一种利用豆乳凝聚特性曲线参数模拟预测大豆品种加工品质的方法与流程

1.本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种用豆乳凝聚特性曲线进行样品加工品质评价的预测方法。


背景技术：

2.豆腐在我国具有悠久的生产和食用历史，是人们日常生活中重要植物蛋白来源，也是中国传统豆制食品的典型代表，广受人们的欢迎。
3.随着经济的发展，人们的生活水平逐渐提高，对食品品质的要求也随之提升。在豆腐的加工生产中，除了加工工艺的影响外，原料大豆对豆腐品质也起到重要影响。我国是大豆的原产国，种质资源十分丰富，但品种之间有很大的变异性。而采用什么方法或工具预知大豆原料的加工特性是食品加工者和农业育种、生产一直尚未解决的问题。为此，国内外相关学者进行大豆品种加工特性的分析，并通过大豆原料理化指标直接预测大豆的加工品质。
4.大豆的理化指标较多，如蛋白质含量、脂肪含量、钙含量、磷含量、大豆蛋白组分比例等，指标检测多，且对实验条件的要求比较苛刻。由于大豆原料成分对加工产品的品质影响十分复杂，所以根据原料成分直接预测的准确率较低，因此需要建立一种准确性更高的大豆品种加工适宜性的预测方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：避免豆制品企业盲目选择大豆原料进行加工生产，简化对大豆理化指标分析和繁杂操作、提高豆腐加工适宜性评价的客观性和精准性，为大豆行业提供一种利用豆乳凝聚特性曲线参数进行大豆品种加工适宜性预测的方法。
6.为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：
7.一种利用豆乳凝聚特性曲线相关参数模拟预测大豆品种豆腐加工品质的模型建立方法，包括下述步骤：
8.(1)豆乳样本的制备：样本为采用至少10种不同的大豆品种利用生浆法煮浆所获得的豆乳；
9.(2)豆乳凝聚特性曲线的绘制及方程拟合：取步骤(1)不同大豆品种制备的豆乳，添加不同浓度的氯化钙，测定豆乳中蛋白质的沉淀量，其中氯化钙的浓度分别为：0、4、6、7、8、9、10、12、14mmol/l；然后以钙离子浓度为横坐标，以蛋白沉淀量为纵坐标，绘制豆乳凝聚曲线散点图；然后对豆乳凝聚曲线进行方程拟合，得到豆乳凝聚特性曲线方程和参数；
10.(3)豆腐样本的制备：样本为生浆法煮浆所获得的石膏豆腐；
11.(4)豆腐品质的测定：采用重量法和离心法测定豆腐的得率、保水性和含水量，并将其用作为品质指标；
12.(5)预测豆腐加工适宜性的模型的建立：对步骤(2)中得到的多个不同的(不低于
10个)大豆品种凝聚特性曲线方程的参数与步骤(4)得到的可表征豆腐品质的各个指标的相关性进行分析，采用逐步回归法，建立豆乳凝固特性曲线方程参数与豆腐品质指标间的关系方程。
13.在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
14.优选地，步骤(2)中：所述豆乳的初始样本为4.5ml，加入不同浓度氯化钙后，蒸馏水定容至5ml，在室温下静置20min，然后3000r/min转速离心10min，通过bradford方法测定上清液中的可溶性蛋白浓度，沉淀量即为总蛋白含量与可溶性蛋白含量之差。
15.优选地，步骤(2)中：建立了不同大豆品种豆乳凝聚特性曲线方程；并获得不同大豆品种豆乳凝聚特性曲线参数值。
16.进一步的，所述豆乳凝聚特性曲线方程如下：
[0017][0018]
其中，y表示各钙离子浓度下，豆乳中大豆蛋白的沉淀量；x表示钙离子浓度；曲线方程中a表示x为无穷大时，y值渐近线；b、k为参数。
[0019]
从曲线方程的一阶导数(公式1)中得出，y'恒大于零，说明曲线方程中，随钙离子浓度的增大，豆乳中蛋白沉淀量恒增大。从曲线方程的二阶导数(公式2)确定，b值与e
kx
值决定y'正负，即b值和k值决定豆乳中蛋白质开始出现沉淀的钙离子浓度x和达到最大蛋白沉淀量的钙离子浓度x。
[0020]
公式1
[0021]
一阶导数
[0022]
公式2
[0023]
二阶导数
[0024]
优选地，步骤(5)中：所述豆腐品质指标包括豆腐的得率、保水性和含水量，所述豆乳凝聚特性曲线方程的参数包括a值、k值和lg(b)值，其中与豆腐品质指标中含水量和得率相关的参数为a值，与豆腐保水性相关的参数为a值、k值和lg(b)值。
[0025]
步骤(5)中：在采用逐步回归法时，使用spss软件，在analyze下的regression中选择linear项进行线性回归，将豆腐的品质指标作因变量，豆乳凝聚特性曲线方程的相关参数作自变量，选中stepwise进行逐步分析。
[0026]
进一步的，所述豆乳凝固特性曲线方程参数与品质指标间的关系方程如下：
[0027]
豆腐得率：y1＝m1x1 m2；
[0028]
保水性：y2＝m3x1 m4x2 m5x3 m6[0029]
含水量：y3＝m7x1 m8，
[0030]m1-m8为不同方程的参数；
[0031]
x1、x2、x3分别代表豆乳凝聚特性曲线方程的参数a值、k值、lg(b)值。
[0032]
根据本发明的实施例，所述豆乳凝固特性曲线方程参数与品质指标间的关系方程如下表所示：
[0033][0034]
其中y1、y2、y3分别代表豆腐得率、保水性、含水量；x1、x2、x3分别代表豆乳凝聚特性曲线方程的参数a值、k值、lg(b)值。
[0035]
本发明的再一个目的是提供一种预测大豆品种豆腐加工品质的方法。
[0036]
本发明所提供的预测大豆品种的豆腐加工品质的方法，包括下述步骤：
[0037]
a)豆乳样本的制备：将待测大豆品种采用上述步骤1)的方法制备得到豆乳；
[0038]
b)豆乳凝聚特性曲线的绘制及方程拟合：取步骤a)制备的豆乳，按照上述步骤2)的方法，得到待测大豆品种对应的豆乳凝聚特性曲线方程和参数；
[0039]
c)将步骤b)得到的豆乳凝聚特性曲线方程的参数代入上述预测豆腐加工适宜性的模型中，得到待测大豆品种的豆腐加工品质指标数据，从而评价待测大豆品种的豆腐加工适宜性。
[0040]
豆腐的加工工艺包括浸泡、磨浆、过滤、煮浆、点浆凝乳、蹲脑(凝乳后熟)和压榨等。其中点浆凝乳工序即豆乳的凝聚过程是豆腐生产过程中最为关键的步骤。随着凝固剂使用量的增加，豆腐的凝聚特性表现出特有规律，通过数学拟合可形成典型的logistic曲线。该曲线综合了豆乳中各个因素对凝聚过程的影响，也可最终反应产品的品质特性。因此可以通过建立凝聚曲线及参数与豆腐产品品质的关系模型，进而对品种进行加工适宜性的评价，提升对大豆品种加工适宜性的预测准确率。
[0041]
因此，该方法省去了对大豆众多理化指标的分析，简化豆制品生产企业筛选原料的繁琐而复杂的过程，更简单、易行，益于推广。对有效地指导行业发展具有很好的现实意义。
[0042]
本发明提供利用豆乳凝聚特性曲线参数预测大豆品种加工品质的方法，具有如下优点：
[0043]
(1)本发明建立的通过凝聚特性曲线参数与原料大豆的加工适宜性的评价方法，采用逐步回归分析建立了线性回归方程的评价体系，通过豆乳凝聚特性曲线的绘制建立与原料大豆加工豆腐品质之间的关系。与原有通过大豆理化指标直接分析加工适宜性相比，避免了对大豆品种各个理化指标分析检测的繁杂性，简化了分析过程，推广更简结化、快捷化。
[0044]
(2)本发明建立的大豆加工品质预测方法，在模型建立后，可实现对原料大豆加工适宜性的快速有效评价和预测，与原有通过大豆理化指标直接分析加工适宜性相比，大大提高了预测效率。
[0045]
(3)本发明的大豆品种加工适宜性评价方法为大豆行业品种实现快速化和精准化加工提供了便利途径，简化大豆加工者筛选原料的繁琐而复杂的过程，在大豆产业中有很好的现实意义和应用前景。
附图说明
[0046]
图1为商品大豆豆乳沉淀散点图；
[0047]
图2为豆乳凝聚特性曲线模型图。
具体实施方式
[0048]
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
[0049]
实施例1、一种利用豆乳凝聚特性曲线相关参数模拟预测大豆品种加工品质的方法，包括以下步骤：
[0050]
(1)豆乳样本的制备
[0051]
称取100g经除杂的原料大豆(62个品种)于1000ml烧杯中，用自来水反复冲洗3次，去掉大豆表面的泥土等杂质，再用去离子水反复冲洗2次，浸泡在300ml去离子水中，4℃条件下浸泡10h。沥干大豆表面水分，按照1:7比例打浆(即700ml去离子水)，每15s一个间隔打浆2min。经脱脂棉抽滤后，转入烧杯中，沸水浴煮浆(不断晃动)，温度达到95℃后，保持5min，迅速冷却。
[0052]
序号大豆品种序号大豆品种序号大豆品种序号大豆品种1301.0017吉6933吉育89号49皖豆242gy06ls3118吉7934吉育91号50皖豆263gy06y2219吉8235吉育9451皖豆284gy07y1120吉9236冀豆1352皖豆295gy07y1321吉9337垦丰1753皖豆306gy07y1622吉9538蒙011954皖豆317gy07y3123吉青1号39蒙01-3855皖豆328gy08y6624吉青2号40蒙100156五星2号9沧豆1025吉小641蒙923557杂交豆210阜豆11号26吉小742蒙944958中黄3011阜豆9号27吉小843蒙977259中黄3912邯豆4号28吉育10144蒙979360中黄4013合丰2529吉育10245蒙980161中黄4114合丰5030吉育59号46蒙980362中黄4215合丰5531吉育62号47滩科998
ꢀꢀ
16吉5532吉育6648皖豆15号
ꢀꢀ
[0053]
(2)豆乳凝聚特性曲线的测定
[0054]
向4.5ml豆乳中分别加入0，0.1，0.15，0.175，0.2，0.225，0.25，0.275，0.3，0.35ml的200mmol
·
l-1
的氯化钙溶液，并加入蒸馏水至5ml，确保豆乳中氯化钙的浓度分别为0，4，6，7，8，9，10，12，14mmol
·
l-1
。充分涡旋震荡后，室温下静置20min，然后以3000r/min转速离心10min，测定上清液中可溶性蛋白浓度。通过制作的牛血清蛋白标准曲线计算出实际沉淀的蛋白含量，以实际蛋白沉淀量为纵坐标，以钙离子浓度为横坐标，制作图1。图1为豆乳凝聚曲线散点图。
[0055]
对豆乳凝聚曲线进行曲线拟合，确定豆乳凝聚散点图分布与生物生长曲线(图2)的相关性(系数r＝0.98)，表明曲线方程能够反映豆乳凝聚反应过程，即豆乳凝聚特性曲线。y表示各钙离子浓度下，豆乳中大豆蛋白的沉淀量；x表示钙离子浓度；曲线方程中a表示x为无穷大时，y值渐近线。从曲线方程的一阶导数(公式1)中得出，y'恒大于零，说明曲线方程中，随钙离子浓度的增大，豆乳中蛋白沉淀量恒增大。从曲线方程的二阶导数(公式2)确定，b值与e
kx
值决定y'正负，即b值和k值决定豆乳中蛋白质开始出现沉淀的钙离子浓度x和达到最大蛋白沉淀量的钙离子浓度x。
[0056]
公式1
[0057]
一阶导数
[0058]
公式2
[0059]
二阶导数
[0060]
(3)豆腐样本的制备
[0061]
称取豆乳质量0.25％的硫酸钙，使其溶于占豆乳质量5％的蒸馏水中，并研磨均匀。向豆乳中搅拌加入硫酸钙分散液，边搅拌边添加使其均匀，85℃水浴中保温30min使其凝乳，用刀破凝乳，转入豆腐模具中，盖好纱布，压榨(先采用500g/88cm2压力压榨15min，再采用1kg/88cm2的压力压榨15min)，得到石膏豆腐。
[0062]
(4)豆腐品质的测定
[0063]
重量法和离心法测定豆腐的得率、保水性、含水量；
[0064]
得率的测定：将新鲜制备的豆腐室温冷却5min，电子天平称重记录豆腐得率，按照100g干大豆计算。
[0065]
保水性测定：称取约5.0g石膏豆腐，放置于底部充填足量脱脂棉的50ml离心管中，1000r/min离心10min，去掉豆腐表面的脱脂棉，称重m1，然后粉碎于培养皿中，在105℃烘箱中烘至恒重，记录m0。
[0066][0067]
豆腐含水量测定：称取约5.0g石膏豆腐，放置于已恒重的培养皿(m0)中，于105℃烘箱中烘至恒重，记录m2。
[0068][0069]
(5)豆乳凝聚特性曲线方程参数与豆腐品质预测模型建立、以及豆腐加工品质预测采用逐步回归分析，对62个品种样本豆乳凝聚曲线方程相关参数与豆腐品质指标(含水量、保水性、得率)进行相关性分析，得到表1回归方程。再选择5个品种作为模型准确率检测样本，进行豆腐加工品质预测正确率的验证，表2为预测结果及准确率分析。
[0070]
表1豆乳凝固特性曲线方程参数与品质指标间的关系方程
[0071][0072]
其中y1、y2、y3分别代表豆腐得率、保水性、含水量；x1、x2、x3分别代表参数a值、k值、lg(b)值
[0073]
表2 5个预测样品的凝乳曲线参数值
[0074][0075]
表3 5个预测样品的实验值与预测值结果对比
[0076][0077]
预测豆腐品质指标保水性正确率可达98％，含水量正确率可达98％，豆腐得率正确率可达94.7％
[0078]
上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等同、替换、改进等，都落入本发明的保护范围。