利用高壓靜電場保鮮雞蛋實驗的研究

□ 尚竺瑩 寧夏職業(yè)技術(shù)學院；寧夏廣播電視大學

利用高壓靜電場保鮮雞蛋實驗的研究

□ 尚竺瑩 寧夏職業(yè)技術(shù)學院；寧夏廣播電視大學

本實驗研究高壓靜電場對雞蛋蛋清蛋白功能特性的影響,從而探討高壓靜電場對雞蛋貯藏保鮮的影響。以雞蛋為材料，將雞蛋置于30、60、90 kv/m高壓靜電場中分別處理30 min，分別測定蛋清蛋白溶解度、起泡性、乳化性的變化，以確定不同高壓靜電場對蛋白質(zhì)功能特性的影響。最終分析高壓靜電場對雞蛋保鮮的影響。

雞蛋；高壓靜電場；蛋清蛋白；保鮮

雞蛋之所以被營養(yǎng)專家稱為“完全蛋白質(zhì)模式”和“理想的營養(yǎng)庫”是因為其包含比較豐盛的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、脂肪、核黃素和人體生長所需的微量元素，如鈣、鐵、鋅等。對人而言，雞蛋的蛋白質(zhì)品質(zhì)最佳，僅次于母乳。鮮蛋在產(chǎn)出一個星期左右后，其自身表面的一層生物膜會自行脫落，空氣和微生物能通過蛋殼進到蛋內(nèi)，加快雞蛋蛋白膜氧化、水分蒸發(fā)、蛋白水氧化和蛋黃編制，且在其存儲期間，經(jīng)常會因外界的環(huán)境改變而受影響，例如濕度、溫度及存儲方法等，最終因雞蛋本身的失重而引起了腐敗變質(zhì)。據(jù)研究資料，新鮮雞蛋在18℃下可存放21 d，在32 ℃下只可存放7 d[1]。其腐敗的表現(xiàn)主要為蛋黃系數(shù)減小、質(zhì)量減輕、水分蒸發(fā)、粘黃、瀉黃、散蛋等[2]，其營養(yǎng)價值也會隨著保存時間的延長而降低。

經(jīng)過多年發(fā)展，雞蛋保鮮技術(shù)已取得了系列成果，目前，禽蛋保鮮主要有低溫冷藏、涂膜、二氧化碳處理、熱處理、臭氧技術(shù)、輻照技術(shù)等，但上述方法都存在一定不足。

高壓靜電技術(shù)作為一種新型技術(shù)，具有微能源、無污染、處理效果好等優(yōu)點，可通過調(diào)節(jié)電場強度，影響機體內(nèi)代謝相關(guān)酶，從而延長食品的貯藏期，用作食品的保鮮[3]，但其對食品中蛋白質(zhì)功能性也有影響。本實驗就是通過不同劑量的高壓靜電場處理雞蛋后，研究雞蛋中的主要營養(yǎng)物質(zhì)蛋白質(zhì)的功能特性的變化，來討論不同劑量的高壓靜電場對保鮮雞蛋的作用效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 實驗材料采用新鮮、大小均一、無破損的雞蛋為實驗用蛋。

1.2.1 實驗試劑

硫酸鉀；硫酸銅；2%硼酸溶液；濃硫酸溶液；0.1%甲基紅乙醇溶液；0.1%溴甲酚綠乙醇溶液；氫氧化鈉溶液；0.1 mol/l鹽酸溶液；玉米油。

混合指示劑：5份0.1%溴甲酚綠乙醇溶液、1份0.1%甲基紅乙醇溶液臨時用時混合。

1.2 實驗儀器

燒杯；玻璃棒；移液槍；消化管；容量瓶；量筒（100 mL）；三角瓶（500 mL）高壓靜電場；紫外-可見分光光度計；離心機；組織破碎儀；凱氏定氮儀；水浴鍋；電爐。

1.3 實驗方法

1.3.1 對雞蛋先進行電場處理

分別取7個雞蛋于0、30、60、90 kv/m高壓靜電場中處理30 min，并做標記，待用。測不同的功能特性時再將雞蛋打開，取其蛋清液，去除蛋系，用蒸餾水稀釋至20%。

1.3.2 溶解度的測定

取稀釋后的四組蛋清蛋白溶液150 mL在轉(zhuǎn)速5000 r/min下離心10 min，分離上下液體為蛋清液和上清液并標記。分別取1 mL溶液于凱氏定氮儀[1]的8個消化管中，在電爐上將其烤干成褐色，分別加入0.5 g硫酸銅、5 g硫酸鉀、10 mL濃硫酸進行高溫消化直至顏色從黑色變?yōu)榱辆G色。

用2%硼酸溶液潤洗三角瓶三次后，加入40 mL2%硼酸溶液，并滴入混合指示劑5滴，溶液變?yōu)闇\紅色。將消化管和準備好的三角瓶一一對應放入凱氏定氮儀上，啟動凱氏定氮儀，直至其自動停止后，三角瓶中溶液變?yōu)樗{色。用濃度為0.1 065 mol/l的鹽酸進行滴定，直至溶液顏色由藍色變?yōu)槠鸪醯臏\紅色，分別記錄八組滴定數(shù)據(jù)。

根據(jù)下列公式分別計算不同場強處理后的雞蛋的蛋清液和上清液的蛋白含量：

X：試樣中蛋白質(zhì)的百分含量，g；

V1：試樣消耗硫酸或鹽酸標準液的體積，mL；

V2：空白試劑消耗鹽酸或硫酸標準溶液的體積，mL；

N：鹽酸或硫酸標準溶液的當量濃度；

0.014 ：1N鹽酸或硫酸標準溶液1 mL相當于氮克數(shù)；

m：試樣的質(zhì)量（體積），g（mL）；

F：氮換算為蛋白質(zhì)的系數(shù)，雞蛋為6.38；

算出蛋清液和上清液蛋白含量后，按下式計算蛋白質(zhì)的溶解度變化。

1.3.3 起泡性和泡沫穩(wěn)定性的測定

（1）起泡能力的測定。參考Sathe[4]的方法，取稀釋后的四組蛋清蛋白溶液100 mL于四個250 mL燒杯中，分別用手勻速攪拌2 min后，觀察其體積，并記錄。

按下式計算起泡能力：

V：攪拌停止時泡沫的總體積，mL

100為原液的體積，mL

（2）泡沫穩(wěn)定性的測定.將上面起泡性測定完的泡沫靜置30 min后再測定泡沫體積，并記錄。

按下式計算泡沫穩(wěn)定性：

V：攪拌停止后泡沫的總體積，mL

Ve：30min后泡沫的體積，mL

1.3.4 乳化性及乳化穩(wěn)定性的測定

（1）乳化能力的測定。參照Yao[5]的方法，分別取5 mL0.1%的SDS（十二甲基硫酸鈉）溶液于100 mL的四個燒杯中，準備待用。取稀釋后的四組蛋清蛋白溶液24 mL于四個100 mL燒杯中，然后分別加入8 mL玉米油，分別用手勻速攪拌2 min后，迅速從液體底部吸取乳化液50 μL到準備好的5 mL0.1%的SDS（十二甲基硫酸鈉）溶液中，搖勻，以0.1%的SDS溶液為對照，用分光光度計在500 nm處測其吸光值（A），并分別記錄。

按下式計算乳化能力：

EC=A×100

（2）乳化穩(wěn)定性的測定。測完乳化能力的乳液在80 ℃水浴中加熱30 min，冷卻到室溫，搖勻，用分光光度計在500 nm處測定吸光值（A）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同高壓靜電場對蛋清蛋白溶解度的影響

不同高壓靜電場對蛋清蛋白溶解度的影響見圖1。

圖1 不同高壓靜電場對蛋清蛋白溶解度的影響

溶解度是蛋白質(zhì)重要的功能性質(zhì)之一，也是蛋白質(zhì)發(fā)揮功能性質(zhì)，如起泡性和乳化功能的基礎(chǔ)。如圖1所示，電場強度越大，蛋清蛋白溶解度下降越明顯。高壓靜電場處理可影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，打破了二硫鍵、氫鍵、疏水相互作用、靜電相互作用等這些維持蛋白空間結(jié)構(gòu)的非共價鍵作用力，致使蛋白質(zhì)變性、聚集和不溶性蛋白質(zhì)沉淀[6]，從而使溶解度下降。

2.2 不同高壓靜電場對蛋清蛋白氣泡性的影響

不同高壓靜電場對蛋清蛋白氣泡性的影響見圖2。

隨著高壓靜電場場強增加，蛋清蛋白起泡能力逐漸下降，但下降幅度不明顯。蛋白質(zhì)在高壓靜電場作用下發(fā)生自身結(jié)構(gòu)的改變，蛋清中會有一些像溶菌酶等分子結(jié)構(gòu)比較緊密的蛋白質(zhì)，當這些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)被稍微的改變時，其結(jié)構(gòu)會展開，這樣蛋白質(zhì)的起泡性就會被很好的發(fā)揮，但是當?shù)鞍踪|(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈改變是，展開的蛋白質(zhì)分子之間通過相互的作用力形成凝聚體，進一步使不溶性蛋白質(zhì)產(chǎn)生沉淀，蛋白質(zhì)的溶解度就會隨之而下降，因此降低了其起泡性能。

2.3 不同高壓靜電場對蛋清蛋白泡沫穩(wěn)定性的影響

不同高壓靜電場對蛋清蛋白泡沫穩(wěn)定性的影響見圖3。

圖3 不同高壓靜電場對蛋清蛋白泡沫穩(wěn)定性的影響

隨著高壓靜電場場強增加，蛋清蛋白泡沫穩(wěn)定性大幅度增加，在60 kV/ m時達到最高，但在90 kV/m時略有下降。其原因為隨著高壓電場強度增大，高壓電場誘導蛋白分子極化，破壞了維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的非共價鍵之間的相互作用力，蛋白分子逐漸的鋪展開來，蛋白的表面就會顯現(xiàn)出原來隱藏在蛋白里面的疏水殘留基團，緊接著就會形成空氣與水之間的界面，與此同時界面膜和二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就會因為鋪展開來的蛋白質(zhì)分子間相互作用而形成，這種結(jié)構(gòu)也會更加的穩(wěn)定，所以就會加強泡沫的穩(wěn)定性。隨著電場強度的逐漸增大，蛋清蛋白分子也隨之鋪展開來，那么原來隱藏在分子里面的基團會更多的暴露出來，暴露出來的蛋白質(zhì)的分子在非共價鍵的作用下，重新組合成分子凝聚體，所以泡沫的穩(wěn)定度會有所下降。

2.4 不同壓靜電場對蛋清蛋白乳化性的影響

不同壓靜電場對蛋清蛋白乳化性的影響見圖4。

圖4 不同高壓靜電場對蛋清蛋白乳化性的影響

乳化性是蛋清蛋白的主要功能之一，在乳化的過程中，蛋白質(zhì)的親水基團在水相聚集（親水相），疏水基團在油相聚集。它的乳化性能隨著其表面疏水性的增強會有緩慢的增強，而且與其分子的柔性有著密不可分的關(guān)系[7]。高壓靜電場對蛋清蛋白乳化性能的影響如圖4所示，隨著高壓靜電場場強的增加，蛋清蛋白乳化性逐漸降低，幅度較小。

2.5 高壓靜電場對蛋清蛋白乳化穩(wěn)定性的影響

高壓靜電場對蛋清蛋白乳化穩(wěn)定性的影響見圖5。

圖5 不同高壓靜電場對蛋清蛋白乳化穩(wěn)定性的影響

隨著高壓靜電場場強的增強，蛋清蛋白乳化穩(wěn)定性逐漸增大。主要是因為隨著電場強度的增大，高壓電場誘導了蛋白分子的極化，破壞了維持蛋白空間結(jié)構(gòu)的非共價鍵相互作用力，從而使蛋白質(zhì)分子展開其部分分子結(jié)構(gòu)，提高了蛋白質(zhì)分子的柔性，油水的界面就會聚集很多蛋白質(zhì)分子；與此同時，蛋白質(zhì)的表面會暴露出隱藏在蛋白質(zhì)里面的疏水基團，增強了其表面的疏水性能，所以蛋白質(zhì)的乳化性能會有較大的提高。

3 結(jié)論

3.1 高壓靜電場能降低雞蛋蛋清蛋白溶解度

高壓靜電場對雞蛋蛋清蛋白溶解度的影響是負效應影響，而且，場強越大對溶解度的負效應越大。

3.2 不同高壓靜電場對雞蛋蛋清蛋白起泡性和泡沫穩(wěn)定性的影響不同

高場強和蛋清蛋白起泡性成負相關(guān)，在30 kv/m到60 kv/m時幾乎保持不變，高場強和蛋清蛋白泡沫穩(wěn)定性成正相關(guān)，60 kv/m時穩(wěn)定性最好。

3.3 不同的高壓靜電場對雞蛋蛋清蛋白乳化性性和乳化穩(wěn)定性的影響不同

在0～60 kv/m時變化不大，60～90 kv/m時顯著減小，高場強和蛋清蛋白乳化穩(wěn)定性成正相關(guān)，且變化明顯，處理時場強為60 kv/m時效果最好。

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)整體分析，場強為60 kv/m時雞蛋蛋清蛋白功能特性最穩(wěn)定，對雞蛋的保鮮效果最好。

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