响应面法优化全豆豆腐凝固剂配方的研究陈杰基金项目：国家玉米产业体系专项项目（CARS-02-29），带状套作玉米全程机械化农机农艺融合关键技术研究（2017YFD030170402），旱地多熟复合种植系统丰产高效的农机农艺配置原理(2016YFD0300200902)作者简介： 陈杰，女，1992年出生，硕士，粮油精深加工理论与技术研究通讯作者，张黎骅，男，1969年出生，教授，农产品加工机械与装备研究，zhanglihua69126.com共同通讯作者，张清，男，1986年出生，副教授，粮油精深加工理论与技术研究，zhangqingsicau.edu.cn 谭琳1 彭钰琪1 杨俊1 张清1 张黎骅2（1.四川农业大学食品学院，四川 雅安 625014；2. 四川农业大学机电学院，四川 雅安 625014）摘要：利用干法工艺制备全豆豆腐，在单因素试验基础上，选取葡萄糖酸-内酯（GDL）、氯化镁（MgCl2）和谷氨酰胺转氨酶（TG酶）添加量作为影响因素，以全豆豆腐凝胶强度和感官评分作为指标，进行Box-Behnken试验，建立二次多项式回归模型，用于全豆豆腐最佳凝固剂配方的优化。结果表明，GDL添加量对全豆豆腐凝胶强度的影响最大，TG酶添加量的影响最小；而感官评分二次多项式回归模型不显著。干法工艺制备全豆豆腐的凝固剂最优配方为：GDL添加量0.5 %，MgCl2添加量0.07 %，TG酶添加量0.02 %。在该条件下所制得的全豆豆腐凝胶强度为185.956 g；微观结构表现为致密、均匀和相互交联的凝胶网状结构。关键词：全豆豆腐；干法工艺；复配凝固剂；凝胶强度；微观结构Optimization of coagulant formulation for whole soybean curd based on Response Surface MethodologyAbstract: This research was conducted to investigate the optimal coagulant formula for dry-processed whole soybean curd based on response surface methodology. The addition amount of glucose (GDL), magnesium chloride (MgCl2)and glutamine transaminase (TG) were used as the influencing factors, the gel strength and sensory evaluation were used as the indicator for a Box-Behnken experimental design on the basis of single-factor experiments. Results showed that the addition of GDL had most significant effect on the gel strength of whole soybean curd, while the addition of TG had minimal effect. However, the quadratic polynomial regression model of sensory evaluation was not significant. The optimal coagulant formulation for making dry-processed whole soybean curd were: 0.5%GDL,0.07%MgCl2, and 0.02%TG.Under these conditions, the gel strength of whole soybean curd was 185.956g.Moreover,a compacted and uniformed net structure was formed at this optimal condition through the examination of scanning electronic microscopy.Key words：whole soybean curd；dry-processed；compound coagulant；gel strength；microstructure全豆豆腐是以整粒大豆为原料，加工中无任何废料产生的富含膳食纤维的营养型豆腐。利用干法工艺加工的全豆豆腐的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性均高于湿法工艺，且整体质构特性接近传统工艺豆腐1。全豆豆腐加工工艺中热变性蛋白凝聚是豆腐加工过程中决定豆腐质量和产量的关键过程，是豆腐加工过程中最难控制的工艺之一2；凝固剂的种类和添加量直接影响热变性蛋白的聚集，从而影响豆腐的口感、风味、感官质量和出品率等3,4。Li等5经研究发现使用盐卤（主要成分为MgCl2）制作出的豆腐风味极佳，但因卤水凝固过程非常快，难以控制，从而使豆腐的凝胶网络结构不均匀、保水性差，而且豆腐里边的蛋白质和大豆异黄酮等营养成分会随着豆腐中水的流失而减少。Chang等6通过浸泡、打浆、过滤等工序，以TG酶为凝固剂，琼脂为助凝剂生产豆腐，制得的豆腐硬度高、弹性好、蒸煮损失小。由此可见，单一凝固剂正逐渐被复配凝固剂取代。吴超义等7以MgCl2凝固剂，TG酶为助凝剂，通过浸泡、漂烫、胶体磨磨浆和均质等工艺制备全豆盐卤充填豆腐，制得的豆腐成型完好，凝胶强度好，持水性较好。于滨等8以GDL为凝固剂，通过浸泡、磨浆、煮浆、胶体磨、超声波和匀浆机处理等工艺制备全豆豆腐，探讨了豆浆处理工艺对内酯豆腐质构特性的影响。Joo等9以超细全脂大豆粉为原料，以TG酶为凝固剂，通过兑水调浆、均质，煮浆等工序制备全豆豆腐，制得的豆腐硬度高、弹性好。Li等10通过浸泡、打浆、过滤、煮浆、冷却、凝固等工序，以有机大豆为原料，以MgCl2为凝固剂，分别以卡拉胶、瓜尔豆胶、阿拉伯树胶为助凝剂生产有机豆腐，制得的豆腐口感好，与传统豆腐相似。然而，在这些全豆豆腐加工研究中，由于全豆豆浆粒径较大，内部的颗粒会阻碍豆腐的凝固，凝固效果并不理想；全豆豆腐凝胶成型不好，凝胶网络结构不均匀，口感较粗糙等问题阻碍着全豆豆腐的生产发展，全豆豆腐凝固工艺尚不成熟，有必要对其进行深入研究。本研究利用干法工艺制备全豆豆腐，单因素试验观察GDL、MgCl2、TG酶添加量对全豆豆腐硬度、胶着性、咀嚼度、凝胶强度等的影响。然后进一步以GDL、MgCl2、TG酶浓度为影响因素，以凝胶强度和感官评分为目标值进行响应面BoxBenhnken试验，得出最佳凝固剂配方；同时对全豆豆腐的显微结构进行观察，并与传统豆腐和单一凝固剂生产的豆腐进行对比，旨在为全豆豆腐产品的复配凝固剂开发提供理论参考。1 材料与方法1.1 实验材料大豆（贡秋豆8号，产于四川眉山），葡萄糖酸内酯GDL（酶活90u/g，安徽省兴宙医药食品有限公司删除，其他亦同食品级），MgCl2（天津洁润化工有限公司改为试剂等级食品级），TG酶（酶活90u/g，合肥博美生物科技有限责任公司改为酶活食品级），消泡剂（江苏卓云豆宝食品有限公司食品级）。所有凝固剂皆为食品级。YSC-701型超微粉碎机（北京燕山正德机械设备有限公司）删除，其他亦同；改为， 其他亦同，Texture Analyser 型质构仪（英国 Stable Micro System有限公司）；，S-4800 型冷场发射扫描电镜（日本 Hitachi 公司）；，DK- 98-II型数显恒温水浴锅（天津市泰斯特仪器有限公司）；，HK-20B型摇摆式高速中药粉碎机（广州市旭朗机械设备有限公司）；，DHG-2200B型电热恒温鼓风干燥箱（郑州生元仪器有限公司）；，TGL-16台式高速冷冻离心机（湘南湘仪实验室仪器开发有限公司）；，ZEISS-EVO18型扫描电子显微镜（德国卡尔.蔡司公司）。1.2 试验方法1.2.1豆腐生产工艺流程复配凝固剂全豆豆腐生产工艺流程：利用高速粉碎机将大豆进行粗粉碎，然后利用超微粉碎机对大豆粗粉进行超微粉碎。称取100 g数值和单位之间空一格，其他亦同。豆粉，以1:6的粉水质量比打浆（搅拌），向生豆浆中加入0.03 %（消泡剂质量：豆粉质量）的消泡剂，加热至90保温10 min；然后冰浴至室温后加入复配凝固剂（GDL、MgCl2、TG酶）搅匀并分装于100 mL烧杯中，50 水浴保温1 h，之后置于85 水浴锅保温20min。整个过程结束后，将豆腐放入冷水中静置30 min，最后将豆腐放入4 冰箱进一步熟化（贮藏）待测。单一凝固剂全豆豆腐生产工艺流程：在冰浴至室温的豆浆中加入单一凝固剂GDL，其余工艺与复配凝固剂全豆豆腐相同。传统豆腐生产工艺流程：将冰浴至室温后的豆浆过滤，然后加入复配凝固剂（GDL、MgCl2、TG酶），其余工艺与复配凝固剂全豆豆腐相同。1.2.2 单因素试验分别考察GDL添加量（0.2 %、0.3 %、0.4 %、0.5 %、0.6 %、0.8 %、0.9 %），MgCl2添加量（0.05 %、0.1 %、0.15 %、0.2 %、0.25 %），TG酶添加量（0.005 %、0.01 %、0.015 %、0.02 %、0.025 %）对全豆豆腐硬度、胶着性、咀嚼度、凝胶强度、保水率和感官评分的影响。每优化 1个因素后所得到的优化水平应用于下一因素的优化中，各水平重复4次。其中，凝固剂添加量的百分比均为凝固剂与豆浆的质量比。1.2.3 响应面优化试验根据单因素试验结果，运用响应面BoxBenhnken设计理论11进行优化试验，优化干法工艺制备全豆豆腐的凝固剂配方。试验因素及水平如表1所示。表1 响应面因素水平表Table 1 Factors and levels of RMS删除图和表的英文翻译（包括标题、“注”、表头和横纵坐标等），只有英文的要翻译成中文，其他图和表亦同。水平编码葡萄糖酸-内酯GDL添加量/（%）氯化镁MgCl2添加量/（%）谷氨酰胺转氨酶TG酶添加量/（%）-10.30.050.01500.40.10.0210.50.150.0251.2.4 全豆豆腐质构分析及凝胶强度检测全豆豆腐的质构性质和凝胶强度采用质构仪进行测定12。采用TPA模式进行全豆豆腐质构分析，将豆腐置于质构仪载物台上进行测试。测定参数为：探头型号P/0.5，测前速率5.00 mm/s、测试速率1.00 mm/s、测后速率5.00 mm/s，间隔时间5 s，压缩形变率30 %，记录全豆豆腐的硬度、胶着性、咀嚼度和凝胶强度，每个样品测定5次，取其平均值。全豆豆腐凝胶强度的测定在Return to Start模式下进行，测试距离为10 mm，除了无“压缩形变率”和“间隔时间”以外，其余参数不变。1.2.5 全豆豆腐保水率检测全豆豆腐保水率采用离心法进行测定13。测定时，取一小块豆腐样品，称重记为W1，然后将其置于离心管中，在20、7500 r/min条件下离心10 min，滤去离心析出的水分后，称重记为W2，之后将豆腐样品置于105 烘箱中干燥6 h，再次对豆腐样品进行称重，记为W3，豆腐离心保水率测定按式（1）进行计算。 （1）1.2.6全豆豆腐显微结构观察全豆豆腐的微观结构采用扫描电镜进行观察分析14，样品前处理如下。用双面刀片把全豆豆腐切成约2 mm2 mm5 mm的薄片，用体积分数为2.5