均質(zhì)處理對雞蛋全蛋液功能性質(zhì)的影響*

蘇宇杰，徐珍珍，喬立文，楊嚴俊

1(江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江蘇無錫，214122)2(江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫，214122)3(華潤制藥有限公司，江蘇無錫，214192)

雞蛋不僅具有極高的營養(yǎng)價值，而且具有優(yōu)異的功能特性如熱凝性、起泡性、乳化性等，其在快餐食品、糕點、面包和糖果等食品加工中具有重要的應(yīng)用。傳統(tǒng)的帶殼鮮蛋存在易碎、難運輸和難儲藏的問題，并且容易受微生物污染，存在安全隱患，因而帶殼鮮蛋在食品加工中的使用受到日益嚴格的限制。全蛋液(liquid whole egg，LWE)是指新鮮雞蛋經(jīng)過去殼、殺菌、包裝等加工過程處理后制成的液體蛋制品。與傳統(tǒng)的帶殼鮮蛋相比，液蛋產(chǎn)品具有使用方便、安全性高、便于運輸?shù)葍?yōu)點，目前已經(jīng)成為蛋制品的主要發(fā)展方向。在全蛋液的生產(chǎn)過程中要盡量保證蛋黃與蛋清的充分混合，防止蛋液分層，否則在殺菌過程中蛋清可能提前變性，影響全蛋液品質(zhì)。目前工廠生產(chǎn)中主要采用攪拌、泵剪切或者均質(zhì)處理，這些處理方法可以使蛋液中的脂肪球分裂破碎，得到成分均一、不易分層的全蛋液。有研究表明，均質(zhì)或泵處理過程中的剪切作用會明顯影響蛋清的起泡性質(zhì)［1－2］，較高強度的均質(zhì)處理也會對蛋黃等組分的溶解度、乳化性質(zhì)造成明顯的影響［3］。與蛋清和蛋黃相比，全蛋液的組成更加復(fù)雜，目前對于均質(zhì)等機械處理對全蛋液功能性質(zhì)影響的研究還較為匱乏。本文以全蛋液為研究對象，探討不同的均質(zhì)條件對于全蛋液蛋白質(zhì)功能性質(zhì)的影響，確定經(jīng)過均質(zhì)處理后全蛋液功能性質(zhì)的變化規(guī)律，以期為全蛋液的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮雞蛋、金龍魚一級葵花籽油，市售;福林酚試劑，上海紫菊生物科技發(fā)展有限公司;牛血清白蛋白(BSA)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、蔗糖，國藥集團化學(xué)試劑有限公司;其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

TA-xTZi物性測試儀，英國TA公司;Unico UV-2000分光光度計，上海尤尼科儀器有限公司;RW20電動攪拌器，德國IKA公司;Fluka高速乳化機，上海弗魯克機電公司;實驗型高壓均質(zhì)機，上海申鹿公司;CKF-25B電烤箱，佛山偉什達電器實業(yè)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 全蛋液樣品的制備及均質(zhì)處理

將蛋殼完整無損的新鮮雞蛋在30℃溫水中洗凈，室溫下晾干后打蛋去殼，用鑷子除去系帶并收集蛋液，用電動攪拌器在200 r/min轉(zhuǎn)速下攪拌均勻即得全蛋液樣品。取全蛋液樣品采用實驗型高壓均質(zhì)機進行均質(zhì)處理，分別設(shè)定均質(zhì)壓力為5～40 MPa，均質(zhì)處理后的全蛋液在室溫下測定各指標的變化。

1.2.2 全蛋液中蛋白質(zhì)含量及溶解度的測定

采用福林酚法測定全蛋液中蛋白質(zhì)的含量及溶解度［4］。分別將經(jīng)過不同壓力均質(zhì)處理后的全蛋液樣品稀釋至2 mg/mL，取1 mL稀釋液于試管中，加入2 mL 1 mol/L NaOH溶液，混合均勻后靜置15 min，加入2 mL福林酚綜合指示劑并立刻混勻，置于25℃水浴中顯色45 min，以不添加稀釋液的處理液為空白，560 nm測定吸光值，對照標準曲線計算樣品中的總蛋白質(zhì)含量。另取20 mL樣品稀釋液，離心20 min(10 000 g，10℃)，取上清液1 mL按上述方法測定上清液中蛋白質(zhì)含量。樣品中蛋白質(zhì)溶解度按下式計算:

1.2.3 全蛋液起泡性及泡沫穩(wěn)定性測定

經(jīng)過不同壓力均質(zhì)后的全蛋液樣品起泡性及泡沫穩(wěn)定性的測定參照Hammershoj等的方法［5］。將經(jīng)過不同壓力均質(zhì)后的全蛋液樣品稀釋到50 g/L，分別取100 mL稀釋液用高速乳化機在10 000 r/min條件下處理1 min，分別記錄處理前液體的體積及處理剛剛結(jié)束時和處理結(jié)束30 min后的泡沫體積，樣品起泡力(OR)和泡沫穩(wěn)定性(FS)的計算公式如下:

式中:Vf0，處理后零時刻時的泡沫體積(mL);Vli，處理前的液體體積(100 mL);Vf30，處理后靜置30 min時的泡沫體積(mL)。

1.2.4 全蛋液乳化活力及乳化穩(wěn)定性測定

經(jīng)過不同壓力均質(zhì)后的全蛋液樣品乳化活力和乳化穩(wěn)定性的測定參考Tang等［6］的方法，并作出適當修改。用0.5 mol/L氯化鈉溶液對全蛋液樣品進行稀釋，取蛋白質(zhì)濃度為5 g/L的樣品稀釋液15 mL，加入葵花籽油［V(樣品稀釋液)∶V(葵花油)=3∶2］，高速乳化機10 000 r/min條件下處理1 min制備乳化液，處理結(jié)束后立刻從體系底部吸取20 μL乳化液，加入到6 mL 1 g/L SDS溶液中，混合均勻后500 nm處測定溶液吸光值，以相同條件下的SDS溶液為空白。處理結(jié)束6 min后再次從乳化液底部吸取20 μL，按上述方法測定吸光值，樣品的乳化活力(EAI)以處理結(jié)束后零時刻的吸光值A(chǔ)0表示，乳化穩(wěn)定性以乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI)表示，計算公式如下:

式中:A0為處理后0時刻取樣測得的吸光值;ΔT為取樣時間間隔(min);△A為處理后不同時刻取樣所得吸光值之差。

1.2.5 全蛋液凝膠強度的測定

分別取經(jīng)不同壓力均質(zhì)的全蛋液樣品20 mL置于25 mL燒杯中，用保鮮膜封口，并用橡皮筋扎緊，置于90℃水浴中加熱30 min，取出后立即放入冰水中冷卻10～20 min，4℃下保存24 h，恢復(fù)到室溫后分別測定樣品的凝膠強度，物性測試儀測定條件為:采用P0.5探頭，測定溫度25℃，測試前速5.0 mm/s，測試速度2.0 mm/s，測試后速5.0 mm/s，測試距離為20 mm。

1.2.6 海綿蛋糕的品質(zhì)測定

海綿蛋糕配方及焙烤工藝參照王革新等的方法［7］。分別使用經(jīng)過不同壓力均質(zhì)后的全蛋液制作海綿蛋糕，測定蛋糕的體積與重量，計算蛋糕比容，以使用未經(jīng)均質(zhì)處理的全蛋液制作的蛋糕作為對照。蛋糕比容計算公式如下:

蛋糕比容 =蛋糕體積(mL)/蛋糕質(zhì)量(g)(5)

2 結(jié)果與討論

2.1 均質(zhì)處理對全蛋液蛋白質(zhì)溶解度的影響

全蛋液樣品經(jīng)過不同壓力均質(zhì)處理后蛋白質(zhì)溶解度的變化如圖1所示。

圖1 均質(zhì)處理對全蛋液蛋白質(zhì)溶解度的影響Fig.1 Effect of homogenizing treatment on protein solubilities of LWE

Sirvente等［3］對蛋黃經(jīng)過均質(zhì)處理后的性質(zhì)變化規(guī)律進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，當均質(zhì)壓力超過10 MPa時，蛋黃蛋白質(zhì)溶解度就會出現(xiàn)明顯下降。而圖1中的結(jié)果表明，經(jīng)過均質(zhì)處理后全蛋液蛋白質(zhì)溶解度的變化規(guī)律與蛋黃不同，當均質(zhì)壓力低于40 MPa時，均質(zhì)處理對全蛋液蛋白質(zhì)溶解度的影響不明顯，樣品蛋白質(zhì)溶解度均維持在80%左右。由于全蛋液中蛋白質(zhì)組成復(fù)雜，目前對于均質(zhì)處理對各種雞蛋蛋白質(zhì)溶解度的影響規(guī)律還未研究透徹。推測一方面均質(zhì)處理使蛋黃中的低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)等蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化使其溶解度降低［3］，而與此同時均質(zhì)處理使蛋清與蛋黃充分混合形成均一體系又有助于提高體系中蛋白質(zhì)的溶解度，因而總體表現(xiàn)出經(jīng)過均質(zhì)處理后全蛋液蛋白質(zhì)的溶解度未出現(xiàn)明顯變化。

2.2 均質(zhì)處理對全蛋液乳化性質(zhì)的影響

全蛋液中蛋清蛋白的乳化性較低，而蛋黃蛋白具有良好的乳化性，全蛋液的乳化特性主要由其中的蛋黃蛋白提供。均質(zhì)處理對全蛋液乳化活力(EAI)和乳化穩(wěn)定性(ESI)的影響如圖2和圖3所示。

圖2 均質(zhì)處理對全蛋液乳化活力的影響Fig.2 Effect of homogenizing treatment on emulsifying activities of LWE

圖3 均質(zhì)處理對全蛋液乳化穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effect of homogenizing treatment on emulsion stabilities of LWE

由圖2和圖3中的結(jié)果可知，經(jīng)過均質(zhì)處理后全蛋液乳化活力明顯降低，尤其是在5～10 MPa壓力內(nèi)隨著均質(zhì)壓力提高乳化活力下降趨勢更為明顯。與乳化活力不同，經(jīng)過5 MPa均質(zhì)處理后全蛋液的乳化穩(wěn)定性明顯提高，隨著均質(zhì)壓力進一步提高，全蛋液乳化穩(wěn)定性呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。Sirvente等指出，均質(zhì)處理會使得蛋黃中LDL和HDL的結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，LDL顆粒被破壞產(chǎn)生許多小的蛋白聚集體，而HDL會重新形成微結(jié)構(gòu)［3］。而新生成的蛋白聚集體在油水界面的吸附能力變?nèi)?，因而表現(xiàn)為全蛋液乳化活性降低。5 MPa均質(zhì)處理后全蛋液乳化穩(wěn)定性提高可能是由于新生成的蛋白聚集體使蛋白柔韌性增加，有助于在油水界面形成穩(wěn)定的薄膜從而提高體系的乳化穩(wěn)定性。隨著均質(zhì)壓力進一步提高，LDL和HDL等蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進一步被破壞，全蛋液乳化穩(wěn)定性降低，而40 MPa后HDL重新形成的微結(jié)構(gòu)有助于提高體系的乳化穩(wěn)定性。

2.3 均質(zhì)處理對全蛋液起泡性質(zhì)的影響

全蛋液具有良好的起泡性，與其他蛋白相比，雞蛋蛋白具有發(fā)泡性好，無異味的優(yōu)點，在蛋糕、冰激凌等食品的生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。經(jīng)過不同壓力均質(zhì)處理的全蛋液的起泡力和泡沫穩(wěn)定性結(jié)果分別如圖4和圖5所示。

圖4 均質(zhì)處理對全蛋液起泡力的影響Fig.4 Effect of homogenizing treatment on foaming activities of LWE

圖5 均質(zhì)處理對全蛋液泡沫穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effect of homogenizing treatment on foaming stabilities of LWE

圖4和圖5中的結(jié)果表明，均質(zhì)處理會明顯降低全蛋液的起泡力，10MPa均質(zhì)處理后全蛋液起泡力會由均質(zhì)前的0.83下降至0.62，隨著均質(zhì)壓力進一步提高，全蛋液起泡力的下降幅度變小;與此相反，均質(zhì)處理會明顯改善全蛋液的泡沫穩(wěn)定性，并且均質(zhì)壓力越高，體系泡沫穩(wěn)定性越好。全蛋液體系的起泡力主要由蛋清蛋白提供，Lechevalier等對蛋清粉的研究表明均質(zhì)處理會使蛋清蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化從而降低蛋清蛋白的起泡力［2］。同時，均質(zhì)處理使蛋黃蛋白與蛋清蛋白充分混合，蛋黃蛋白可能與蛋清蛋白呈現(xiàn)競爭性關(guān)系，抑制蛋清蛋白在氣液界面的吸附，降低全蛋液的起泡力。而均質(zhì)處理過程中的壓力與剪切作用力可能影響蛋白質(zhì)之間的相互作用，使得蛋白質(zhì)分子更為柔韌，在氣液界面上形成更具有黏彈性的薄膜，從而提高泡沫穩(wěn)定性［8］。

2.4 均質(zhì)處理對全蛋液凝膠強度的影響

全蛋液遇熱可以變性形成凝膠，凝膠的形成不僅可以改善食品的形態(tài)和質(zhì)地，而且可以有效提高食品的增稠性和持水力等性質(zhì)，是全蛋液重要的功能性質(zhì)。均質(zhì)處理對全蛋液凝膠強度的影響如圖6所示。

圖6 均質(zhì)處理對全蛋液凝膠強度的影響Fig.6 Effect of homogenizing treatment on gel strength of LWE

圖6中的結(jié)果表明，全蛋液凝膠強度隨著均質(zhì)壓力的增加明顯增大。這是由于均質(zhì)處理中的壓力和剪切作用力可以使蛋白質(zhì)分子展開或分解形成小分子聚集物，有利于凝膠結(jié)構(gòu)的形成，同時經(jīng)過均質(zhì)處理后蛋黃與蛋清可以均勻混合，加熱后形成的凝膠結(jié)構(gòu)致密均一，具有較高的凝膠強度。因而當實際應(yīng)用中側(cè)重于全蛋液的凝膠功能性時，應(yīng)對全蛋液進行適當?shù)木|(zhì)處理。

2.5 均質(zhì)處理對于全蛋液制作海綿蛋糕比容的影響

在海綿蛋糕的制作過程中，全蛋液對于蛋糕的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成具有十分重要的作用，良好的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)才能使得蛋糕蓬松酥軟，具有優(yōu)良的比容和感官品質(zhì)。采用經(jīng)過不同壓力均質(zhì)處理的全蛋液制作海綿蛋糕，測定蛋糕比容，結(jié)果如圖7所示。

圖7 經(jīng)均質(zhì)處理后的全蛋液制作海綿蛋糕的比容值Fig.7 Volumes of sponge cake as a function of homogenizing treatment

圖7中的結(jié)果表明，全蛋液經(jīng)均質(zhì)處理后制作的海綿蛋糕的比容明顯低于對照組，并且隨著均質(zhì)壓力的提高，蛋糕比容持續(xù)降低。蛋糕比容與全蛋液的起泡性及其與面筋蛋白相互作用形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力有關(guān)。一方面，由2.3中的實驗結(jié)果可知，均質(zhì)處理后全蛋液起泡力明顯減低，不利于蛋糕的打發(fā);另一方面，經(jīng)過均質(zhì)處理后全蛋液的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)可能受到影響，使其無法與面筋蛋白充分反應(yīng)形成良好的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因而造成蛋糕比容降低。由此可見當全蛋液用于蛋糕制作時，應(yīng)避免均質(zhì)處理或采用較溫和的均質(zhì)條件。

2.6 不同均質(zhì)壓力下各指標的相關(guān)性分析

表1 均質(zhì)壓力變化引起各指標變化的相關(guān)性分析Table 1 Correlations among parameters of LWE as affectd by homogenizing treatment

表1中的結(jié)果表明，全蛋液乳化活力(EAI)、乳化穩(wěn)定性(ESI)、蛋白質(zhì)溶解度與均質(zhì)壓力之間的相關(guān)系數(shù)較低，說明這3個指標對于均質(zhì)壓力變化的敏感度較低;全蛋液的起泡力(FC)、蛋糕比容與均質(zhì)壓力變化呈現(xiàn)明顯的負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.829和－0.957，說明它們隨著均質(zhì)壓力的增加而明顯降低，而與此相反泡沫穩(wěn)定性(FS)和凝膠強度則與均質(zhì)壓力之間呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)，說明它們隨著均質(zhì)壓力的增加而明顯升高。同時，表1的結(jié)果還表明，全蛋液凝膠強度與蛋糕比容存在明顯的負相關(guān)性，表明難以通過均質(zhì)條件的選擇而使全蛋液兼具有優(yōu)良的凝膠強度和蛋糕比容，在實際應(yīng)用中需要根據(jù)對所側(cè)重全蛋液功能性質(zhì)的特點選擇合適的均質(zhì)處理條件。

3 結(jié)論

研究表明，全蛋液經(jīng)過5～40 MPa均質(zhì)處理后，蛋白質(zhì)溶解度未發(fā)生明顯變化;乳化活力、起泡力和海綿蛋糕比容隨均質(zhì)壓力的升高而明顯降低，而泡沫穩(wěn)定性和凝膠強度隨均質(zhì)壓力升高而明顯升高，乳化穩(wěn)定性隨均質(zhì)壓力的變化規(guī)律比較復(fù)雜;在全蛋液的實際生產(chǎn)過程中需要根據(jù)全蛋液所側(cè)重功能性質(zhì)的不同而選擇適宜的均質(zhì)處理條件。

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