CN112106842A - 基于液滴和体相观测的豆腐制作条件确定方法及制作方法 - Google Patents

Abstract

基于液滴和体相观测的豆腐制作条件确定方法及制作方法，属于豆腐生产加工领域。基于液滴和体相观测的豆腐制作条件确定方法，包括以下步骤：(1)制备豆浆；(2)观测不同制作条件下的豆浆液滴；(3)观测不同制作条件下的凝乳体相；(4)基于豆浆液滴和凝乳体相观测结果确定凝乳生长机制；(5)根据凝乳生长机制和豆腐品质需求，优化并确定豆腐制作条件。本发明的有益技术效果：基于简便易行的豆浆液滴观测和凝乳体相观测，确定凝乳生长机制，根据对豆腐品质的不同市场需求，优化并确定相应的制作条件，可以大大提高探索豆腐制作工艺的效率，降低实验成本。基于本发明提供的方法，特别适宜满足市场对豆腐品质的不同需求，开发个性化产品。

Description

基于液滴和体相观测的豆腐制作条件确定方法及制作方法

技术领域

本发明属于豆腐生产加工领域，具体地说，涉及基于豆浆液滴和凝乳体相观测的豆腐制作条件确定方法，以及基于豆浆液滴和凝乳体相观测的豆腐制作方法。

背景技术

豆腐起源于我国，也是我国的传统食品，距今已有2000多年的历史。豆腐的制作工艺复杂，需要经过浸泡、磨浆、滤浆、煮浆、点脑、蹲脑、破脑、上脑、压制等一系列的操作。虽然我国制作豆腐的历史悠久，但是技术的发展却很缓慢。直到上个世纪中期之前，我国的豆腐制作还都是小型手工作坊，设备简陋，制作量小，劳动强度大。之后才逐渐出现了机械化设备来代替人力劳动，随后一些企业还学习了国外的新技术，发展了豆腐新品种，例如日本的内酯豆腐。

豆腐生产中使用的凝固剂种类多样，包括石膏、卤水、乳酸钙等盐类凝固剂，葡萄糖酸-δ-内酯、乳酸、酸浆等酸类凝固剂，以及菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、微生物谷氨酰胺转移酶等酶类凝固剂。此外还有复合凝固剂，将不同种类的凝固剂搭配使用。

影响豆腐品质的因素有很多，例如大豆的种类、研磨与过滤的工艺、煮浆的温度与时间、凝固剂等添加剂的种类与用量、点脑时的搅拌效果、压制的压力大小与时间长短等。在豆腐的生产工艺中，从豆浆到豆花的转变是十分关键的一步，因此凝固剂的加入对豆腐的形成至关重要。改变凝固剂的种类、用量或者混合凝固剂的搭配可以得到不同品质的豆腐。

目前对于凝乳过程的研究，集中在各类凝固剂的操作条件、豆浆中各组分对凝乳的影响、凝固剂的作用机制等方面上。研究进展大部分以凝乳前豆浆的组成、凝固剂的种类、浓度以及温度等操作参数为自变量，以凝乳的结构为因变量，研究两者之间的关系。此外，还有一些凝固剂在豆浆中作用机制的研究，但是这些机制的研究都集中在豆浆中的分子是如何在凝固剂的促进下聚集，而缺少蛋白质等物质聚集后凝乳网络生长方式的研究。豆腐凝乳网络的结构直接影响豆腐的品质，如果能够填补这一点空缺，有系统的凝乳机制作为指导，就可以根据对豆腐品质的不同市场需求灵活改变凝乳工艺，大大节省了工艺探索的时间与精力。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于豆浆液滴和凝乳体相观测的豆腐制作条件确定方法。发明人经过系统研究后发现：通过观测不同制作条件下的豆浆液滴状态和凝乳体相状况，可以确定凝乳的生长机制。根据液滴和体相观测确定的凝乳生长机制，通过对凝乳以及由凝乳获得的豆腐的多种表征已经得以验证。凝乳的生长机制和制作条件决定了豆腐凝乳网络的结构，进而直接影响豆腐的品质。基于上述发现，通过简便的豆浆液滴和凝乳体相观测方法，确定凝乳的生长机制，就可以根据对豆腐品质的不同市场需求，优化并确定相应的制作条件，大大节省探索豆腐制作工艺的时间与精力。本发明的目的通过以下技术方案实现。

基于液滴和体相观测的豆腐制作条件确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备豆浆；

(2)观测不同制作条件下的豆浆在凝固剂溶液液滴中的变化；

(3)观测不同制作条件下的凝乳体相；

(4)基于豆浆液滴和凝乳体相观测结果确定凝乳生长机制；

(5)根据凝乳生长机制和豆腐品质需求，优化并确定豆腐制作条件。

进一步地，步骤(2)所述的观测不同制作条件下的豆浆在凝固剂溶液液滴中的变化，具体方法是：配置凝固剂溶液，取凝固剂溶液液滴于承载体上，然后向凝固剂溶液液滴中滴加豆浆，观察豆浆在凝固剂溶液液滴中随时间的变化。具体操作过程可以是，配置凝固剂溶液，将凝固剂溶液液滴加到表面皿上，然后向凝固剂溶液液滴中滴加豆浆，在显微镜下观察豆浆在凝固剂溶液液滴中的变化。由于凝固剂溶液液滴是透明状态，豆浆进入液滴后的变化可以直接观测，并可以以图片或视频方式记录下来。

通过观测不同制作条件下的豆浆液滴状态，可以直观得出凝乳微观结构随制作条件改变的变化规律。通过观测不同制作条件下的凝乳体相状况，可以直观得出凝乳宏观结构随制作条件改变的变化规律。综合分析豆浆液滴观测和凝乳体相观测结果，即可确定凝乳的生长机制。豆浆液滴观测和凝乳体相观测，具有样品消耗量小，简便易行、直观可靠的优点。当需要根据对豆腐品质的不同市场需求确定制作条件时，依照本发明提供的方法，可以大大提高探索豆腐制作工艺的效率，降低实验成本。

进一步地，所述制作条件包括大豆的种类、研磨与过滤的工艺、煮浆的温度与时间、凝固剂的种类与用量。

进一步地，所述凝固剂为盐类、酸类或酶类凝固剂，或为以上两者或多者的复合凝固剂。优选地，所述盐类凝固剂为氯化镁、硫酸钙、乳酸钙或葡萄糖酸钙。优选地，所述酸类凝固剂为葡萄糖酸内酯、乳酸或酸浆。优选地，所述酶类凝固剂为谷氨酰胺转移酶、菠萝蛋白酶或木瓜蛋白酶。

本发明的另一目的是提供一种基于液滴和体相观测的豆腐制作方法，按照本发明提供的豆腐制作条件确定方法确定豆腐制作条件，根据确定的豆腐制作条件制作豆腐。本发明提供的豆腐制作方法，特别适宜满足市场对豆腐品质的不同需求，开发个性化产品，迅速确定相应的制作条件。

进一步地，自动控制豆腐制作条件。通过自动控制豆腐制作条件，可以实现对豆腐制作的精确控制，便于工业化生产，也有利于切换制作条件。

本发明具有以下有益技术效果：基于简便易行的豆浆液滴观测和凝乳体相观测，确定凝乳的生长机制，根据对豆腐品质的不同市场需求，优化并确定相应的制作条件，可以大大提高探索豆腐制作工艺的效率，降低实验成本。基于本发明提供的方法，特别适宜满足市场对豆腐品质的不同需求，开发个性化产品。

附图说明

图1是实施例1的豆浆液滴观测图。

图2是实施例1的凝乳体相观测图。

图3a、图3b、图3c是实施例1的凝乳SEM结果。

图4是实施例2的豆浆液滴观测图。

图5是实施例2的凝乳体相观测图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若非特指，所有的份、百分比均为重量单位。

实施例1

制备豆浆，以氯化镁为凝固剂，研究氯化镁浓度对凝乳生长机制的影响，并确定制作豆腐的氯化镁浓度条件。

液滴观测

配置不同浓度的氯化镁溶液，并将配置好的溶液与豆浆放在90℃的水浴锅中保温待取用。先向培养皿中滴加100μl的氯化镁溶液，再向液滴中央滴加30μl的豆浆，观察其在一段时间内的变化。氯化镁溶液是由饱和溶液稀释得到的，其浓度表示为饱和溶液的百分数，例如10％表示表示饱和溶液稀释10倍得到的溶液浓度。得到的结果如图1所示。

在去离子水中，豆浆直接扩散，液滴浑浊；在0.01％的氯化镁液滴中豆浆依旧直接扩散，液滴浑浊；在0.1％的液滴中，豆浆在扩散过程中会被固定在某一形态而不再变化，此时凝乳呈现扁平状，与透明液滴间的边界清晰；在1％的液滴中，豆浆尚未扩散出去便被固定，呈现立体的椭球状，与透明液滴间的边界清晰；在10％的液滴中，从外向内逐渐出现不连续的枝状结构，直至布满整个液滴，既不扩散也不被固定；在饱和氯化镁液滴中，豆浆不能凝乳，在滴入后虽然也有形成枝状结构的趋势，但是很快就会变得透明甚至消失。

通过液滴观测可知，在不同浓度氯化镁溶液中的现象主要有四个阶段：①扩散②固定型凝乳③生长型凝乳④溶解。这些典型现象对应的氯化镁浓度分别为0、1％、10％、100％(饱和)，当氯化镁浓度处于这些浓度之间时，会出现两种现象的过渡态。

体相观测

称取不同质量的氯化镁固体，分别溶于5ml去离子水中，得到不同浓度的氯化镁溶液。将豆浆分为多份，每份35ml，在90℃水浴恒温保存，配置好的氯化镁溶同样在90℃下恒温2～3min。将35ml的豆浆样品倒入5ml的氯化镁溶液中，静置，得到不同氯化镁浓度下的凝乳样品。

用不同质量氯化镁得到的体系凝乳实验结果如图2所示，其中0.06g是可以得到可视凝乳的起始氯化镁添加量。0.06g氯化镁得到的凝乳结构细碎松散，但基本可以成型，黄水分离速度快，但量少，呈现半透明状态；0.09g氯化镁得到的凝乳结构较大，轻晃不会散开，黄水分离速度快，量多，透明度要高于0.06g氯化镁凝乳；0.30g氯化镁得到的凝乳结构同样细碎松散，基本成型，黄水分离速度快，量少，呈现不透明状态；0.60g氯化镁得到的凝乳明显少于前三组，结构细碎不成型，黄水分离速度较快但不明显，颜色与豆浆相似；0.90g氯化镁几乎不能得到凝乳，同样没有黄水分离现象。

比较不同氯化镁浓度下的凝乳结果，可以得出随着氯化镁添加量的增加，凝乳出现了从无到有再到无的变化过程，得到的凝乳，其宏观结构呈现出小-大-小的变化规律，这一规律与液滴实验得到的规律相对应。同时凝乳结构越大，黄水分离的速度也越快。

确定凝乳生长机制

综合分析豆浆液滴观测和凝乳体相观测结果，可以确定以氯化镁为凝固剂时，凝乳的生长机制为：第一步，凝乳核的形成。Mg²⁺分布于豆浆体系中，多个Mg²⁺迅速通过离子键与周围的多个分子结合形成凝乳核，如果在混合时Mg²⁺能够迅速在豆浆体系中分布均匀，那么此时形成的凝乳核大小及分布从宏观上来看是均匀的。第二步，凝乳核的生长。在凝乳核形成后，周围游离的分子会通过离子键或者其他各种作用力连接在核上，而凝乳核之间也通过此过程相连。如果游离分子数与凝乳核数比例合适，就会形成连接紧密的完整凝乳；如果核少而游离分子多，此时凝乳结构松散甚至不成型，黄水浑浊甚至不能有明显的黄水分离出来；如果核多而游离分子少，凝乳核得不到充分的生长以及交联，得到的凝乳同样结构松散甚至不成型，黄水浑浊或不能分离。而影响凝乳核以及游离分子比例的正是氯化镁的添加量。

凝乳生长机制验证

选取0.09g、0.60g、0.90g氯化镁制取的凝乳过滤除去大部分水分，随后在常温下1％(v/v)的戊二醛溶液中浸泡1h。之后用蒸馏水冲洗2～3次，用液氮预冻，随后放入冻干机中过夜冻干。将冻干后的样品固定在样品台上，喷金后用扫描电镜进行观察及拍照，结果如图3a、图3b、图3c所示。

氯化镁得到的凝乳微观结构是由片状以及分枝状的结构连接形成的，但没有固定的排列方向。不同氯化镁添加量得到的凝乳在结构上存在着差异。0.09g氯化镁添加量下形成的凝乳以片状结构为主，同时也有较多的枝状结构，孔洞较小，孔壁较厚，结构紧密；0.30g氯化镁添加量下形成的凝乳枝状结构变少，孔洞变大，孔壁变薄，结构比较紧密；0.60g氯化镁添加量下枝状结构更少，孔洞更大，孔壁疏松，整体结构松散。

通过扫描电镜直接观察凝乳微观结构，验证了前述以氯化镁为凝固剂的凝乳生长机制。

确定制作豆腐的氯化镁浓度条件

以豆腐中蛋白质含量作为品质标准，确定以氯化镁为凝固剂时，制作豆腐的氯化镁浓度条件。

基于液滴观测和体相观测所确定的凝乳生长机制，选取0.09g、0.60g、0.90g氯化镁制备凝乳后分离出的黄水为样品进行元素分析，得到的结果如表1所示。C/N值可以直观反映出黄水中蛋白质的相对含量，比值越高，说明蛋白质的含量越低(相应地，豆腐中蛋白质含量越高)。由表1可见，随着氯化镁添加量的增加，黄水中蛋白质的含量逐渐升高，0.09g的氯化镁添加量下黄水蛋白质的含量明显低于其他两组。元素分析的数据表明，0.09g的氯化镁添加量下会形成最佳的凝乳结构，因该结构的形成，可以实现豆腐中蛋白质的利用率最高。

表1凝固剂为氯化镁的黄水元素分析结果

根据上述实验结果，可以确定以氯化镁为凝固剂，以豆腐中蛋白质含量作为品质标准时制作豆腐的氯化镁浓度条件为0.09g/5ml(18g/L)。

实施例2

制备豆浆，以葡萄糖酸内酯(GDL)为凝固剂，研究GDL加入量对凝乳生长机制的影响，并确定制作豆腐的GDL加入量条件。

液滴观测

配置不同浓度的GDL溶液，并将配置好的溶液与豆浆放在50℃的水浴锅中待取用。先向培养皿中滴加100μl的GDL溶液，再向液滴中央滴加30μl的豆浆，观察其在一段时间内的变化。GDL溶液是由饱和溶液稀释得到的，其浓度表示为饱和溶液的百分数，例如10％表示表示饱和溶液稀释10倍得到的溶液浓度。得到的结果如图4所示。

在去离子水中，豆浆直接扩散，液滴浑浊；在0.1％的GDL液滴中豆浆依旧直接扩散，液滴浑浊；在1％的液滴中，豆浆在扩散过程中会被固定在某一形态而不再变化，此时凝乳呈现扁平状，与透明液滴间的边界清晰；在10％的液滴中，豆浆刚滴入便被固定，与透明液滴间的边界清晰；在50％的液滴中，在豆浆边缘出现向外延伸的连续、均匀的线状结构，达到液滴边缘后，线状结构向中心延伸。既不像极低浓度时的总体扩散也不会像低浓度时的整个豆浆区域被固定在液滴中；在饱和GDL液滴中，豆浆不能凝乳，在滴入后虽然也有形成线状结构的趋势，但是很快就会变得透明甚至消失。

通过液滴观测可知，随着液滴中GDL浓度的增加，豆浆凝乳主要有四种状态：①扩散②固定型凝乳③生长型凝乳④溶解，其对应的GDL浓度分别为0、10％、50％、100％。当GDL浓度处于这些浓度之间时，会出现两种现象的过渡态。

体相观测

将豆浆分为多份，每份35ml。首先将豆浆加热90℃到并保温10min。随后在50℃水浴中恒温保存。在试管中首先加入不同质量的GDL固体，随后加入35ml 50℃的豆浆，迅速混合均匀后静置，得到不同GDL浓度的凝乳样品。

用不同质量GDL得到的体系凝乳实验结果如图5所示，其中0.03g是可以得到可视凝乳的起始GDL添加量。0.03g GDL得到的凝乳结构细腻但松散，勉强成型；0.15g GDL得到的凝乳结构同样细腻松散，但成型度要高于第一组；0.30g GDL得到的凝乳结构细腻紧密，完全成型；0.60g GDL得到的凝乳结构细小且松散，不如前三组凝乳细腻，但基本成型；1.50g GDL得到的凝乳结构细碎不成型；3g GDL几乎不能得到凝乳。0.03g、0.15g和0.30gGDL凝乳均完全将黄水包裹在凝乳中，结构破坏前不会有黄水分离现象，破坏后分离出的黄水澄清度相近；0.60g GDL得到的凝乳有大量黄水迅速分离出来，但是澄清度不高；其余两组没有黄水。

比较不同GDL浓度下的凝乳结果，得到的规律与液滴凝乳一致，随着GDL添加量的增加，凝乳出现了从无到有再到无的变化过程。当GDL的添加量超过0.6g时，凝乳质量明显下降，也无黄水分离；当GDL的添加量处于0.03g～0.6g之间时，出现凝乳结构，存在黄水。宏观的凝乳质量随着GDL添加量的增加先上升后下降，以0.3g处为最佳点。

确定凝乳生长机制

综合分析豆浆液滴观测和凝乳体相观测结果，可以确定以GDL为凝固剂时，凝乳的生长机制为：GDL水解后降低了体系的pH值，蛋白质完全展开为长肽链，不同的肽链间可以通过形成酰胺键而加长，也可以通过二硫键、疏水相互作用等与其他分子结合而变粗，这样就形成了以肽链为核心的链状结构，不同结构相结合，就形成了完整的凝乳网络。当GDL添加量过低时，连接分子间的作用力不够，凝乳网络发展不完全；随着GDL添加量的增加，链状结构，尤其是其中的肽链主干得到加强，由于空间位阻，某一区域内的主干链甚至会趋于平行；当GDL添加量过高时，凝乳网络主干链变得更细且不连续，可能是pH过低时酰胺键水解造成的。

确定制作豆腐的GDL加入量条件

以豆腐中蛋白质含量作为品质标准，确定以GDL为凝固剂时，制作豆腐的GDL加入量条件。

基于液滴观测和体相观测所确定的凝乳生长机制，选取0.15g、0.30g、0.60g GDL制备凝乳后分离出的黄水为样品进行元素分析，得到的结果如表2所示。C/N值可以直观反映出黄水中蛋白质的相对含量，比值越高，说明蛋白质的含量越低(相应地，豆腐中蛋白质含量越高)。由表2可见，0.30g的GDL添加量下黄水蛋白质的含量明显低于其他两组，可以实现豆腐中蛋白质的利用率最高。

表2凝固剂为GDL的黄水元素分析结果

根据上述实验结果，可以确定以GDL为凝固剂，以豆腐中蛋白质含量作为品质标准时，制作豆腐的GDL加入量条件为0.30g GDL/35ml豆浆(8.6g GDL/L豆浆)。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (9)

1.基于液滴和体相观测的豆腐制作条件确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备豆浆；

(2)观测不同制作条件下的豆浆在凝固剂溶液液滴中的变化；

(3)观测不同制作条件下的凝乳体相；

(4)基于豆浆液滴和凝乳体相观测结果确定凝乳生长机制；

(5)根据凝乳生长机制和豆腐品质需求，优化并确定豆腐制作条件。

2.根据权利要求1所述的豆腐制作条件确定方法，其特征在于，步骤(2)所述的观测不同制作条件下的豆浆在凝固剂溶液液滴中的变化，具体方法是：配置凝固剂溶液，取凝固剂溶液液滴于承载体上，然后向凝固剂溶液液滴中滴加豆浆，观察豆浆在凝固剂溶液液滴中随时间的变化。

3.根据权利要求1所述的豆腐制作条件确定方法，其特征在于，所述制作条件包括大豆的种类、研磨与过滤的工艺、煮浆的温度与时间、凝固剂的种类与用量。

4.根据权利要求3所述的豆腐制作条件确定方法，其特征在于，所述凝固剂为盐类、酸类或酶类凝固剂，或为以上两者或多者的复合凝固剂。

5.根据权利要求4所述的豆腐制作条件确定方法，其特征在于，所述盐类凝固剂为氯化镁、硫酸钙、乳酸钙或葡萄糖酸钙。

6.根据权利要求4所述的豆腐制作条件确定方法，其特征在于，所述酸类凝固剂为葡萄糖酸内酯、乳酸或酸浆。

7.根据权利要求4所述的豆腐制作条件确定方法，其特征在于，所述酶类凝固剂为谷氨酰胺转移酶、菠萝蛋白酶或木瓜蛋白酶。

8.基于液滴和体相观测的豆腐制作方法，其特征在于，按照权利要求1-6任一权利要求所述的豆腐制作条件确定方法确定豆腐制作条件，根据确定的豆腐制作条件制作豆腐。

9.根据权利要求8所述的豆腐制作方法，其特征在于，自动控制豆腐制作条件。

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