凍藏期間蛋黃膠凝化現(xiàn)象及成因分析

閆崢蓉，趙 英，遲玉杰*

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

據(jù)農(nóng)業(yè)部對(duì)全國(guó)500 個(gè)集貿(mào)市場(chǎng)的定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，自2017年以來，全國(guó)雞蛋價(jià)格已連續(xù)6 個(gè)月下跌，累計(jì)跌幅一度達(dá)到37.1%，許多地方出現(xiàn)雞蛋價(jià)格“比蔬菜還便宜”，導(dǎo)致了蛋雞養(yǎng)殖的普遍虧損[1]。雞蛋產(chǎn)量增加，存在一定積壓，供需矛盾突出，是導(dǎo)致雞蛋價(jià)格持續(xù)處于低谷的直接原因。因此，加大雞蛋產(chǎn)品的深加工，增加雞蛋需求量，是解決這一問題的有效途徑，也有益于持久穩(wěn)定雞蛋的市場(chǎng)價(jià)格[2]。目前蛋粉、液蛋（冰蛋）是市場(chǎng)上常見的雞蛋深加工產(chǎn)品，其中冰蛋因其制備工藝簡(jiǎn)單、最大限度保留鮮蛋營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、易于運(yùn)輸和貯藏的優(yōu)點(diǎn)[3-4]，深受企業(yè)和消費(fèi)者的青睞?；诘包S豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值（含質(zhì)量分?jǐn)?shù)16%蛋白質(zhì)、33%脂類、4%碳水化合物及多種維生素和礦物質(zhì)）和優(yōu)良的乳化性質(zhì)，冰蛋黃已經(jīng)廣泛應(yīng)用于焙烤制品、魚糜制品等食品加工工業(yè)。同時(shí)，隨著我國(guó)冷凍行業(yè)的發(fā)展，冰蛋黃具有更廣闊的發(fā)展空間。

然而，當(dāng)?shù)包S在-6 ℃以下凍藏時(shí)，會(huì)發(fā)生不可逆的表觀黏度增加的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱為蛋黃的膠凝化現(xiàn)象[5]。膠凝化會(huì)導(dǎo)致冰蛋黃失去新鮮蛋黃的流動(dòng)性，難與其他食品組分混合，解凍時(shí)間延長(zhǎng)；同時(shí)，蛋黃的膠凝化也會(huì)導(dǎo)致其功能性質(zhì)的變化，如乳化能力下降，這些品質(zhì)變化嚴(yán)重影響其在下游企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用[6-7]。Harrision等[8]對(duì)凍藏0～90 d的蛋黃進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)冷凍使蛋黃發(fā)生了膠凝化，表觀黏度在冷凍24 h后顯著增加，冷凍儲(chǔ)存90 d的蛋黃具有最大表觀黏度，相對(duì)于新鮮蛋黃增加了73 倍，并且其乳化活性下降了11.53%。盧曉明[9]也發(fā)現(xiàn)冷凍全蛋液的黏度隨著冷凍時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且明顯高于新鮮全蛋液。因此，控制冰蛋黃的膠凝化是目前冰蛋企業(yè)急需解決的問題之一，而了解其膠凝化具體成因，有利于更好地解決這一問題。

目前，盡管國(guó)內(nèi)外已有一些關(guān)于冰蛋黃膠凝化和乳化性質(zhì)的研究，但鮮有關(guān)于凍藏期間蛋黃膠凝成因的研究。本實(shí)驗(yàn)以冰蛋黃為研究對(duì)象，追蹤其在凍藏期間的理化性質(zhì)、流變特性、水分分布以及結(jié)構(gòu)變化，以期從宏觀和微觀上對(duì)凍藏過程中蛋黃膠凝性化現(xiàn)象及其成因進(jìn)行深入探究，為改善冰蛋黃的膠凝現(xiàn)象提供參考，對(duì)控制冰蛋黃品質(zhì)變化、拓寬其在食品中的應(yīng)用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮褐殼雞蛋購(gòu)自哈爾濱市萬達(dá)超市。

5,5’-二硫代雙（2-硝基苯甲酸）（5,5’-dithiobis(2-nitrobenzoic acid，DNTB）、8-苯胺-1-萘磺酸（8-(phenylamino) naphthalene-1-sulfonic acid，ANS）、Tris、乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA） 美國(guó)Sigma公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

Bohlin Gemini2旋轉(zhuǎn)流變儀、Mastersizer 2000激光粒度儀 英國(guó)馬爾文公司；F-4500熒光分光光度計(jì)日本日立公司；Mq-20低場(chǎng)核磁共振（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）分析儀 德國(guó)布魯克公司；高速臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；T-18分散機(jī) 德國(guó)IKA公司；TU-1810紫外-可見分光光度儀 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；Invia顯微拉曼光譜儀 英國(guó)雷尼紹公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

市售新鮮雞蛋經(jīng)清洗后分離蛋黃，用濾紙去除系帶和多余的蛋清液，挑破蛋黃膜，用電動(dòng)攪拌機(jī)在300 r/min下攪拌15 min，得到新鮮的蛋黃液。然后置于-18 ℃冰箱中凍藏，分別于凍藏0、15、30、60、90、180 d后取出冷凍的蛋黃，常溫解凍6 h得到凍蛋黃，用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。以不同冷凍時(shí)間的蛋黃為實(shí)驗(yàn)組，以新鮮蛋黃為對(duì)照組。

1.3.2 蛋黃流變性質(zhì)的測(cè)定

采用旋轉(zhuǎn)流變儀，在25 ℃下，選擇2（°）/40 mm平板系統(tǒng)、1 mm平板間距，測(cè)定解凍蛋黃液的流變行為（靜態(tài)流變和動(dòng)態(tài)流變）。

蛋黃靜態(tài)流變的測(cè)定：剪切速率為0～100 s-1。將所測(cè)得的表觀黏度與剪切速率用冪律方程（式（1））進(jìn)行擬合。

式中：η表示表觀黏度/（Pa·s）；K表示黏性系數(shù)/（Pa·sn）；ε表示剪切速率/s-1；n表示流動(dòng)指數(shù)。

蛋黃動(dòng)態(tài)流變的測(cè)定：對(duì)樣品進(jìn)行小振幅掃描，觀察樣品的彈性模量（G’）、黏性模量（G”）、損耗角正切值（tan δ）。測(cè)定參數(shù)：掃描頻率為0.1～40.0 Hz；應(yīng)變力為1%。

1.3.3 理化性質(zhì)的測(cè)定

1.3.3.1 粒徑的測(cè)定

將樣品用去離子水稀釋成質(zhì)量濃度為1 mg/mL的蛋黃溶液，9 000 r/min離心15 min，利用激光粒度儀對(duì)上清液進(jìn)行粒徑分析。操作參數(shù)：溫度25 ℃；角度90°；波長(zhǎng)632.8 nm。

1.3.3.2 巰基含量的測(cè)定

使用Ellman’s法測(cè)定蛋黃中蛋白質(zhì)的巰基含量。準(zhǔn)確稱取1 g解凍后的蛋黃液分別用緩沖液1（稱取5.4 g Tris、3.45 g Gly和0.6 g EDTA，用蒸餾水溶解并定容至500 mL，調(diào)至pH 8.0，測(cè)表面巰基含量）和緩沖液2（在緩沖液1基礎(chǔ)上增加240 g尿素，測(cè)總巰基含量）稀釋至100 mL，再取5 mL稀釋液，加入0.1 mL 4 mg/mL Ellman’s試劑?；旌虾笥?5 ℃避光處反應(yīng)1 h，然后5 000 r/min離心10 min，以Ellman’s試劑為空白，于412 nm波長(zhǎng)處測(cè)定樣品上清液的吸光度。按公式（2）計(jì)算巰基含量。

式中：A412nm為加Ellman’s試劑時(shí)樣品的吸光度減去不加Ellman’s時(shí)樣品的吸光度；D為稀釋倍數(shù)；ρ為樣品質(zhì)量濃度/（mg/mL）。

1.3.3.3 表面疏水性的測(cè)定

將樣品用磷酸鹽緩沖液（濃度為0.01 mol/L，pH 7.0）稀釋成5 個(gè)不同質(zhì)量濃度梯度（0.01、0.05、0.10、0.20、0.40 mg/mL）。取4 mL樣品稀釋液加入20 μL 8 mmol/L ANS溶液，振蕩10 s，避光放置3 min后測(cè)定。以磷酸鹽緩沖液為空白，用熒光分光光度計(jì)測(cè)定樣品的熒光強(qiáng)度。測(cè)定參數(shù)：激發(fā)波長(zhǎng)370 nm，發(fā)射波長(zhǎng)470 nm，狹縫2.5 nm。以蛋白質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，曲線斜率即為蛋白質(zhì)分子的表面疏水性。

1.3.4 水分分布的測(cè)定

根據(jù)Aursand等[10]的方法并略作改動(dòng)。將凍蛋黃樣品解凍后放在專用的測(cè)定試管中（18 mm×180 mm），LF-NMR分析儀（橫向弛豫時(shí)間T2的測(cè)定）的質(zhì)子共振頻率和磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為20 MHz、0.47 T。使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）程序測(cè)定蛋黃中的T2。每個(gè)樣品在測(cè)試時(shí)程序會(huì)自動(dòng)掃描8 次，每次掃描重復(fù)的間隔時(shí)間為2 s。測(cè)定后的每個(gè)樣品的T2，通過CONTIN軟件進(jìn)行分析，得出相應(yīng)的弛豫時(shí)間（T2b、T21、T22和T23）。

1.3.5 拉曼光譜的測(cè)定

參考Zhang Xuan等[11]的方法測(cè)定拉曼光譜。將解凍后的蛋黃液樣品放入樣品池進(jìn)行拉曼光譜測(cè)定，測(cè)定參數(shù)為：激發(fā)光波長(zhǎng)532 nm，激光功率25 mW，掃描范圍400～2 000 cm-1，每次掃描時(shí)間60 s，積分10 次，4 次掃描進(jìn)行累加。譜圖處理：拉曼譜圖基線校正、歸屬采用OMINIC軟件，歸一化處理以苯丙氨酸（（1 003±1）cm-1）為內(nèi)標(biāo)，以此作為各拉曼峰峰強(qiáng)度變化的依據(jù)，譜圖的擬合采用Origin 8.5軟件。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析，Duncan檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析，采用Origin Pro 8.5軟件作圖。結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，以P＜0.05表示差異顯著。樣品分3 批次進(jìn)行，每組實(shí)驗(yàn)做3 個(gè)平行。

2 結(jié)果與分析

2.1 凍藏過期間蛋黃流變學(xué)的變化

2.1.1 凍藏期間蛋黃靜態(tài)流變性質(zhì)的變化

靜態(tài)流變學(xué)可以研究單一方向穩(wěn)態(tài)剪切作用下聚合物流體的流動(dòng)和形變，可以較好地反映蛋黃膠凝化現(xiàn)象。由圖1可知，隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，表觀黏度顯著增加，表明經(jīng)冷凍后，蛋黃出現(xiàn)了顯著的膠凝化現(xiàn)象。趙維高等[12]在研究?jī)霾貙?duì)巴氏殺菌蛋液的影響時(shí)也發(fā)現(xiàn)隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，表觀黏度顯著增加，本研究結(jié)果與其一致。K為黏性系數(shù)，常用來表征流體的黏稠程度[13]，一般K值越大表明液體越黏稠。研究結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，凍藏180 d后蛋黃K值增加了17.1 倍，變化趨勢(shì)與表觀黏度一致，表明冷凍導(dǎo)致蛋黃黏稠度增大，膠凝化現(xiàn)象顯著。同時(shí)，新鮮蛋黃與解凍后蛋黃的流動(dòng)指數(shù)n值均在0～1之間，表明蛋黃屬于典型的非牛頓假塑性流體，即表現(xiàn)出剪切稀釋的流變行為。但經(jīng)過冷凍處理的蛋黃n值明顯小于新鮮蛋黃（0.874），由表1可知，隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，n值逐漸減小，說明蛋黃的流動(dòng)性變小。已有研究發(fā)現(xiàn)蛋黃的靜態(tài)流變性質(zhì)與分子鏈的長(zhǎng)短和聚集程度有關(guān)，支鏈越多，聚集程度越大的液體越難剪切稀化[14]，導(dǎo)致黏度增加，流動(dòng)性下降，從而雞蛋黃發(fā)生膠凝化現(xiàn)象；因此推測(cè)凍藏過程中蛋黃膠凝化現(xiàn)象與蛋黃蛋白質(zhì)的聚集程度密切有關(guān)，聚集程度越高，表觀黏度越大，膠凝現(xiàn)象越明顯。這可能是由于蛋黃凍結(jié)使水分形成冰晶被移除，導(dǎo)致蛋黃中蛋白等固形物脫水，使蛋黃蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生重排以致蛋白變性聚集。冷凍使蛋黃發(fā)生膠凝現(xiàn)象，導(dǎo)致蛋黃解凍后表觀黏度增加，嚴(yán)重影響蛋黃在食品中的應(yīng)用。

圖 1 凍藏期間蛋黃靜態(tài)流變性質(zhì)的變化Fig. 1 Changes in static rheological properties of egg yolk during frozen storage

表 1 凍藏期間蛋黃的牛頓冪律方程參數(shù)Table 1 Newtonian power law equation parameters of yolk at different frozen storage times

2.1.2 凍藏期間蛋黃動(dòng)態(tài)流變性質(zhì)的變化

圖 2 不同凍藏時(shí)間蛋黃的G’與G”的頻率掃描圖及tan δFig. 2 Changes in G’ and G” as well as tan δ of egg yolk during frozen storage

動(dòng)態(tài)流變學(xué)可以研究周期動(dòng)態(tài)作用下聚合物流體的流動(dòng)和形變，其中G’、G’’和tan δ是重要的指標(biāo)參數(shù)[15]。由圖2可知，所有樣品G’、G’’均隨著掃描頻率的增加而增加，Telis等[16]對(duì)蛋黃進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻率掃描也發(fā)現(xiàn)了相同結(jié)果。隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，G’、G’’數(shù)值呈增加的趨勢(shì)，表明經(jīng)凍藏后蛋黃黏彈性增大。蛋黃中蛋白質(zhì)分子間相互作用力的增強(qiáng)以及聚集體的形成都會(huì)促使蛋黃體現(xiàn)更高的G’、G’’，誘導(dǎo)蛋黃膠凝化現(xiàn)象的發(fā)生[14]。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，新鮮蛋黃的G’’＞G’（tan δ＞1），說明新鮮蛋黃表現(xiàn)的是流體的性質(zhì)；而經(jīng)過冷凍的蛋黃樣品G’’小于G’（tan δ＜1），即冷凍之后的蛋黃表現(xiàn)出類固體特性，其形態(tài)與凝固性酸奶的類固體特性相似，蛋黃由“流體”向“類固體”的轉(zhuǎn)變說明蛋黃發(fā)生了膠凝化現(xiàn)象。隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，tan δ由0.76（15 d）下降到0.54（180 d），降低了28.95%；說明蛋黃體系中高聚物的含量增多，類固體特性更加顯著，膠凝化程度越嚴(yán)重。Telis等[17]報(bào)道冷凍之后的蛋黃蛋白聚集會(huì)形成一種物理凝膠，這種物理凝膠的連接方式比通過分子間作用力連接所形成的凝膠更復(fù)雜，它破壞了蛋黃原有的結(jié)構(gòu)，從而使解凍后的蛋黃表現(xiàn)出膠凝化現(xiàn)象。Nys等[7]報(bào)道也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)冷凍貯藏蛋黃中的蛋白膠束結(jié)構(gòu)被破壞，發(fā)生脫水，蛋白質(zhì)之間的相互作用被破壞，非極性蛋白間的相互作用增強(qiáng)，對(duì)蛋黃的動(dòng)態(tài)流變產(chǎn)生影響，導(dǎo)致蛋黃發(fā)生膠凝化。

2.2 凍藏期間蛋黃理化性質(zhì)的變化

表 2 凍藏期間蛋黃理化性質(zhì)的變化Table 2 Changes in physicochemical properties of egg yolk during frozen storage

由表2可知，隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋黃溶液的平均粒徑呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，凍藏180 d后蛋黃的平均粒徑與新鮮蛋黃粒徑相比增加了6.81 倍，蛋黃平均粒徑的增大說明蛋黃蛋白質(zhì)之間發(fā)生了聚集，從而引起了蛋黃膠凝化現(xiàn)象。Noh等[18]也發(fā)現(xiàn)冷凍形成的冰晶會(huì)促進(jìn)大分子蛋白聚集體的形成，使大豆蛋白結(jié)構(gòu)的粒徑增大；分析其主要原因是冷凍促使冰晶形成，冰晶通過擠壓作用使蛋黃固形物濃縮，進(jìn)而促進(jìn)了蛋黃蛋白質(zhì)發(fā)生分子間聚集，導(dǎo)致粒徑變大。表2結(jié)果顯示，凍藏期間蛋黃表面疏水性呈上升趨勢(shì)，180 d后相比于鮮蛋增加了39.22%。在0～180 d的凍藏期內(nèi)，總巰基含量下降了31.64%（P＜0.05），在60 d內(nèi)降低了23.56%；表面巰基含量在凍藏180 d后降低了37.90%。上述變化的原因可能是冷凍產(chǎn)生冰晶，機(jī)械破壞了蛋黃的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使蛋黃的疏水基團(tuán)暴露，導(dǎo)致表面疏水性增加，表面疏水作用力會(huì)使蛋黃中蛋白質(zhì)聚集，促進(jìn)蛋黃膠凝現(xiàn)象的發(fā)生；在凍藏期間巰基可能被氧化成二硫鍵或者發(fā)生其他反應(yīng)，導(dǎo)致總巰基含量下降[19]，二硫鍵的形成還會(huì)進(jìn)一步穩(wěn)定蛋黃的膠凝結(jié)構(gòu)。由以上分析可知，蛋黃中蛋白質(zhì)的聚集可能是導(dǎo)致冷凍蛋黃膠凝化的原因之一，同時(shí)疏水作用力的增強(qiáng)以及分子間二硫鍵的形成起到了穩(wěn)定聚集體的作用，加劇了蛋黃膠凝化。

2.3 凍藏期間蛋黃水分狀態(tài)變化

冷凍蛋黃表面常會(huì)有冰晶形成，為進(jìn)一步探究冷凍蛋黃膠凝化的原因，采用LF-NMR技術(shù)分析蛋黃在不同凍藏時(shí)間的水分分布。蛋黃弛豫時(shí)間T2分布圖表示的是不同凍藏時(shí)間蛋黃中3 種不同狀態(tài)的水分分布情況。

圖 3 凍藏期間蛋黃T2分布Fig. 3 Representative distribution of relation time T2 of egg yolk during frozen storage

由圖3可知，所有蛋黃T2弛豫時(shí)間分布圖主要包含4 個(gè)峰，T2b（0～10 ms）代表與大分子緊密連接的結(jié)合水，這部分水在冷凍過程中不會(huì)凍結(jié)，為不可凍結(jié)水；T21和T22（10～100 ms）代表不易流動(dòng)水；T23（100～1 000 ms）代表自由水；不易流動(dòng)水與自由水為可凍結(jié)水。由圖3和表3知，T21分布區(qū)域最大，表明不易流動(dòng)水（可凍結(jié)水）是蛋黃水分的主要存在狀態(tài)。林向陽(yáng)等[20]采用該技術(shù)研究雞蛋的水分分布也有同樣的結(jié)論。與新鮮蛋黃相比，冷凍處理后蛋黃的峰數(shù)量并沒有發(fā)生變化，不易流動(dòng)水所占比例仍是最高，隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，T2b峰位置無明顯變化（P＞0.05），但是T21、T22、T233個(gè)峰都朝著較高弛豫時(shí)間方向移動(dòng)，且峰面積也發(fā)生變化（表3）。

表 3 凍藏期間蛋黃T2橫向弛豫時(shí)間及弛豫峰面積百分比的變化Table 3 Changes in T2 transverse relaxation time and peak area fraction of egg yolk during frozen storage

隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，T2b一直在1.45 ms左右波動(dòng)，無顯著變化（P＞0.05）；但T21、T22、T23均呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，與新鮮蛋黃比較，凍藏180 d冰蛋黃的T21增大了42.31%，T22增大了24.07%，T23增大了21.26%（P＜0.05），表明經(jīng)過冷凍后蛋黃蛋白質(zhì)與水結(jié)合變得疏松，使得不易流動(dòng)水和自由水減少。Wang Pei等[21]也發(fā)現(xiàn)面團(tuán)在冷凍之后，由于疏水性基團(tuán)的暴露弱化了蛋白質(zhì)與各種水分之間的作用力，弛豫時(shí)間會(huì)向高T2方向移動(dòng)，自由水分布減少。弛豫峰面積百分比A也可以用來反映各狀態(tài)水分布的變化情況。凍藏過程中T2弛豫峰面積百分比見表2，隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，A2b由4.86增加到11.33（P＜0.05）；這可能是因?yàn)樵趦霾剡^程中蛋黃中部分蛋白通過表面疏水力或其他作用力發(fā)生聚集，緊密結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，把一部分不易流動(dòng)水包裹在蛋白內(nèi)部，形成水-蛋白-水的聚合物，使部分不易流動(dòng)水“態(tài)變”為結(jié)合水，導(dǎo)致了結(jié)合水含量增加，不易流動(dòng)水含量減少。Wakamatu等[22]發(fā)現(xiàn)添加NaCl的蛋黃經(jīng)冷凍后結(jié)合水含量減少，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相反，可能是添加的NaCl使蛋黃中離子環(huán)境改變的緣故。相反地，凍藏導(dǎo)致A21、A22、A23數(shù)值均變小，表明不易流動(dòng)水、自由水含量均減小，可以從兩個(gè)方面來解釋：一是蛋黃的部分不易流動(dòng)水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水，使不易流動(dòng)水減少；二是冷凍會(huì)形成冰晶，隨著凍藏時(shí)間延長(zhǎng)，冰晶逐漸增大進(jìn)一步破壞了蛋白內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋黃可凍結(jié)水分的流失，尤其是結(jié)合最不緊密的自由水[23]；段云霞等[24]在研究貯藏期間白煮蛋品質(zhì)的變化時(shí)，也發(fā)現(xiàn)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋黃的不易流動(dòng)水含量顯著下降。通過采用LF-NMR技術(shù)對(duì)蛋黃中水分分布進(jìn)行研究，推測(cè)在冷凍的作用下，蛋黃中結(jié)合水含量增加，可凍結(jié)水含量減少，導(dǎo)致蛋黃固形物濃度增加，改變了蛋黃內(nèi)部環(huán)境，使蛋黃中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)而加重了蛋黃膠凝化現(xiàn)象。因而蛋黃中結(jié)合水的增加，不易流動(dòng)水、自由水的減少是蛋黃發(fā)生膠凝化現(xiàn)象的原因之一。

2.4 凍藏期間蛋黃拉曼光譜分析

蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要由非共價(jià)作用力維持。當(dāng)所處環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，蛋白質(zhì)分子會(huì)發(fā)生構(gòu)象重排以達(dá)到能量最低來保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。本研究采用拉曼光譜對(duì)凍藏不同時(shí)間的蛋黃進(jìn)行分析，以期從蛋黃、蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化來說明蛋黃出現(xiàn)膠凝現(xiàn)象的原因，不同凍藏時(shí)間蛋黃的拉曼光譜見圖4。

圖 4 凍藏期間蛋黃拉曼光譜的變化Fig. 4 Change in Raman spectrum of egg yolk during frozen storage

由圖4可知，各組樣品在（1 520±5）cm-1處都有一個(gè)很強(qiáng)的特征峰，歸屬于蛋黃脂蛋白烷基鏈C＝C伸縮振動(dòng)[25-26]，經(jīng)凍藏后，樣品在此處的峰強(qiáng)度明顯減弱，可能原因是水中-OH基團(tuán)與蛋黃蛋白質(zhì)的C＝C發(fā)生共價(jià)結(jié)合，因此C＝C振動(dòng)減弱，這與結(jié)合水含量增加相符。拉曼光譜中酰胺Ⅰ帶（1 600～1 700 cm-1）的特征峰歸屬于肽鍵的酰胺鍵伸縮振動(dòng)，其振動(dòng)頻率取決于C＝O和N-H之間的氫鍵性質(zhì)，所以兩者結(jié)合可以反映多肽或蛋白質(zhì)的特定二級(jí)結(jié)構(gòu)。Jackson等[27]將1 600～1 639 cm-1指認(rèn)為β折疊、1 640～1 650 cm-1為無規(guī)卷曲（C＝O與水形成氫鍵）、1 650～1 658 cm-1為α螺旋結(jié)構(gòu)、1 661～1 700 cm-1為β轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)。不同凍藏時(shí)間蛋黃蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化見表4。

表 4 凍藏期間蛋黃蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)變化Table 4 Variation in secondary structures during frozen storage

由表4可知，新鮮蛋黃蛋白質(zhì)中主要的二級(jí)結(jié)構(gòu)以α螺旋和β折疊為主，約占總構(gòu)象含量的53.57%。閻微[28]在研究高壓對(duì)蛋黃的影響時(shí)也有相似的報(bào)道。對(duì)比新鮮蛋黃樣品，冷凍蛋黃蛋白質(zhì)的α螺旋和β折疊隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)分別增加了18.06%和11.64%；而β轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲則分別減少了12.54%和19.67%。Jansens等[29]研究發(fā)現(xiàn)二級(jí)結(jié)構(gòu)β折疊的增加會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的線性聚集即分子鏈變長(zhǎng)。孫圳等[30]對(duì)解凍后的牛肉蛋白質(zhì)進(jìn)行二級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定時(shí)，也發(fā)現(xiàn)無序結(jié)構(gòu)向有序結(jié)構(gòu)向轉(zhuǎn)變。研究分析表明由于蛋黃中結(jié)合水以及可凍結(jié)水的析出，使蛋黃中固形物濃度增加，改變了蛋黃中離子環(huán)境，導(dǎo)致蛋黃蛋白質(zhì)分子發(fā)生構(gòu)象重排，蛋黃蛋白質(zhì)的無序結(jié)構(gòu)向α螺旋和β折疊等有序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，內(nèi)部相互作用力增強(qiáng)[31]，導(dǎo)致蛋黃蛋白質(zhì)聚集，最終導(dǎo)致膠凝化的產(chǎn)生。因此，蛋黃蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化可以進(jìn)一步表明冷凍使蛋黃蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，發(fā)生了聚集，從而使蛋黃發(fā)生了膠凝現(xiàn)象。

3 結(jié) 論

在凍藏期間，蛋黃的靜態(tài)流變和動(dòng)態(tài)流變均發(fā)生變化，主要表現(xiàn)為黏度增加，流動(dòng)性減少，出現(xiàn)流體向類固體的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，表明凍藏中蛋黃表現(xiàn)出嚴(yán)重的膠凝化現(xiàn)象，這不利于凍蛋黃的實(shí)際應(yīng)用。凍蛋黃凝膠化的成因主要包括以下幾方面：1）冷凍促使蛋黃蛋白疏水作用力的增強(qiáng)和分子間二硫鍵的形成，加劇蛋白聚集，導(dǎo)致蛋黃膠凝化；2）凍蛋黃中不易流動(dòng)水與自由水含量減少，使其固形物含量增加，增大了蛋黃的黏度，進(jìn)而導(dǎo)致蛋黃膠凝化現(xiàn)象的發(fā)生；3）冷凍時(shí)冰晶的形成機(jī)械破壞了蛋黃蛋白質(zhì)構(gòu)象，使蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，分子間作用力增大，蛋黃蛋白質(zhì)聚集，促使蛋黃表現(xiàn)更高的G’、G’’，這也是蛋黃發(fā)生膠凝化的原因之一。通過對(duì)冰蛋黃膠凝化成因的分析，旨在為下一步改善凍融蛋黃的膠凝現(xiàn)象提供理論支持。