王文思,聶華亮,曾瑞萍,余海忠,于博,吳進(jìn)菊*
湖北文理學(xué)院食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院(襄陽(yáng) 441053)
轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(EC 2.3.2.13 Transglutaminase,TGase)是一種可以催化蛋白質(zhì)中賴氨酸上的ε-氨基和谷氨酸上的γ-羥酰胺基發(fā)生結(jié)合反應(yīng),形成共價(jià)化合物的聚合酶[1-3]。當(dāng)TG作用于蛋白質(zhì)分子時(shí),形成ε-(γ-谷氨酰胺基)賴氨酸鍵的交聯(lián),作用機(jī)制是:催化在蛋白質(zhì)及肽鍵中谷氨酰胺殘基γ-羰基和伯胺之間酰胺基轉(zhuǎn)移反應(yīng),利用該反應(yīng)可將賴氨酸引入蛋白質(zhì)以改善其蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)特性[4]、彈性、持水性[5]和穩(wěn)定性[6]等功能特性。
大豆中含不飽和脂肪酸、黃酮等營(yíng)養(yǎng)素,對(duì)于降低血脂、延緩機(jī)體氧化等具有重要作用[7-8]。我國(guó)目前具有代表性的大豆制品主要有豆腐、大豆油、豆奶等[9]。豆腐由石膏和鹵水經(jīng)點(diǎn)鹵制成[10],不僅含有豐富的蛋白質(zhì),享有“植物肉”之美稱[11],還含有黃酮類(lèi)、豆甾醇、植物雌激素等功能性成份,具有預(yù)防心血管疾病、骨質(zhì)疏松癥、降血脂等保健功能,是一種深受消費(fèi)者喜愛(ài)的傳統(tǒng)食品[12-13]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,豆腐生產(chǎn)工業(yè)化已成為發(fā)展趨勢(shì),豆腐的出品率以及品質(zhì)有待進(jìn)一步提高。試驗(yàn)利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的交聯(lián)[14-15],以提高豆腐出品率、持水力等相關(guān)品質(zhì),考察酶的添加方式、酶的添加量、點(diǎn)漿溫度、保溫時(shí)間四個(gè)單因素對(duì)豆腐品質(zhì)的影響,并在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用三因素三水平正交試驗(yàn)對(duì)豆腐制作工藝進(jìn)行優(yōu)化,為轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶在豆腐制品中的應(yīng)用提供一定的試驗(yàn)基礎(chǔ)。
黃豆、石膏等,市售;TG酶(TG-N),江蘇一鳴生物科技股份有限公司。
DS-1高速組織搗碎機(jī),上海標(biāo)本模型廠;美的多功能電磁爐,廣州美的生活電器制造有限公司;HH-S型水浴鍋,鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;海爾冰箱,青島海爾股份有限公司;LXJ-ⅡB型離心機(jī),上海安亭科學(xué)儀器廠;AR 2134型分析天平,梅特勒-托利多儀器有限公司。
大豆→清洗→浸泡→磨漿→濾漿→煮漿→點(diǎn)漿→養(yǎng)腦→壓榨
1.4.1 TG添加方式對(duì)豆腐品質(zhì)的影響
1) 方式1:豆腐點(diǎn)漿之前添加TG。200 g干黃豆浸泡后加上1 200 mL的水,磨漿,將濾好的豆?jié){用電磁爐加熱,當(dāng)溫度達(dá)到50 ℃時(shí),往豆?jié){中按照0.5 g/L添加量加入TG酶溶液并攪拌,置于50 ℃水浴鍋保溫10 min,隨后繼續(xù)將豆?jié){加熱至100 ℃并保持5 min,然后當(dāng)豆?jié){溫度降到55 ℃時(shí)加入石膏水(石膏用量為6 g)點(diǎn)漿,出現(xiàn)豆腐花后,于55 ℃水浴鍋中保溫20 min,最后壓榨制成豆腐。
2) 方式2:豆腐點(diǎn)漿的同時(shí)添加TG。200 g干黃豆浸泡后加上1 200 mL的水,磨漿,將濾好的豆?jié){用電磁爐加熱,加熱至100 ℃并保持5 min,然后當(dāng)豆?jié){溫度降到55 ℃時(shí),按照0.5 g/L的添加量將TG酶溶液和石膏水(石膏用量為6 g)添加到豆?jié){中,出現(xiàn)豆腐花后將豆?jié){放入55 ℃水浴鍋中保溫20 min,最后壓榨制成豆腐。
3) 方式3:豆腐點(diǎn)漿出現(xiàn)豆腐花后添加TG。200 g干黃豆浸泡后加上1 200 mL的水,磨漿,將濾好的豆?jié){用電磁爐加熱,加熱至100 ℃并保持5 min,然后當(dāng)豆?jié){溫度降到55 ℃時(shí),加入石膏水(石膏用量為6 g)點(diǎn)漿,出現(xiàn)豆腐花后,將TG酶溶液按照0.5 g/L的添加量添加到豆腐花中,并輕輕攪拌,隨后于55 ℃水浴鍋中保溫20 min,最后壓榨制成豆腐。
4) 對(duì)照組:不添加TG酶溶液。將濾好的豆?jié){用電磁爐加熱至100 ℃并保持5 min,待豆?jié){溫度降到55 ℃時(shí),加入石膏水(石膏用量為6 g)點(diǎn)漿,等到出現(xiàn)豆花后,放入55 ℃水浴鍋中保溫20 min,最后壓榨制成豆腐。
1.4.2 TG添加量對(duì)豆腐品質(zhì)的影響
煮好豆?jié){后,等豆?jié){溫度降到55 ℃時(shí),用石膏水點(diǎn)漿,同時(shí)分別按照0.1,0.3,0.5,0.7和0.9 g/L(TG質(zhì)量/豆?jié){容量)的添加量加入TG酶溶液,并于55 ℃水浴鍋中保溫20 min,最后壓榨制成豆腐。
1.4.3 點(diǎn)漿溫度對(duì)豆腐品質(zhì)的影響
煮好豆?jié){后,分別在45,50,55,60和65 ℃的溫度下用石膏水點(diǎn)漿,同時(shí)按照0.5 g/L的添加量加入TG酶溶液,并于55 ℃水浴鍋中保溫20 min,最后壓榨制成豆腐。
1.4.4 保溫時(shí)間對(duì)豆腐品質(zhì)的影響
煮好豆?jié){后,等豆?jié){溫度降到55 ℃時(shí),用石膏水點(diǎn)漿,同時(shí)按照0.5 g/L的添加量加入TG酶溶液,并于55 ℃水浴鍋中分別保溫10,15,20和25 min,最后壓榨制成豆腐。
根據(jù)上述單因素試驗(yàn)結(jié)果,除去添加方式之外,每個(gè)因素選擇最優(yōu)的水平以及相鄰最優(yōu)水平的上下兩個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn),正交試驗(yàn)因素水平表見(jiàn)表1。
表1 正交試驗(yàn)因素水平表
感官評(píng)鑒小組由6名志愿者組成,按照表2對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)并打分,取平均值作為最終的評(píng)定結(jié)果。
表2 豆腐的感官評(píng)分表
1.7.1 豆腐的出品率測(cè)定
豆腐的出品率即單位質(zhì)量的干黃豆最終制得成品豆腐的質(zhì)量m2(g)與干黃豆質(zhì)量m1(g)的比值。
1.7.2 豆腐的持水力測(cè)定
取適量豆腐,并測(cè)定樣品質(zhì)量m0(g),以4 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min,在室溫下靜置10 min,除去上清液,測(cè)殘余物質(zhì)量m1(g),按式(2)計(jì)算豆腐的持水力。
1.7.3 豆腐的離水率測(cè)定
取適量豆腐m0(g),室溫靜置24 h后稱其質(zhì)量m1(g)。
TG的添加方式分別為點(diǎn)漿前添加、點(diǎn)漿同時(shí)添加、點(diǎn)漿后添加,豆腐的感官評(píng)分、出品率如表3所示,持水力、離水率見(jiàn)圖1。
如表3所示:在制作豆腐過(guò)程中,添加TG所制作出來(lái)的豆腐與不添加TG制作的豆腐相比,其感官評(píng)分有所提高,即反應(yīng)添加TG制作而成的豆腐在口感、形態(tài)、顏色和氣味等方面有所改善,其中點(diǎn)漿的同時(shí)添加TG制作的豆腐,感官評(píng)分最高;添加TG后制作出的豆腐,添加方式為點(diǎn)漿同時(shí)添加和點(diǎn)漿后添加,豆腐出品率有明顯地提高,且點(diǎn)漿時(shí)添加TG制作的豆腐出品率最高。
如圖1所示:添加TG制作的豆腐,其持水力大于未添加TG制作出的豆腐的持水力,且添加方式為點(diǎn)漿的同時(shí)添加制作的豆腐,持水力最高;添加TG制作出的豆腐的離水率要比未添加TG制作的豆腐的離水率要低,且在方式為點(diǎn)漿同時(shí)添加制作的豆腐,離水率最低。
綜上所述,添加方式為點(diǎn)漿的同時(shí)添加TG制作出的豆腐,其感官評(píng)分、出品率、持水力、離水率均達(dá)到最優(yōu)。
表3 TG添加方式對(duì)豆腐感官評(píng)分和出品率的影響
圖1 TG添加方式對(duì)豆腐持水力和離水率的影響
TG添加量分別為0.1,0.3,0.5,0.7和0.9 g/L制作的豆腐,感官評(píng)分、出品率見(jiàn)表4,持水力、離水率見(jiàn)圖3。
如表4所示:TG添加量的不同,所制作出的豆腐感官評(píng)分也不同,并在添加量為0.5 g/L時(shí)所制作的豆腐感官評(píng)分最高。當(dāng)TG添加量為0.1~0.5 g/L時(shí),豆腐出品率隨著TG添加量的增加而上升;當(dāng)TG添加量為0.5~0.9 g/L時(shí),豆腐出品率隨著TG添加量的增加而減少;當(dāng)TG添加量為0.5 g/L時(shí),豆腐出品率最高。
如圖2所示:當(dāng)TG添加量為0.1~0.5 g/L時(shí),豆腐持水力隨TG添加量的增加而增大;TG添加量超過(guò)0.5 g/L后,持水力反而有下降;當(dāng)TG添加量為0.5 g/L時(shí),持水力達(dá)到最大。TG添加量影響豆腐的離水率,當(dāng)添加量為0.1~0.5 g/L時(shí),離水率的變化比較大;當(dāng)添加量為0.5~0.9 g/L時(shí),離水率變化小,并在添加量為0.5~0.7 g/L時(shí)離水率無(wú)變化且最小。
綜上所述,TG最佳添加量為0.5 g/L。這時(shí)制作出的豆腐品質(zhì)最優(yōu)。
點(diǎn)漿溫度分別為45,50,55,60和65 ℃制作的豆腐,感官評(píng)分、出品率見(jiàn)表5;持水力、離水率見(jiàn)圖3。
如表5所示:點(diǎn)漿溫度對(duì)豆腐的感官評(píng)分影響很大,在溫度在45~65 ℃之間,點(diǎn)漿溫度越高,豆腐感官評(píng)分越高;點(diǎn)漿溫度對(duì)豆腐出品率也有很大影響,在溫度45~55 ℃之間,豆腐出品率隨著點(diǎn)漿溫度的升高而增高。但當(dāng)點(diǎn)漿溫度達(dá)60 ℃以上后,出品率有所減小。
如圖3所示:當(dāng)點(diǎn)漿溫度為45~60 ℃時(shí),豆腐的持水力隨著點(diǎn)漿溫度的提升而提高,并在60 ℃時(shí)達(dá)到最大值,點(diǎn)漿溫度為65 ℃時(shí)其持水力有微弱減??;當(dāng)點(diǎn)漿溫度為45~60 ℃時(shí),豆腐的離水率隨點(diǎn)漿溫度的提升而降低,并在60 ℃時(shí)達(dá)到最小值,當(dāng)點(diǎn)漿溫度為65 ℃時(shí),其離水率有微弱增加。
綜上所述,最佳點(diǎn)漿溫度為55 ℃。這時(shí)制作出的豆腐品質(zhì)最優(yōu)。
表4 TG添加量對(duì)豆腐感官評(píng)分和出品率的影響
圖2 TG添加量對(duì)豆腐持水力和離水率的影響
表5 點(diǎn)漿溫度對(duì)豆腐感官評(píng)分和出品率的影響
圖3 點(diǎn)漿溫度對(duì)豆腐持水力和離水率的影響
保溫時(shí)間分別為10,15,20和25 min制作的豆腐,其感官評(píng)分、出品率見(jiàn)表6;其持水力、離水率見(jiàn)圖4。
如表6所示:保溫時(shí)間對(duì)豆腐的感官評(píng)分有很大影響,當(dāng)保溫時(shí)間為10 min時(shí),感官評(píng)分最低;當(dāng)保溫時(shí)間為20 min時(shí),感官評(píng)分最高。在保溫時(shí)間為20 min的條件下制作出的豆腐出品率最高,在保溫時(shí)間為10 min的條件下制作出的豆腐出品率最低;另外保溫時(shí)間大于等于15 min后,保溫時(shí)間對(duì)豆腐出品率的影響差別沒(méi)有很大。
如圖4所示:當(dāng)保溫時(shí)間為10~20 min時(shí),豆腐的持水力隨著保溫時(shí)間的增長(zhǎng)而增大;保溫時(shí)間超過(guò)20 min后,豆腐持水力有微弱下降。當(dāng)保溫時(shí)間為10~20 min時(shí),豆腐的離水率隨保溫時(shí)間的增大而減小,并在10~15 min之間減小的幅度較大;在20 min時(shí),豆腐的離水率最?。怀^(guò)20 min,豆腐離水率有微弱提高。
綜上所述,保溫時(shí)間為20 min時(shí)制作出的豆腐品質(zhì)最優(yōu)。
表6 保溫時(shí)間對(duì)豆腐感官評(píng)分和出品率的影響
圖4 保溫時(shí)間對(duì)豆腐持水力和離水率的影響
表7 正交試驗(yàn)結(jié)果
以出品率和持水力為考察對(duì)象,采用三因素三水平正交試驗(yàn)對(duì)豆腐制作工藝進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果見(jiàn)表7。如表7所示,無(wú)論是出品率還是持水力,極差大小依次均為R1>R2>R3,可知影響豆腐出品率和持水力的因素大小順序依次為:TG添加量>點(diǎn)漿溫度>保溫時(shí)間。
對(duì)于出品率,正交試驗(yàn)得出最佳工藝條件為:A2B2C1,該組合不在正交試驗(yàn)中,需做驗(yàn)證試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,A2B2C1工藝條件制作出豆腐的出品率為2.35,比A2B3C1的出品率高。
對(duì)持水率,正交試驗(yàn)得出最佳工藝條件為A2B2C3,A2B2C3剛好出現(xiàn)在正交試驗(yàn)中,說(shuō)明此方案下制作出的豆腐持水力最高。結(jié)合感官評(píng)分等試驗(yàn)分析,A2B2C1工藝條件下制作的豆腐品質(zhì)最佳。
轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶能夠催化蛋白發(fā)生交聯(lián)作用,改變豆腐的質(zhì)構(gòu)從而影響豆腐的出品率以及品質(zhì)。試驗(yàn)從TG添加方式、TG添加量、點(diǎn)漿溫度、保溫時(shí)間四個(gè)方面對(duì)石膏豆腐的制作工藝進(jìn)行了優(yōu)化篩選。以出品率和持水力為主要參照指標(biāo)的正交試驗(yàn)結(jié)果表明,轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶制作豆腐的最佳工藝條件:TG添加方式為點(diǎn)漿同時(shí)添加、TG添加量為0.5 g/L、點(diǎn)漿溫度為55℃、保溫時(shí)間為18 min。