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高纤豆腐品质改良及其机制研究

张明凯  
【摘要】:传统豆制品在加工过程中会产生大量湿豆渣,极易造成资源浪费与环境污染。针对这一现状,本文运用高压均质技术处理豆渣,并利用谷氨酰胺转氨酶(TG酶)交联大豆蛋白,对高纤豆腐的品质进行改良,在此基础上,探索了高纤豆腐品质改良机制。首先,研究了均质压力、豆渣添加量以及TG酶添加量和作用时间对高纤豆腐品质的影响;通过建立多元回归模型,优化出了高纤豆腐的最佳生产工艺,并对比分析了高纤豆腐与普通豆腐的营养成分;从豆腐的微观结构、流变特性、化学作用力以及蛋白分子结构变化等方面系统阐明TG酶改良高纤豆腐品质的机制。主要结论如下:(1)高压均质可显著减小高纤豆浆的粒径,高纤豆浆经40 MPa均质处理后,D50由238 μm降至36 μm,此时豆渣添加量对高纤豆浆的粒径无显著影响,均质压力对高纤豆腐的凝胶强度与保水性均无显著影响。豆渣添加量大于25%时,豆渣添加量对高纤豆腐的凝胶强度无显著影响。豆渣添加量与保水性呈正相关;豆渣添加量100%的条件下,豆腐保水性由由普通豆腐的0.54增加至0.79。感官评定实验表明,高纤豆腐在色泽和风味方面得分与普通豆腐持平或者更高,在口感和可接受度方面则低于普通豆腐,且豆渣添加量与可接受度呈负相关。(2)TG酶显著提高了高纤豆腐的凝胶强度,改善高纤豆腐的食用品质。高纤豆腐的凝胶强度随TG酶添加量的增加呈现先升后降趋势,随TG酶作用时间延长而逐渐增加;在TG酶添加量为0.15%、50℃保温2 h的条件下,高纤豆腐的凝胶强度由50.54 g增加到79.13 g。高纤豆腐的保水性随TG酶添加量的增加逐渐提高,而TG酶作用时间对保水性无显著影响。感官评定实验表明,TG酶对高纤豆腐的色泽和风味无显著影响,但可提升高纤豆腐的口感;在TG酶添加量0.15%、作用时间2 h、豆渣添加量50%的条件下,高纤豆腐的可接受度为普通豆腐的1.26倍。(3)TG酶可在一定程度上消除豆渣对高纤豆腐品质的消极作用。多重线性回归分析表明,在TG酶添加量0.15%(w/w)、酶作用时间4h、豆渣添加量60%的条件下,高纤豆腐品质最佳。在最佳工艺条件下,高纤豆腐的蛋白质、脂肪、灰分含量分别下降8.12%、10.28%和18.49%,而淀粉、膳食纤维、大豆异黄酮含量分别增加204.93%、90.62%和 22.22%。(4)在最佳工艺条件下,高纤豆腐的凝胶强度由普通豆腐的54.23 g增加到115.9 g。TG酶诱导高纤豆腐产生更加均一、致密的凝胶网络,并显著增加高纤豆腐的弹性模量。在豆腐形成过程中,疏水相互作用与二硫键是维持豆腐凝胶结构的主要化学作用力,添加TG酶后,其诱导形成的ε-(γ-谷氨醜基)赖氨酸共价键参与豆腐凝胶结构的形成,疏水相互作用与二硫键的相对作用显著降低。蛋白质分子结构变化表明,豆浆加热后,游离巯基含量增加,α-螺旋和无规则卷曲含量均下降、β-折叠和β-转角含量均上升,蛋白中的7S、11S及部分亚基转变成蛋白聚集体;在TG酶的交联作用下,大豆蛋白分子之间形成大量ε-(Y-谷氨醜基)赖氨酸共价键,产生大量不溶性蛋白聚集体,增强了蛋白的凝胶网络结构,从而提升了高纤豆腐的凝胶性能。


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