均質與加糖對蛋清液凝膠性與起泡性的影響

王超穎，蔣盼盼，胥偉*，王宏勛*

1. 武漢輕工大學食品科學與工程學院（武漢 430023）；2. 武漢輕工大學生物與制藥工程學院（武漢 430023）

雞蛋對人體營養(yǎng)和防治疾病等方面有著重要作用[1-3]，蛋清液中含有營養(yǎng)豐富的蛋白質及比例均衡的氨基酸，且人體的消化吸收率在98%以上[4]，因此對降低血壓和膽固醇及增強人體免疫力有重要作用[5]。雞蛋清分為稀蛋白層和濃蛋白層[6]。此外，由于蛋清還具備乳化性、起泡性和凝膠性等多種功能特性，因而普遍應用于增強火腿、魚糜制品的感官特性和風味[7]，尤其是蛋清蛋白的凝膠性對食品的制造有著顯著的效果[8]，在魚肉制品中應用廣泛[9]。凝膠特性對于形成并改善食品獨特的質構、感官和風味有著決定性的影響[10]，食品中蛋白質的凝膠特性受環(huán)境pH、溫度、鹽濃度等因素的影響[11]，對蛋制品的品質有十分重要影響[12]。雞蛋蛋清液的起泡性同時也影響著許多其他焙烤食品的品質[13]，因此研究如何改善蛋白質的起泡特性具有一定的理論價值和實踐價值[14]，探究提高蛋清液起泡性的方法對降低生產(chǎn)成本同樣也具有重要的意義[15]。

歐美等國家將液蛋產(chǎn)品的生產(chǎn)和利用應用到多個行業(yè)，但是通過改進加工工藝而將蛋清與蛋黃分開利用的研究報道不多[16]。糖基化改性的方法多種多樣并且能夠使生產(chǎn)成本大大降低[17]。周緒霞等[10]將麥芽糊精接枝到蛋清蛋白粉以后，發(fā)現(xiàn)所得產(chǎn)物的凝膠性、持水性等功能性質都有很大改善。Sun等[7]將D-山梨糖、D-阿洛酮糖對蛋清蛋白進行糖基化改性后，發(fā)現(xiàn)D-山梨糖和D-阿洛酮糖對蛋清蛋白的起泡性和凝膠性有明顯的改善作用。目前，對于蛋清液凝膠性和起泡性的研究不斷深入，但是關于常壓均質轉速和時間及加糖量對蛋清液功能性質的影響研究很少，綜合近5年對于蛋清液研究，在前人研究基礎上更加具體和深入地探究均質和加糖對蛋清液凝膠性和起泡性的影響，為后續(xù)研究提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

正大全谷物雞蛋、鴨蛋（正大集團）；白砂糖（當?shù)爻校?/p>

1.2 儀器與設備

Sk-1高速分散器（上海安亭科學儀器廠）；HHS-2數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州潤華電器有限公司）；BLG-9240A電熱鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）；BCD-214冰箱（青島海爾集團公司）；AL-204分析天平（梅特勒-托利公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品的制備

蛋清液的制備：將蛋殼完整的雞蛋在冰箱中取出并在室溫下放置到常溫后，打蛋，濾蛋器小心分離蛋黃和蛋清，用電動攪拌器攪拌均勻，得到蛋清液。

凝膠的制備：取20 mL相應的溶液于25 mL燒杯中，用保鮮膜封口，用橡皮筋扎緊后90 ℃水浴加熱40 min，取出用冰冷卻20 min，放于0～4 ℃條件下冷藏24 h后進行質構測試。樣品在室溫下通過質構儀進行測定，采用TPA模式，用P/0.5探頭對樣品進行兩次壓縮。測試指標包括硬度、彈性、咀嚼度和回復性等。運行參數(shù)為：測前速度2.0 mm/s；測試速度1.0 mm/s；測后速度2.0 mm/s；壓縮百分比50%；觸發(fā)力1.0 g；觸發(fā)類型auto；數(shù)據(jù)攫取速率200 pps；停留時間5 s[9]。

1.3.2 均質轉速對蛋清液凝膠性和起泡性的影響

為研究均質轉速對蛋清液凝膠性和起泡性的影響，將凝膠樣品放在均質轉速分別為8 000，10 000，12 000，14 000，16 000和18 000 r/min 的均質機中均1 min，用質構儀測定凝膠強度，分別記錄均質后0和30 min的泡沫總高度與液體總高度，起泡性FP與泡沫穩(wěn)定性FS的計算公式如式（1）和（2）所示。

式中：H0為均質后0 min泡沫的高度，cm；Hi為均質前液體高度，cm；H30為均質后靜置30 min的泡沫高度，cm。

1.3.3 均質時間對蛋清液凝膠性和起泡性的影響

為研究均質時間對蛋清液凝膠性和起泡性的影響，將凝膠樣品放在均質時間分別為1，2，3，4，5和6 min的均質機中以10 000 r/min的轉速轉動，用質構儀測定凝膠強度，分別記錄均質后0和30 min的泡沫總高度與液體總高度，起泡性FP與泡沫穩(wěn)定性FS的計算如式（1）和（2）所示。

1.3.4 糖的添加量對蛋清液凝膠性和起泡性的影響

為研究糖的添加量對蛋清液凝膠性和的影響，將凝膠樣品放在轉速為10 000 r/min的均質機內(nèi)均質1 min，將糖的添加量設置為5%，10%，15%，20%，25%和30%，用質構儀測定凝膠強度。

為了研究糖添加量對蛋清液起泡性的影響，取50 mL糖添加量分別為5%，10%，15%，20%，25%和30%蛋清液，用高速勻漿機在轉速為10 000 r/min條件下均質1 min，分別記錄均質后0和30 min的泡沫總高度與液體總高度，起泡性FP與泡沫穩(wěn)定性FS的計算如式（1）和（2）所示。

2 結果與分析

2.1 均質對蛋清液起泡性與凝膠性的影響

2.1.1 均質轉速對蛋清液起泡性的影響

如圖1所示，每個轉速下所對應的起泡性都有顯著性差異（p＜0.05），從整個趨勢來看，蛋清液的起泡性隨著均質轉速的增加而先遞增后遞減，在轉速為16 000 r/min達到較好的起泡性，說明在實際工業(yè)生產(chǎn)中，最適均質轉速條件為16 000 r/min。起泡性質是蛋白質分子表面性質的主要表現(xiàn)形式之一，蛋白質主要是因為其表面活性和成膜性才能作為良好的起泡劑應用于食品生產(chǎn)中。隨著均質轉速的增加，相互聚集的大分子蛋白質被打散，使蛋白質更容易擴展和吸附在液面上，氣-液界面間的張力降低，蛋清蛋白分子的柔性得到提高，同時形成的泡沫增加，提高了蛋清液中蛋白質的起泡性。

圖1 均質轉速對蛋清液起泡性的影響

2.1.2 均質轉速對蛋清液凝膠硬度的影響

如圖2所示，在均質轉速8 000，12 000和14 000 r/min時蛋清液的凝膠硬度無顯著性差異（p＞0.05），與其他轉速下的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05），在均質轉速分別為10 000，16 000和18 000 r/min時蛋清液的凝膠硬度與其他轉速下的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05）。在轉速分別為10 000和18 000 r/min時凝膠硬度分別達到最大和最小。因此，均質對蛋白質的凝膠性質有影響。一定速率的均質對蛋清液的凝膠硬度有促進作用，但較高速率的均質會影響到相鄰結構間的交聯(lián)作用。Tang等[18]在研究均質過程中的剪切作用對單甘脂凝膠態(tài)的影響中發(fā)現(xiàn)，高速剪切作用導致體系凝膠硬度逐漸減小。

圖2 均質轉速對蛋清液凝膠硬度的影響

2.1.3 均質時間對蛋清液起泡性的影響

如圖3所示，經(jīng)過均質時間3和5 min后起泡性無顯著性差異（p＞0.05），與其他時間處理后的起泡性相比有顯著性差異（p＜0.05），在均質時間1，2，4和6 min后起泡性與其他時間下起泡性相比有顯著性差異（p＜0.05）。在均質時間為4和1 min時，起泡性分別達到最大和最小，說明在實際生產(chǎn)中，最適均質時間條件為4 min。轉速為10 000 r/min時，均質時間超過4 min后，蛋清液的起泡力隨著均質時間的延長而逐漸降低，可知短時間的高速剪切作用能提高蛋清液的起泡性，而長時間的均質會損害起泡性。因為短時間的高速均質使蛋清蛋白部分變性從而暴露出蛋白質內(nèi)部疏水基團，促進蛋白質分子向界面的快速吸附作用及蛋白質分子間的相互作用[19]，而過度均質則會使蛋白質分子全部變性使起泡力大幅降低[15]。

圖3 均質時間對蛋清液起泡性的影響

2.1.4 均質時間對蛋清液凝膠硬度的影響

如圖4所示，經(jīng)過均質時間5和6 min后蛋清液的凝膠硬度無顯著性差異（p＞0.05），經(jīng)過均質時間1和4 min后蛋清液的凝膠硬度無顯著性差異（p＞0.05），分別與其他時間下的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05），經(jīng)過均質時間2和3 min后蛋清液的凝膠硬度與其他條件時的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05）。在時間為2和6 min時凝膠硬度分別具有最大值和最小值。研究表明，一定時間的攪拌對蛋清液的凝膠硬度有促進作用。這可能是由于短時間的均質使水分子之間的距離減小而聚合，從而使蛋白質分子內(nèi)和分子間的相互作用增強，形成氫鍵，蛋白質的凝膠硬度也就得到提高[19]。長時間均質則會使凝膠硬度慢慢減小。

圖4 均質時間對蛋清液凝膠硬度的影響

2.2 加糖對蛋清液起泡性與凝膠性的影響

2.2.1 加糖對蛋清液起泡性的影響

如圖5所示，在加糖量為15%和25%時蛋清液的起泡性無顯著性差異（p＞0.05），與其他條件時的起泡性相比有顯著性差異（p＜0.05），在加糖量為10%和30%時蛋清液的起泡性無顯著性差異（p＞0.05），與其他條件時的起泡性相比有顯著性差異（p＜0.05）。在加糖量為5%和20%時，起泡性分別達到最大和最小。研究表明，糖對蛋清的起泡性有影響，糖類一般能抑制泡沫膨脹。糖易溶于水，使蛋清液變得更加濃稠，糖和蛋清液混合后，蛋白質分子更不容易分散排開，因此糖類通常會使蛋白質的起泡力降低，且在試驗中加糖量對蛋清液起泡性的影響并不十分顯著。

圖5 加糖對蛋清液起泡性的影響

2.2.2 加糖對蛋清液凝膠硬度的影響

如圖6所示，加糖量在10%，20%和30%時均質后蛋清凝膠硬度無顯著性差異（p＞0.05），與其他加糖量下均質后的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05）。加糖量在5%，15%和25%時均質后蛋清凝膠硬度與其他加糖量下均質后的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05）。在加糖量為5%和25%時，凝膠硬度分別達到最大和最小。加糖后高速攪拌的過程中，蛋白質分子的高級結構包括二級結構、三級結構、四級結構的改變，使得蛋白質發(fā)生變性作用，而蛋白質凝膠的結構形態(tài)最終也取決于蛋白質分子構象的變化。加糖后蛋白質內(nèi)部的疏水基團在蛋白質分子的表面暴露出來，形成疏水相互作用，因此疏水基團對凝膠過程作用顯著。

3 結論

主要探究均質的轉速和時間以及加糖對蛋清液功能性質的影響，主要包括起泡性和凝膠性的影響，在實際工藝生產(chǎn)中有積極意義。

1) 隨著轉速增加，蛋清液的起泡性先遞增后遞減，在實際工業(yè)生產(chǎn)中，最適的均質轉速和時間條件分別為16 000 r/min和4 min。通過起泡性對加糖量作圖可以得知，加糖量對蛋清液起泡性的影響不顯著。

2) 經(jīng)過均質和加糖處理后得到的蛋清凝膠的硬度也有不同的變化趨勢，一定速率和時間的均質對蛋清液的凝膠硬度有促進作用，較高速率和較長時間的均質會使凝膠硬度逐漸減小。

3) 由于受到試驗水平、試驗時間及試驗條件限制，只是比較未加工下純蛋清液的性質，后續(xù)可通過改變條件，如pH、溫度等，改善蛋清液的凝膠和起泡性質，可對食品工業(yè)生產(chǎn)起到指導作用。