包浆豆腐(爆浆豆腐)是我国云南、四川及贵州等地区的传统特色豆制品,其加热后形成外皮酥脆、内里流浆的质地,深受消费者喜爱。与传统豆腐相比,包浆豆腐在加工中创造性地增加汆碱工序。本课题组对包浆豆腐研究表明,碱处理促使蛋白质与脂肪降解为小分子肽、游离氨基酸(如谷氨酸与天冬氨酸)以及脂肪酸,从而提升产品的风味与营养价值[1]。这一过程也使豆腐呈碱性(pH>8),在高蛋白食品中较为少见。然而,正因其富含水分与营养成分,包浆豆腐在贮藏过程中极易受微生物污染,货架期显著受限,严重制约了其规模化与产业化发展。因此,亟需开发一款适用于呈碱性的包浆豆腐保鲜剂。
传统食品保鲜中常用的苯甲酸钠、亚硝酸盐等化学防腐剂存在安全风险,复合保鲜剂正成为食品保鲜技术的重要选择。复合保鲜剂是指通过协同增效作用,将不同功能或来源的保鲜成分复配使用,以实现比单一保鲜剂更优越的综合保鲜效果的制剂。可溶性大豆多糖是一种主要从豆渣中提取的天然多糖,具有优异的黏合和成膜性能,是理想的成膜基质[2]。课题组前期实验发现,相较于羧甲基纤维素钠和魔芋葡甘聚糖,可溶性大豆多糖可在表面形成“外壳”,显著减少包浆豆腐加热时“跑浆”的问题。茶多酚是一种已广泛应用的抗氧化剂和抑菌剂。KAVUR等[3]研究表明,添加茶多酚能增强乳化稳定性、产品质地,并改善其凝胶结构,其抗氧化能力可以显著提升产品品质。MgO抑菌剂因其合成路径绿色安全以及补充微量元素的营养特性而受到广泛关注。CHEN等[4]研究表明,MgO与茶多酚进行配位,可以显著增强茶多酚的抗氧化性和热稳定性。SARFRAZ等[5]研究证明,MgO纳米粒子可以抑制屎肠球菌、金黄色葡萄球菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌的生长,而屎肠球菌是包浆豆腐中的主要微生物之一[6]。
多糖-多酚在碱性条件下通过共价作用形成结构稳定的配合物[7],不仅能有效提升多酚的稳定性与生物可及性,还可改善食品风味并抑制氧化反应。此外,多糖与镁的结合可增强其生物活性[8],镁-多酚整合了金属离子的抑菌性能与多酚的抗氧化能力,同时展现出显著的协同增效作用,在食品保鲜与营养强化方面具有重要应用潜力[9]。金属-酚在酸性条件下会选择性解离,而在中性或者碱性环境下高度稳定,在碱性条件下,提高了金属-酚的配位能力以及自组装过程[10]。
目前,包浆豆腐研究主要集中于加工工艺方面,未见保鲜剂的相关研究报道。本研究将大豆多糖、茶多酚和MgO复配,采用单因素及响应面法,结合人工神经网络和遗传算法求解得到复合保鲜剂理想配方,探究保鲜剂对包浆豆腐贮藏期品质影响,为碱性复合保鲜剂应用于包浆豆腐提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
大豆,劲仔食品集团股份有限公司;蜡样芽孢杆菌、LB液体培养基,豆制品加工与安全控制湖南省重点实验室提供;大豆多糖、茶多酚、MgO(食品级),洛阳天洛生物科技;PCA培养基(平板计数琼脂培养基),北京奥博星生物科技有限责任公司。
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;TA1质构仪,英国Lloyd公司;CR-400色差计,日本Konica Minolta公司;T-8紫外分光光度计,南京菲勒仪器有限公司;雷磁PHB-5便捷式pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司;IS-AX恒温振荡器,苏州捷美电子有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 培养基的制备
取胰蛋白胨10 g,酵母提取物5 g,NaCl 1 g,溶于1 L去离子水中,充分溶解后经121 ℃、15 min灭菌后制作成LB培养基。
1.3.2 样液的制备
分别称取0.25 g大豆多糖和2.5 g茶多酚,溶于适量去离子水中,配制成质量分数为0.05%大豆多糖溶液和质量分数为5%茶多酚溶液;另称取0.3 g MgO,溶于含适量NaOH的水溶液中,配制成质量分数为0.6% MgO溶液。将配制好的大豆多糖溶液、茶多酚溶液和MgO溶液作为初始浓度,对照组用无菌生理盐水。
1.3.3 单因素试验设计
以抑菌圈直径为响应值,考察以下4个因素对抑菌效果的影响:A:大豆多糖质量分数(0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%)、B:茶多酚质量分数(3%、3.5%、4%、4.5%、5%)、C:MgO质量分数(0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%)、D:pH值(7.5、8.0、8.5、9.0、9.5)。单因素试验按照改变1个变量,其余变量为最佳值进行实验。
1.3.4 抑菌圈测定
参照罗格格等[11]的方法,略作修改。吸取12 mL的无菌的LB琼脂培养基注入培养皿中,待其凝固之后,移取50 μL蜡样芽孢杆菌菌悬液(108 CFU/mL),用涂布器均匀涂布至无明显液渍,轻轻按压牛津杯使其固定,在牛津杯中注入100 μL样液。以ε-聚赖氨酸为阳性对照,无菌生理盐水为阴性对照。
1.3.5 响应面优化试验
在单因素的基础上,以抑菌圈直径为响应值,选取大豆多糖质量分数(A)、茶多酚质量分数(B)、MgO质量分数(C)和pH值(D)为影响因素,采用Design Expert 13软件进行响应面优化,试验设计如表1所示。
表1 响应面试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of response surface test
水平因素A大豆多糖质量分数/%B茶多酚质量分数/%C MgO质量分数/%DpH值-10.013.50.48.000.0240.58.510.034.50.69.0
1.3.6 BP神经网络
根据响应面试验设计原理,通过MATLAB R2024b获取BP神经网络训练模型所需要的训练、测试和验证数据。采用29组实验数据训练,大豆多糖质量分数(A)、茶多酚质量分数(B)、MgO质量分数(C)以及pH值(D)作为输入层,抑菌圈直径作为输出层。训练函数、学习函数、激活函数均为默认,建立人工神经网络。网络迭代次数为1 000,精度为0.000 001,学习率为0.01。隐藏神经元的数量通过反复实验而变化,直到网络在训练后表现最佳,得到BP神经网络模型。
1.4 包浆豆腐贮藏期间品质变化规律
1.4.1 包浆豆腐的制备
参照罗鹏鑫等[1]的方法进行制作,切分为约250 g(7.0 cm×10.0 cm×4.0 cm)的均匀小块,随机分为4组:4 ℃空白组、4 ℃涂层组、10 ℃空白组和10 ℃涂层组。包浆豆腐样品浸泡于复合保鲜溶液10 min后浸渍成膜,故称为涂层组,空白组则在无菌水中浸泡相同时间。所有样品晾干后封装于无菌包装盒中,分别置于相应温度(4 ℃或10 ℃)条件下贮藏,用于后续贮藏期间品质指标的测定分析。
1.4.2 菌落总数的测定
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。
1.4.3 出浆率的测定
将包浆豆腐放于200 ℃的油锅中油炸5 min后捞出,此时包浆豆腐的质量为m1,用剪刀减开包浆豆腐的4个角,用勺子将浆液挖出,此时去掉浆液壳质量为m2,按公式(1)计算出浆率:
出浆率
(1)
1.4.4 质构的测定
参照罗鹏鑫等[1]的方法,将豆腐切成1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm的立方体,设定质构仪全质构模式,选用P35圆柱型平底探头测定豆腐,设置测前、中、后速度分别为40、30、40 mm/s下压距离40%,中间停留时间为5 s,触发力为0.05 N。每个样品取豆腐上、中、下3个不同区域。
1.4.5 含水量的测定
参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》。
1.4.6 色差的测定
使用色差计测定包浆豆腐的色差值,正反面各取5个点分别测定豆腐的亮度值L*(0～100)、红度值a*(正为红;负为绿)、黄度值b*(正为黄,负为蓝),测定前用白色标准板校准。
1.4.7 感官评价
感官评价小组由12名训练有素的成员组成,6名女性、6名男性。采用双盲法对豆腐色泽、气味、口感、组织状态、总体可接受度进行评分,评分范围1～9分,评分表如表2所示。
表2 包浆豆腐感官品质评分标准
Table 2 Sensory quality evaluation criteria for coated tofu
指标标准分值/分表面光滑,无孔洞7～9外观表面较为光滑,有少量孔洞4～6表面粗糙,存在较多孔洞1～3颜色均一,有光泽7～9色泽颜色偏白或偏黄,略有光泽4～6颜色不均一,无光泽1～3豆香味浓郁,无异味7～9气味豆香味不浓郁,略有异味4～6没有包浆豆腐特有的风味,有异味1～3很好,可以接受7～9总体可接受度一般,勉强可以接受4～6很差,难以接受1～3
1.4.8 微观结构的测定
参考朱士臣等[12]的方法稍加改动,将包浆豆腐样品切成边长为0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm左右的正方体,用2.5%(体积分数)戊二醛溶液固定2 h,固定结束后用PBS(0.1 mol/L,pH 7.2)漂洗5～10次,然后分别用30%、50%、70%、90%、100%(体积分数)的乙醇梯度脱水,每次各10 min,在通风橱中用冷风除去挥发性有机溶剂,最后冷冻干燥15 h,并在观察之前包覆金,在15 kV的加速电压下,使用扫描电子显微镜观察其表观形貌。
1.5 数据处理与分析
每个实验指标做3个平行,结果表述为“平均值±标准差”。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 单因素结果分析
由图1-a可知,随着可溶性大豆多糖质量分数的增加,抑菌圈直径逐渐增大,其中当大豆多糖质量分数增长小于0.03%时,增幅显著(P<0.05),后续增幅较为平缓,可溶性大豆多糖可以抑制蜡样芽孢杆菌的原因可能是因为可溶性大豆多糖作为稳定剂和载体,与MgO纳米离子进行交互作用从而增强整体的抑菌性[13]。
A-可溶性大豆多糖质量分数;B-茶多酚质量分数;C-MgO质量分数;D-pH
图1 不同单因素对蜡样芽孢杆菌的影响
Fig.1 Effect of different single factors on Bacillus cereus
注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
由图1-b可知,随着茶多酚质量分数的增加,抑菌圈直径也随之增大,当茶多酚质量分数小于4%时,抑菌圈直径增幅明显,当茶多酚质量分数大于4%时增长趋缓,茶多酚可以抑制蜡样芽孢杆菌的原因可能是茶多酚破坏了蜡样芽孢杆菌的通透性[14],从而对蜡样芽孢杆菌产生了抑制作用。
由图1-c可知,随着MgO质量分数的增加,抑菌圈直径也随之增大,当MgO质量分数大于0.5%时,抑菌圈直径增幅较为缓慢,MgO可以抑制蜡样芽孢杆菌的原因可能是MgO通过产生活性氧(如超氧阴离子自由基和过氧化氢)破坏蜡样芽孢杆菌细胞膜,导致细胞内成分泄漏和细胞死亡[15]。
由图1-d可知,随着pH值的升高,抑菌圈直径先增大后减小(P<0.05),当pH值为8.5时,抑菌圈直径有最大值,pH值抑制蜡样芽孢杆菌的原因可能是因为碱性环境可以抑制其胞内酶活性以及营养摄取的能力[16],从而抑制蜡样芽孢杆菌的生长繁殖。
2.2 响应面优化结果
在单因素试验的基础上,以抑菌圈直径为响应值,采用Design-Expert13软件进行试验设计,确定大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂的最佳工艺,试验设计及结果见电子版增强出版附表1(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.045038,下同)。
对附表2试验数据进行二次多项回归拟合获得抑菌圈直径(Y)对大豆多糖质量分数(A)、茶多酚质量分数(B)、MgO质量分数(C)及pH值(D)的多元回归方程为:Y=17.31+0.073 7A+0.302 1B+0.340 0C-0.295 7D-0.181 0AB+0.026 3AC+0.037 5AD+0.169 5BC+0.264 8BD-0.066 8CD-0.478 9A2-0.512 7B2-1.11C2-1.66D2。
由附表2可知,该回归模型极显著(P<0.01),失拟项不显著(P=0.874 4>0.05),说明方程能准确反映抑菌圈直径与各因素之间的关系。回归模型相关系数
拟合程度良好。四因素影响顺序依次为MgO质量分数(C)>茶多酚质量分数(B)>pH值(D)>大豆多糖质量分数(A)。
各因素交互作用对蜡样芽孢杆菌的影响如图2所示,响应面的顶点表示在所选范围内存在极值,曲面的斜率表明因素间的交互作用强度及对响应值的影响,当曲面坡度越陡峭,表示两两交互作用越显著。除AB之外,其余曲面较为陡峭,说明大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂交互作用明显,对蜡样芽孢杆菌有明显的抑制效果,这可能是因为在碱性环境下茶多酚与MgO之间的螯合程度增加,促进金属-酚网络的自组装,从而增强了对蜡样芽孢杆菌的抑菌能力[17]。
A-A与B交互;B-A与C交互;C-B与C交互;D-A与D交互;E-B与D交互;F-C与D交互
图2 各因素交互作用对蜡样芽孢杆菌影响的响应面图
Fig.2 Response surface plots of interaction effects of various factors on Bacillus cereus
A-均方误差变化曲线;B-GA-BP神经网络拟合结果
图3 均方误差变化曲线、GA-BP神经网络拟合结果
Fig.3 Mean square error variation curve,GA-BP neural network fitting results
2.3 GA-BP神经网络优化分析
利用MATLAB R2024b软件中的BP神经网络工具箱进行神经网络模型的构建,最终确定神经网络的结构为:输入层为大豆多糖质量分数、茶多酚质量分数、MgO质量分数、pH值4个神经元,隐含层有6个神经元,输出层有抑菌圈直径1个神经元。首先用响应面实验数据进行训练,执行迭代拟合操作。由图3可以看出,BP神经网络预测模型训练稳定且收敛迅速,抑菌圈直径在迭代第2次时,神经网络预测模型达到最佳性能,此时训练集均方误差为0.021 84,训练、验证和测试数据的R值分别为0.904 3、0.932 93和0.911 46,总体R值为0.875 61,表明拟合良好。通过遗传算法求解该模型的最优值,得到最佳保鲜工艺配比为:大豆多糖质量分数0.041%、茶多酚质量分数4.166%、MgO质量分数0.518%、pH 8.469,测得抑菌圈直径为17.406 mm。为便于实际应用,将工艺调整为大豆多糖质量分数0.04%、茶多酚质量分数4.2%、MgO质量分数0.52%、pH 8.5。在此条件下进行3次重复验证实验,测得实际抑菌圈直径为17.368 mm,与预测值与高度吻合,相对误差较小,进一步证明模型具有良好的预测精度与可靠性。因此,用响应面法与BP神经网络相结合的方法能够有效优化大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂工艺,所建模型稳定可靠,为包浆豆腐保鲜工艺的精准控制提供了有效工具。
2.4 不同处理组对包浆豆腐品质特性的研究
2.4.1 不同处理组对包浆豆腐菌落总数的影响
菌落总数是评价包浆豆腐可食用性与腐败程度的关键指标。由表3可知,在冷藏过程中,所有样品的菌落总数均呈上升趋势。4 ℃空白组、4 ℃涂层组、10 ℃空白组和10 ℃涂层组的菌落总数从第0天的2.87 lg CFU/g分别增长至第20天的5.32、3.95、6.0、4.31 lg CFU/g,空白组的增长幅度显著大于涂层组(P<0.05),按照DB 33/529—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)为不可以接受程度,仅仅只有空白组菌落总数超标,表明大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂能够有效抑制包浆豆腐表面微生物的生长繁殖。杨乐等[18]发现茶多酚可显著抑制猪肉中微生物的生长繁殖,延长猪肉的保质期。陈娟妮等[19]研究发现MgO纳米颗粒可以治疗烟草抗青枯病,并对烟草的微生物有抑制作用,并且可以显著增强烟草体内的抗氧化酶活性。基于上述研究,本文推测茶多酚和MgO纳米粒子破坏了微生物的细胞膜,延缓了微生物的生长繁殖,从而延长了包浆豆腐的货架期。
表3 不同处理组对包浆豆腐菌落总数的影响
Table 3 Effects of different treatment groups on the total viable count of coated tofu
处理方式冷藏时间/d0481216204 ℃空白组2.87±0.06Af3.25±0.01Be3.49±0.02Bd3.82±0.07Bc4.49±0.04Bb5.32±0.03Ba4 ℃涂层组2.87±0.06Af3.08±0.05Ce3.25±0.08Cd3.47±0.02Dc3.63±0.12Db3.95±0.03Da10 ℃空白组2.87±0.06Af3.37±0.04Ae3.67±0.04Ad4.30±0.03Ac5.26±0.02Ab6.06±0.03Aa10 ℃涂层组2.87±0.06Af3.29±0.02ABe3.52±0.08Bd3.66±0.02Cc3.95±0.02Cb4.31±0.04Ca
注:不同小写字母表示同一处理方式在不同冷藏时间差异显著(P<0.05),不同大写字母表示不同处理方式在同一冷藏时间差异显著(P<0.05)(下同);表中数据:如2.87±0.06,表示(2.87±0.06)lg CFU/g。
2.4.2 不同处理组对包浆豆腐出浆率的影响
出浆率是评价包浆豆腐质量好坏的重要指标,出浆率越高、浆液口感越饱满嫰滑,则包浆豆腐的品质越好。由表4可知,在包浆豆腐冷藏期间,出浆率随着时间的推移呈现出下降趋势。第20天4 ℃空白组和10 ℃空白组的出浆率分别为52.21%及49.52%,而4 ℃涂层组和10 ℃涂层组分别为56.57%和55.26%,显然涂层组出浆率更高,表明大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂能有效延缓出浆率的下降。产生上述结果可能源于2方面原因:a)如前期研究所示,可溶性大豆多糖可在油炸后的包浆豆腐表面形成酥脆外壳,显著减少“跑浆”现象;b)在凝胶-溶胶转变过程中(碱性环境),小分子物质可能与Mg2+结合,中和蛋白质颗粒表面电荷[20],降低静电排斥作用,促进分子聚集,从而有助于维持较高的出浆率。综上所述,大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂对延缓包浆豆腐出浆率下降具有积极作用。
表4 不同处理组对包浆豆腐出浆率的影响 单位:%
Table 4 Effects of different treatment groups on liquid exudation of coated tofu
组别冷藏时间/d0481216204 ℃空白组56.10±0.51Ab54.56±0.43Bc53.54±0.86Cc49.37±0.09Ed51.61±0.44Dc52.21±0.34Dc4 ℃涂层组60.72±0.78Fa60.64±1.04Eb57.43±0.79Dd55.93±0.38Cd54.96±0.41Bc56.57±0.37Ad10 ℃空白组56.10±0.51Ab53.89±0.23Bc52.60±0.23Cd48.31±0.81Ed48.40±0.17Ed49.52±0.18Dd10 ℃涂层组60.72±0.78Aa57.20±0.39Bb55.36±0.10Cb54.25±0.12Ed53.22±0.07Eb55.26±0.06Cb
2.4.3 不同处理组对包浆豆腐质构的影响
质构特性(弹性、硬度、咀嚼性)是影响消费者接受度和食用品质的关键因素。弹性则指豆腐受压后能迅速恢复原状的能力;硬度指豆腐变形所需的力度;咀嚼性指豆腐抵抗持续咀嚼的能力。由图4可知,在包浆豆腐贮藏期间,其弹性、硬度和咀嚼性随着时间的推移呈持续下降趋势,其中硬度下降最明显。值得注意的是,涂层组的质构特性降幅较空白组更为平缓,弹性和咀嚼性也有类似趋势。质构特性下降可能与贮藏过程中蛋白质分子发生聚集、结构改变有关,导致其难以形成稳定的凝胶网络,从而引起弹性、硬度和咀嚼性的整体下降[21]。值得关注的是,涂层组(经大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂处理)的质构特性始终优于空白组,表明该复合保鲜剂能有效延缓包浆豆腐在贮藏过程中质构劣变。
A-弹性;B-硬度;C-咀嚼性
图4 不同处理组对包浆豆腐质构的影响
Fig.4 Effects of different treatment groups on texture of coated tofu
注:不同小写字母表示同一处理方式在不同冷藏时间差异显著(P<0.05),不同大写字母表示不同处理方式在同一冷藏时间差异显著(P<0.05)(下同)。
2.4.4 不同处理组对包浆豆腐含水量的影响
含水量是反应包浆豆腐结构以及品质变化的重要指标。由图5可知,随着贮藏时间的延长,包浆豆腐的含水量整体呈下降趋势,表明其结构完整性与品质逐渐劣化。在贮藏前期(0～8 d),空白组样品的含水量略高于涂层组;但从第12天起,涂层组的含水量反超空白组并保持较高水平,说明大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂能有效延缓贮藏后期水分的流失。ZHANG等[22]研究发现,茶多酚与麦芽蛋白结合延缓了大豆油乳液的脂质氧化和蛋白质氧化。NAGUIB等[23]研究报道MgO NPs对多种微生物都具有有效的抑菌性。结合本文结果推测,复合保鲜剂中的茶多酚可能与蛋白质相互作用,有助于维持凝胶结构稳定性;同时MgO NPs在碱性条件下通过抑制微生物的生长繁殖从而延缓包浆豆腐的蛋白质被降解的速度。因此,涂层组能形成更为致密的凝胶网络,锁水能力增强;而空白组因结构松散,更易失水,导致含水量在贮藏后期显著降低。
图5 不同处理组对包浆豆腐含水量的影响
Fig.5 Effects of different treatment groups on moisture content of coated tofu
2.4.6 不同处理组对包浆豆腐色差的影响
色泽是影响消费者食用包浆豆腐意愿的重要感官指标。如图6所示,在包浆豆腐的贮藏过程中,L*值随时间的延长呈下降趋势,钟秋丽等[24]研究表明,L*值的降低与水分含量降低显著相关,本实验中的L*值和含水量下降趋势相同,验证了这研究结果。而a*值与b*值则逐渐上升,且涂层组a*值与b*值显著低于空白组,表明大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂有效延缓了包浆豆腐在贮藏期间的颜色劣变,表现出良好的护色效果。与空白组相比,涂层处理组样品的外壳呈现出更高的L*值以及更低的a*值与b*值。推测其原因可能在于,在碱性环境下,茶多酚与镁离子之间发生的螯合作用有效降低了多酚氧化酶的活性,从而延缓了非酶褐变进程,使得产品得以维持较浅的色泽[]。
A-L*;B-a*;C-b*
图6 不同处理组对包浆豆腐色差的影响
Fig.6 Effects of different treatment groups on color difference of coated tofu
2.4.7 不同处理组对包浆豆腐感官评价的影响
感官评价是直接评价包浆豆腐品质好坏的重要指标,通过视觉、嗅觉、味觉来判断包浆豆腐的外观形态、色泽、气味、口感等。由图7可知,在包浆豆腐贮藏期间,其外观形态、色泽、气味、口感随着时间的推移呈现逐渐下降的趋势,然而涂层组的包浆豆腐感官评分始终比空白组的包浆豆腐要好,这表明大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂有延缓包浆豆腐感官下降的作用。在各项指标中,色泽和整体可接受度变化较为明显,就色泽而言,在贮藏至第20天时,4 ℃空白组和10 ℃空白组从初始的7.75分降至5.25分和5分,而4 ℃涂层组和10 ℃涂层组从初始的7.75分降至7.08分和6.67分;就总体可接受度而言,4 ℃空白组和10 ℃空白组从初始的8.5分降至2.92分和2.42分,而4 ℃涂层组和10 ℃涂层组从初始的8.5分降至6.58分和5.58分,涂层组降幅明显减缓,这说明复合保鲜剂在维持包浆豆腐感官品质方面具有积极作用。
A-外观形态;B-色泽;C-气味;D-总体可接受度
图7 不同处理组对包浆豆腐感官评价的影响
Fig.7 Effects of different treatment groups on sensory evaluation of coated tofu
2.4.8 不同处理组对包浆豆腐微观结构的影响
微观结构是通过电镜观察包浆豆腐凝胶结构和蛋白质聚集状态的重要指标。鉴于本实验组数量较多,因此通过研究4 ℃条件下的包浆豆腐微观形态来解释说明。如图8所示,第0天的包浆豆腐凝胶结构紧密,分布均匀且细腻,孔隙较小;第12天时,包浆豆腐致密的空间结构被破坏,孔隙逐渐加大,连续性减弱;第20天4 ℃空白组的包浆豆腐出现较大孔隙,局部出现不均匀的现象,表明包浆豆腐在贮藏过程中蛋白质发生降解,凝胶结构逐渐变得松散,从而出现更大空腔的网络结构,这与上述含水量结论相呼应;值得注意的是,第20天涂层组的包浆豆腐没有出现较大的孔隙,虽然表面发生黏连,但凝胶结构更为完整,一方面可能是因为茶多酚强大的自由基清除能力可以保护包浆豆腐被破坏[25],另一方面可能是因为蛋白质、多糖和多酚之间的络合反应生成的聚合体[26],从而增强凝胶结构的稳定性。
A1-4 ℃共0天;B1-4 ℃空白组第12天;C1-4 ℃空白组第20天;D1-4 ℃涂层组第12天;E1-4 ℃涂层组第20天
A2-4 ℃共0天;B2-4 ℃空白组第12天;C2-4 ℃空白组第20天;D2-4 ℃涂层组第12天;E2-4 ℃涂层组第20天
图8 不同处理组对包浆豆腐电镜的影响
Fig.8 Effects of different treatment groups on microstructure of coated tofu
2.4.9 相关性分析
皮尔逊相关性分析可以判断2个指标之间是否存在线性关系。由图9可知,随着贮藏时间延长,菌落总数显著增加,继而降低了产品的持水能力和质构特性,这些劣变同时伴随着颜色品质和感官评分的逐步下降,这可能是因为脂质氧化和蛋白质氧化导致其结构遭到破坏,包浆豆腐的凝胶结构展开[27]。相较于空白组,涂层组在各项品质指标上均表现更优,说明大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂对包浆豆腐具有显著的保鲜效果,并为其产业化保鲜提供了理论依据。
A-4 ℃空白组;B-4 ℃实验组;C-10 ℃空白组;D-10 ℃实验组
图9 不同处理组对包浆豆腐冷藏品质的相关性分析
Fig.9 Correlation analysis of cold storage quality of coated tofu in different treatment groups
3 结果与讨论
本研究通过响应面法与遗传算法优化,获得金属-酚复合保鲜剂的最佳配方为:大豆多糖质量分数0.04%、茶多酚质量分数4.2%、MgO质量分数0.52%,pH 8.5。在20 d贮藏期内,该保鲜剂表现出显著的保鲜效果。与空白组相比,在4 ℃和10 ℃贮藏条件下,保鲜处理使菌落总数分别降低1.37 lg CFU/g和1.75 lg CFU/g;同时,出浆率的下降分别减慢4.36%和5.74%,含水率下降分别减慢2.57%和2.73%。此外,涂层组样品的质构特性、色泽及凝胶结构连续性亦得到有效改善。结果表明,大豆多糖-茶多酚-MgO复合保鲜剂在包浆豆腐体系中具有优良的应用前景,为高蛋白、碱性食品体系的保鲜提供重要策略参考。
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