ε-聚赖氨酸对预包装酸浆豆腐冷藏品质的影响

曾文1,钟秋丽1,何晓暄1,2,王建荣1*,陈浩1,3*,赵聃1,黄展锐1,周晓洁1,林碧莲4,5,周劲松4,5

1(邵阳学院 食品与化学工程学院,豆制品加工与安全控制湖南省重点实验室,湖南 邵阳,422000)

2(湖南鲜润生物科技有限责任公司,湖南 邵阳,422000)

3(湖南金福元食品股份有限公司,湖南 邵阳,422000)

4(平江县劲仔食品有限公司,湖南 岳阳,414000)

5(湖南省健康休闲食品工程技术研究中心,湖南 岳阳,414000)

摘 要 为探究ε-聚赖氨酸(ε-polylysine, ε-PL)对预包装酸浆豆腐冷藏过程中品质变化的影响,该文监测了添加ε-PL后酸浆豆腐在10 ℃贮藏0、4、8、12、16、20 d的微生物、理化和感官指标及水分状态。结果表明,相比于对照组,ε-PL的添加能明显延缓菌落总数、挥发性盐基氮含量和丙二醛含量的上升及水分含量、持水力、质构、气味和感官评分的下降。横向弛豫时间T2和核磁共振成像结果表明,ε-PL可延缓不易流动水(T22)向游离水(T23)转变,T22T23与多个品质指标具有相关性。通过感官评价,ε-PL的应用使样品货架期延长至少12 d,在选取的浓度范围内,0.30 g/L ε-PL组保鲜效果最佳。该试验结果可为ε-PL用于豆制品贮运保鲜提供理论依据和参考。

关键词 ε-聚赖氨酸;预包装豆腐;品质;冷藏;水分迁移

酸浆豆腐是我国一种传统的非发酵豆制品,因其豆香浓郁、口感细腻、回味甘甜,备受广大消费者喜爱。相比于石膏豆腐和盐卤豆腐,酸浆豆腐所用凝固剂——酸浆是以豆腐生产过程析出的豆清液经发酵变酸而成,赋予了豆腐良好的质构和独特的风味[1]。但是,酸浆豆腐在冷链运输和贮藏过程中易出现品质劣化现象,造成商业价值下降。因此,设法提高酸浆豆腐贮藏品质、延长货架期具有重要意义。

迄今,关于酸浆豆腐的保鲜研究较少,已报道的文献主要集中于石膏豆腐和盐卤豆腐[2]。根据石膏豆腐和盐卤豆腐保鲜研究,可将保鲜技术细分为物理法、化学法以及生物法。其中生物保鲜因具有绿色、天然、安全等优势,越来越受到消费者以及豆制品行业的推崇。在生物保鲜领域发挥重要作用的物质包括多肽、寡糖、天然提取物等。林碧莲等[3]率先将寡糖类产品引入豆腐保鲜中,可使豆腐冷藏15 d仍色香味俱佳。但多肽类保鲜剂在酸浆豆腐中的应用鲜有报道。ε-聚赖氨酸(ε-polylysine, ε-PL)作为国际公认安全的多肽类保鲜剂,由25~30个L-赖氨酸聚合而成,具有水溶性好、抑菌谱广、耐高温等优点,已在鲜鲅鱼糜、紫米蛋糕、鲜切莴苣等食品中应用[4-6]。前期研究发现添加ε-PL能够延长石膏豆腐和盐卤豆腐的保质期,但是并未详细监测豆腐贮藏品质的变化,因此不能系统展示ε-PL的保鲜效果。水分作为豆腐中含量最高的组分,其分布情况和存在状态直接影响豆腐的外观、质构、风味等贮藏品质的稳定性,同时对侵染微生物的生长繁殖、代谢腐败反应有决定性作用。豆腐水分含量为70%~90%,目前关于水分影响豆腐贮藏品质的研究主要集中在水分含量变化对豆腐品质的影响,而对贮藏过程中豆腐水分迁移规律缺乏深入的研究[2-3,7]。低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)是一种快速、无损的检测技术,可从分子水平研究样品中水分组成及分布情况直观地显示水的迁移过程[8-9]

基于此,本论文以预包装酸浆豆腐为研究对象,探究不同添加量的ε-PL对其冷藏期间的微生物指标、理化特性及感官品质变化的影响,并利用LF-NMR从微观角度分析其水分迁移规律,分析其水分变化情况与品质劣变的相关性,以评价ε-PL在预包装酸浆豆腐冷藏保鲜中的效果,为延长酸浆豆腐冷藏条件下的货架期和品质控制提供理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

非转基因大豆,平江县劲仔食品有限公司;1,1,3,3-四乙氧基丙烷标准品,北京索莱宝科技有限公司;0.01 mol/L盐酸标准滴定液,上海安普实验科技股份有限公司;ε-PL,浙江新银象生物工程有限公司;氯化钾、氧化镁、硼酸、三氯乙酸等试剂,国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

SJJ-20熟浆集成机,康得利智能科技(浙江)有限公司;NMI20-060H-1核磁共振成像分析仪,苏州纽迈分析仪器股份有限公司;TA1质构仪,英国Lloyd公司;UDK139凯氏定氮仪,北京市盈盛恒泰科技有限公司;I-nose电子鼻,上海昂申智能感官科技有限公司;T-8紫外分光光度计,南京菲勒仪器有限公司;Samkoon反压灭菌锅,温州市伊瑞机械有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品的制备

酸浆豆腐参照HUANG等[10]的方法进行制作,并切成重约250 g的小块(7.0 cm×10.0 cm×4.0 cm),装入无菌预包装盒中,随机分成5组,每盒样品加入约90 g浸泡液。浸泡液分别为0(对照组,CK)、0.15、0.30、0.45、0.60 g/L的ε-PL溶液。随后进行热封口(185 ℃、25 s),反压杀菌(85 ℃、30 min),最后置于10 ℃贮藏20 d,每隔4 d取样测定相关指标。

1.3.2 菌落总数(total viable count, TVC)的测定

参照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行测定,计数单位为lg CFU/g。

1.3.3 挥发性盐基氮(total volatile basis nitrogen, TVB-N)含量的测定

参照GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》。

1.3.4 丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量的测定

参照国标GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》。

1.3.5 水分含量的测定

参照GB 5009.3—2006《食品安全国家标准 食品中水分的测定》。

1.3.6 持水力的测定

将豆腐切成约3 mm薄片,称取2.00 g(m2),擦掉表面水分后用滤纸包裹,置于6 000 r/min、15 ℃中离心10 min,立即去掉滤纸,称取样品质量(m1,g),重复测定5次,持水力的计算如公式(1)所示:

持水力

(1)

1.3.7 质构的测定

采用3点取样法测定豆腐的硬度、弹性、咀嚼性和回复性等4个质构指标。测定条件:TAP模式,P35圆柱平底探头,预载应力0.05 N,压缩速度60 mm/min,提升速度50 mm/min,2次间隔时间5 s。

1.3.8 电子鼻分析

样品切碎并称取5 g置于30 mL进样瓶中,50 ℃水浴平衡5 min后待测。设置参数如下:采样间隔1 s,清洗时间120 s,预采样时间10 s,检测时间120 s,传感器室流量300 mL/min,样品流量300 mL/min。

1.3.9 感官评价

对林碧莲等[3]报道的方法进行微调,由12名食品专业学生(6男6女)组成感官评价小组,采用双盲法按百分制对样品色泽、气味、组织状态、断面结构和口感进行评分。感官评分标准见表1所示。

表1 酸浆豆腐感官评分标准
Table 1 Sense scoring criteria for fermented soybean whey-based tofu

评价指标评价标准分值/分乳白色或淡黄色、均一、有光泽16~20色泽(20分)白或偏黄色、均一11~15深黄色、无光泽1~10具有浓郁的豆腐香味26~30气味(30分)有淡豆香味、无异味11~25无豆香味、有异味6~10有浓重酸臭味1~5质地细腻、有弹性、表面不黏16~20组织状态(20分)质地较细腻、软硬适中、表面不黏11~15质地欠细腻、偏软、表面略黏6~10质地差、弹性差、表面黏1~5断面光滑平整、无孔11~15断面结构(15分)断面较光滑平整、有少量孔6~10断面不光滑、表面粗糙、有较多孔1~5口感细腻、劲道、无酸味11~15口感(15分)口感较细腻、略带酸味6~10口感无韧性、酸味1~5

1.3.10 低场核磁共振波谱的测定及核磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)

将样品从包装盒取出,擦干表面水分,切成3.0 cm×3.0 cm×3.0 cm的块状,保鲜膜包裹后,置于永久磁场中心位置的射频线圈中心,利用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)序列采集样品的横向弛豫时间(T2)信号,利用成像软件获得核磁共振图像。

CPMG设置参数如下:SF=21 MHz,RFD=0.020 ms,O1=117 366.24 Hz,RG1=20.0 db,P1=13.50 μs,DRG1=1,TD=1 024,DR=1,PRG=0,TW=3 000.00 ms,NS=8,P2=27.04 μs,TE=0.300 ms,NECH=5 000。扫描结束后,利用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)序列测定样品的横向弛豫时间(T2)。

MRI设置参数如下:Average=4,Slice Count=5,Slice Thickness=5.50 mm,Slice Gap=1.00 mm,FOV=100,Waiting time (TR)=500 ms,Echo time=20 ms,Phaseencoding steps=192,Read size=256。样品内的水分分布以任意色标表面图呈现,使用Niumag NMR V3.0图像处理软件可视化水分布。

1.4 数据处理

每个实验指标做3个平行,结果表述为“平均值±标准差”(mean±SD)。采用IBM SPSS 21.0、BioLadder和Origin 2019软件对实验数据进行分析和作图,通过Duncan’s进行显著性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 ε-PL对冷藏预包装酸浆豆腐菌落总数的影响

由表2可知,各组样品的初始TVC均未检出,但随着贮藏时间的延长,TVC逐渐增大并呈现前快后慢的趋势,且CK组TVC的增幅均明显大于ε-PL组(P<0.05),这与林碧莲等[3]研究结果基本一致。此外,CK组TVC在贮藏第8天为5.71 lg CFU/g,超过DB33/ 529—2005《散装及预包装豆制品质量安全要求》规定的菌落总数最大限值(5.0 lg CFU/g);然而ε-PL各组的TVC在第20天仍小于5 lg CFU/g,说明ε-PL能有效抑制微生物的繁殖。大量研究表明,ε-PL具有广谱抑菌特性,对细菌、酵母等均有较好的抑制作用[11]。普遍认为,ε-PL抑菌效应主要是由毡毯模型破坏细胞膜功能和扰乱细胞内正常生化反应的共同作用[11-12]。值得注意的是,ε-PL对预包装酸浆豆腐体系中微生物的抑制作用并没有随浓度增加而增强,0.30 g/L ε-PL组显著优于0.45 g/L和0.60 g/L ε-PL组(P<0.05)。LIU等[6]将ε-PL应用于真空包装鲜切莴苣,也有类似结果。但是葛子榜[13]研究结果显示,ε-PL浓度越大,对盐卤豆腐抑菌效果越好。这可能与不同品种豆腐产品中存在的腐败菌种类和初始数量不同有较大关系[14]。此外,酸浆豆腐中含有乳酸、乙酸等有机酸,可能增强ε-PL抑菌效果[1,15]

表2 不同浓度ε-聚赖氨酸对预包装酸浆豆腐菌落总数的影响 单位:lg CFU/g
Table 2 Effect of different concentrations of ε-polylysine on TVC in pre-packaged fermented soybean whey-based tofu

组别贮藏时间/d048121620CK<13.88±0.09Ea5.71±0.07Da6.63±0.07Ca7.69±0.04Ba8.89±0.06Aa0.15 ε-PL<12.13±0.06Eb3.09±0.06Db3.28±0.05Cb3.53±0.05Bb4.32±0.08Ab0.30 ε-PL<11.74±0.05Ec2.26±0.03De2.63±0.06Ce2.87±0.08Be3.60±0.04Ae0.45 ε-PL<11.88±0.06Ebc2.45±0.05Dd2.90±0.09Cd3.12±0.08Bd3.71±0.06Ad0.60 ε-PL<11.98±0.03Ebc2.59±0.04Dc3.06±0.06Cc3.32±0.05Bc3.86±0.06Ac

注:<1表示未检出;小写字母不同表示组间差异显著(P<0.05);大写字母不同表示组内差异显著(P<0.05)(下同)。

2.2 ε-PL对冷藏预包装酸浆豆腐TVB-N值的影响

TVB-N通常被认为是评价食品新鲜度和品质的生化指标,TVB-N值越大、产品腐败程度越大。如图1所示,豆腐的初始TVB-N值为0.91 mg/100 g,低于与林碧莲等[3]报道的结果(1.80 mg/100 g)。从整体来看,各处理组TVB-N值在贮藏前期增长缓慢(P<0.05),从第8天开始,TVB-N值急剧上升,与上文菌落总数变化趋势是基本吻合的,这可能是由于微生物代谢引起豆腐中蛋白质的降解,导致氨及其他碱性含氮物质含量增加,使得TVB-N值相应升高。贮藏第20天,对照组的TVB-N值为10.08 mg/100 g,0.15、0.30、0.45、0.60 g/L ε-PL添加组的TVB-N值分别是7.98、4.87、5.36、5.92 mg/100 g,分别下降21%、52%、47%、41%。结果表明,0.30 g/L ε-PL对维持预包装酸浆豆腐较低的TVB-N值效果最佳。

图1 不同浓度ε-聚赖氨酸对预包装酸浆豆腐挥发性盐基氮含量的影响
Fig.1 Effect of different concentrations of ε-polylysine on TVB-N of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu

注:小写字母不同表示组间差异显著(P<0.05);大写字母不同表示组内差异显著(P<0.05)(下同)。

2.3 ε-PL对冷藏预包装酸浆豆腐MDA含量的影响

不饱和脂肪酸在发生氧化反应时会产生MDA等产物,导致豆腐产生异味,从而缩短豆腐货架期,因而常用MDA含量表征脂质氧化。在本研究中,酸浆豆腐初始MDA值为2.08 mg/kg(图2)。CK组样品MDA值随贮藏时间的延长而显著升高(P<0.05),贮藏第20天后达到4.45 mg/kg,表明发生了脂质氧化。相比之下,ε-PL处理显著降低了MDA值。在整个贮藏过程中,ε-PL各组样品的MDA值均低于CK组,这与使用ε-PL处理鲜鲅鱼糜的结果是相同的[4]。从MDA分析结果可以看出,ε-PL处理抑制了豆腐在冷藏过程中的脂质氧化,这可能归因于ε-聚赖氨酸能螯合脂肪氧化释放出的自由基[5]

图2 不同浓度ε-聚赖氨酸对预包装酸浆豆腐MDA含量的影响
Fig.2 Effect of different concentrations of ε-polylysine on MDA in pre-packaged fermented soybean whey-based tofu

2.4 ε-PL对预包装酸浆豆腐水分含量及持水力的影响

由图3可知,豆腐在新鲜状态下含有较高的水分且拥有较好的持水性能,但随着贮藏时间延长,各组样品水分含量和持水力均呈下降趋势。相比于对照组,ε-PL组豆腐的持水力降幅较小,表明ε-PL具有较好的延缓豆腐持水力下降的能力。前人研究表明,豆腐实质是一个具有致密均匀网状结构的蛋白凝胶体,凝胶网络结构的紧密程度是决定豆腐固水能力的物质基础[16]。结合上文TVC、TVB-N和MDA结果推测,ε-PL可通过抑制微生物生长、蛋白质降解和脂肪氧化来减弱豆腐凝胶网络结构的改变,从而维持豆腐原有的持水能力。田启景等[4]的研究显示,鲜鲅鱼糜在添加高浓度ε-PL之后持水性反而下降,与本研究结果类似,其原因可能是ε-PL作为大分子聚合物,易与蛋白质、脂肪等大分子形成氢键,导致水与蛋白质的相互作用减弱,最终降低产品持水性。值得注意的是,贮藏前4 d,各组样品的水分含量增加(P<0.05),但持水力未有明显的变化(P>0.05),这可能是贮藏前期豆腐凝胶结构未出现较大的改变,浸泡液渗透至豆腐凝胶结构间隙之中,增加了豆腐的游离水。

A-水分含量;B-持水力

图3 不同浓度ε-聚赖氨酸对预包装酸浆豆腐水分含量与持水力的影响
Fig.3 Effect of different concentrations of ε-polylysine on the water content and water retention of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu

2.5 ε-PL对冷藏预包装酸浆豆腐感官评分的影响

从色泽、气味、组织状态、断面结构、口感5个方面对不同贮藏期的豆腐进行感官评分,结果如图4所示。随着贮藏时间的延长,各组的感官评分均逐渐降低,其中组织状态和气味的变化程度最为明显。贮藏第8天,CK组样品开始腐败,打开包装盒有较明显的异味,颜色发生变化,质构变软,弹性降低,感官评分低于60分,已不可接受,与上文菌落总数结果是相呼应,表明CK组冷藏货架期不宜超过8 d。处理组在贮藏期间感官评分均显著高于对照组(P<0.05),第20天的感官评分仍在75分以上,ε-PL能保持良好的感官,其中0.30 g/L ε-PL组感官评分最高。

图4 不同浓度ε-聚赖氨酸对预包装酸浆豆腐感官评分的影响
Fig.4 Effect of different concentrations of ε-polylysine on sensory scoring of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu

2.6 ε-PL对冷藏预包装酸浆豆腐质构的影响

由图5可知,5组样品的硬度、弹性、咀嚼性和回复性在10 ℃冷藏过程中不断下降,其中咀嚼性和回复性的降幅最为显著,这与内酯豆腐在4 ℃冷藏下品质变化趋势是一致的[17]。研究显示,豆腐加工中,大豆原料的蛋白组成(如可溶性蛋白含量、7S/11S比值)、制浆方式、凝固剂种类等因素均能通过影响凝胶结构蛋白质-蛋白质和蛋白质-水的作用而影响豆腐的质构[10,18]。豆腐贮藏期间,假单胞菌、芽孢杆菌等腐败菌可分泌蛋白酶而使蛋白质降解,破坏了凝胶网络结构中蛋白质之间的相互作用,导致豆腐质构特性变差[14,19]。HUANG等[20]研究报道,休闲豆干在贮藏过程中出现质构变硬的原因是,脂质氧化引发了蛋白质氧化,使凝胶网状结构松散,结合水转化为自由水。YE等[21]也认为,结合水的流失是盐卤豆腐质构变差的主因之一,后文着重研究了预包装酸浆豆腐冷藏期间水分迁移情况,得到了类似的结果。

A-硬度;B-弹性;C-咀嚼性;D-回复性

图5 不同浓度ε-聚赖氨酸对预包装酸浆豆腐质构特性的影响
Fig.5 Effect of different concentrations of ε-polylysine on the structural properties of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu

2.7 ε-PL对冷藏预包装酸浆豆腐气味的影响

由图6可知,随着贮藏时间的延长,S10响应值贮藏前期增大,后期逐步降低,其主要对碳氢化合物敏感;S2响应值逐渐降低(P<0.05)。传感器S1、S2和S3响应值高于其他传感器,这3个传感器分别对芳香族化合物、氮氧化物及氨和硫化物敏感,分别代表的是醛、低分子胺及硫醇等化合物均产生不良气味;其中己醛被认为豆腥味的主要载体,二甲基二硫醚具有洋葱味,1-辛烯-3-醇具有蘑菇、金属味,二甲基亚砜具有大蒜味;这与杨杨等[1]对酸浆进行豆腐气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography ion mobility spectrometry, GC-IMS)风味检测结果一致,主要包括烷烃类、烯烃类、苯类、硫化物、噻唑、咪唑和吡唑等化合物。由图6-F可知,贮藏第20天时,主成分分析(principal components analysis, PCA)方差贡献率为93.95%,可以覆盖所有的变量信息;0.30 ε-PL组样品最接近贮藏0 d样品,说明0.30 g/L ε-PL对酸浆豆腐的保鲜效果最好,与前文的感官评价、质构和菌落总数结果可以相互印证的。

A-CK;B-0.15 ε-PL;C-0.30 ε-PL;D-0.45 ε-PL;E-0.60 ε-PL;F-不同样品组第20天PCA

图6 不同浓度ε-聚赖氨酸对预包装酸浆豆腐冷藏过程中的电子鼻雷达图与电子鼻PCA图
Fig.6 Electronic nasal radar map and electronic nasal PCA map during cold storage of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu with ε-polylysine at different concentrations

2.8 ε-PL对预包装酸浆豆腐冷藏过程中水分分布的影响

图7为不同ε-PL添加量下酸浆豆腐在10 ℃冷藏过程中的T2反演谱图,T2出现3个峰,从左至右依次为结合水T21(0.01~13 ms)、不易流动水T22(13~100 ms)、游离水T23(100~1 000 ms),表明各组样品中均存在3种不同状态的水分。许壮等[22]的研究也发现酸浆豆腐有3个弛豫峰,但信号幅度强度与本研究有所差别。余政毫等[8]研究发现,富含油脂的油莎豆LF-NMR图中T23区域出现油脂峰;但李杨等[23]认为内酯豆腐中油脂对水分弛豫信号的影响微乎其微,因此本研究忽略油脂组分的存在。在整个贮藏期间,各组样品不同状态的水均处于动态变化中。随着贮藏时间的延长,各组T21变化不明显(P<0.05),这可能是因为,这部分水分与蛋白质等大分子物质结合紧密,甚至是豆腐凝胶的组成基质之一,几乎不受贮藏时间、贮藏处理的影响[7]。而T22代表位于凝胶体系的网孔和直径较小孔洞中的不易流动水,T22随着贮藏时间的延长渐右移,说明该部分水分向游离水转换。T23代表的游离水受凝胶网络中蛋白质影响较小,T23向右移动范围不大。

A-CK;B-0.15 ε-PL;C-0.30 ε-PL;D-0.45 ε-PL;E-0.60 ε-PL

图7 不同浓度ε-聚赖氨酸对预包装酸浆豆腐T2横向弛豫时间的影响
Fig.7 Effect of different concentrations of ε-polylysine on the lateral relaxation time distribution of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu

A-CK;B-0.15 ε-PL;C-0.30 ε-PL;D-0.45 ε-PL;E-0.60 ε-PL

图8 不同浓度ε-聚赖氨酸对预包装酸浆豆腐各弛豫峰峰面积百分比的影响
Fig.8 Effect of different concentrations of ε-polylysine on fraction of each relaxation component of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu

由弛豫峰面积可计算得到不同状态水分的含量占比,如图8所示,第0天样品A21A22峰面积百分比较高,分别为14.2%和44.1%,表明豆腐中结合水含量占比较高。从整个贮藏周期来看,各组样品A21峰面积百分占比变化不大,A22峰面积百分比呈先增大后减少趋势,A23整体呈递增趋势;ε-PL组样品的A22峰面积百分占比均高于CK组,说明ε-PL可以保持结合水并进一步抑制不易流动水向游离水的迁移。其中0.30 g/L ε-PL组的A22降幅最小,且持水力最好,这与李腾[24]的研究是相吻合的。

2.9 冷藏过程中预包装酸浆豆腐的MRI结果

核磁共振成像技术由于其高效、无损、直观等特点,常被用于显示食品样品内部成分和结构的变化。MRI上,水分子密度高的区域呈红色,颜色较亮;蓝色表明含水量低[9]。从图9可以直观地观察到,随着贮藏时间的延长,各处理组样品逐渐由红色变成黄色,其中CK组从第8天开始红色部分急剧减少,而0.30 g/L ε-PL组在贮藏第20天时仍保留较高的红色,说明0.30 g/L ε-PL能较好地维持豆腐的持水性。MRI结果与上文的持水力、水分分布的变化是一致的。

图9 不同浓度ε-聚赖氨酸下预包装酸浆豆腐不同冷藏时间的MRI成像图
Fig.9 MRI of different concentrations of ε-polylysine on pre-packaged fermented soybean whey-based tofu at different storage time

2.10 相关性分析

由图10可知,大多数参数之间显示出良好的相关性,如TVC与贮藏时间、TVB-N和MDA含量之间的正相关系数为0.83~0.98,与质构呈极显著负相关(P<0.01);T22峰面积占比与持水力、质构呈正相关,与TVB-N、TVC和MDA含量呈负相关;T23峰面积占比与贮藏时间、TVB-N、TVC和MDA含量之间呈极显著正相关(P<0.01),与硬度、弹性、咀嚼性、回弹性、水分含量和持水力呈负相关。相较于ε-PL组,对照组水分迁移指标对微生物、质构、TVB-N等品质指标相关系数更高,即水分变化跟品质变化息息相关。

A-CK;B-0.15 ε-PL;C-0.30 ε-PL;D-0.45 ε-PL;E-0.60 ε-PL

图10 不同浓度ε-聚赖氨酸下预包装酸浆豆腐冷藏品质各指标间相关性
Fig.10 Correlation between transverse relaxation times and quality properties of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu

注:*P≤0.05,**P≤0.01,***P≤0.001。

3 结论

本实验研究了不同浓度ε-PL对预包装酸浆豆腐冷藏过程中微生物指标、理化特性及感官品质的影响。结果表明,未添加ε-PL的预包装酸浆豆腐在冷藏8 d时菌落总数达5.71 lg CFU/g,TVB-N含量为3.64 mg/100 g,感官评分为58分,已失去食用价值。ε-PL的添加,抑制了微生物的增殖,延缓了水分含量、质构特性的下降和TVB-N、MDA含量的升高。LF-NMR、MRI和持水力分析表明,ε-PL可以通过阻止水分迁移来保持豆腐的新鲜度,获得了更高的感官评分,使预包装酸浆豆腐货架期延长12 d。因此,ε-PL可作为预包装酸浆豆腐生物保鲜剂使用。

综合多项指标分析,加入0.30 g/L的ε-PL,豆腐保鲜效果最佳。为推动ε-PL在生产实际中的应用,核算了ε-PL使用成本,按豆腐与保鲜液质量比3∶1计算ε-PL添加量,1 kg预包装酸浆豆腐则需0.1 g ε-PL,而ε-PL市场价约为1 500元/kg,成本为0.15元,略高于企业预期。后续可通过ε-PL与其他生物保鲜剂的复配,进一步提升保鲜效果,降低工业化使用成本。

参考文献

[1] 杨杨, 王冰, 石彦国, 等.酸浆豆腐后熟过程中风味物质的形成途径分析[J].食品科学, 2021, 42(20):152-159.YANG Y, WANG B, SHI Y G, et al.Analysis of the formation pathway of flavor substances in tofu coagulated with fermented tofu whey during ripening[J].Food Science, 2021, 42(20):152-159.

[2] CHEN H, LIN B L, ZHANG R, et al.Controllable preparation of chitosan oligosaccharides via a recombinant chitosanase from marine Streptomyces lydicus S1 and its potential application on preservation of pre-packaged tofu[J].Frontiers in Microbiology, 2022, 13:1007201.

[3] 林碧莲, 陈浩, 代传芝, 等.壳寡糖的酶法可控制备及其在预包装豆腐保鲜中的应用[J].食品与发酵工业, 2023, 49(12):136-143.LIN B L, CHEN H, DAI C Z, et al.Enzymatic controlled preparation of chitosan oligosaccharides and its application in preservation of pre-packaged tofu[J].Food and Fermentation Industries, 2023, 49(12):136-143.

[4] 田启景, 邱斌, 臧逸, 等.ε-聚赖氨酸对鲜鲅鱼糜冷藏保鲜过程中品质变化的影响[J].山东农业科学, 2024, 56(2):138-143.TIAN Q J, QIU B, ZANG Y, et al.Effect of ε-polylysine on quality change of fresh Spanish mackerel surimi during cold storage[J].Shandong Agricultural Sciences, 2024, 56(2):138-143.

[5] 杜卉妍, 叶谨诚, 陈丹婷, 等.紫米蛋糕复配抑菌剂的优选及其挥发性风味研究[J].食品与发酵工业, 2024,50(24):238-247.DU H Y, YE J C, CHEN D T, et al.Optimization of a compound preservative for purple rice cake and its volatile flavor study[J].Food and Fermentation Industries, 2024,50(24):238-247.

[6] LIU Q Q, ZHANG X, HAN C, et al.ε-Polylysine treatment maintains sensory quality, texture, flavor, and inhibits aerobic bacteria growth in vacuum-packed fresh-cut lettuce[J].Postharvest Biology and Technology, 2024, 214:113011.

[7] 张泽翔. 豆腐形成过程中水分、蛋白质变化表征及快速定量检测研究[D].镇江:江苏大学, 2020.ZHANG Z X.Characterization and rapid quantitative detection of water and protein changes during tofu formation[D].Zhenjiang:Jiangsu University, 2020.

[8] 余政毫, 朱文学, 白喜婷, 等.基于低场核磁共振及成像技术的油莎豆远红外干燥过程中水分变化规律[J].食品与发酵工业, 2022, 48(16):131-137.YU Z H, ZHU W X, BAI X T, et al.Rule of water changes in the far-infrared drying of tiger nut based on low-field NMR and imaging technology[J].Food and Fermentation Industries, 2022, 48(16):131-137.

[9] LANG A, LAN W Q, GU Y J, et al.Effects of ε-polylysine and chitooligosaccharide Maillard reaction products on quality of refrigerated sea bass fillets[J].Journal of the Science of Food and Agriculture, 2023, 103(1):152-163.

[10] HUANG Z R, HE W Y, ZHAO L Z, et al.Processing technology optimization for tofu curded by fermented yellow whey using response surface methodology[J].Food Science and Nutrition, 2021, 9(7):3701-3711.

[11] CHEN Y, MIAO W H, LI X X, et al.The structure, properties, synthesis method and antimicrobial mechanism of ε-polylysine with the preservative effects for aquatic products[J].Trends in Food Science and Technology, 2023, 139:104131.

[12] 张重阳, 陈旭升.ε-聚赖氨酸的抑菌机制及其在食品防腐保鲜中的应用[J].中国食品学报, 2023, 23(3):390-405.ZHANG C Y, CHEN X S.The antibacterial mechanism and application of ε-poly-L-lysine in food preservation[J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2023, 23(3):390-405.

[13] 葛子榜. ε-聚赖氨酸与普鲁兰多糖对北豆腐保鲜作用的研究[D].哈尔滨:东北农业大学, 2017.GE Z B.The preservation effect of ε-polylysine and pullulan on northern tofu[D].Harbin:Northeastern Agricultural University, 2017.

[14] 曲敏, 陈红丽, 王宇, 等.传统豆制品腐败菌污染及抑制研究进展[J].食品科学技术学报, 2022, 40(3):167-178.QU M,CHEN H L, WANG Y, et al.Research progress of spoilage bacteria pollution and inhibition of traditional soy products[J].Journal of Food Science and Technology, 2022, 40(3):167-178.

[15] LI Q Y, ZHOU W X, ZHANG J Y, et al.Synergistic effects of ε-polylysine hydrochloride and gallic acid on Shewanella putrefaciens and quality of refrigerated sea bass fillets[J].Food Control, 2022, 139:109070.

[16] CHEN C C, HSIEH J F, KUO M I.Insight into the processing, gelation and functional components of tofu:A review[J].Processes, 2023, 11(1):202.

[17] 郑玉玺. 盒装豆腐腐败菌多样性及品质变化研究[D].广州:华南理工大学, 2018.ZHENG Y X.Study on spoilage bacteria diversity and quality changesin boxed tofu[D].Guangzhou:South China University of Technology, 2018.

[18] HUANG Z R, LIU H Y, ZHAO L Z, et al.Evaluating the effect of different processing methods on fermented soybean whey-based tofu quality, nutrition, and flavour[J].LWT, 2022, 158:113139.

[19] 李除夕. 豆腐特定腐败菌研究及货架期预测模型建立[D].南京:南京农业大学, 2008.LI C X.Study on the specifics spoilage organisms and shelf life predictive model[D].Nanjing:Nanjing Agricultural University, 2008.

[20] HUANG Z R, ZHOU H P, JIANG Q H, et al.Study on the quality change and deterioration mechanism of leisure dried tofu under different storage temperature conditions[J].LWT, 2022, 172:114257.

[21] YE T, CHEN X, CHEN Z N, et al.Loss of immobilized water and intense protein aggregation responsible for quality deterioration of ready to eat firm tofu[J].Journal of Texture Studies, 2021, 52(4):492-500.

[22] 许壮, 丁青芝, 戴意强, 等.点浆条件对酸浆豆腐品质的影响[J].中国粮油学报, 2024, 39(1):65-74.XU Z, DING Q Z, DAI Y Q, et al.Effect of curdling parameters on qualities of fermented soy whey tofu[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2024, 39(1):65-74.

[23] 李杨, 刘宝华, 马春芳, 等.超声制浆对复水冷冻干燥豆腐水分分布及微观结构的影响[J].食品与发酵工业, 2019, 45(3):34-39.LI Y, LIU B H, MA C F, et al.Effects of ultrasound pulping process on water distribution and microstructure of rehydrated freeze-dried tofu[J].Food and Fermentation Industries, 2019, 45(3):34-39.

[24] 李腾. 低场核磁共振研究大豆和豆腐中的水分分布[D].南京:南京农业大学, 2017.LI T.Study of water distribution of soybean and tofu by using low field proton NMR transverse relaxation measurements[D].Nanjing:Nanjing Agricultural University, 2017.

Effect of ε-polylysine on refrigerated quality of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu

ZENG Wen1, ZHONG Qiuli1, HE Xiaoxuan1,2, WANG Jianrong1*, CHEN Hao1,3*, ZHAO Dan1, HUANG Zhanrui1, ZHOU Xiaojie1, LIN Bilian4,5, ZHOU Jingsong4,5

1(College of Food and Chemical Engineering, Shaoyang University, Hunan Provincial Key Laboratory of Soybean Products Processing and Safety Control, Shaoyang 422000, China)
2(Hunan Xianrun Biotechnology Co.Ltd., Shaoyang 422000, China)3(Hunan Jinfuyuan Food Co.Ltd., Shaoyang 422000, China)
4(Pingjiang Jinzai Food Co.Ltd., Yueyang 414000, China)
5(Hunan Provincial Engineering Research Center for Healthy Snack Food, Yueyang 414000, China)

ABSTRACT To evaluate the effect of ε-polylysine (ε-PL) on the quality changes of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu during refrigerated storage, the microbial, physicochemical, and sensorial indexes, and the moisture state of tofu samples treated with ε-PL were monitored after storage at 10 ℃ for 0, 4, 8, 12, 16, and 20 days.Results showed that compared with the control, the addition of ε-PL strongly retarded the increase of the total viable count, the total volatile basis nitrogen content, and malondialdehyde content and also inhibited the decrease of water content, the water-holding capacity, texture, odor, and sensory scores.The transverse relaxation time (T2) spectrum and magnetic resonance imaging showed that ε-PL could retard the conversion of non-mobile water (T22) to free water (T23), and T22 and T23 were correlated with several quality indexes.Through sensory evaluation, the application of ε-PL increased the shelf-life of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu for another 12 days.In the concentration range used in this experiment, ε-PL treatment at 0.30 g/L had the best preservation effect on tofu, which could provide some theoretical basis and reference for the application of ε-PL in the quality preservation of soybean products during refrigerated storage.

Key words ε-polylysine;pre-packaged tofu;quality;refrigerated storage;water migration

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.040285

引用格式:曾文,钟秋丽,何晓暄,等.ε-聚赖氨酸对预包装酸浆豆腐冷藏品质的影响[J].食品与发酵工业,2025,51(10):206-215.ZENG Wen, ZHONG Qiuli, HE Xiaoxuan, et al.Effect of ε-polylysine on refrigerated quality of pre-packaged fermented soybean whey-based tofu[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(10):206-215.

第一作者:硕士研究生(王建荣高级工程师和陈浩副教授为共同通信作者,E-mail:wangyiqing0728@163.com;spgc13@163.com)

基金项目:湖南省自然科学基金项目(2023 JJ50256);湖南省科技创新计划(2019TP1028,2020TP2002);湖南省研究生科研创新项目(CX20231302);邵阳学院研究生科研创新项目(CX2023SY044);邵阳学院大学生创新创业训练计划(S202310547001)

收稿日期:2024-06-24,改回日期:2024-08-03