皮蛋加工相關(guān)機理研究進展

趙 燕，徐明生，涂勇剛,3,*

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江西 南昌 330045；2.南昌大學(xué) 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化教育部工程研究中心，江西 南昌330047；3.洪門集團 國家蛋品加工技術(shù)研發(fā)分中心，江西 南城 344700)

皮蛋加工相關(guān)機理研究進展

趙 燕1,2，徐明生1，涂勇剛1,3,*

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江西 南昌 330045；2.南昌大學(xué) 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化教育部工程研究中心，江西 南昌330047；3.洪門集團 國家蛋品加工技術(shù)研發(fā)分中心，江西 南城 344700)

皮蛋是我國獨創(chuàng)的傳統(tǒng)蛋制品，加工歷史悠久，但有關(guān)皮蛋加工形成機理的研究卻相對薄弱，這已成為阻礙進一步開展皮蛋技術(shù)改進研究的瓶頸。本文對皮蛋加工形成過程中金屬調(diào)控、風(fēng)味形成、強彈性蛋白凝膠形成、色澤形成、松花形成等機理的研究進展進行總結(jié)，分析相應(yīng)存在的問題并提出研究展望。

皮蛋；金屬調(diào)控；風(fēng)味；蛋白凝膠；色澤；松花

Abstract：Preserved eggs are one of the unique traditional Chinese egg products. Although preserved egg processing has a long history, understanding of its mechanisms is still relatively weak, which has become a bottleneck restricting the further improvement of preserved egg processing technology. This paper summarizes studies on the mechanisms of metal regulation and the formation of flavor, strong elastic protein gel, color and pine flower pattern during the processing of preserved eggs, analyzes existing problems on them and puts forward future research perspectives.

Key words：preserved egg；metal regulation；flavor；protein gel；color；pine flower

皮蛋是一種主要由堿腌制而成的蛋制品，加工歷史悠久，是我國獨創(chuàng)的傳統(tǒng)蛋制品。皮蛋色澤美觀、光澤透亮、營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨特，且《醫(yī)林纂要》等醫(yī)學(xué)巨著皆記載其具有去火、醒酒、治瀉痢的功效，深受國內(nèi)外消費者的喜愛。

近十幾年來，國內(nèi)學(xué)者對皮蛋加工工藝、無鉛化技術(shù)進行了大量的研究[1-8]，毫無疑問，這些努力對促進皮蛋的科學(xué)生產(chǎn)起到了重要作用。但是，有關(guān)皮蛋加工形成機理的研究卻仍然較為薄弱，這已成為阻礙進一步改進研究皮蛋加工技術(shù)的瓶頸。本文對皮蛋加工相關(guān)機理研究進展進行綜述，旨在為探討我國皮蛋加工相關(guān)基礎(chǔ)研究方向提供一定參考。

1 金屬調(diào)控機理研究進展

采用傳統(tǒng)工藝加工皮蛋時，一般在腌制液中加入一定量的PbO(0.2%～0.4%)。通過對比發(fā)現(xiàn)加入PbO的腌制液能夠確保皮蛋在腌制后期不被堿傷，甚至在成熟之后，仍可在料液中長時間浸泡而不出現(xiàn)已凝固蛋白再被液化的現(xiàn)象，維持皮蛋良好品質(zhì)。而采用無PbO的傳統(tǒng)料液腌制皮蛋時，在蛋白蛋黃凝固后，將有50%的蛋不能進入轉(zhuǎn)色成熟期，而是出現(xiàn)蛋白再次液化，使之變?yōu)閺U品[9]。以上現(xiàn)象說明腌制液中的PbO在皮蛋的形成過程中起到了重要的調(diào)控作用。對于PbO的調(diào)控機理，目前普遍認同“堵孔”學(xué)說，即Pb在殼和膜上形成難溶化合物硫化鉛來堵塞殼和膜上的氣孔和網(wǎng)孔，并堵塞在加工過程中由堿作用產(chǎn)生的腐蝕孔，從而達到在腌制后期限制堿量向蛋內(nèi)過量滲透的目的，保證皮蛋的成熟[10]。根據(jù)此原理，國內(nèi)外研究者開展了銅、鋅、鐵等金屬元素代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中使用的鉛研究[1,3-5,11]。結(jié)果表明各元素的作用效果并不一致，“銅法”所得產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，但“鋅法”所得產(chǎn)品易出現(xiàn)“爛頭”現(xiàn)象，“鐵法”很難得到合格產(chǎn)品，而“鐵鋅混合法”和“銅鋅混合法”也能較好控制產(chǎn)品質(zhì)量。

董際璇[12]通過含鋅溏心皮蛋和含鉛溏心皮蛋的成熟時間推測堿液滲透速度的控制與金屬離子半徑有關(guān)，離子半徑越小其滲透力可能越強。而李發(fā)新等[13]則研究認為，鉛、銅、鋅等金屬化合物分別以[Pb(OH)3]-1、[Cu(OH)4]-2、[Zn(OH)4]-2形式存在，這些離子經(jīng)蛋殼、蛋殼內(nèi)膜和蛋白膜而進入蛋內(nèi)。蛋殼以及膜氣孔均比這些離子半徑大好幾個數(shù)量級，因此單從離子大小考慮，這些離子直接進入蛋內(nèi)部都很容易，幾乎不存在差異。而差異效果主要來源于其加入到主料液中后的存在形式，離子滲透能力的強弱在于離子所帶電荷的強弱，單價離子的滲透力比二價的強，二價的比三價的強。閻華等[3]則認為不同金屬離子調(diào)控效果與其溶解特性有關(guān)，鐵加工效果不佳是因為在料液中溶解性太差，加工過程產(chǎn)生的沉淀不足以堵塞蛋殼氣孔；而鋅加工效果不佳則是因為在料液中溶解性太強，且所形成沉淀穩(wěn)定性不好，同樣不能達到理想的堵眼效果，因此二者在加工過程中都不能控制合適的OH－滲入速度，造成蛋白凝固效果差。銅在料液中的初始濃度在鐵和鋅之間，加工過程中也能持續(xù)生成穩(wěn)定沉淀，這決定了銅在加工過程中能夠?qū)H－滲入速度控制的恰到好處，有利于蛋白達到最好的凝固效果。

但是，上述對金屬離子的調(diào)控機理僅僅都是建立在理論基礎(chǔ)上的推測，缺乏有力的證據(jù)。馬力等[14]則采用掃描電子顯微鏡直接觀察到了在皮蛋形成過程中蛋殼和殼內(nèi)膜的斷面上皆存在沉淀物顆粒，直接證實了金屬離子調(diào)控機理的“堵孔”學(xué)說，而且不同金屬化合物在皮蛋形成中產(chǎn)生的沉淀物顆粒存在較大差異。金屬鉛的沉淀物形成圓的表面光滑聚集物，金屬銅的沉淀物形成不規(guī)則的表面毛刺顆粒，而金屬鋅的沉淀物形成相對細小的晶體狀顆粒。

綜上所述，雖然已證實金屬離子“堵孔”的調(diào)控作用，但各種金屬離子對皮蛋形成其具體的調(diào)控過程還有待深入研究。另外，目前實際生產(chǎn)中氧化鉛已普遍被銅、鋅等化合物取代，但是這些金屬元素過量同樣會對人體健康造成危害。因此，在明確金屬離子調(diào)控機理的基礎(chǔ)上，開展非金屬添加劑對皮蛋制備過程中NaOH調(diào)控的研究顯得尤為重要。

2 風(fēng)味形成機理研究進展

皮蛋風(fēng)味鮮香、咸辣、清涼爽口，正是這種獨特風(fēng)味使其加工工藝能流傳至今。張遠剛等[15]采用Likens-Nickerson水蒸氣蒸餾溶劑同步萃取裝置，從無鉛皮蛋中提取揮發(fā)性風(fēng)味成分，并運用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對其進行分離分析，共鑒定出包括吡嗪類、含硫化合物類、芳香烴類、羰基化合物類、羧酸、醇類、酯類和其他化合物類共59種化合物，其中只有19種化合物為禽蛋或蛋類制品原有風(fēng)味物質(zhì)。

目前對皮蛋特異風(fēng)味成分的形成機理研究極其薄弱，鮮見文獻報道；僅有的資料中對其風(fēng)味物質(zhì)的形成也只是理論推導(dǎo)，缺乏充足、系統(tǒng)的實驗依據(jù)，不能令人信服。目前對于有關(guān)皮蛋風(fēng)味物質(zhì)的形成一般理論上認為，蛋白和蛋黃在NaOH溶液的作用下，其中部分蛋白質(zhì)發(fā)生水解，水解最終產(chǎn)物是氨基酸，一部分含硫氨基酸繼續(xù)發(fā)生降解，生成氨氣和硫離子，成品中由于含有這兩種少量成分，使皮蛋具有獨特的風(fēng)味[10]。但是這些結(jié)論尚需進一步實驗證明，并且皮蛋的特異風(fēng)味不僅僅是蛋白質(zhì)降解的結(jié)果，其中脂質(zhì)的氧化降解、腌制液有效組分(主要為紅茶中的風(fēng)味物質(zhì)及其前體物質(zhì))的滲入、以及各種降解物質(zhì)的交互作用都是促使皮蛋風(fēng)味形成的可能原因。目前在皮蛋工藝和品質(zhì)控制的研究中，風(fēng)味指標(biāo)的考查主要是靠感官來進行評定，缺少科學(xué)的定量方法，只有在風(fēng)味物質(zhì)及其形成機理明晰的情況下，其作為工藝考查指標(biāo)才更易控制。因此，必須加大力度探尋皮蛋特征風(fēng)味的前體物質(zhì)，闡明皮蛋獨特風(fēng)味形成的機理，建立起以風(fēng)味化學(xué)理論為基礎(chǔ)的皮蛋特征風(fēng)味剖析技術(shù)體系與特征風(fēng)味形成的理論體系，為傳統(tǒng)皮蛋的現(xiàn)代工藝改進與控制提供基礎(chǔ)。

3 色澤形成機理研究進展

成熟后的皮蛋其蛋白呈棕褐色或綠褐色凝膠體，其蛋黃呈深淺不同的墨綠、草綠、茶色的凝固體，因其色彩多樣、變化多端，故又稱彩蛋、變蛋。梁慶祥等[16]通過監(jiān)測加工過程中皮蛋的形成過程發(fā)現(xiàn)，在液化過程中，蛋白與蛋黃的色澤并未發(fā)生改變，蛋白仍為白色透明水狀液，蛋黃為橙黃色濃稠流體。液化階段完成后，進入凝固階段時，蛋的內(nèi)容物才開始發(fā)生色澤變化，其中蛋白由白色變?yōu)闇\棕色，再變?yōu)樽厣詈笞優(yōu)楹诤稚?；而蛋黃由橙色變?yōu)闇\綠，最后變?yōu)槟G色，且變化過程緩慢。同時發(fā)現(xiàn)鴨皮蛋的色澤普遍比雞皮蛋深，尤其蛋白部分差異較大，前者呈墨綠色，幾近黑色，后者通常為棕色而且有透明感。通過與葡萄糖含量相關(guān)性分析，他們認為蛋白顏色的變化主要由羰氨反應(yīng)造成。皮蛋加工過程中，部分蛋白分解產(chǎn)生游離氨基酸，與蛋液中葡萄糖發(fā)生反應(yīng)，使氨基酸與葡萄糖分解，氨基酸分解產(chǎn)生醛、氨和二氧化碳，葡萄糖產(chǎn)生5-羥基呋喃甲醛，而5-羥基呋喃甲醛很容易與蛋白質(zhì)化合形成黑色素。鴨蛋中葡萄糖的含量比雞蛋多，其產(chǎn)生的顏色也較深。同時他們對蛋黃的顏色也進行了推測，認為蛋黃顏色的變化主要是在堿的作用下，部分蛋白質(zhì)分解后產(chǎn)生胱氨酸和半胱氨酸，而這兩種氨基酸中含有硫氫基(—SH)及二硫基(—S—S)，這兩種活性基團與蛋黃中的金屬離子結(jié)合，便會產(chǎn)生各種不同的顏色。如鐵與硫結(jié)合產(chǎn)生黑色的硫化鐵，蛋黃色素的混合物在堿性環(huán)境下受硫化氫作用，就會變?yōu)榫G色。硫與鉛結(jié)合也會生成黑色的硫化鉛。而李樹青等[17]則認為鐵離子在蛋黃的呈色上起主導(dǎo)作用。

皮蛋顏色的產(chǎn)生是一個非常復(fù)雜的生化過程，是多物質(zhì)相互作用的結(jié)果，而目前的研究成果只是冰山一角。皮蛋顏色形成機理的闡明有利于多樣化產(chǎn)品的開發(fā)，從而增加企業(yè)的競爭力，滿足消費者的需求。

4 強彈性蛋白凝膠形成機理研究進展

優(yōu)質(zhì)皮蛋其內(nèi)容物凝固完全，富有彈性。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)是其凝膠性質(zhì)的基礎(chǔ)[18-23]，皮蛋蛋白特殊的質(zhì)構(gòu)可能源于蛋白質(zhì)在堿作用下發(fā)生的變化。張蓉真等[24]通過SDS-PAGE電泳、氨基酸分析和蛋白質(zhì)凱氏定量等方法分析了鴨蛋加工成皮蛋過程中蛋白質(zhì)組分變化情況。結(jié)果表明，在鴨蛋被加工成皮蛋后，蛋白和蛋黃中的大部分蛋白質(zhì)被堿分解成相對分子質(zhì)量低于10000的肽類，極少量蛋白質(zhì)進一步被完全水解成游離氨基酸。而鴨蛋中的賴氨酸、精氨酸、絲氨酸和胱氨酸4種氨基酸則由于加工過程中堿的破壞而減少，其中80%以上的胱氨酸或胱氨酰胺被堿分解，產(chǎn)生氨氣和硫離子。Chang等[25]也證實皮蛋加工過程中半胱氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、賴氨酸、精氨酸大量減少。Handa等[26]對不同pH值條件下形成的蛋白凝膠的質(zhì)構(gòu)進行了分析，發(fā)現(xiàn)pH11條件下的凝膠其彈性、硬度、黏著性、咀嚼性都要強于pH值為3、5、7、9條件下形成的膠體，采用掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對膠體的微觀結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)在pH值為11條件下形成的凝膠其微觀結(jié)構(gòu)呈均勻、精細的交聯(lián)微絲狀，推測其良好的微觀結(jié)構(gòu)是其特殊質(zhì)構(gòu)形成的原因之一。SDS-PAGE電泳分析表明，卵清蛋白、卵轉(zhuǎn)鐵蛋白、卵類黏蛋白、溶菌酶在pH值為11條件下其蛋白條帶均消失，說明蛋清當(dāng)中主要蛋白質(zhì)皆發(fā)生不同程度的降解，這與張蓉真等[24]的結(jié)果較為一致。Eiser等[27]運用透射電子顯微鏡、圓二色光譜、熒光光譜等現(xiàn)代分析技術(shù)分析了皮蛋蛋白在加工過程中的物相變化，結(jié)果表明皮蛋蛋白最后形成了精細鏈狀的變性蛋白球聚合物，這種聚合物是膠體粒子通過長程靜電斥力相互作用和短距離的吸引力而聚集。皮蛋蛋白凝膠雖然高度無形，但是其結(jié)構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定。并推測皮蛋蛋白凝膠的形成機制，即一個非特定的聚合途徑形成的球狀蛋白質(zhì)聚合物。

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而禽蛋蛋白中其蛋白種類又較多，因此要明確皮蛋膠體質(zhì)構(gòu)的具體形成機理還需深入研究。

5 松花形成機理研究進展

成熟后的皮蛋其蛋白凝膠體內(nèi)有松針狀的結(jié)晶花紋，俗稱松花。這種漂亮的松花晶體給產(chǎn)品賦予了極大的特色，是消費者喜愛的一種質(zhì)量標(biāo)志。李樹青等[28]早在20世紀80年代首次對生長在皮蛋的蛋白質(zhì)凝膠體表層、中間及蛋白和蛋黃之間的“松花”晶體進行了的分離與結(jié)構(gòu)分析，確定出“松花”是纖維狀氫氧化鎂[Mg(OH)2]水合晶體。馬力等[29]通過掃描電子顯微鏡和化學(xué)、儀器分析對皮蛋中“松花”的結(jié)構(gòu)作了系統(tǒng)分析，結(jié)果表明，皮蛋的松花大多生長在蛋白質(zhì)凝膠的淺表層，其次是凝膠的底層，而分布在蛋白質(zhì)凝膠中間的松花幾乎沒有。晶體主要由Mg2+構(gòu)成，其他金屬離子含量極少，其紅外光譜與氫氧化鎂晶體的紅外光譜完全一致，灼燒3h后與氫氧化鎂水化物的失重相吻合。從而馬力等[29]認定松花晶體的化學(xué)構(gòu)成是較為純凈的氫氧化鎂水化物。Tung[30]采用掃描式電子顯微鏡結(jié)合能量散射光譜儀分析了松花晶體，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)其組成包括磷酸鉀、磷酸鎂、磷酸鈉等磷酸鹽。上述結(jié)論存在較大的差異，可能由于松花的分離方法不同導(dǎo)致。

松花除了具有視覺效果，與皮蛋品質(zhì)是否有關(guān)，其在皮蛋中的分布、組成成分、形成機理、影響因素都有待進一步研究。

6 結(jié) 論

在經(jīng)歷了20世紀80、90年代的研究活躍期以后，我國皮蛋的研究進入了長時間的低谷期，到目前為止對皮蛋加工形成過程中金屬調(diào)控、風(fēng)味形成、強彈性蛋白凝膠形成、色澤形成、松花形成等機理的研究仍然極其薄弱。因此，針對此種現(xiàn)狀，應(yīng)重點開展金屬離子調(diào)控機理研究，并在此基礎(chǔ)上開展其非金屬添加劑替代物的研究；加大力度探尋皮蛋特征風(fēng)味的前體物質(zhì)，闡明其獨特風(fēng)味形成的機理；深入開展皮蛋顏色形成動力學(xué)研究，闡明其形成機理；并運用現(xiàn)代分析技術(shù)大力開展皮蛋膠體質(zhì)構(gòu)與松花的形成機理研究。

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Research Progress in Mechanisms of Preserved Egg Processing

ZHAO Yan1,2，XU Ming-sheng1，TU Yong-gang1,3,*
(1. College of Food Science and Engineering, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China；2. Engineering Research Center of Biomass Conversion, Ministry of Education, Nanchang University, Nanchang 330047, China；3. Subsidiary Research Center of National Egg Processing, Hongmen Group, Nancheng 344700, China)

TS253.1

A

1002-6630(2010)17-0472-04

2010-06-29

趙燕(1980—)，女，助理研究員，博士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工與生物質(zhì)轉(zhuǎn)化。E-mail：zhaoyan@ncu.edu.cn

*通信作者：涂勇剛(1979—)，男，講師，博士，研究方向為畜產(chǎn)品加工與貯藏。E-mail：tygzy1212@yahoo.com.cn