃豆市售；葡萄糖酸-γ-內(nèi)酯（Glucono-γ-lactone）市售。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 豆腐花的熱處理及凝膠成型工藝流程

大豆→浸泡→熱燙→手工脫皮→打漿→處理（1、2、3、4、5)→添加凝固劑→保溫成型→冷卻→成品

處理1：煮漿（熱處理）→均質(zhì)。

處理2：煮漿（熱處理）→均質(zhì)→噴霧干燥→沖調(diào)。

處理3：煮漿（熱處理）→均質(zhì)→冷凍干燥→沖調(diào)。

處理4：均質(zhì)→噴霧干燥→沖調(diào)→煮漿（熱處理）。

處理5：均質(zhì)→冷凍干燥→粉碎→沖調(diào)→煮漿（熱處理）。

處理?xiàng)l件：

1）浸泡[13]：采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的NaHCO3溶液浸泡黃豆，黃豆:NaHCO3=1:2.5（g/mL），浸泡10～12 h。

2）熱燙脫皮：浸泡后的黃豆用清水多次清洗，在95 ℃下熱燙10 min，然后手工脫皮。

3）打漿：按照1:6(g/mL)的料水比打漿，打漿水溫度為80～90 ℃，先在打漿機(jī)打漿，再過(guò)膠體磨。

4）煮漿：控制煮漿溫度分別為70、75、80、85、90、95 ℃，煮漿時(shí)間為10 min。

5）均質(zhì)[13]：采用二級(jí)均質(zhì)，一級(jí)為40 MPa，二級(jí)為20 MPa，每級(jí)均質(zhì)5 min。

6）噴霧干燥：噴霧干燥條件為進(jìn)風(fēng)溫度為180 ℃，出風(fēng)溫度為75 ℃。

7）冷凍干燥：冷凍溫度為?40 ℃，真空度為0.1 MPa，干燥48 h。

8）豆粉沖調(diào)：豆粉沖調(diào)的料液比為1:8(g/mL)。

9）凝固成型：采用葡萄糖酸-γ-內(nèi)酯（GDL）為凝固劑，添加量為0.33%（按液體量）。

10）保溫成型：80 ℃下保溫30 min，使豆?jié){凝結(jié)為豆腐花。

11）冷卻：冷卻至室溫（30 ℃），待測(cè)。

1.2.2 SPI、7S及11S的熱處理

將SPI、7S及11S溶于0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖溶液（phosphate buffer saline, PBS）（pH值=7)溶液中，配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的蛋白溶液，密封于帶蓋瓶中進(jìn)行水浴處理，控制水浴溫度70～95 ℃，水浴時(shí)間0～180 min，每5 ℃、5 min為熱處理溫度時(shí)間的間隔點(diǎn)，熱處理結(jié)束后取出冷卻、備用。

1.2.3 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定

將豆腐花凝膠冷卻成型后，切成1 cm×1 cm×1 cm的均勻小塊，并進(jìn)行凝膠強(qiáng)度測(cè)定[12]。測(cè)定條件：探頭：P/0.5，測(cè)前速率：1.0 mm/s，測(cè)試速率：2.0 mm/s，測(cè)后速率：1.0 mm/s，測(cè)定距離：0.8 cm。

1.2.4 凝膠失水率的測(cè)定

將豆腐花切成0.3 cm×0.3 cm×0.3 cm的小粒，稱取5～10 g左右的豆腐花裝入10 mL離心管中，以1 789× g的離心力離心30 min，然后小心倒出離心管內(nèi)被離心析出的水，并用濾紙將殘留在離心管壁的水吸干凈，最后稱量[18]。

W=(W1?W2)/W1×100%

式中W1為離心前豆腐花質(zhì)量，g；W2為離心后豆腐花質(zhì)量，g；W為失水率，%。

1.2.5 SPI、7S和11S完全變性溫度的測(cè)定

用差式掃描量熱儀（differential scanning calorimeter, DSC）測(cè)定熱處理后SPI、7S及11S的變性溫度，以DSC圖中不出峰即ΔH為0作為判斷蛋白質(zhì)全變性的依據(jù)。試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)參考Molina Ortiz[19]的方法，精確稱取5 mg的樣品于鋁盒中，設(shè)定升溫速率為10 ℃/min，溫度范圍為20～120 ℃，以空白鋁盒作為對(duì)照。

1.2.6 溫度-時(shí)間擬合曲線

為了更好的分析大豆蛋白熱變性程度與制成豆腐花凝膠強(qiáng)度的關(guān)系，特繪制7S和11S全變性t-T擬合線及制成各凝膠強(qiáng)度豆腐花熱處理的t-T擬合線，繪制方法如下：以溫度為橫坐標(biāo)，大豆分離蛋白及其組分蛋白7S和11S在各溫度下完全變性所需的時(shí)間為縱坐標(biāo)，其中DSC曲線上的熱焓值為0表示蛋白的完全變性，制作全變性t-T擬合線，擬合線采用乘冪的方程表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值，用Excel 2016和SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析（ANOVA），用Duncan法進(jìn)行差異顯著性分析，P=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱處理順序及溫度對(duì)豆腐花凝膠性質(zhì)的影響

豆?jié){中大豆蛋白發(fā)生一定程度的熱變性是制備豆腐花的前提，不同熱處理強(qiáng)度對(duì)豆腐花凝膠強(qiáng)度的影響不同，過(guò)度的熱處理會(huì)使大豆蛋白發(fā)生熱降解喪失凝膠性，因此何時(shí)對(duì)豆?jié){進(jìn)行熱處理及處理強(qiáng)度對(duì)豆腐花的后續(xù)凝膠工序至關(guān)重要。對(duì)速溶豆腐花粉制備工藝中熱處理順序、溫度的調(diào)整及速溶豆腐花粉干燥方式的選擇主要是為了使大豆中的大豆蛋白處于不同的熱變性程度，以此來(lái)研究大豆蛋白熱變性的程度對(duì)豆腐花凝結(jié)成型的影響。圖1a為在噴霧干燥或冷凍干燥前后分別采用不同溫度的煮漿工藝處理后制備的豆腐花的凝膠強(qiáng)度。從圖中可知傳統(tǒng)方式制備的豆腐花樣品（處理1）凝膠強(qiáng)度最大，當(dāng)熱處理溫度為70 ℃時(shí)開(kāi)始形成弱凝膠，并隨著溫度的提高，豆腐花的凝膠強(qiáng)度急劇增加，到90 ℃時(shí)達(dá)到最大，此時(shí)凝膠強(qiáng)度為32.13 g，隨后凝膠強(qiáng)度開(kāi)始下降。本文結(jié)果與于國(guó)萍等[20]研究大豆蛋白在不同的預(yù)處理溫度下凝膠強(qiáng)度發(fā)生的變化趨勢(shì)相近，即隨著熱處理溫度的增加，大豆蛋白凝膠強(qiáng)度逐漸增加，當(dāng)溫度達(dá)到90 ℃時(shí)凝膠強(qiáng)度最大，隨后溫度的提高，凝膠強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)對(duì)經(jīng)過(guò)噴霧干燥（處理4）與冷凍干燥（處理5）的樣品進(jìn)行凝膠成型前的熱處理，發(fā)現(xiàn)在不同的熱處理溫度下，豆腐花的凝膠強(qiáng)度隨著熱處理溫度的提高，凝膠強(qiáng)度增加并在90 ℃時(shí)呈現(xiàn)最大的凝膠強(qiáng)度，但是與傳統(tǒng)方式制備的豆腐花樣品相比，凝膠強(qiáng)度較低，且經(jīng)過(guò)噴霧干燥后成型的樣品的凝膠強(qiáng)度更低。與未經(jīng)過(guò)制粉處理的空白樣品（處理1）及只經(jīng)過(guò)冷凍干燥的樣品（處理3和處理5）相比，噴霧干燥過(guò)程中蛋白發(fā)生的變性影響了后續(xù)豆腐花的凝膠強(qiáng)度。郭鳳仙[21]在研究熱處理對(duì)大豆蛋白結(jié)構(gòu)和功能特性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，噴霧干燥后的豆粉在復(fù)溶過(guò)程會(huì)有更多阻礙蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成的物質(zhì)，影響到噴霧干燥豆粉的凝膠效果。此外，在噴霧干燥前進(jìn)行熱處理的樣品（處理2），其中的蛋白經(jīng)過(guò)兩次熱變性處理，幾乎不能形成凝膠（圖2中沒(méi)有處理2的數(shù)據(jù)顯現(xiàn)）；而冷凍干燥前進(jìn)行熱處理的樣品（處理3），盡管蛋白有部分變性處理，但與進(jìn)行后熱處理的樣品相比（處理4），其凝膠強(qiáng)度明顯降低。

圖1b反映在噴霧干燥或冷凍干燥前后分別采用不同溫度的煮漿工藝處理后制備的豆腐花凝膠失水率的變化情況。同樣，傳統(tǒng)方式制備的豆腐花樣品（處理1）的凝膠失水率最小，且隨著處理溫度的增加，對(duì)應(yīng)凝膠強(qiáng)度的增加，豆腐花的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越緊密，失水率逐漸降低。在干燥前后采取熱處理的樣品的凝膠失水率均隨著溫度的增加而降低，其中處理3樣品的失水率最大，部分樣品與處理2的樣品均難以檢測(cè)到失水率。

圖1 熱處理順序和溫度對(duì)豆腐花凝膠強(qiáng)度和失水率的影響Fig.1 Effect of hot treatment process and temperature on gel strength and water losing rate of soybean curd

通過(guò)對(duì)速溶豆腐花粉生產(chǎn)過(guò)程中煮漿工藝（熱處理）在干燥前后順序的調(diào)整，發(fā)現(xiàn)影響速溶豆腐花粉能否凝膠成型的關(guān)鍵在于豆腐花粉制作過(guò)程中大豆蛋白的熱變性程度。豆腐花凝膠形成的前提是大豆蛋白必須經(jīng)過(guò)熱處理，且熱處理的時(shí)機(jī)最好在豆腐花凝膠成型之前；制成速溶豆粉后制備的豆腐花凝膠強(qiáng)度降低，且干燥制粉的方式會(huì)降低豆腐花的凝膠強(qiáng)度。較低的熱處理溫度形成的豆腐花的凝膠強(qiáng)度比較小甚至不能形成凝膠，這可能是由于大豆蛋白的變性程度不夠，蛋白的結(jié)構(gòu)沒(méi)有舒展開(kāi)來(lái)，暴露的疏水基團(tuán)比較少，無(wú)法在葡萄糖酸-γ-內(nèi)酯的作用下凝膠。而隨著熱處理溫度的提高形成豆腐花的凝膠強(qiáng)度會(huì)提高，當(dāng)達(dá)到一定的熱處理溫度時(shí)凝膠強(qiáng)度會(huì)達(dá)到一個(gè)峰值，隨著溫度繼續(xù)提高反而不利于凝膠，這說(shuō)明在豆腐花粉的制備過(guò)程中要保證大豆蛋白的熱變性在一定的范圍內(nèi)，超出這個(gè)范圍則會(huì)影響豆腐花粉的凝膠性質(zhì)。

2.2 熱處理對(duì)大豆蛋白熱變性及凝膠性的影響

要使速溶豆腐花粉能夠凝膠成型，在成型之前熱處理是前提條件，而熱處理的溫度和時(shí)間同樣會(huì)影響豆粉凝膠成型的效果。由圖1可知，熱處理至少為80 ℃、10 min時(shí)才能制成具有一定凝膠強(qiáng)度的豆腐花，這說(shuō)明豆粉中大豆蛋白的變性程度的大小是影響豆粉凝結(jié)成型最關(guān)鍵的因素。由于大豆蛋白的主要成分7S和11S的熱變性溫度范圍分別為68～82 ℃和83～95 ℃[22~24]，速溶豆粉在后續(xù)階段凝膠成型與控制大豆蛋白中的7S和11S的熱變性程度有關(guān)。因此，通過(guò)對(duì)大豆中的分離蛋白（SPI）、伴球蛋白（7S）及球蛋白（11S）熱變性過(guò)程進(jìn)行控制，以熱焓值變化為0作為蛋白完全變性的依據(jù)，繪制7S和11S發(fā)生全變性情況下的溫度與時(shí)間曲線圖，并做擬合分析，解析不同大豆蛋白組分熱變性程度對(duì)速溶豆粉后續(xù)凝膠成型的影響。

2.2.1 大豆蛋白發(fā)生全變性時(shí)的溫度時(shí)間曲線

大豆分離蛋白中的7S和11S的變性溫度分別為70.22和89.72 ℃，大豆蛋白中分離出來(lái)的7S和11S變性程度分別為68.47和86.52 ℃。圖2為大豆蛋白中的11S和7S以及從大豆蛋白中分離出來(lái)11S和7S發(fā)生全變性時(shí)的溫度時(shí)間曲線擬合圖。以圖中11S的t-T擬合線為例，該擬合線上的點(diǎn)表示在某一特定的溫度下使11S完全變性，即11S的焓變?chǔ)為0時(shí)所需的熱處理時(shí)間。從圖2中可知，在相同的溫度下11S蛋白發(fā)生完全變性所需要的時(shí)間要長(zhǎng)于7S蛋白，即在相同的變性時(shí)間下，7S具有更低的變性溫度，更容易發(fā)生變性。存在這種差異的原因與兩者的分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，11S中含有大量的二硫鍵，而7S中幾乎不存在二硫鍵，11S的二硫鍵有利于提高蛋白質(zhì)對(duì)熱的穩(wěn)定性，相對(duì)于7S而言，需要更高的溫度[25]。此外，未從大豆蛋白中分離出來(lái)的11S與7S比從大豆蛋白中分離出來(lái)的11S與7S需要更長(zhǎng)的熱變性時(shí)間，更高的變性溫度，這可能是因?yàn)楫?dāng)7S與11S共同存在于SPI中，它們?cè)跓崽幚淼倪^(guò)程中7S對(duì)11S的變性具有延緩保護(hù)作用，最終導(dǎo)致各組分更難變性。Renkema等[26]將11S和7S按照不同比例混合成SPI，對(duì)其進(jìn)行熱處理，發(fā)現(xiàn)7S和11S之間存在交互作用使得混合物的熱變性程度具有一定的差異。這可能與7S與11S的混合物進(jìn)行熱處理后亞基解離生成二硫鍵連接的物質(zhì)有關(guān)[27]。由圖2可看出，大豆分離蛋白中的7S在65 ℃下開(kāi)始發(fā)生全變性，Iwabuchi等[28]利用圓二色光譜和傅立葉紅外光譜技術(shù)觀察7S在中性條件下熱處理后的構(gòu)象變化過(guò)程，發(fā)現(xiàn)7S的構(gòu)象在65℃時(shí)開(kāi)始發(fā)生變化,當(dāng)溫度為87 ℃時(shí)，約有80%的變性程度。由圖1中可知，要保證豆腐花具有一定的凝膠強(qiáng)度，其熱處理的溫度應(yīng)該在75～95 ℃之間，在此溫度范圍下，豆腐花中的7S蛋白發(fā)生完全變性，而11S蛋白可能發(fā)生未完全的變性，表現(xiàn)在圖2中的陰影區(qū)域。

2.2.2 豆腐花在不同凝結(jié)強(qiáng)度下的溫度時(shí)間曲線

為了進(jìn)一步說(shuō)明圖2中陰影區(qū)域內(nèi)的熱處理溫度與時(shí)間對(duì)豆腐花成型后的凝膠強(qiáng)度的影響，以不同凝膠強(qiáng)度的豆腐花為依據(jù)，細(xì)化熱處理溫度與時(shí)間范圍對(duì)豆腐花凝膠強(qiáng)度的影響，進(jìn)而為豆腐花生產(chǎn)過(guò)程如何控制11S與7S蛋白的變性程度提供依據(jù)。目前，市售的豆腐花凝膠強(qiáng)度在20 g之內(nèi)。因此，在凝膠強(qiáng)度的測(cè)定中以能形成5、10及20 g凝膠強(qiáng)度對(duì)7S與11S的溫度時(shí)間范圍進(jìn)行區(qū)分，具體如圖3。圖中陰影區(qū)域來(lái)源于制備對(duì)應(yīng)凝膠強(qiáng)度的豆腐花的熱處理溫度與時(shí)間范圍與圖2中陰影區(qū)域的交集，其中圖3a中陰影區(qū)域代表能形成至少5 g凝膠強(qiáng)度豆腐花的熱處理溫度時(shí)間范圍，圖3b中陰影區(qū)域代表能形成至少10 g凝膠強(qiáng)度豆腐花的熱處理溫度時(shí)間范圍，圖3c中陰影區(qū)域代表能形成至少20 g凝膠強(qiáng)度豆腐花的熱處理溫度時(shí)間范圍。由圖3可知，要制備具有一定凝膠強(qiáng)度的豆腐花，對(duì)煮漿工藝中熱處理必須確保11S未發(fā)生完全變性，而7S處于完全變性的狀態(tài)，即大豆蛋白中的7S與11S發(fā)生完全變性或者均未發(fā)生變性時(shí)，豆腐花的凝膠強(qiáng)度低。在相同熱處理溫度下，要制成不同凝膠強(qiáng)度的豆腐花所需的最低熱處理時(shí)間不同，可持續(xù)的最長(zhǎng)熱處理時(shí)間也不同，其中要制成至少20 g凝膠強(qiáng)度的豆腐花的熱處理溫度時(shí)間范圍最小，要制成至少5 g凝膠強(qiáng)度的豆腐花的熱處理溫度時(shí)間范圍最大。

圖2 溫度和時(shí)間對(duì)7S和11S完全熱變性的影響Fig.2 Effect of temperature and time on completely thermal denaturation of 7S and 11S

由圖3可知，要形成凝膠強(qiáng)度越大的豆腐花產(chǎn)品，7S與11S發(fā)生完全變性的熱處理的溫度時(shí)間范圍就越窄。當(dāng)要制成至少5 g凝膠強(qiáng)度的豆腐花所需熱處理溫度與時(shí)間擬合曲線在t=6.40T-8.13與t=3.79T-4.02（t表示時(shí)間，單位為min；T表示溫度，單位為℃）的兩條曲線之內(nèi)，且此時(shí)熱處理的溫度范圍為70～95 ℃內(nèi)；當(dāng)要制成至少10 g凝膠強(qiáng)度的豆腐花所需熱處理溫度與時(shí)間擬合曲線在t=6.40T-8.13與t=3.44T-4.54的兩條曲線之內(nèi)，且此時(shí)熱處理的溫度范圍為75～95 ℃；當(dāng)要制成至少20 g凝膠強(qiáng)度的豆腐花所需熱處理溫度與時(shí)間擬合曲線在t=6.40T-8.13與t=1.38T-5.95的兩條曲線之內(nèi)，且此時(shí)熱處理的溫度范圍為80～95 ℃。

從7S與11S發(fā)生完全變性的t-T擬合曲線與形成一定凝膠強(qiáng)度的豆腐花樣品的擬合曲線的交集可知，制備同一凝膠強(qiáng)度的豆腐花，熱處理溫度越低，需要更長(zhǎng)的熱處理時(shí)間；如果需要制備凝膠強(qiáng)度大的產(chǎn)品，對(duì)其進(jìn)行熱處理所需的溫度與時(shí)間范圍越窄。因此，為了速溶豆腐花粉在復(fù)水后保持一定的凝膠強(qiáng)度，必須考慮到干燥的方式及煮漿工序的熱處理程度對(duì)蛋白變性程度的影響，必須保證在熱處理過(guò)程中的大豆7S蛋白處于完全變性而11S蛋白處于未完全變性的條件下，即控制溫度與時(shí)間的曲線處于圖3c所示陰影區(qū)域內(nèi)，即當(dāng)溫度處于80～95 ℃內(nèi)，熱處理溫度與時(shí)間范圍在t=6.40T-8.13與t=1.38T-5.95的兩條曲線之內(nèi)，即80 ℃時(shí)熱處理20～65 min，85 ℃時(shí)熱處理15～50 min，90 ℃時(shí)熱處理10～35 min，95 ℃時(shí)熱處理5～20 min。

圖3 形成至少5、10、20 g凝膠強(qiáng)度豆腐花的熱處理溫度時(shí)間范圍Fig.3 Rang of heat treatment temperature and time on forming at least 5, 10, 20 g gel strength of soybean curd

大豆中含有胰蛋白酶抑制劑，胰蛋白酶抑制劑（soybean trypsin inhibitor, STI）在大豆中質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為20～30 mg/g[29]，當(dāng)大豆中的STI含量至少變性失活90%才認(rèn)為是可食用的[30]。王瑞軍[31]研究發(fā)現(xiàn)，STI最適溫度為50～70 ℃，當(dāng)溫度不斷升高時(shí)STI活性不斷降低，且80 ℃以后STI活性明顯降低。程芬芬等[32]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)加熱處理溫度大于80 ℃時(shí)，STI的抑制活力顯著降低，說(shuō)明80 ℃以上的熱處理溫度對(duì)STI的變性失活具有顯著作用。本文得出的適合制備速溶豆腐花粉的豆?jié){熱處理（煮漿）溫度范圍為80～95 ℃，結(jié)合他人研究結(jié)果可知此溫度范圍對(duì)STI的變性失活具有較明顯的作用。豆腐花粉的制備過(guò)程中，STI的變性失活除了與豆?jié){熱處理（煮漿）過(guò)程的溫度時(shí)間密切相關(guān)外，還與熱燙的溫度時(shí)間、打漿用水溫度及打漿時(shí)間、均質(zhì)壓力及時(shí)間和保溫凝膠的溫度及時(shí)間有關(guān)。豆子打漿過(guò)程會(huì)升溫，打漿結(jié)束后豆?jié){的溫度對(duì)蛋白酶會(huì)有一定的影響，較高的溫度可以使蛋白酶活性降低[33]。高溫、高壓和高剪切力可以有效減少大豆中STI的含量[34]。經(jīng)過(guò)一系列的工藝，本文研究制備的樣品中STI會(huì)發(fā)生一定程度的變性失活，但具體的還有待進(jìn)一步研究。

3 結(jié) 論

1）不同制備方式（噴霧與冷凍干燥）對(duì)豆腐花凝結(jié)成型影響不同，其中傳統(tǒng)方式制備的豆腐花凝膠效果最好，干燥后進(jìn)行熱處理的豆粉凝膠效果比干燥前進(jìn)行熱處理的效果好，當(dāng)熱處理溫度與時(shí)間至少為80 ℃，10 min時(shí)，才能制成具有一定凝膠強(qiáng)度的豆腐花。引起豆腐花凝膠強(qiáng)度差異的主要原因是大豆蛋白中β-伴大豆球蛋白（beta-conglycinin, 7S）和大豆球蛋（glycinin,11S）的熱變性程度不同。SPI（soybean protein isolate, SPI）中的7S和11S比單獨(dú)存在的7S、11S更難發(fā)生完全變性。

2）大豆蛋白熱變性程度的不同，制備的豆腐花的凝膠特性差異顯著，制備同一凝膠強(qiáng)度的豆腐花，熱處理溫度越低，需要更長(zhǎng)的熱處理時(shí)間；當(dāng)要使樣品的凝膠強(qiáng)度越大，對(duì)其進(jìn)行熱處理的溫度與時(shí)間范圍越窄。

3）要保證速溶豆腐花粉復(fù)水后的凝膠強(qiáng)度，必須保證7S蛋白發(fā)生完全變性，而11S蛋白發(fā)生不完全的變性，適合制備速溶豆腐花粉的大豆蛋白變性程度應(yīng)控制熱處理溫度與時(shí)間范圍為80 ℃時(shí)熱處理20～65 min，85 ℃時(shí)熱處理15～50 min，90 ℃時(shí)熱處理10～35 min，95 ℃時(shí)熱處理5～20 min。本文通過(guò)對(duì)熱處理溫度與時(shí)間對(duì)大豆中的7S與11S蛋白熱變性程度與凝膠強(qiáng)度的關(guān)系的研究與探討，對(duì)在速溶豆腐花粉在生產(chǎn)過(guò)程中如何通過(guò)煮漿工序及干燥工序的工藝參數(shù)控制大豆蛋白的熱變性程度，對(duì)于調(diào)控速溶豆腐花粉的凝膠特性提供一定的指導(dǎo)意義。但鑒于豆?jié){中胰蛋白酶抑制劑（soybean trypsin inhibitor, STI）的變性失活與熱處理溫度、時(shí)間密切相關(guān)。今后可以重點(diǎn)研究熱處理溫度、時(shí)間與豆?jié){中STI變性失活的關(guān)系，為速溶豆腐花粉的工業(yè)化生產(chǎn)提供豆?jié){熱處理程度的直接指導(dǎo)。

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Effects of heat denaturation degree of soybean protein on gel property of instant soybean curd

Tao Ruqing, Xia Ning※, Teng Jianwen, Wei Baoyao
(College of Light Industry and Food Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China)

For the heat treatment of soybean is very necessary for the preparation process of instant soybean curd, the thermal denaturation degree of soy protein in the heat treatment process has significant influence on the gel formation strength and gel formation time in the gel forming of instant soybean curd, but there is no suitable standard for the heat treatment degree of soybean milk in the production process of instant soybean curd. In this paper, soybean, soybean protein isolate (SPI), glycinin (11S) and beta-conglycinin (7S) were used as raw material to investigate the gel formation property of instant soybean curd affected by different thermal denaturation degree of soybean protein in soybean. The study showed, the glycinin component was harder to be completely denatured than the beta-conglycinin component, and the beta-conglycinin component and the glycinin component in soybean protein isolate were harder to be completely denatured than the beta-conglycinin component and glycinin component separated from soybean protein isolate. The traditional preparation method, the pre-heat treatment and then spray drying or freeze-drying preparation method, the pre-spray drying or pre-freeze drying and then heat treatment preparation method of soybean curd had different effect on gel formation property. The study found that the traditional preparation of soybean curd had the best gel effect, and the pre-spray drying or pre-freeze drying and then heat treatment preparation of soybean curd had better gel effect than pre-heat treatment and then spray drying or freeze drying preparation of soybean curd. The main reason to the difference in gel strength of soybean curd was the different thermal denaturation degree of soybean protein in soybean, and the beta-conglycinin component and the glycinin (component in the soybean protein isolate had different thermal denaturation degree. When preparing the same gel strength of soybean curd, the lower temperature in the heat treatment needs longer time, and the higher temperature in the heat treatment needs shorter time. When obtaining higher gel strength of soybean curd, the heat treatment temperature and time range of soybean milk would be narrower than to obtain lower gel strength of soybean curd. When the beta-conglycinin component is fully denatured and the glycinin component is incompletely denatured, the suitable conditions for the degeneration degree of soybean protein for preparing instant soybean curd should be controlled as follows: the heat treatment temperate is 80 ℃with the heat treatment time of 20-65 min, the heat treatment temperate is 85 ℃with the heat treatment time of 15-50 min, the heat treatment temperate is 90 ℃with the heat treatment time of 10-35 min and the heat treatment temperate is 95 ℃with the heat treatment time of 5-20 min. The results of this study provide the important theoretical basis for regulating and controlling the gel characteristics of instant soybean curd. Keywords: heat treatment; proteins; gel; soybean curd; gel forming

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.038

TS214.2

A

1002-6819(2017)-11-0299-06

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2016-11-21 修訂如期：2017-02-20

廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目（桂自科2016GXNSFAA380288）；廣西八桂學(xué)者團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目及廣西高校“廣西特色農(nóng)產(chǎn)品精深加工及安全控制”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目資助。

陶汝青，女，研究方向：植物蛋白。南寧 廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，530004。Email：taorq138@163.com.

※通信作者：夏 寧，女，博士，副教授，研究方向：糧食油脂植物蛋白工程。南寧 廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，530004。Email：50597864@qq.com