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1、大豆蛋白热变性程度对豆腐品质的影响注 李里特 1 汪立君 1 李再贵 1 辰巳英三 2 (中国农业大学食品学院,北京 100083) (日本国际农林水产业研究中心2) 摘 要 本文主要研究了豆腐加工过程中,生豆浆在不同加热处理条件下对豆腐强度和失水率的影响,得 出豆浆在95,保温10min的加热条件下,豆腐的强度最大,失水率最低。分析了不同加热条件下,豆浆中蛋白 的表面疏水性和巯基含量,得出豆浆蛋白表面疏水性的增加和巯基含量的增多,可以使豆腐强度增大,失水率 降低。本文为豆腐的工业化生产提供了理论依据和有益的参数。 关键词 豆腐 强度 失水率 表面疏水性 巯基 0 前 言 豆腐是中国传统的大豆
2、食品。它是一种大豆蛋 白凝胶的产物,将生豆浆进行热处理使大豆蛋白质发 生变性是豆腐形成的必要条件 1,而热变性的程度和 蛋白质间的作用力(氢键、 离子键、 巯基相互作用、 二 硫键和疏水性结合力)决定了豆腐的网络结构 2。传 统的方法是将生豆浆加热煮沸210min ,这种方法在 国内外已沿用了二千年 3。Wang 和Hesseltine等 1 指出,在豆腐制造过程中豆浆煮沸超过20min时,豆 腐的产量会下降,对豆腐的结构组成也有不好的影 响,因此建议豆浆的煮沸时间为10min。将生豆浆加 热处理就是大豆蛋白质的热变性过程,在这一过程中 主要是将蛋白的疏水区域和巯基暴露,为凝胶的形成 打下基础
3、 4。 本文研究的目的是了解豆腐加工过程中,生豆浆 的加热处理对豆腐强度和失水率的影响。分析蛋白 质热变性后,豆浆蛋白的表面疏水性和巯基含量与豆 腐的强度和失水率的关系。 1 试验材料和仪器 1. 1 试验材料 大豆:科丰6号,中国科学院遗传育种所试验农 场。 氯化镁:MgCl26H2O ,分析纯,北京双环化学试 注:中日国际合作项目 收稿日期:2001 - 04 - 23 李里特:男,1948年出生,教授,博士生导师,食品科学专业 剂厂。 葡萄糖酸- 1 ,5 -内酯(G DL) :优级纯,NACALAI2 TESQUE公司,日本京都。 ANS:1 - Anilino - 8 - Napht
4、halene - Sulfonate (8 - 苯胺基- 1 -萘磺酸) ,Sigma公司。 DTNP:2 ,2- Dithiobis - (5 - nitropyridine) (2 ,2- 二硫代双- (5 -硝基吡啶) ,Sigma公司。 1. 2 试验主要仪器和设备 分离式磨浆机:FSM100 ,沈阳机床第三机械制 造厂。 数据采集仪:HP34970A ,惠普公司,日本。 流变仪: RT2002D. D ,RHEO TECH公司,日 本。 可见-分光光度计:756MC ,上海第三分析仪 器厂。 荧光光度计:F4500 ,日本日立公司。 通电加热设备:自制。 台式离心机:TCL16C ,
5、上海安亭仪器厂。 2 试验条件和方法 2. 1 豆浆的制备 将2000g大豆清选干净后用6000g的蒸馏水于 20 浸泡10h ,清洗滤水后重4272g ,用浆渣自分离磨 浆机磨浆,磨浆过程中加入4864g蒸馏水,所得豆渣 与4864g蒸馏水混合(总的水豆比为61) ,逐渐加入 磨浆机;两次所得豆浆混合后用120目的尼龙网过 滤,储放在冷藏箱内 (5 左右 ) , 作为生豆浆备用;取 生豆浆600mL倒入加热槽(内径105mm105mm 2002年2月 第17卷第1期 中国粮油学报 Journal of the Chinese Cereals and Oils Association Vol.
6、 17 ,No. 1 Feb. 2002 98mm) ,以0. 8 s的速率通电加热到设定的温度(用 数据采集仪进行温度控制 ) , 保温设定时间(加热条件 如表1所示)后在冰浴中快速冷却到20 以下,储放 在冷藏箱内 (5 左右 ) , 作为熟豆浆备用。 表1 豆浆的不同加热条件 加热温度()保温时间(min) 70 80 豆浆加热温度的影响试验8510 90 95 豆浆保温时间的影响试验95 5 10 15 20 2. 2 豆腐的制备以及其强度和失水率的测定 取100mL熟豆浆放入200mL烧杯中,加入G DL (0. 02M)或氯化镁(0. 015M) ,用磁力搅拌器搅拌(冰 浴中进行
7、) , 速度:350rmin ,搅拌3min。之后立即用 铝铂纸密封,放入80 水浴锅中加热60min。凝固时 间结束后,将烧杯取出,在冰浴中冷却30min ,后储放 在5 左右的冷藏箱内。每个试验做双份。 将上述制备的豆腐试样在冷藏箱放置10h后取 出,放在室温下1h后,在流变仪上做插入试验。将整 块豆腐试样从烧杯中取出,呈圆柱状,直径 = 63mm , 高度h = 34mm。圆柱状探头半径:r = 2. 5mm;载物台 速度:p = 60mmmin;量程:200g;记录仪的纸速:v = 300mmmin。每块豆腐测定4个点。豆腐破断时受到 的最大力为豆腐的破断应力,并将换算成国际单位 (k
8、Pa) ,将豆腐的破断应力作为强度指标 ,破断应力越 大,豆腐的强度越大。强度测定完后,将豆腐称重 W1,然后用利刃按十字均匀切成4块,平放在底部为 金属网的塑料盒(135mm85mm45mm)中,室温下, 密封静置10h后再称重W2,豆腐前后的重量差 (W 1- W2)与豆腐原重 (W 1)的百分比,就是豆腐的失水率。 2. 3 豆浆的巯基含量测定 4 取2. 1得到的冷却后的熟豆浆0. 2mL与1. 8mL 磷酸缓冲溶液混合(0. 1M ,pH6. 8) ,再加入0. 5mL的 DTNP乙醇溶液 (5. 0 10 - 4 M) 室温下放置20min ,加 入2. 5mL ,10 %的高氯酸
9、,在离心机上离心(3000r min ,10min) ,取上清液用0. 45m的过滤器进行过滤, 取滤液在386nm处测其吸光值(A)。吸收池采用石 英比色皿。 2. 4 豆浆的表面疏水性测定 4 取2. 1得到的冷却后的熟豆浆加入0. 1M ,pH6. 8 的磷酸缓冲溶液,稀释到蛋白质浓度为0. 05 %取稀 释液4. 5mL ,加入0. 5mL的ANS溶液(1. 2510 - 3) (用上述磷酸缓冲溶液配制 ) , 室温下,静置2h。进行 荧光测定。激发波长:375nm;发射波长:475nm。扫 描速度:2400nmmin。激发和发射的狭缝宽度都是 10nm。电压400V。由于本次试验采用
10、的豆浆是由一 次磨浆制成的,因此豆浆的蛋白质浓度是一致的,所 以在本次试验中以荧光强度作为表面疏水性的指标。 荧光强度越大,表面疏水性越强。 3 结果与分析 3. 1 加热条件对豆腐强度和失水率的影响 在试验中分别采用了以G DL为代表的酸性凝固 剂和以MgCl2为代表的盐凝固剂,得到的结果基本保 持一致。试验中发现,生豆浆在70 加热后,无论是 添加G DL ,还是添加MgCl2,都不能形成豆腐凝胶,凝 固后呈半流体状态。在80 加热,添加G DL可以形 成豆腐,而添加MgCl2却不能形成豆腐凝胶。图1和 图3分别是豆浆加热温度对G DL豆腐和MgCl2豆腐 品质的影响。由图1和图3可知,随
11、着生豆浆加热温 图1 加热温度对G DL豆腐品质的影响 图2 保温时间对G DL豆腐品质的影响 度的升高,豆腐的破断应力增加,失水率降低;当加热 温度在95 和90 时,豆腐的破断应力和失水率基 本保持一致。图2和图4分别是豆浆保温时间对 G DL豆腐和MgCl2豆腐品质的影响。由图可知,随着 2 中国粮油学报2002年第1期 保温时间的增加,豆腐的破断应力增加,失水率降低; 当保温时间为10min时,豆腐的破断应力最大,失水 率最低;保温时间超过10min ,豆腐的破断应力降低, 失水率升高。 图3 加热温度对MgCl2豆腐品质的影响 图4 保温时间对MgCl2豆腐品质的影响 3. 2 加热
12、条件对豆浆蛋白表面疏水性的影响 图5是加热温度对蛋白表面疏水性的影响。由 图可知,随着加热温度的升高,荧光强度逐渐增加,加 热到90以后基本不再增加,95时荧光强度与 90 几乎一样,即在90 和95 时,豆浆中蛋白质的 表面疏水性是一样的。试验结果与Matsudomi et al. 5(1985) 的结果一致。图6是保温时间对蛋白表 面疏水性的影响,由图可知,在10min时,荧光强度最 大,保温时间在15min和20min时,荧光强度明显下 降。对于这个现象可以解释为:随着温度的升高,蛋 白质的变性程度增大,疏水区域暴露在外,表现荧光 强度增大;由于暴露的疏水区域,蛋白质可以通过疏 水相互作
13、用,形成聚集体,保温时间过长,蛋白质通过 疏水相互作用交连的机会增多,表现为表面疏水性降 低。保温时间超过10min ,豆浆中蛋白质的表面疏水 性降低,参与豆腐形成的疏水性基团减少,导致豆腐 的强度降低,失水率升高。 图5 加热温度对蛋白表面疏水性的影响 图6 保温时间对蛋白表面疏水性的影响 3. 2 加热条件对豆浆蛋白巯基含量的影响 图7 加热温度对蛋白巯基含量的影响 图8 保温时间对蛋白巯基含量的影响 图7是加热温度对豆浆巯基的影响。在80 时 豆浆的巯基含量明显高于70时豆浆的巯基含量, 3 第17卷第1期李里特等 大豆蛋白热变性程度对豆腐品质的影响 随后,随着温度的增加,巯基含量又略有
14、上升的趋势。 这个现象很难解释,因为7S的变性温度是70 左右, 而大豆11S球蛋白的变性温度是90 左右,7S中没 有巯基,11S中的巯基和二硫键含量较多,但在80 下11S又没有完全变性。不可能将巯基暴露。但从 总体上看,从80 到95,巯基含量的变化不大。图 8是保温时间对豆浆巯基的影响。随着保温时间的 增加,巯基含量先是增加后降低。Hashizume et al. 6 (1978)观察到加热过程中巯基氧化,降低了豆腐的强 度。可见,保温时间超过10min后豆浆中的巯基发生 氧化,不利于豆腐的形成。加热不够,大豆蛋白无法 完全分解成次单元体,形成的前凝胶体系不利于豆腐 的形成,保温时间过
15、长,巯基易发生氧化,并且在加热 过程中巯基和二硫键的交换反应对豆腐的形成也有 重要的影响。 4 结论 以上的试验结果说明,大豆蛋白的变性是形成豆 腐的必要条件,豆浆在95,保温10min的加热条件 下,豆腐的强度最大,失水率最低。生豆浆在70 加 热后,大豆蛋白变性不足,只有较少的蛋白分子暴露 出疏水基团和其它活性基团,无论是添加G DL ,还是 添加MgCl2,都不能形成豆腐凝胶,凝固后呈半流体 状态。随着加热温度的增加和保温时间的增多,可形 成的凝胶网络的变性蛋白分子增多,因此豆腐的强度 增大,失水率降低。但是,在95下保温时间超过 10min ,反而不利于豆腐的形成。试验得出豆浆蛋白 表
16、面疏水性的增加和巯基含量的增多,有利于豆腐的 形成。 参 考 文 献 1Wang ,H.L. and Hesseltine ,C. W. 1982. Cogulation in T ofu Pro2 cessing. Process Biochemistry , Jan.Feb. ,7 - 12 2 黄三龙.豆腐 组成与微细结构间之关系.食品工业,1990 (22) :33 - 34 3T okuji Watanabe. Science of tofu. FoodJurnal Co. ,Ltd. Kyoto ,Ja2 pan ,1997 4Akio Obata and Masaru Matsuura.Decrease in the Gel Strength of T ofu Caused by and Enzyme Reaction during Soybean Grinding and Its
