大豆发芽工艺条件的优化
※工艺技术食品科学
2010, Vol. 31, No. 20
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大豆发芽工艺条件的优化
杨铭铎1,2,3，陈 健2，张晓宇1,3，张 巍3
(1.哈尔滨商业大学中式快餐研究发展中心博士后科研基地，黑龙江 哈尔滨 150076；
2. 顺德职业技术学院，广东 顺德 528333；3. 哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076)摘 要：通过对温度、溶液pH 值、浸泡时间、培养时间4个单因素试验对大豆在发芽过程中VC 的变化规律进行探讨，并且通过正交试验法，以VC 含量、感官评定、水分含量及出品率为考察指标，对大豆发芽过程中的工艺条件进行优化。综合各项指标结果表明：大豆发芽的最佳生长条件为温度25℃、溶液pH6.0、浸泡时间8h 、培养时间3d 。
关键词：豆芽；正交试验；V C ；生长条件
Optimization of Germination Conditions for Soybean
YANG Ming-duo1,2,3，CHEN Jian2，ZHANG Xiao-yu1,3，ZHANG Wei3
(1. Postdoctoral Research Base, Chinese Fast Food Research and Development Center, Harbin University of Commerce, Harbin150076, China；2. Shunde Ploytechnic, Shunde 528333, China；3. College of Food Engineering, Harbin Commerce University,
Harbin 150076, China)
Abstract ：In this work, the effects of temperature, pH, soaking time and cultivation time on the change of vitamin C contentduring the germination of soybean were explored through single-factor and orthogonal array experiments on the basis of vitaminC content, sensory evaluation and water content. The optimal germination conditions for soybean were optimized to begermination for 3 d at 25 ℃ following soaking for 8 h in water with a pH adjusted to 6.0.Key words：sprouts ；orthogonal array design；vitamin C；growth conditions
中图分类号：S529 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)20-0097-05
大豆含有丰富的营养物质，蛋白质含量高，氨基酸的比例适当，豆类含有人体所需的8种必需氨基酸，所以它是优质的植物蛋白。然而大豆中常含有一些有毒物质和抗营养因子等，降低了人体对其营养物质的吸收[1-2]。但是大豆经过适当发芽处理后多种营养物质都得到改善，风味及口感也有所变化[3]，有研究表明从豆芽中分离出的甘草素能够促使癌细胞凋亡，而且大豆发芽后
[4]
1.1材料与试剂
大豆 哈尔滨市售；水 哈尔滨自来水；草酸(化
学纯) 天津市风船化学试剂有限公司；标准抗坏血酸(分析纯) 天津市天新精细化工开发中心；2,6-二氯酚靛酚(分析纯) 北京笃信精细制剂厂。1.2
仪器与设备
FA2004N 型电子分析天平 上海精密科技仪器有限公司；DK-98-1型电控恒温水浴锅 天津泰斯特仪器公司；E-201-C 型电子 pH 计、DS-1 型高速组织捣碎机 上海精科实业有限公司1.31.3.11.3.2
考察指标的测定方法VC 测定方法2,6二氯酚靛酚法[7]。豆芽含水量的测定
将在适宜条件下培养一定时间的豆芽，取一定量并测
芽菜中含有丰富的V C 。近年随着人们生活水平的提高，对高质量型的蔬菜需求越来越大，豆芽作为一种高蛋白，低脂肪的蔬菜，尤其是其丰富的VC 含量而
[5]
得到人们的青睐，特别是冬季，各种新鲜蔬菜较少，价格较高，豆芽便成了一种普通百姓比较喜爱的蔬菜。
[6]
本实验主要研究大豆在发芽过程中VC 的变化规律，并对其最佳的发制工艺进行优化，旨在为一般家庭及餐饮企业提供理论依据。1
材料与方法
其鲜质量而后烘干，再测其干质量，取3个重复的平均值。
收稿日期：2010-06-23
基金项目：国家人事部留学人员科学活动择优资助项目(200306AD)
作者简介：杨铭铎(1956—) ，男，教授，博士，研究方向为传统食品工业化技术。E-mail ：[email protected]
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食品科学
※工艺技术
豆芽含水量/%=————————× 鲜质量－干质量
100
鲜质量
1.3.3
出品率的测定
将在适宜条件下培养一定时间的已发芽的大豆取
出，擦干豆芽表面水分，称质量，计算出品率，胚根露出种皮超过豆子长度1cm 以上即为发芽。
出品率/%=————————×发芽大豆质量
100
供试大豆质量
1.3.4
感官评定
产品的感官评定主要根据豆芽的芽长、粗细、色泽及脆度进行评分，满分100分，其中每一项各占25分。 产品选取了15人进行打分，然后取平均分即为产品的感官评定得分[8]。感官评分标准见表1。
表1 豆芽的感官评定
Table 1 Sensory evaluation standards for soybean sprouts感官指标好(25～15) 中(12)差(10～5) 芽长6～9cm 3～6cm 3cm 以下粗细直径0.3～0.5cm 直径0.1～0.3cm 直径0.1cm 以下色泽色泽白嫩色泽白嫩但芽体有轻微褐变
褐变严重脆度
芽体不软有韧性
芽体脆但易断
芽体软
1.4单因素与正交试验
1.4.1
各单因素对大豆发芽过程中VC 消长的影响挑选100粒成熟饱满，没有破损的大豆，清水清
洗去除杂质和灰尘，用5倍水浸泡(pH值分别为5、6、7、8、9) ，p H 值采用磷酸缓冲溶液调解，浸泡一定时间(4、5、6、7、8h ) ，浸泡后大豆彻底清洗，放在浸水的纱布上，展开放在干净瓷盘上，再倒入适量水，种子表面要用不透光物体遮盖以避光，置于不同温度(15、20、25、30、35℃) 的培养箱内发芽培养(培养时间分别为1、2、3、4、5d ) ，发芽后测定其V C 含量[9]。1.4.2
正交试验设计
表2 正交试验因素与水平表
Table 2 Factors and levels in the orthogonal array design水平 因素
A 温度/℃
B pHC 浸泡时间/h
D 培养时间/d
1206.0422257.0633
30
8.0
8
4
研究大豆在温度、pH 值、浸泡时间及培养时间的影响下工艺条件的优化，其因素水平如表1所示。
2结果与分析2.1单因素试验结果
2.1.1
不同温度对大豆发芽过程中VC
消长的影响
14)
g 00121/g m 10(/量8含6C V 4215
20
2530
35
温度/℃
图1 培养温度对VC 消长的影响
Fig.1 Effect of cultivation temperature on the content of vitamin C
从图1可以看出，温度在15℃时VC 含量很低只有
3.56mg/100g，温度提升到20℃时，VC 含量稳定增长，20～25℃，VC 含量急剧增长，达到最高值12.21mg/100g，温度再升高，VC 含量反而开始降低。因为发芽是一个生理生化过程，是大豆体内参与物质代谢的酶类的催化下进行的[10-11]，温度是否适宜对大豆能否发芽以及发芽的成熟度都有很大的关系，直接影响VC 的含量，推荐培养温度控制在25℃左右。2.1.2
不同溶液pH 值对大豆发芽过程中VC 消长的影响
14)
g 00121/g m 10(/量8含6C V 42 5
6
78
9
pH
图2 溶液pH 值对VC 含量的影响Fig.2 Effect of pH on the content of vitamin C
从图2 可以看出，溶液pH5～8时，豆芽中VC 含量呈缓慢的增长趋势，在pH8时达到最大值12.53mg/100g，而在溶液pH8～9时，又有所降低。这是因为大豆体内参与代谢的酶类所需适宜的pH 值[12-13]，以及VC 在不同pH 值的稳定性的影响，根据实际操作需求，尽量控制在pH7～8的范围内。2.1.3
不同浸泡时间对大豆发芽过程中VC 消长的影响从图3可以看出，浸泡时间4～5h 的处理，VC 含
量变化不明显，有缓慢增长，但时间延长到6h 时，VC 含量有明显增长达到11.43mg/100g，时间增长到7、8h
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时，V C 含量又呈下降趋势，这是因为大豆浸泡时间过短，吸水率过低不利于发芽，但是浸泡时间过长又会使溶出率过高也不利于发芽，且浸泡时间过长会使种子因无氧呼吸增加而丧失部分发芽能力[14]，所以浸泡时间过短或过长都对VC 含量有影响，适宜的浸泡时间控制在6h 。
13)
g 00121/g m 11(/量10含9C V 8
7 45
67
8
浸泡时间/h
图3 浸泡时间对VC 消长的影响
Fig.3 Effect of soaking time on the content of vitamin C
2.1.4不同培养时间对豆芽中VC 消长的影响
14)
g 01201/g 10m (8/量6含4C V 200
1
2
3
4
5
培养时间/d
图4 培养时间对VC 消长的影响
Fig.4 Effect of cultivation time on the content of vitamin C
由图4可看出，豆芽在0～3d 时VC 含量成倍增长，3d 后VC 含量有所降低。发芽1d 后VC 含量达4.32mg/100g，3d 后VC 含量达12.34mg/100g，是第1天的2.86倍，发芽5d 含量有所降低达10.12mg/100g。这是因为大豆发芽时间过短会导致发芽成熟度不够，而时间过长又会出现烂根现象，选择3d 为最佳时间。2.2
正交试验结果
表3 正交试验结果
Table 3 Orthogonal array design arrangement and experimental results试验 考察指标
号VC 含量/(mg/100g)
感官评分
水分含量/%
出品率/%112.936978.943.49215.178480.263.76317.456683.154.15418.757283.374.39515.627881.233.86618.5792*81.454.10719.01*8384.53*4.16814.697683.624.39*9
13.64
74
80.21
3.92
注：*表示最佳条件。
根据因素水平表，采用L 9(34) 正交试验，对VC 的含量、豆芽的感官评定、水分含量、出品率的测定，正交试验结果如表3所示。
由表3可以看出，不同处理组合中VC 含量及水分含量均为最高的是第7组A 3B 1C 3D 2；而对于豆芽感官评分最高的是第6组A 2B 3C 1D 2；对于出品率最高的则为第8组，即A 3B 2C 1D 3。综合各项考察指标最佳生长条件应选第7组A 3B 1C 3D 2。2.2.1
生长条件对豆芽中VC
含量的影响
20)
g 01901/g 18m (17/量16含15C V 1413
202530
678468234A
B C
D
因素水平
图5 豆芽中VC 含量的极差分析
Fig.5 Range analysis for vitamin C content in soybean sprouts
由图5可以看出，豆芽中VC 含量在温度达到25℃时最高，因为温度过高或过低都不利于发芽时大豆体内的酶类作用[15]；pH7时VC 含量最低，可能是由于VC 在酸性环境中稳定，而在稍碱性环境中则利于豆芽的生长；VC 含量随浸泡时间的增长而增加；在培养时间为3d 时VC 含量最高，因为时间过短来不及发芽，而时间过长又会产生烂根等现象，使V C 含量有所减少。2.2.2
生长条件对豆芽感官的影响
90值
85均平80定评75官70感6560
[1**********]823 4A
B
C
D
因素水平
图6 豆芽感官评价的极差分析Fig.6 Range analysis for sensory evaluation
由图6可以看出，温度为25℃时豆芽感官评定平均值最高，这是因为温度过低对豆芽生长不利，芽长和粗细都达不到消费者需要的水平，而温度过高又很容易出现烂根现象，严重影响外观；豆芽感官评定平均值在pH7
时最高；豆芽感官评定平均值随浸泡时间的延长而
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降低，这是因为豆芽随时间延长吸水率增加，在发芽过程中很容易出现腐烂及酸臭等现象，严重影响外观；豆芽感官评定平均值在培养时间为3d 时达到最大值，这是因为发芽时间过短发芽成熟度不够，芽长和粗细非常不理想，而发芽时间过长，豆芽的脆度会降低，而且色泽会出现发黑等现象，对生产豆芽非常不利。2.2.3
生长条件对豆芽水分含量的影响
84%
83/量82含81分水807978
[1**********]823 4A
B
C
D
因素水平
图7 豆芽水分含量的极差分析
Fig.7 Range analysis for water content in soybean sprouts
由图7可以看出，豆芽的水分含量随着温度的升高而增长，这是因为随着温度的升高能够促进种子的吸水速度，从而使豆芽中水分含量增加； 豆芽的水分含量随着pH 值的升高而逐渐降低，但是变化程度不大；浸泡时间4～6h 时，水分含量有所降低，这个情况是由于温度的影响造成这个小波动的，而浸泡时间6～8h ，豆芽中水分含量迅速增加，这是由于豆芽是用水分培养的，浸泡时间的长短对大豆吸水率有很大影响，大豆在吸水后内部物质转化和呼吸作用才开始萌发，所以一定范围内浸泡时间越长，水分含量越高；豆芽中水分含量随着培养时间的延长而增长，这是因为大豆在发芽过程中就是种子萌发的过程，大豆生长过程中随着组织的不断分化，水分含量不断增加。2.2.4
生长条件对豆芽出品率的影响
4.44.34.2%
4.1/率4.0品3.9出3.83.73.63.53.4
202530
67846823 4A
B
C
D
因素水平
图8 豆芽出品率的极差分析
Fig.8 Range analysis for productivity of soybean sprouts
由图8可以看出，豆芽的出品率随着温度20～25℃急
剧增长，而25～30℃增长较为缓慢，这是因为大豆发芽必须在适宜的温度下进行，大豆发芽是体内生理生化反应的结果，20℃温度太低不适合大豆发芽；pH6～8，豆芽出品率仅有较小幅度的增加，可见pH 值对大豆出品率影响很小；大豆出品率随着浸泡时间的增长有所增加，这是因为浸泡时间过短，大豆吸水率过低而导致最终出品率低，但是时间过长也会造成大豆无氧呼吸而使发芽力降低；豆芽出品率随着培养时间的增加而急剧增长，因为大豆发芽是一个种子萌发的过程，培养时间过短会造成大豆发芽率低而使出品率过低。3结 论
3.1
单因素试验表明：培养温度对大豆发芽是否发芽
和发芽的成熟度有很大的影响，本实验得出培养温度为25℃时，VC 含量最多，所以发豆芽时应尽量使温度控制在此温度左右；在溶液pH 值达到8.0时VC 含量最多，所以大豆在发芽过程时所选用水为中性稍偏碱为最佳，经测定哈尔滨自来水为中性稍偏碱，所以可直接用来作为大豆发芽用水；浸泡时间过长或过短对大豆发芽都会产生不利影响，经过本次实验，确定最佳浸泡时间为6h ；培养时间过长会导致烂根、发黑等现象，而过短又会使大豆发芽不完全，都会对VC 含量有影响，本实验最佳培养时间为3d 。3.2
正交试验结果表明：综合考虑大豆发芽时所需温度、p H 值、浸泡时间、培养时间对于V C 含量影响的主次关系顺序是D ＞A ＞C ＞B ；影响豆芽感官的主次关系顺序是D ＞A ＞B ＞C ；影响豆芽中水分含量的主次关系顺序是D ＞A ＞C ＞B ；影响豆芽出品率的主次关系顺序是D ＞A ＞C ＞B 。综合考虑可以看出培养时间和温度无论对于大豆发芽有很大的影响，虽然培养时间为4d 时，出品率最高，但是随着培养时间的延长，豆芽中纤维素含量增加以及会出现黑根烂根现象，所以建议家庭或是工厂要选择适宜的培养时间，应控制在3d ；而对于温度家庭发制豆芽对于营养和感官要求较高采用25℃，而工厂生产对于出品率要求较高则建议采用30℃。
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