（食品科学专业论文）豆腐皮生产过程关键工艺的优化和品质改进研究.pdf

浙江人学颂i j 学位论义 摘要 摘要 大豆及其制品是我国的传统食品之一，其中豆腐皮( y u b a ，s o y b e a nm il k f i l m ) 是蛋白质分子在加热变性过程中通过疏水键与脂肪结合形成的大豆蛋白质 一脂类薄膜。它是一种营养价值很高的素食品，含丰富的蛋白质、脂肪，富含人 体所需8 种氨基酸，同时钙、铁、镁、锌等无机盐的含量也较多。此外，豆腐皮 中还有糖、磷以及硫胺素、核黄素、尼克酸等多种人体必需的营养成分，有“素 中之荤”的誉称。因此深受广大人民的喜爱，但由于目前豆腐皮生产方式、形成 机理及工艺研究等的落后制约了其发展，因此需要对豆腐皮生产工艺的关键环节 进行研究。本文就针对豆腐皮生产工艺的关键环节进行了相应的研究。 研究了浸泡温度和时间对大豆蛋白溶出的影响，研究表明在p h 7 0 、料水比 1 ：4 的条件下，大豆在6 0 。c 时浸泡2 小时是最合适的，更有利于提高大豆蛋白的 溶出，从而提高豆腐皮生产中大豆蛋白的利用率。 以豆腐衣的得率、机械强度( t s ) 、拉伸率( e ) 、色泽( 明度l 、亨特白度w h ) 为考察指标，通过三元二次通用旋转试验设计优化了豆腐皮保温结皮条件，研究 了豆浆浓度、温度和p h 值对豆腐皮生产的影响，分析了各个影响因素对豆腐皮 得率和品质的影响，通过对线性加权后的综合指标的分析得到了豆腐皮得率和品 质最优的工艺条件：可溶性固形物含量5 o ，p h 7 0 ，温度8 5 。 豆腐皮的结皮过程是一个动态变化的过程，通过对结皮过程中的豆浆主要成 分、豆腐皮主要成分及品质指标的分析发现，豆浆中主要成分的变化会影响豆腐 皮中的主要成分变化以及豆腐皮的品质，分析得到了豆腐皮的品质指标随时间变 化的趋势。在整个生产过程中很难使产品具有均一性，生产起始阶段的豆腐皮质 量较好，后期质量明显下降。分析得出，豆浆成分在蛋白质含量2 9 3 2 、 脂肪含量1 13 1 18 、总糖含量o 53 0 7 0 时生产出的豆腐皮产品质量稳 定性好。 研究了豆腐皮生产改进技术中添加剂对豆腐皮得率和品质的影响，研究表明 以甘油为增塑剂、亚硫酸钠为还原剂，有助于提高豆腐皮的得率和品质。添加剂 的添加量对豆腐皮的得率和品质有很大的影响，甘油的最适添加量为2 0 ( 均以 可溶性固形物含量计) ，可以有效改进豆腐皮的塑性，亚硫酸钠的最适添加量为 0 0 3 0 ( 均以可溶性固形物含量计) ，可以有效改善豆腐皮的色泽。 浙江人学坝i j 学位论义 摘要 关键词：豆腐皮得率品质生产工艺添加剂动态变化 浙江入学硕i j 学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t s o y b e a na n di t sp r o d u c t sa r eo n eo ft h ef a v o r i t et r a d i t i o n a lf o o di nc h i n a y u b a i sas o y b e a np r o t e i n - l i p i df i l mw h i c hi sf o r m e db yh y d r o p h o b i cb o n db e t w e e np r o t e i n a n dl i p i d d u r i n gh e a t i n g i t s an u t r i t i o n a l v e g e t a r i a nf o o d ，b e c a u s eo ft h e d i s t i n g u i s h i n gq u a l i t yo fp r o t e i na n dl i p i d ，a n da l s or i c hi ne i g h tk i n do fh u m a n e s s e n t i a la m i n oa c i d sa n ds o m ei n o r g a n i cs a l ts u c ha sc a l c i u m ，i r o n ，m a g n e s i u m ，z i n c i na d d i t i o n ，i ta l s oc o n t a i n sm a n yh u m a ne s s e n t i a ln u t r i t i o ns u c ha sc a r b o n h y d r a t e ， p h o s p h a t e ，t h i a m i n e ，r i b o f l a v i n ，n i c o t i n i ca c i da n ds oo n h e n c e ，i t so n eo fp e o p l e f a v o r i t ef o o d h o w e v e r ，t h er e s e a r c ho ni t sp r o d u c t i o ns t y l e ，f o r m a t i v em e c h a n i s m a n di t s p r o c e s sh a v er e s t r i c t e di t sd e v e l o p m e n ta n ds h o u l d b er e s e a r c h e da n d i m p r o v e d t h i sp a p e rs t u d i e dt h ek e yl i n k so ft h ep r o d u c t i o np r o c e s so fy u b a t h i sp a p e rs t u d i e dt h ee f f e c to fs o a k i n gt e m p e r a t u r ea n dt i m eo ne x t r a c t i o no f s o y b e a np r o t e i n t h er e s u l t si n d i c a t et h a ti t sp r o p i t i o u st oe x t r a c ts o y b e a np r o t e i n s w h e ns o y b e a ni ss o a k e do nc o n d i t i o no fp h 7 0 ，r a t i oo fm a t e r i a lt ow a t e rl ：4 ，w a t e r t e m p e r a t u r e6 0 。cf o r2h o u r s ，a n di tw i l le f f e c t i v e l ye n h a n c et h eu t i l i z i n gr a t eo f s o y b e a np r o t e i n t a k i n gy i e l dr a t e ，m e c h a n i c a li n t e n s i t y ( t s ) ，s t r e t c hr a t e ( e ) ，c o l o r ( 1 i g h t n e s sa n d h u n t e rw h i t e n e s s ) a si n d i c e s ，t h i sp a p e ro p t i m i z e dt h ep r o c e s sp a r a m e t e r so fy u b a p r o d u c t i o nb yg e n e r a lr o t a t i n ge x p e r i m e n td e s i g n ，a n da l s os t u d i e dt h ee f f e c to fs o l i d c o n t e n t ，p h ，t e m p e r a t u r eo ny u b ap r o d u c t i o n ，a n a l y z e dt h ee f f e c to ft h i sf a c t o r so n q u a l i t ya n dy i e l dr a t eo fy u b a t h r o u g ht h ea n a l y s i so fi n t e g r a t i v ei n d e xb yl i n e a r w e i g h t i n gm e t h o d ，t h eo p t i m u mp r o c e s sp a r a m e t e r so fy u b ap r o d u c t i o na r e ：s o l u b l e s o l i dc o n t e n t5 0 ，p h7 0 ，t e m p e r a t u r e8 5 t h ep r o d u c t i o np r o c e s so fy u b ai sad y n a m i cv a r i a t i o n a lp r o c e s s t h i s p a p e r a n a l y z e dt h ec h a n g e so fp r i m a r yc o m p o n e n t so fs o y b e a nm i l k ，y u b aa n di t sq u a l i t y i n d e x e sd u r i n gt h ep r o d u c t i o np r o c e s s ，t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h ec h a n g e so fs o y b e a n m i l kc a ni n f l u e n c et h ec o m p o n e n t so fy u b aa n di t sq u a l i t yi n d i c e s ，a n da l s oa n a l y z e d t h ec h a n g et r e n do fy u b aq u a l i t yi n d i c e sw i t ht i m e i ti sh a r dt o g u a r a n t e et h e u n if o r m i t yo fp r o d u c t sd u r i n gi t sp r o d u c t i o n ，t h ep r o d u c tb e c a m ew o r s ea n dw o r s ea s 浙江人学颂j j 学位论文 a b s t r a c t t i m ep a s t t h r o u g hf a r t h e ra n a l y s i s ，t h eq u a li t yo fp r o d u c ti sh o m o g e n e o u sw h e nt h e p r i m a r yc o m p o n e n t si ns o y b e a n - m i l k a r e ：s o y b e a np r o t e i n2 9 3 2 ，l i p i d 1 13 1 18 s a c c h a r i d e0 5 3 o 。7 0 t h i sp a p e ra l s os t u d i e dt h ee f f e c to fa d d i t i v eo ny i e l da n dq u a l i t yo fy u b a t h e r e s u l t si n d i c a t et h a tp l a s t i c i z e rg l y c e r i na n dr e d u c e rs o d i u ms u l f i t ec a ne f f e c t i v e l y e n h a n c et h ey i e l da n dq u a l i t yo fy u b a t h eq u a n t i t yo fa d d i t i v eh a sg r e a te f f e c to nt h e y i e l da n dq u a l i t yo fy u b a t h r o u g he x p e r i m e n t sa n da n a l y s i s ，t h eo p t i m u mq u a n t i t yo f g l y c e r i ni s2 0 ( b ys o l u b l es o l i dc o n t e n t ) ，i tc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v et h em e c h a n i c a l c a p a b i l i t yo fy u b a ，a n dt h eq u a n t i t yo fs o d i u ms u l f i t ei s0 0 3 0 ( b ys o l u b l es o l i d c o n t e n o ，i tc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v e t h ec o l o ro fy u b a k e y w o r d s ：y u b ay i e l dq u a l i t yp r o d u c t i o np r o c e s s a d d i t i v e d y n a m i c v a r i e t y v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字同期：矽形年月弓同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝垄盘堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交沦文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权逝婆盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位做作者擗：孙 签字h 期：矽衫年细衫几 导师签 签字f 1 期 浙江人学硕i j 学位论义敛i 射 致谢 时光飞逝，两年的研究生生活即将伴随着毕业论文的完成而花上一个完整的 句号。在即将完成硕士论文之际，我首先感谢浙江大学、浙江大学生工食品学院 和我的导师刘东红教授给予我的关心和帮助，我在浙江大学生工食品学院度过了 两年的求学生活，这里留下了我辛勤的汗水。 本论文是在导师刘东红教授的悉心指导下完成的。从论文的选题、论文设计、 以及实验操作和论文的写作都凝聚着导师的辛勤汗水和智慧结晶。回顾这两年的 硕士生活，不管是在学习上和生活上，自始自终都得到了恩师的关心和帮助。刘 老师严谨的科学精神、执着的事业追求以及和蔼可亲的为人态度使我受益匪浅。 值此毕业之际，特向培养和教育我的恩师表达我最诚挚的谢意。祝福思师在以后 的日子里一切顺利，桃李满天下。 在研究生期间，叶兴乾教授对我的实验作了悉心的指导，并提出了宝贵的意 见，同时，他严谨的治学态度和科研精神，也深深地影响了我的学习态度，在此 表示感谢。同时，也感谢陈健初老师、苏平老师、方忠祥老师等在我实验期间帮 助我解决实验问题和提出宝贵的意见。此外，还感谢陈忠明老师、赵唯老师对我 实验的支持和帮助。 在本研究的进行过程中和论文撰写过程中，我得到了周围同学的帮助，感谢 金建昌、唐平、谢丹、梁美超、吴丹、翟金亮、张宇环、江萍、但俊峰、陆福军、 童晓星、魏云潇、朱潘炜、刘芬等在学习和生活上的支持和帮助。 感谢担任论文评阅和答辩委员会工作的各位专家、教授在百忙之中抽出宝贵 时间对我的论文进行认真评阅，感谢他们给予我的指正和帮助。 最后，要特别感谢一直关心、支持我学习和生活的父母和亲人，感谢你们给 予我的精神支持! 谨以此文对所有关心和帮助过我的人表示衷心的感谢! 黄伟 20 0 8 年5 月于浙大华家池 浙江人学硕l j 学位论义 绪论 第一章绪论 1 1 前言 大豆是世界上栽培最为广泛的作物之一，在世界各地都可以看到大面积的 种植。几乎所有的历史学家都承认大豆的故乡在中国。大豆在我国古代被称为 “菽”，英语、俄语和拉丁语中的“大豆”都是中国“菽”的译音。h e r b e r tw j o h n s o n 在美国大百科全书中写道“大豆是中国文明基础的五谷( 稻、黍、稷、麦、 豆) 之一”。在苏联大百科全书( 1 9 7 6 ) 中也有“栽培大豆起源于中国，中 国在五千年以前就已开始栽培这个作物”的记载。根据我国历史学家的考 证，从新石器时代栽培农业出现开始，大豆就是栽培的主要作物品种之一，距 今已有五六千年了。在商代的甲骨文上也发现了有关大豆的记载。在汉代齐 民要术中不但有了关于大豆的记载，还详细地记载了大豆以及大豆发酵制品 的加工技术。 在公元前20 0 年的秦朝时代，中国大豆自华北传至朝鲜，而后自朝鲜又传 至日本。日本南部的大豆，可能是直接由商船自华东一带带去的。华北和华中 地区地大豆还向南传至印度尼西亚、印度、越南等。1 7 1 2 年，德国植物学家首 次将大豆自日本引入欧洲。清成丰五年( 公元18 5 5 年) ，法国一位领事又从中 国引进了大豆种子，经巴黎远方植物学会推荐，开始在欧洲大陆作为大田作物 试种。18 7 4 年俄国才有开始种植大豆的报告。大豆传至美国也是在17 世纪末 1 8 世纪初。而大豆主产国的巴西和阿根廷所在的南美洲更是到了19 世纪末2 0 世纪初才由移民带入大豆种子。2 0 世纪3 0 年代，大豆栽培已遍及全世界。 大豆的生产历史尽管非常悠久，但是得到大规模的发展还是在第二次世界 大战之后。目前，世界上已有5 2 个国家和地区种植。由于油脂短缺，美国开始 大力发展大豆生产。作为第二大生产国巴西和第三大生产国地阿根廷栽培大豆 的历史更短，但发展速度惊人。相反，作为大豆起源地的中国的大豆生产却是 在近一个世纪内几乎没多大变化，在世界市场上所占份额在不断下降，现在也 由原来的第一位降到了第四位。目前，全球大豆生产主要集中在美国、巴西、 阿根廷和中国，这四个国家的大豆产量约占全球总产量的9 0 ( 李里特，20 0 3 ； 周显青，20 0 3 ) 。 蛋白质是组成人体的主要物质，是人体生命活动的物质基础。大豆含有丰 浙江人学颂l ：学位论文 绪论 富的优质蛋白，大豆蛋白是人类替代动物蛋白的重要植物性蛋白之一。大豆含 有近乎4 0 的蛋白质，大豆中蛋白含量比任何一种常见粮食作物的蛋白含量都 高。大豆中的蛋白质有8 6 8 8 属于水溶性蛋白质，球蛋白又是它的主要成分， 占水溶性蛋白的8 5 。大豆蛋白的氨基酸组成相当完全，除了蛋氨酸和半胱氨 酸含量较少外，其余必须氨基酸含量均达到或超过了世界卫生组织推荐的必须 氨基酸需要量水平。大豆蛋白还有一个优点就是不同的加工方法对必需氨基酸 的含量和特性没有显著影响，使其能够适用于加工成各种食品。大豆不仅蛋白 含量高，而且相对于动物蛋白而言，其蛋白质的质量更好，其中的八种必需氨 基酸组成接近于人体和动物所需要的理想比例( 石彦国，1 9 9 3 ；李里特，2 0 0 3 ) ， 如表1 - 1 所示。 表1 - 1 部分食品的必需氨基酸含量 t a b l e1 1a m i n o a c i dc o m p o s i t i o no fs o m ef o o dp r o t e i n 大豆中含有约18 的优质脂肪。大豆脂肪中含有丰富的不饱和脂肪酸( 约 6 0 左右) ，其中有5 0 以上是亚油酸、亚麻酸等人体必需脂肪酸，这些脂肪酸 在人体内起着十分重要的生理作用。由于不饱和脂肪酸具有防止胆固醇在血管 中沉积及溶解沉积在血管中的胆固醇的功能，因此，大量食用大豆制品或者大 豆油对人体是有益的。大豆油在人体内的消化率高达9 7 5 ，且具有阻止胆固 醇在血管中沉积、防止动脉粥样化的作用。此外，大豆中还含有卵磷脂、脑磷 脂、肌醇磷脂，这些是人体大脑和肝脏所必需的物质。大豆脂肪还是决定大豆 制品营养和风味的重要物质之一。 大豆中约含有2 5 的碳水化合物，成分比较复杂。一种是不溶性碳水化合 物一食物纤维素，一般每10 0 9 大豆中含有5 9 左右，主要存在于豆皮中。另一 种可溶性碳水化合物主要由低聚糖( 包括蔗糖、棉子糖、水苏糖) 和多糖( 包 括阿拉伯半乳糖和半乳糖类) 构成。但成熟的大豆几乎不含淀粉( 约为0 4 浙江人学倾i ：学位论义 绪论 o 9 ) 。大豆中的碳水化合物除蔗糖外，都难以被人体吸收。一部分糖类物质在 肠道中还易成为微生物的营养源而在肠道内产生气体。不过，这些碳水化合物 在加工过程中多溶于水而被去除掉。人体肠道内的双岐杆菌属的几乎所有菌种 都能利用水苏糖和棉耔糖等低聚糖，而肠道内的有害细菌则几乎都不能利用， 它具有维持肠道菌群平衡的作用( 钟芳，2 0 0 1 ，秦振顺，2 0 0 2 ) 。因此，从这方 面看，大豆低聚糖的开发意义很大。不溶性碳水化合物能有效减少心脏病、糖 尿病、胆结石和大肠癌等现代“富贵病”。现代医学证明，大豆不溶性碳水化合 物对人体有重要的生理作用，已经被营养、医学和食品专家公认为“第七营养 素”。 大豆中除了含有以上3 种主要营养物质外，还含有维生素( 特别是b 族维 生素含量较多) 、无机盐( 钾、钠、钙、镁等) 、酶类( 淀粉酶、蛋白酶、脂肪 氧化酶等) 、皂甙、异黄酮等。它们在抗氧化、抗病毒、抑制癌细胞、防止骨质 疏松、预防和治疗贫血方面有显著的作用。 1 2 豆腐皮的生产现状和研究进展 1 2 1 豆腐皮概述 几千年来，大豆及其制品是我国人民的传统食品之一，它在中华民族的繁 衍生息中起到了极其重要的作用，就像大豆起源于中国一样，大豆制品也是2 0 0 0 多年前最早出现在中国。传统的大豆制品主要有豆腐、腐乳、豆腐皮、豆腐干、 天培、纳豆等，其中豆腐皮在我国有着悠久的历史。大豆及大豆制品是高营养 的植物性食品。它们不仅蛋白质含量高，而且质量也好。这主要表现在其蛋白 质必需氨基酸的含量高，比例比较平衡和合理。大豆制品不但富含蛋白质，还 含有人体必需的多种维生素和矿物质。李时珍在本草纲目中说，大豆用水 浸泡、撵碎、滤去渣、煎成，其面上凝结者揭取凉干，名曰豆腐皮。这种制作 方法和现在的制作工艺有着惊人的相似，只是后期处理有所不同而已( 万绿茹， 1 9 9 5 ) 。王世雄在随息居饮食谱中称腐竹“最宜病人”。因此，古人很早就 知道豆腐皮的制作方法和食用价值。 豆腐皮( y u b a ，s o y b e a nm i l kf i l m ) 是由热变性蛋白质分子的活性反应基团借 副价键结成的蛋白质膜，蛋白质以外的成分在膜形成过程中被包埋在蛋白质网 络结构之中( 李里特，20 0 3 ) 。它是一种营养价值极高的素食品，含蛋白质40 浙江人学颂l j 学位论义 绪论 5 0 ，脂肪2 1 2 5 ，富含人体所需8 种氨基酸，同时钙、铁、镁、锌等无机 盐的含量也较多( 丁世云，2 0 0 7 ) ，含有大量不饱和脂肪酸，以亚油酸为主要 成分，不含胆固醇，常食用可改良心血管机能，补充人体内的氨基酸。此外， 豆腐皮中还有糖、磷以及硫胺素、核黄素、尼克酸等多种人体必需的营养成分 等，是其它食物所不能媲美的，故有“素中之荤”的誉称。豆腐衣不仅可以单 独食用，且可与其他肉类和蔬菜一起制成多种美味佳肴( 石彦国，1 9 9 3 ) 。 据统计，目前我国约有13 亿的人口，按每人每天2 5 9 的食用量算，每年的 蛋白质需求量是巨大的，豆腐皮生产具有广大的经济效益( 李里特，20 0 4 ) 。 随着西方国家对自身“肉类型”的膳食结构给人的健康带来负作用的认识，以 及对天然有机食品的追求和对传统大豆制品营养价值和医学价值认识的加深。 近年来，大豆制品不仅在东方而且在西方也深受消费者的欢迎，国内外市场对 豆腐皮产品的需要量日趋增大。浙江省是传统的豆腐皮生产大省，豆腐皮生产 已有相当的规模。据统计，浙江省的几个主要生产地的豆腐皮总产量在2 0 0 2 年 就已达1 50 0 0 吨，产值达4 5 亿元，并出口到日本、韩国、东南亚、美国和西 欧等。 近年来，国内外关于豆腐皮生产工艺的研究取得了不少进展。其主要研究 方面包括：豆腐皮的形成机理、豆腐皮生产的最佳工艺参数、豆腐皮护色机理 及工艺的改进、揭皮过程中豆浆理化参数的变化、豆腐皮生产过程中的成分变 化以及豆腐皮的机械化生产及机械化设备开发等。虽然取得了一定的进展，但 是仍然有许多值得进一步研究和完善的地方，以便能够更好地促进豆腐皮的产 业化生产。 1 2 2 豆腐皮的形成机理 大豆中含有蛋白质、脂肪、无机盐、糖类等化学成分。大豆经浸泡、加水磨 碎后，经过滤除去豆渣得到的乳白色液体称为豆浆，因此豆浆是一种含有乳浊液、 胶体、真溶液三种分散体系的复杂分散体系。在此分散体系中，对豆浆的性质起 决定作用的是蛋白质胶体分散系( 大豆蛋白质溶胶) ( 刘昭明，19 9 4 ) 。 大豆豆浆分散体系中，大豆蛋白质分子的亲水性基团，如氨基( n h 2 ) 、羧 基( - c o o h ) 等均处在分子外部，而疏水性基团则处在分子的内部。蛋白质分子 由于水化作用而吸附许多水分子。另外，大豆蛋白质是一种两性物质，豆浆分散 浙江人学颂j j 学位论义 绪论 体系的p h 值大于其等电点，故大豆蛋白质胶粒带有负电荷以静电吸附正离子 h 3 0 + ，靠近胶粒表面吸附的h 3 0 + 较多，成为紧密的吸附层，距离胶粒较远处， 只能吸附较少量的h 3 0 + ，成为松散的扩散层，吸附层和扩散层构成蛋白质分子 的双电层，即大豆蛋白质胶粒带有负电荷，其四周为离子氛所包围。徐燕莉( 2 0 0 0 ) 研究认为正是由于水化膜和双电层的保护作用，防止它们之间相互聚集，保持了 相对的稳定性。豆浆分散体系中蛋白质胶粒间存在范德华引力，其大小与胶粒间 的距离的三次方成反比，蛋白质胶粒间也存在排斥力，但该排斥力只有当两个蛋 白质胶粒的离子氛发生重叠时，斥力才产生，其大小为蛋白质胶粒之间距离的指 数函数。当两个蛋白质胶粒相互接近时，体系相互作用的能量会发生改变，要使 蛋白质分子聚结，必须提供相应的能量，使其能克服能峰，最后相互碰撞而聚结。 在豆腐皮的生产过程中，当对豆浆体系进行热处理时，豆浆中的蛋白质受热 发生变性，其分子结构发生变化，疏水性基团转移到分子外部，而亲水性基团则 转移到分子的内部，同时豆浆表面的水分子不断被蒸发，蛋白质浓度不断增加， 蛋白质分子之间互相碰撞发生聚合反应而聚集，同时以疏水键与脂肪结合而形成 大豆蛋白质一脂类薄膜，即豆腐皮薄膜，经人工挑起并干燥脱水后即得豆腐皮( 刘 昭明，1 9 9 4 ) 。此外，还有其他一些国内外的学者也做了关于豆腐皮形成机理的 研究。石彦国指出，随着豆浆中蛋白质颗粒聚集的进行，蛋白质胶粒表面的静电 荷密度及亲水性基团再度增加，使胶粒间的吸引力相对减少，再加上胶粒间热运 动的阻力增大、速度减弱，而豆浆中的蛋白质浓度较低，胶粒间聚结受到限制， 形成一种新的相对稳定的体系一一前凝胶，即熟豆浆。在熟豆浆煮沸后，蛋白质分 子的疏水性相对提高。因此，豆浆中蛋白质胶粒有向表面运动的倾向( 石彦国， 1 9 9 3 ) 。胡金生( 1 9 8 7 ) 和斯帝格费尔伯格( 19 8 9 ) 认为，蛋白质在水一空气 界面是定向排列的单分子层。当煮熟的豆浆保持在较高的温度下时，一方面表面 水分不断蒸发，表面蛋白质浓度不断增高， - 3 超过某一特定浓度时( 界面吸附达 饱和) 可通过烃链的疏水效应缔合成团( 胡金生，19 8 7 ；斯帝格费尔伯格，1 9 8 9 ) 。 另一方面a g e n n a d i o s 等认为，蛋白质胶粒在加热时获得了较高内能，使胶粒的 运动加剧，这样就使得胶粒问的接触和碰撞机会显著增加，从而可以通过二硫键 和疏水键交联，聚合度加大，以致形成蛋白质薄膜( a g e n n a d i o s ，】9 9 1 ) 。 1 2 3 豆腐皮生产工艺的研究 浙江人学颂i j 学位论义 绪论 1 2 3 1 传统工艺流程 大豆一选料一清洗一浸泡一磨浆一煮浆一过滤一保温一揭皮一烘干一包装 1 2 3 2 预处理工艺对豆腐皮生产的影响 豆腐皮是大豆蛋白质和脂肪相互作用而成的且以蛋白质的影响最大，因此， 原料中的蛋白质含量越高越适合于生产。大豆原料的选择对豆腐皮的产品质量也 至关重要。研究表明：栽培大豆的蛋白质含量的总趋势是含量与原产地纬度呈负 相关( 欧锦强，2 0 0 5 ) 。大豆蛋白亚基、脂肪、糖类等的数量也随品种差异较大， 而其含量对豆腐皮机械性能和通透性的影响较大。此外，在原料选择时还要注意 大豆的贮藏过程对其品质的影响。豆制品生产中，一般大豆皮作为豆渣被除去， 故大豆皮所占比例越小，蛋白质的利用率就越高。脱皮还可以减少豆乳细菌量、 改善豆乳风味、降低贮存蛋白的热变性，缩短脂肪氧化酶钝化所需要的加热时间、 防止褐变，同时也除去了纤维成分，便于副产品的综合利用( 李诗龙，2 0 0 5 ) 。 大豆的浸泡也是一个必不可少的过程，经过清洗的大豆，在磨浆之前要通过 加水浸泡来使大豆颗粒充分吸水膨胀，有利于大豆粉碎后蛋白质的溶出。大豆的 浸泡程度不但影响产品的得率且会影响产品的质量。焦文英等( 1 9 9 7 ) 认为浸泡 温度、时间和p h 能改善大豆蛋白的溶出程度，减少磨浆的能耗。余奇飞等( 19 9 4 ) 认为3 0 * ( 2 4 0 c 时最佳，也有资料( 高春奇，1 9 9 4 ) 表明温度在6 0 c 7 0 * ( 2 时最 适宜，并且此时能有效防止卜辛烯3 一醇，后者对豆腐皮的生产极为不利。而邓瑞 君( 19 9 8 ) 认为在5 0 。c 下浸泡8 0 m i n 较为理想。 1 2 3 3 生产工艺中的影响因素研究 煮浆的目的，一是消灭豆浆中的细菌和虫卵，以保证食品卫生，二是破坏 豆浆中的蛋白酶抑制剂和降低脂氧化酶的活性，减少或消除豆浆的异味，以增 进香味，提高蛋白质的消化率。煮浆温度一般应达到9 5 9 8 ，并保持3 5 m i n 。传统的豆腐皮生产工艺是磨浆后即过滤，然后再煮浆。而实践表明，磨 浆后先煮浆后过滤有利于提高豆腐皮的出品率，而且煮浆后的过滤可以根除杂 质，防止豆浆中纤维( 豆腐渣) 糊住锅底，影响豆腐皮的质量和出品率( 焦文 英，19 9 7 ) 。在煮浆后的保温揭皮过程中，豆浆的理化特性以及温度、固形物 含量和p h 值等因素对结皮工序及豆腐皮的品质影响很大。 1 2 3 3 1 蛋白质 6 浙江人学坝i ：学位论文 绪论 蛋白质是一种大分子物质，能通过价键相互结合形成网络。由于不同蛋白的 功能特性存在差异，豆浆中蛋白组分对豆腐皮品质也有一定的影响。大豆蛋白的 凝胶强度直接影响到豆腐皮产品的刚性，这与大豆蛋白分子间聚合时形成的键的 数目有关。豆浆分散体系中含有的蛋白主要是1 1 s 和7 s 。陈海敏等( 2 0 0 5 ) 发现 1 1 s 7 s 越大，形成凝胶的强度越好，n n a g a n o t 等( 1 9 9 6 ) 人却得到了相反的结 论。11 s 中巯基和二硫键比7 s 多，所以在分子间的结合能力和凝胶网络的强度上， 1 1 s 都优于7 s 。姜汝涛( 1 9 8 6 ) 进一步研究发现，如果大豆蛋白中的巯基被氧化 形成凝胶时，肽链间的二硫键减少，导致凝胶强度降低。这些研究表明巯基在影 响着豆腐皮性能方面有着重要作用。此外，姜元荣等( 1 9 9 8 ) 研究认为豆腐皮中 蛋白质与可溶性碳水化合物的相对比例显著影响着豆腐皮的耐煮性能。 蛋白质与脂质问不仅仅是单一的键，蛋白质与脂质借助于弱共价键的相互 作用而缔合。在豆腐皮的形成过程中，体系受热，一方面由于作用力，脂肪被 结合到膜中；另一方面，因为蛋白质的突然变性，凝胶网络的突然形成，大量 脂肪也随着蛋白质的失水干燥而被夹在其中。随着脂肪蛋白的增加，豆腐皮的 机械性能降低。 1 2 3 3 2 脂肪 豆腐皮的主要成分为蛋白质和脂肪，脂肪与蛋白质的形成结构对豆腐皮的 氧化变质以及机械性能均有较大的影响。s e o n g j o o k i m ( 2 0 0 0 ) 的博士论文详 细地研究了脂质对膜性质的影响。结果表明，脂肪的存在能显著改善蛋白膜的 机械性能和通透性。k a z u k o 等( 1 9 8 1 ) 研究表明：脂肪酸部分的碳链长度越短， 形成的凝胶强度越大。h y u nj p a r k 等( 1 9 9 5 ) 入研究了脂肪酸对玉米醇溶蛋白 和甲基纤维素膜的机械强度、透水性的影响。结果表明膜的抗拉强度和透水率 随着脂肪的增加而减小。孟陆丽等( 20 0 6 ) 研究认为，在蛋白膜中添加脂质能 够有效改善其机械性能，并能增强蛋白膜的阻湿性能。 1 2 3 3 3 糖类 在豆腐皮的结皮过程中，蛋白质与糖类之问的结合力较弱，主要是氢键作 用。尽管它们之间的结合力较小，但糖类物质对膜性能却有很大的影响。随着 糖蛋白的增加，膜的抗拉强度降低，而延伸率上升，原因可能是因为影响拉伸 性能的主要因素是聚合物的结构、平均分子量和聚合物的分子排列。 浙江人学颂l 学位论文 绪论 糖类对豆腐皮的机械性能、通透性、色泽都有影响。郭新华等( 2 0 0 5 ) 研 究证明：随着糊精的增加，膜的抗拉强度增加，而延伸率下降。康字杰等( 2 0 0 4 ) 研究发现，添加多糖可以显著改善大豆蛋白膜的机械性能和透氧性、透湿性等。 在长时问的保温结皮过程中，相当一部分的糖逐渐成为还原糖。氨基酸同还原 糖起作用发生美拉德反应，产生酱色的色素，使豆腐皮的色泽加深。李林等 ( 2 0 0 1 ) 采用亚硫酸盐来抑制美拉德反应，结果发现，亚硫酸钠能有效切断美 拉德反应历程，从而不再让色泽加深。 1 2 3 3 4 豆浆浓度 豆浆浓度( 以可溶性固形物含量表示) 低时，蛋白质含量少，蛋白质分子 之间互相碰撞的机会相对减少，就不易产生聚合反应，因而影响薄膜形成的速 度。研究表明，固形物含量较低时，豆腐皮得率降低，色泽和机械性能也不太 理想；固形物含量较高时，随着豆浆表面水分加热蒸发后，豆浆浓度进一步加 大，离子强度显著增大，从而抑制了蛋白的解离作用，由于大豆蛋白无法伸展 开，导致其内部的疏水基团和二硫键无法转移到外部相互结合，使得豆浆表面 无法形成蛋白质p - 络结构，也就无法成膜，从而使得率下降。豆浆固形物含量 过高过低都不好。李利华等( 2 0 0 3 ) 研究认为固形物含量为7 o 左右时豆腐皮 的得率是最好。邓瑞君等( 1 9 9 9 ) 研究认为豆浆浓度在5 5 是最佳的。此外， 还有一些学者也对豆浆浓度对豆腐皮生产的影响作了研究。 1 2 3 3 5 豆浆p h 值 研究认为，豆浆的p h 值在6 2 10 5 之间都可以成膜。豆浆p h 值的升高 有利于蛋白多肽链的展开，可以增大蛋白质分子内外的相互作用几率，从而有 利于豆腐皮的形成和得率的提高，但是p h 值不宜过高，豆浆p h 值过高会使得 豆浆中的大豆蛋白解离成蛋白亚基，同时可能导致同样带负电荷的分子间的相 互排斥，这样就减少了蛋白质分子间相互作用的几率而使得率下降，且过高还 会影响豆腐皮的色泽和韧性。 中外学者对此进行了相应的研究。姜元荣等( 19 9 8 ) 和李利华等( 2 0 0 3 ) 在研究豆浆p h 值大于7 5 时，p h 值对豆腐皮得率的关系时得到了不同的结论。 n g k o k s i a n 等( 1 9 9 0 ) 研究发现，膜的色泽随p h 值的增加有加深的趋势，不 仅如此，高p h 值时蛋白以亚基的形式存在，从而影响了豆腐皮的形成速度和得 浙江人学颂i ：学位论文绪论 率。邓瑞君等( 19 9 9 ) 认为p h 值为7 0 时豆腐皮得率最大，而姜元荣等( 19 9 8 ) 认为最佳的p h 值范围在7 5 8 0 之间。 1 2 3 3 6 豆浆温度 豆浆温度对豆腐皮形成的影响也是一个不容忽视的问题。研究表明，豆腐 皮的得率随豆浆温度的升高先提高再降低，并且当温度过高后，豆腐皮的色泽 加深且变暗，同时豆腐皮的机械性能也有所降低。 - 3 温度达到9 5 以上时，豆 浆微沸，形成的豆腐皮还容易起“鱼眼”。豆腐皮得率的降低可能是由于温度的 过高导致了豆浆的浓度变大，并使其形成胶体过快，从而使大豆蛋白和脂类的 结合率降低所引起的。豆腐皮色泽的变化可能是由于处于长时间的高温加热过 程中的豆浆中的一部分碳水化合物受热后分解成的还原糖和豆浆中的氨基酸发 生了美拉德反应，从而造成了豆腐皮的褐变，并且还会造成某些氨基酸的损失， 降低了蛋白质的营养质量。而豆浆温度较低时，结皮的速度较慢，得率较低， 甚至无法结皮( 无锡轻工业学院、天津轻工业学院合编，1 9 9 1 ) 。目前，对豆 浆温度的研究很多，但对于最适温度的确定目前尚未达成共识。邓瑞君等( 1 9 9 8 ) 认为8 5 一9 0 。c 最合适，焦文英等( 1 9 9 7 ) 认为豆浆温度为9 5 较好，更有研 究认为1 0 0 ( 2 时最佳( 辛宁，2 0 0 2 ) 。另外，环境空气的流通性也对豆腐皮的形 成有比较大的影响。 1 2 3 3 7 添加剂 由于豆腐皮生产工艺中存在或多或少的问题，需要通过采取相应的措施来 改善这些问题。李林等( 2 0 0 1 ) 采用亚硫酸盐来抑制美拉德反应，研究发现， 亚硫酸钠能有效切断美拉德反应历程，从而有效防止豆腐皮的褐变。陈志周等 ( 2 0 0 4 ) 研究认为，c m c 、t g 酶和单宁的添加可以有效改善蛋白膜的机械性 能。冯治平等( 2 0 0 3 ) 通过研究交联作用对大豆蛋白膜性能的认为，戊二醛、 环氧氯丙烷的交联作用可以有效提高蛋白膜的性能。m y i l d i r i m ( 19 9 8 ) 等人 研究了谷胺酰胺转移酶对乳清蛋白、大豆1 1 s 球蛋白及两者蛋白膜强度和透水 率的影响，研究发现，交联后的大豆11s 蛋白膜与混合蛋白膜的强度相差不多， 二者均比乳清蛋白膜的强度要高，经过谷胺酰胺转移酶交联的膜的强度是未加 酶的近2 倍。莫文敏等( 20 0 1 ) 研究表明，阿魏酸、单宁、甲醛、戊二醛、谷 胺酰胺转移酶、己二羧酸和磷酸钙等都能增加蛋白质的交联，从而增加豆腐皮 9 浙江人学颂i ：学位论义绪论 的得率，并改善其机械性能。 1 2 3 3 8 其他处理方法 目前，也有利用超声波、微波、紫外和辐射等方法的处理来改善大豆蛋白膜 结构的致密性和均匀性的研究，相关的研究日益增多，技术也逐渐成熟。何仁等 ( 2 0 0 3 ) 采用不同功率的超声波对大豆蛋白的溶出含量进行研究，发现超声波处 理能大大缩短浸泡时间。可以提高豆浆中的蛋白质含量和固形物含量。王若兰 ( 2 0 0 0 ) 使用微波处理大豆分离蛋白制成的膜，发现处理后的大豆蛋白膜的抗拉 强度提高了7 6 ，延伸率提高了8 7 。陆胜民( 2 0 0 3 ) 研究了微波对腐竹的影响， 研究表明，微波处理腐竹可以有效减少腐竹中的微生物含量，有效延长腐竹的保 存时间。罗松明等( 2 0 0 7 ) 研究了山梨醇钾、对羟基苯甲酸丁酯、溶菌酶等几种 防腐剂在腐竹中的保鲜效果。研究表明，说明复合防腐剂能较好地抑制微生物的 繁殖，具有较强的防腐保鲜效果。 1 3 研究的背景与意义 豆腐皮是我国的传统特产之一，在我国有悠久的生产历史。浙江省是传统 的豆腐皮生产大省，豆腐皮生产已有相当的规模。由于近年来人们对天然有机 食品的追求和对传统大豆制品营养价值和医学价值认识的加深，使大豆制品不 仅在东方而且在西方也深受消费者的欢迎，国内外市场对豆腐皮产品的需要量 日趋增大。随着近年来市场销售的越来越广阔，人们生活水平的提高和消费者 观念的改变，对豆腐皮品质和卫生指标相对有更高的要求，国家在2 0 0 3 年颁布 了非发酵型豆制品及面筋卫生标准( g b 2 7 1 1 - 2 0 0 3 ) 的强制标准，对豆腐 皮等豆制品的微生物、重金属和食品添加剂等指标提出了具体的要求。 目前，我国豆腐皮生产的工厂基本是作坊式的小厂，简陋的制作作坊和原 始的手工操作很难保证豆腐皮的质量。人们凭借经验来评判豆腐皮的好坏，且 生产环境难以满足食品卫生的要求，质量参差不齐、出品率低、保质期及货架 寿命也较短，已经不能满足国内外市场消费和出口的需求。为了改变传统的生 产方式，充分利用大豆蛋白质资源，提高产品的技术含量和食品质量安全，就 需要对其加工工艺进行深入研究来为工业化生产提供理论依据。同时应尽可能 使豆腐皮实现机械化生产，提高劳动生产率，满足国内外市场的需求。 1 4 研究内容 浙江人学颂j j 学位论义 绪论 目前，有关豆腐皮生产的研究主要有豆腐皮的形成机理、豆腐皮生产过程中 的物理化学变化、豆腐皮生产最佳工艺条件、蛋白质质量的改进、机械化生产等。 在实际生产中，主要是注重改进生产工艺条件，提高对大豆蛋白的利用率以及豆 腐皮的机械化生产和保藏问题。本文就针对豆腐皮生产工艺中的关键环节( 浸泡、 揭皮等) 进行了研究探讨，通过对相关指标的分析优化了豆腐皮的生产工艺，为 豆腐皮的工业化生产提供了一定的理论依据。 根据目前豆腐生产的研究现状，本文进行了以下三个方面的研究： 1 针对豆腐皮的生产工艺，就关键环节的工艺参数进行研究和优化。分析 了大豆浸泡、豆浆浓度、温度和p h 值对豆腐皮生产工艺的影响，通过对相关指 标的分析优化得出了最佳的工艺参数； 2 豆腐皮的生产过程是一个动态的过程，原料成分的变化会导致豆腐皮品 质的变化，为保证豆腐皮品质的一致性。因此，研究了豆腐皮生产过程的动态 变化，包括豆浆中各主要成分的变化，豆腐皮中主要成分的变化以及豆腐皮的 品质变化