凝固剂是中国传统豆腐生产中必不可少的辅料,我国传统点制豆腐的凝固剂有石膏、卤水、酸豆浆等。近年来,随着科技的不断发展一些新型的食品添加剂作为凝固剂应用于豆腐生产,主要包括葡萄糖酸- δ -内酯、酶类凝固剂和复合型凝固剂。总体上讲,豆腐生产用的凝固剂可分为:盐类凝固剂、酸类凝固剂、酶类凝固剂、复合凝固剂。
目前使用的盐类凝固剂主要有盐卤、石膏等无机盐,其中主要的成分是氯化镁、硫酸镁、氯化钙、硫酸钙和乙酸钙等。
(1)石膏 石膏是一种矿产品,主要成分是硫酸钙,由于结晶水含量不同,又分为生石膏(CaSO 4 ·2H 2 O)、半熟石膏(CaSO 4 ·H 2 O)、熟石膏(CaSO 4 ·1/2H 2 O)及过熟石膏(CaSO 4 )。对豆浆的凝固作用以生石膏最快,熟石膏较慢,而过熟石膏则几乎不起作用,生石膏作为凝固剂,制得的豆腐弹性好,但由于凝固速度太快,生产中不易掌握,因此实际生产中基本都是采用熟石膏。
石膏——硫酸钙的溶解度较低(可见表2-3),因其凝固进展缓慢,故能制成保水性能好、光滑细嫩的豆腐。用石膏点脑,多采用冲浆法:即把需要加入的石膏和少量的熟浆放在同一容器中,然后把其余的熟浆同时冲入上述容器中,即可凝固成脑。使用石膏做凝固剂,豆浆的温度不能太高,否则豆腐发硬,一般豆浆温度控制在85℃左右较为适宜。
表2-3 100份水中硫酸钙溶解量 单位:g
根据试验,用纯硫酸钙对大豆蛋白质作用,使全部大豆蛋白质凝固,硫酸钙的使用量约为大豆蛋白质的0.04%,在实际生产中的使用量往往超过此数,有的超过很多。在实际生产时,将石膏冲入豆浆中,即使迅速搅拌,也难迅速混匀,硫酸钙不能与大豆蛋白质迅速均匀接触,也就不能完全反应。而实际生产中搅拌又是有限度的,所以只有采取增加石膏用量的办法,来增加它与大豆蛋白质的接触机会,加快反应速度;还有凝固剂的加入量还与豆浆的温度有关,豆浆温度低,凝固剂与蛋白质的作用速度慢,也只能增加凝固剂用量来加快反应速度。另外,石膏是固体且难溶,即使是粉末石膏其颗粒也达不到分子级,能迅速溶解并与大豆蛋白质起作用的,也只能是石膏粉表面的硫酸钙分子,颗粒内部暂时无用,因此,石膏粉的颗粒度越大,凝固剂的用量也就越多。一般情况下,每100kg大豆约需凝固剂石膏粉2.2~2.8kg。
市售的石膏有粉状和块状两种。石膏粉是经过焙烧和研磨加工过的熟石膏,可直接使用。块石膏系生石膏,应该先经过焙烧和研磨制成粉后再使用。
块石膏的焙烧和研磨工艺如下:
先将生石膏破碎成0.5~1.0kg的小块,在120~180℃的温度条件下焙烧,石膏的纹路应顺着火势堆放,且不宜堆得太高太多。生石膏结晶体稍大,有纹路;熟石膏为白色的,细小的结晶体。所以,生石膏焙烧到无肉眼可见结晶即可,这一般需焙烧24~72h,焙烧温度不能过高(如不能高于500℃),时间也不宜过长,否则转变成无水的过熟石膏就不能用了。同样,如焙烧程度不够,外熟里生,生熟混合也不好使用。另外,石膏焙烧后,应刷去灰尘,放置20d后再研磨成粉比较好用。
由于石膏不易溶于水,如果直接撒在豆浆中就难于起凝固作用,结果会大部分沉淀在盛豆浆缸的底部,而缸面上的豆浆由于蛋白没有凝固仍为浊液,所以,块石膏需制成石膏浆水后才能作为凝固剂使用。
制石膏浆的工艺如下:取经过焙烧的熟石膏0.5kg,放置在碾钵内,先用碾杆将石膏略加粉碎,而后加水0.5kg,大致像薄粥那样稀薄,不能太干。因为太干了,经碾后便成僵膏,成为废品,即使再加水,也无用,接着用碾杆在碾钵里做圆旋形的碾磨,同时陆续添水1.5~2kg,待石膏呈细腻浓稠状后,再加水约2kg,继续搅拌,使水和石膏浆均匀混合。待片刻,颗粒较粗的石膏往下沉淀,尚有粒子细微的石膏悬浮于水中,呈乳白色,即可使用。
近来,有资料介绍,利用醋酸钙或氯化钙可以代替石膏点浆,用法与石膏完全一样,用量约为石膏的一半,使用醋酸钙或氯化钙作为凝固剂,蛋白质凝固率高,制得的豆腐洁白细腻,无酸涩味,光泽好,出品率可比传统石膏提高1/4~1/3。
(2)卤水 又称为盐卤,是海水制盐后的副产品。有固体和液体两种。液体浓度一般为25~27°Bé,固体是含氯化镁约46%的卤块。无论是液体还是固体,使用时均需调成浓度为15~16°Bé的溶液。
用盐卤作为凝固剂,蛋白质凝固速度快,蛋白质的网状结构容易收缩,制品持水性差,一般适合于制豆腐干、干豆腐等含水量比较低的产品。
盐卤的成分比较复杂,除主要成分氯化镁之外,还含有一定量的氯化钙、氯化钠、氯化钾以及硫酸镁、硫酸钙等。且随产地、批次的不同,成分差异很大,所以在使用量上不能一概而论。大致范围在每100kg大豆需卤水(以固体计)2~5kg。
由于海洋污染越来越严重,海水中的有害物质在浓缩的海水副产品中会对人体构成危害,所以有人建议禁止使用盐卤,而应改用精制氯化镁作为凝固剂。但与盐卤相比,精制品制出的豆腐风味较差。
为了解决卤水点豆腐,凝固速度快、不易操作的问题,日本学者提出了加缓凝剂的办法,如在用卤水点脑的同时或之前,在豆浆中添加0.02%~0.03%(以豆浆计)的出芽短梗孢糖(它是由淀粉糖浆生产的无色、无味、无毒的可溶性多糖,其结构是麦芽三糖通过 α -1,6键聚合而成的直链),豆浆凝固速度减慢,加工出的豆腐光滑细腻,风味良好,成品率高,而且操作容易掌握。在大豆磨糊时,加入大豆重量5%~30%的小麦胚芽,也可以取得同样的效果。另外,事先将盐卤、水、食用油、乳化剂混合均匀制成稳定的盐卤分散液,然后点浆,同样会减缓凝固速度。使用的油脂可以是植物油,也可以是动物油,乳化剂以大豆磷脂与甘油酯为好。实际上这也可以称为一种复合凝固剂。
(3)其他 除传统盐类凝固剂外,其他盐类在工业中也有研究,如王艳等利用乳酸钙作为豆腐凝固剂,其最佳应用参数为:乳酸钙添加量0.2%(以豆浆体积计),豆浆浓度1∶6(干豆/水=1∶6,质量分数),点浆温度30℃,凝固温度90℃,凝固时间30min。吴超义以氯化镁为凝固剂、谷氨酰胺转氨酶为助凝剂,采用复合超微粉碎技术,制备全豆盐卤充填豆腐,并探究了该豆腐凝胶形成过程中的质构特性与流变特性。结果表明:在氯化镁浓度为0.4%(质量分数)、谷氨酰胺转氨酶浓度为7U/g(蛋白质)时,全豆盐卤充填豆腐成型完好,凝胶强度最大达到221g,是传统内酯充填豆腐的2.2倍,持水率比传统内酯充填豆腐略小(70%)。钱丽颖等针对豆腐凝固剂MgCl 2 在点豆浆过程中反应过快的缺点,制备油包水型MgCl 2 乳化液,以降低MgCl 2 在豆浆中的分散速度,提高豆腐的细腻度。结果表明,与以MgCl 2 水溶液作为凝固剂相比,用MgCl 2 乳化液为凝固剂,豆腐在凝固过程中豆浆黏度在30min内缓慢上升,所制得的豆腐与市售卤水豆腐相比,风味相似,但光滑细腻度更好;与内酯豆腐相比,其风味更佳。
酸类凝固剂主要有醋酸、乳酸、葡萄糖酸- δ -内酯和柠檬酸等有机酸,除葡萄糖酸- δ -内酯外,其他酸在生产中采用较少。
(1)葡萄糖酸-δ-内酯 葡萄糖酸- δ -内酯(简称GDL),是一种新型的酸类凝固剂。始发于美国和日本,目前国内已有厂家生产。
葡萄糖酸- δ -内酯是一种白色结晶物,易溶于水,溶在水中后会渐渐地分解为葡萄糖酸,在加热的条件下则分解速度加快,pH值高时转变也快。加入内酯的熟豆浆,当豆浆温度达60℃时,大豆蛋白质开始凝固,在80~90℃时,凝固成的蛋白质凝胶持水性最佳,制成的豆腐弹性大,有劲,质地滑润爽口。
葡萄糖酸- δ -内酯适合于做原浆豆腐。在凉豆浆中加入葡萄糖酸- δ -内酯,加热以后内酯水解转化,蛋白质凝固即成豆腐。葡萄糖酸- δ -内酯的使用量一般在0.25%~0.35%之间(以豆浆计)。
用葡萄糖酸- δ -内酯作为凝固剂制得的豆腐,口味平淡,且略带酸味,若同时添加一定量的保护剂,不但可以改善风味,而且还能改变凝固质量。常用的保护剂有磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、酒石酸钠以及复合磷酸盐(焦磷酸钠41%,偏磷酸钠29%、碳酸钠1%,聚磷酸钠29%)等,使用量都在0.2%(以豆浆计)左右。
(2)酸浆 酸浆是以传统工艺制作豆腐过程中的副产物——豆腐黄浆水为原料经微生物发酵后得到的一种豆腐凝固剂。近年来,我国的科研人员在这方面进行了研究并取得了一定的成果。吕博等以豆腐黄浆水为原料,通过保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌共同发酵制备有机酸豆腐凝固剂。与其他方法相比,具有凝固剂中乳酸含量高,改善豆腐凝固剂功能性,同时提高了豆腐中蛋白质含量的优点,不足之处是操作较费时。张影等对豆腐黄浆水制备酸浆作为凝固剂也进行了研究,结果证明,豆腐黄浆水在42℃时发酵30~35h,得到pH值3.3~3.5的酸浆。用酸浆凝固剂制作的豆腐风味独特,豆腐感官性能和力学性能均优于市售卤水豆腐,加工性好(适于炖食、加工火锅和炸制),微生物指标、含水率、蛋白质含量均符合相关标准要求。
(3)其他酸类凝固剂 除了葡萄糖酸- δ -内酯,其他酸类凝固剂也可以有效地凝固豆乳,如乳酸、乙酸、琥珀酸和酒石酸作为单一凝固剂时的最佳添加量分别为原料大豆的1.0%、1.4%、0.6%、0.6%;用1.0%乳酸制成豆腐的品质优于其他酸。用复合凝固剂做出的豆腐在感官、得率和保水性方面优于用单一凝固剂。复合凝固剂的最佳组合为0.40%乳酸、0.26%乙酸、0.12%琥珀酸、0.10%酒石酸与0.02%抗坏血酸。利用山楂中的酸性成分(主要包括柠檬酸及甲酸、绿原酸、草酸、熊果酸、苹果酸、齐墩果酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、琥珀酸等)作为新型豆腐凝固剂也进行了研究,凝固剂的最优添加条件为0.25g/100mL豆浆,豆浆豆水比(质量体积分数)为1∶9、点浆温度为60℃,在此条件下制备的豆腐保水性较好,产品得率较高。另外,对于利用沙棘果汁作为酸类凝固剂用于豆腐生产也有报道,生产出的豆腐和传统的石膏豆腐相比,营养价值显著提高,特别是维生素C含量达0.36%。
酶类凝固剂是指能使大豆蛋白凝固的酶,在我国传统豆腐加工过程中使用较少。凝固酶广泛地存在于动植物组织及微生物中,包括酸性、中性、碱性三种蛋白酶。如胰蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、木瓜蛋白酶、微生物谷氨酰胺转氨酶(TG酶)等。
酶促豆腐与普通豆腐相比,在香味、黏弹性和细腻度方面都有明显的优势。酶促豆腐虽然在外观上、制作方法上同内酯豆腐较为相似,但在质构上,它比内酯豆腐更具有弹性,且不易松散。由于没有添加传统方法中使用的凝固剂,酶促豆腐不会有涩味、酸味等不良滋味,并且还带有豆浆的香味。
有关TG酶的研究比较多,张涛在豆浆中蛋白质浓度为9%的条件下,TG酶的添加量0.8U/g蛋白质,离子强度0.3、pH7.0时,在50℃下加热1.5h时凝胶强度为148.6g,并且具有良好的感官品质。秦三敏研究用TG酶制作豆腐时最适的条件是:时间3h,温度45℃,酶用量80U/50mL豆浆。王君立等通过研究表明:酶反应温度控制在37℃时,制得的豆腐凝胶硬度最佳;最适pH值范围为6.38左右。另外王君立等还研究了微生物转谷氨酰胺酶豆腐凝胶质构的性质,结果表明:随酶浓度增加,以熟豆浆(95℃,5min)为原料制得豆腐的硬度和胶性增加,且在80U/100mL豆浆后趋于平衡;而热处理和酶浓度对TG豆腐的反弹性和内聚性没有显著影响。国外学者通过研究发现,添加谷氨酰胺转氨酶提高了豆浆的凝固温度,生产的盒装豆腐硬度更高,弹性更好,烹饪损失少。
所谓复合凝固剂就是人为地用两种或两种以上的成分加工成的凝固剂。这些凝固剂都是随着生产的工业化、机械化、自动化的进程而产生的,它们与传统的凝固剂相比都有独特之处。不仅可以克服单一凝固剂的缺点,而且还可使产品的硬度增强,风味口感更佳,保持了豆腐光滑细腻的原有质地。
复配的方式有多种,如盐与盐、盐与酶、盐与酸、酶与酸、盐与食用胶、盐与酶及酸,还有利用W/O、W/O/W型乳液的缓释性制备新型凝固剂,利用天然的食品成分制备复合凝固剂以及利用乳酸菌发酵等。
许多研究表明,用葡萄糖酸- δ -内酯与石膏按质量比为2∶1复配;2.5%硫酸钙与0.4%柠檬酸复配及1.5%的乳酸钙与2.0%的葡萄糖酸- δ -内酯复配;葡萄糖酸- δ -内酯、石膏与氯化镁按5∶3∶2比例复配;葡萄糖酸- δ -内酯、乙酸钙、氯化镁按2∶1∶1比例复配;0.40%乳酸、0.26%乙酸、0.12%琥珀酸、0.10%酒石酸与0.02%抗坏血酸复配时,制得的豆腐在感官、得率及质构特性等方面都有明显的改善。
据资料报道,英国发明了一种带有涂覆膜的有机酸颗粒凝固剂。在常温下颗粒状凝固剂不会溶解于豆浆,但一经加热,涂覆剂就熔化了,包裹在内部的有机酸也就发挥了凝固剂的作用。能够采用的有机酸有:柠檬酸、异柠檬酸、山梨酸、富马酸、乳酸、琥珀酸、葡萄酸及它们的内酯及酐。采用柠檬酸时,添加量约为豆浆(固形物10%)的0.05%~0.50%。
涂覆剂要满足在常温下完全呈固态,而一经加热就会完全熔化的条件。其熔点最好在40~70℃之间。符合这些条件,可应用的涂覆剂有动物脂肪、植物油脂、各种甘油酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、动物胶、纤维素衍生物、脂肪酸及其盐类等。
为了使被涂覆的有机酸颗粒均匀地分散于豆浆中,也可以添加一些可食性的表面活性剂,如卵磷酯、聚氧乙烯月桂基醚等。
日本生产的一种凝固剂与此相似,不过它是把固态脂肪涂覆于硫酸钙颗粒表面。据说这种凝固剂特别适合于工业化生产及生产包装豆腐。
美国一家公司生产的一种复合凝固剂,成分较为复杂,除主要成分葡萄糖酸内酯(约40%)外,还含有磷酸氢钙、酒石酸钾、磷酸氢钠、富马酸、玉米淀粉等。
国内研制的BYL型凝固剂,也可谓是一种复合型凝固剂。还有前面提到的盐卤、水、食油及乳化剂的分散体也可以看作是复合凝固剂。
近些年,国内外高度重视豆腐制品的研究和发展,研究开发了许多复合凝固剂。日本推出了如硫酸镁和氯化钙、氯化镁与氯化钙、硫酸钙与葡萄糖- δ -内酯等复合凝固剂;欧美用钙盐如氯化钙、乳酸钙、磷酸钙和葡萄糖酸钙等与葡萄糖酸- δ -内酯和醋酸混合复配制作豆腐凝固剂;在国内研究开发了利用盐与盐、酶、酸、食用胶等复配制作复合凝固剂及利用缓释技术优化盐类凝固剂,复合凝固剂较单一凝固剂在豆腐的凝固速度、风味及质构方面都有增强,因此其更有应用前途。
在豆腐的生产加工中,由于大豆蛋白质本身的起泡性和成膜性,在磨浆、煮浆、分离等加工过程中,由于水变成蒸汽鼓起蛋白质而形成大量的泡沫,它是蛋白质溶液形成的膜,把气体包在里面,由于蛋白质膜表面张力大,很难被里边的气体膨胀而把泡沫冲破,如果泡沫过多会携带着豆浆液溢流出容器,特别是煮浆时由于大量泡沫翻起,会造成假沸腾现象,点浆时必须将泡沫去掉,否则会影响凝固质量。泡沫不仅严重影响生产加工中的得率和质量,同时给工厂的环境和排污过程造成了很大的危害。所以,从小作坊到大企业的生产,每天都会使用大量的消泡剂来消除各个环节所产生的泡沫。目前所使用的消泡剂主要有以下几种。
油脚是炸过食品的废油,含杂质较多,色泽暗黑,不卫生,但价格便宜,小型手工作坊多使用这种消泡剂,但工业化生产中很少使用。
油角膏为油脂厂的下脚料、油脚或植物油加氢氧化钙(比例为10∶1)经搅拌混匀、发酵成稀膏,使用量为豆浆的1.0%。
硅有机树脂是近年来发展使用的一种消泡剂。它是由硅脂、乳化剂、防水剂和稠化剂等材料制作而成,具有表面张力小、消泡能力强、用量少、成本低、热稳定好、化学性质稳定、应用范围广泛等优点。硅有机树脂有两种类型,即油剂型和乳剂型,在豆腐及豆制品生产中适用水溶性能好的乳剂型。
硅有机树脂的允许使用量为十万分之五,即1kg食品中允许使用0.05g,使用时可预先将规定量的消泡剂加入大豆的磨碎中,使其充分分散,可达到消泡的目的。
生产中也可使用复合消泡剂,如以二甲基硅油、气相法二氧化硅为原料,并加入一定量的聚醚改性硅油,用Span-Tween(二者最佳比例为1∶1,其最佳用量为1.5%~2.0%)作为乳化剂,制得了新型PESO/PDMS(聚醚改性硅油/聚二甲基硅氧烷)复合乳液型有机硅消泡剂,它具有消泡效力强,以及不管在酸性、碱性还是中性条件下都有优良的消泡性能,而且无毒无害,因而可以广泛应用。消泡剂的复合,一方面可以提高消泡剂的消泡效果;另一方面可以提高消泡剂的使用效价比,因此复合型消泡剂的研制对豆腐加工中的消泡作用具有重要意义。
脂肪酸甘油脂分为蒸馏品(纯度90%以上)和未蒸馏品(纯度为40%~50%),是一种表面活性剂,效果不如硅有机树脂,但对改善豆腐品质有利。蒸馏品的使用量为1.0%,使用时均匀地加在豆糊中,一起加热即可。
豆腐含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类和水分,是微生物生长的理想条件,因此豆腐容易在微生物侵染下腐败变质,导致气味酸臭、色泽异常、表面发黏等现象。防腐剂可以抑制微生物的活动、生长和繁殖,杀死食品中有害的微生物,以此来防止食品保鲜中如发酵、霉变和腐败等化学过程。豆腐生产中使用的防腐剂主要是苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钠盐,此外也会使用2,3-丙烯酸、甘油酯和甘氨酸等其他一些具有抗菌效果的食品添加剂。
防腐剂主要用于包装豆腐,对产品色泽稍有影响,对其物理性质如硬度、弹性、保水性、味道几乎都没有什么不良影响。
应该说明的一点,这些化学合成的添加剂具有一定的毒性,需要限量使用,所以高效、无毒、安全、性能卓越的天然食品防腐剂是豆腐防腐添加剂的研究方向,如采用竹叶提取液、大蒜素以及天然食品防腐剂乳酸链球菌素(Nisin)等对豆腐进行防腐。
使用磷酸盐类能使豆腐在脱水后有一定的保水性,偶尔也用于调节产品的pH值。甘氨酸合剂也是一种质量改良剂。细菌纤维素主要是由木醋杆菌经液态含糖基质发酵合成的一类纤维素,可作为增稠剂、胶体填充剂、固体食品成型剂等重要食品基料,用于改善食品品质、增强食品营养功能而广泛应用于食品工业。张燕燕等将细菌纤维素作为一种膳食纤维应用到传统豆腐加工中,结果表明:当细菌纤维素添加量为3.0g/100mL时,豆腐品质特性较好。豆腐凝胶强度为181g,失水率为17.2%,与未添加细菌纤维素豆腐样品相比,凝胶强度无显著变化,但失水率降低了9.5%。试验的结论:添加细菌纤维素的豆腐质地细腻光滑,有弹性,无明显粗糙感,其膳食纤维含量得到进一步强化。
在非大豆豆腐生产过程中可利用黄原胶作为豆腐的改良剂,丁保淼等对黄原胶在魔芋豆腐的生产过程中的利用进行了研究,由于黄原胶对魔芋葡甘聚糖(KGM)的协同增效作用,黄原胶的加入大大地改善了魔芋胶的性质,制备复配胶魔芋豆腐的最优工艺条件为:魔芋葡甘聚糖/黄原胶复配比为5∶1(质量分数)、总胶浓度3%、Na 2 CO 3 的添加量为5%(KGM/w)、搅拌时间为90min、KCl浓度为0.6%,试验结果证明,黄原胶可以作为一种有效的改良剂用于提高魔芋豆腐的品质。孙键等将羟丙基变性淀粉应用于魔芋豆腐中以提高其质量,结果表明可以提高魔芋豆腐的强度和持水性,且对其色泽和口感有较明显的改善。
水是豆腐生产中必不可少的,水质的好坏直接关系到大豆蛋白质的溶解提取,凝固剂的用量和豆腐的出品率、质量等。
大量的生产实践证明,软水制豆腐要比硬水好得多,表2-4是取蛋白质含量36%、水分11%的大豆原料,用不同水源制成10°Bé的豆浆测豆浆蛋白质含量和制成豆腐出品率(以豆浆计)的结果比较表。
表2-4 水质对豆腐出品率的影响
从表2-4中可以看出,用软水制得的豆浆蛋白质含量比自来水高0.28%,豆腐得率高5.9%左右。可见用软水生产豆腐可以大大提高大豆蛋白质的利用率。
另外,生产中应注意水的pH值最好为中性或微碱性,而要尽量避免使用酸性或碱性较强的水。