基于均勻設(shè)計的蛋酪蛋坯質(zhì)構(gòu)優(yōu)化方案及風味分析

曹巧娜 白云起 仝其根，2*

（1 北京農(nóng)學院食品科學與工程學院 北京102206 2 食品質(zhì)量與安全北京實驗室 北京100022 3 黑龍江科技大學 哈爾濱150022）

我國現(xiàn)有深加工蛋制品包括液蛋制品、雞蛋干、蛋品飲料和發(fā)酵蛋制品[1]。其中，發(fā)酵蛋制品包括蛋乳及全蛋發(fā)酵飲料[2]、蛋乳發(fā)酵酸奶[3]、臭蛋制品[4]和發(fā)酵蛋制品[5]。發(fā)酵蛋制品的制作方法類似腐乳，是以雞蛋為原材料，經(jīng)霉菌發(fā)酵后，利用紅曲和面曲后酵制成的一種全新的調(diào)味食品，不但具有比腐乳更加柔糯細膩的口感，同時將蛋白質(zhì)大分子分解成氨基酸和肽等小分子營養(yǎng)成分，更易于人體吸收。研究新型發(fā)酵蛋制品，可以豐富蛋制品的種類，增強食用蛋制品的方便性，提升蛋白質(zhì)的消化吸收率。本試驗中的蛋坯是蛋酪的前端產(chǎn)品，其質(zhì)構(gòu)和風味將直接影響蛋酪的品質(zhì)，良好的蛋坯具有清晰的紋理，質(zhì)地緊密、光滑，硬度適宜等特點。本文采用單因素試驗和均勻設(shè)計試驗方法，研究全蛋粉、蛋清粉、卡拉膠、明膠、嗜熱鏈球菌和瑞士乳桿菌的添加量對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響，優(yōu)化蛋坯配方，為蛋酪的進一步研究打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮雞蛋，北京市昌平區(qū)回龍觀城北市場；五通橋毛霉，中國普通微生物菌種保藏中心；谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TG-M）（酶活力：100 U/g），一鳴精細化工（江蘇）有限公司；全蛋粉、蛋清粉，北京金健力蛋粉廠；卡拉膠、明膠，國藥集團化學試劑有限公司；嗜熱鏈球菌粉、瑞士乳桿菌粉，山東中科嘉億生物工程有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

EYEL4 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，愛朗儀器（上海）有限公司；JM-B6002 電子天平，紀銘稱重校驗設(shè)備（余姚）有限公司；HH-S 數(shù)顯恒溫水浴鍋，翔天實驗儀器廠（常州）；MJ-25BM04B 美的攪拌機，美的精品電器制造（廣東）有限公司；LDZM-80KCS 立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫(yī)療器械長；QZK28-A02高檔嵌入式蒸汽烤箱，佛山市雷哲電器有限公司；CT3 質(zhì)構(gòu)儀，美國Brookfield 公司；GC-MS QP2010 Plus 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本Shimadzu 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 蛋坯制作方法 用攪拌機將全蛋液均勻打散，將蛋液用不銹鋼超細過濾網(wǎng)漏勺濾去卵黃系帶，添加試驗需要的固形物（全蛋粉和蛋清粉）和添加劑（卡拉膠和明膠）進行巴氏殺菌（63 ℃，30 min），加入0.2%谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TG-M），45 ℃水浴加熱1 h 后添加乳酸菌 （嗜熱鏈球菌粉和瑞士乳桿菌粉）進行發(fā)酵。將發(fā)酵后的蛋液于45 ℃條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)10 min 濾除氣泡，85 ℃蒸汽烤箱蒸40 min，取出后用保鮮膜包住恢復至25 ℃后備用。將蛋坯切成3 cm×3 cm×1 cm 的小塊，表面均勻噴灑毛霉菌液，28 ℃發(fā)酵2 d 后搓毛，用錫箔紙包好于4 ℃貯存3～4 d 即可。

1.3.2 質(zhì)構(gòu)分析（Texture profile analysis，TPA）測定 采用CT3 質(zhì)構(gòu)儀進行測定。測定樣品的硬度、黏性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性。選用TAAACC36 圓盤擠壓探頭，測定前速度為0.5 mm/s，測試速度為1.0 mm/s，2 次下壓停留間隔時間為5 s，形變50%，每組樣品測定5 次，去除1 個最低值和1 個最高值，取剩余值的平均值。

1.3.3 單因素試驗 以全蛋粉添加量、蛋清粉添加量、卡拉膠添加量、明膠添加量、嗜熱鏈球菌添加量、瑞士乳桿菌添加量和乳酸菌發(fā)酵時間為單因素，控制其它因素不變，分別研究其對硬度、黏性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性的影響[6]。

1.3.4 均勻試驗設(shè)計 在單因素試驗基礎(chǔ)上，通過均勻設(shè)計方案U*12（1210）[7]得到最佳質(zhì)構(gòu)的配方。均勻設(shè)計方案見表1。

表1 均勻設(shè)計試驗因素及水平U＊12 （1210 ）Table 1 Factors and levels used in uniform design U*12 （1210 ）

1.4 數(shù)據(jù)處理

本研究利用IBM SPSS Statistics 20，Origin等軟件，對數(shù)據(jù)進行主成分回歸、嶺回歸[8]等多元統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 全蛋粉添加量對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響 全蛋粉由全蛋液經(jīng)噴霧干燥而成，在蛋坯中添加全蛋粉可以增加其固形物含量[9]。全蛋粉的添加量分別為2%，4%，6%，8%，10%。如圖1所示，全蛋粉添加量對蛋坯硬度、膠著性和咀嚼性影響較大，隨著全蛋粉添加量的增加，蛋坯硬度、膠著性和咀嚼均呈增大趨勢。全蛋粉添加量對蛋坯黏性、內(nèi)聚性和彈性影響不大，隨著全蛋粉添加量的增加，黏性、內(nèi)聚性和彈性均先增大后減小并趨于平衡。全蛋粉添加量大于6%時，蛋坯硬度明顯增加，可能由于蛋液中固形物含量較高。隨著全蛋粉添加量的增加，蛋液中固形物含量達到最大時，硬度趨于平衡。由圖1b，1c 可知，全蛋粉添加量大于6%時，膠著性和咀嚼性均呈快速增大的趨勢。綜合6 個指標，選取全蛋粉添加量4%～8%。

2.1.2 蛋清粉添加量對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響 添加蛋清粉使蛋坯質(zhì)構(gòu)緊密、質(zhì)地光滑[10]。蛋清粉的添加量分別為2%，4%，6%，8%，10%。如圖2所示，隨著蛋清粉添加量的增加，蛋坯硬度、膠著性和咀嚼均呈明顯增加的趨勢。蛋清粉添加量為2%時，蛋坯的黏性和彈性快速增大。蛋清粉添加量對蛋坯內(nèi)聚性影響不大，隨著蛋清粉添加量的增加，內(nèi)聚性先增大后趨于平衡。綜合6 個指標，選取蛋清粉添加量4%～6%。

圖1 全蛋粉添加量對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響Fig.1 Effect of the amount of whole egg powder on the texture of egg-cheese blank

圖2 蛋清粉添加量對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響Fig.2 Effect of the amount of egg white powder on the texture of egg-cheese blan

2.1.3 卡拉膠添加量對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響 卡拉膠具有較強的穩(wěn)定性，在食品工業(yè)中通常將其用作膠凝劑、乳化劑和穩(wěn)定劑等，可以增加食品的彈性和保水性，因此卡拉膠對蛋坯的形成具有良好的膠凝作用[11]。卡拉膠的添加量分別為0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%。如圖3所示，隨著卡拉膠添加量的增加，蛋坯黏性呈增大趨勢，內(nèi)聚性緩慢減小，彈性先增大后減小。而卡拉膠添加量對蛋坯的硬度、膠著性和咀嚼性影響不明顯。綜合6 個指標，選取卡拉膠添加量0.2%～0.4%。

2.1.4 明膠添加量對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響 食用明膠是食品工業(yè)的一種重要的配料和添加劑，常作為膠凝劑、穩(wěn)定劑、增稠劑和乳化劑等，因此明膠對蛋坯的形成具有良好的膠凝作用[12]。明膠添加量分別為0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%。如圖4所示，隨著明膠添加量的增加，蛋坯黏性和內(nèi)聚性先增大后減小，彈性明顯減小。而明膠添加量對蛋坯的硬度、膠著性和咀嚼性影響不明顯。綜合6 個指標，選取明膠添加量0.4%～0.8%。

圖3 卡拉膠添加量對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響Fig.3 Effect of the amount of carrageenan on the texture of egg-cheese blank

圖4 明膠添加量對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響Fig.4 Effect of the amount of gelatin on the texture of egg-cheese blank

2.1.5 嗜熱鏈球菌發(fā)酵時間對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響近些年，對酸奶發(fā)酵劑的研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵初期，主要是嗜熱鏈球菌產(chǎn)酸，縮短產(chǎn)品的發(fā)酵周期，同時可在乳制品中產(chǎn)生莢膜和黏性物質(zhì)，增加發(fā)酵制品的黏度，改善質(zhì)地[13]。嗜熱鏈球菌對發(fā)酵制品黏度的影響主要體現(xiàn)在部分菌株可以產(chǎn)生胞外多糖（EPS）增加發(fā)酵乳的黏稠度。查閱文獻發(fā)現(xiàn)，酸奶生產(chǎn)過程中嗜熱鏈球菌的添加量為1%～2%[14]。因此，在蛋坯生產(chǎn)過程中加入1%嗜熱鏈球菌增加蛋液的黏稠度并產(chǎn)酸。試驗結(jié)果顯示，隨著嗜熱鏈球菌發(fā)酵時間的延長，蛋坯硬度、膠著性和咀嚼性先增大后減小，黏性、內(nèi)聚性和彈性雖有上升但變化并不顯著。綜合6 個指標，選取嗜熱鏈球菌發(fā)酵1～3 h。

2.1.6 瑞士乳桿菌發(fā)酵時間對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響諸多研究表明，瑞士乳桿菌是一種具有廣闊應用前景的益生菌。瑞士乳桿菌是乳酸菌中營養(yǎng)缺陷最高的菌種之一，具有強大的蛋白質(zhì)水解能力，其蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物具有抗高血壓，消炎和抗癌等功能。同時瑞士乳桿菌也是一種安全的益生菌，能調(diào)節(jié)宿主菌群，抑制致病菌[15]。另外，瑞士乳桿菌能適應多種環(huán)境，包括高溫、低pH 值、低滲透壓、低氧，從而比其它雙歧桿菌和乳桿菌更適合制成益生菌制劑[16]。因此，在蛋液中加入1%瑞士乳桿菌，經(jīng)過發(fā)酵，產(chǎn)生了良好的效果。隨著發(fā)酵時間的延長，蛋坯的質(zhì)構(gòu)變化不明顯。綜合考慮，選取瑞士乳桿菌發(fā)酵2～4 h 較為適宜。

圖5 嗜熱鏈球菌發(fā)酵時間對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of fermentation time of Streptococcus thermophilus on the texture of egg-cheese blank

圖6 瑞士乳桿菌發(fā)酵時間對蛋坯質(zhì)構(gòu)的影響Fig.6 Effect of fermentation time of Lactobacillus helveticus on the texture of egg-cheese blank

2.2 均勻設(shè)計試驗結(jié)果

2.2.1 指標模型建立 通過單因素試驗結(jié)果對比，采用均勻設(shè)計方案[U*12（1210）]進行試驗[17]，研究各因素與硬度、黏性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性之間的關(guān)系。如表2所示。

表2 均勻設(shè)計試驗結(jié)果Table 2 Experimental results of uniform design

由表2可以看出，黏性、內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性的誤差較小，硬度和膠著性的誤差較大，這說明蛋坯的制作過程可能導致最終成品一致性較差，并且在蒸制過程中，外部和內(nèi)部受熱程度的差別對結(jié)果影響較大。黏性、內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性等指標一致性較高。

對試驗數(shù)據(jù)進行逐步回歸分析，建立指標模型概況見表3。硬度、黏性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性均在回歸方程模型達到顯著水平 （P＜0.05），且相關(guān)系數(shù)R 較大，方程模型具有較好的擬合度。

表3 指標模型概況Table 3 Summary of the model parameters

2.2.2 蛋坯品質(zhì)主成分分析 如表4，5所示，通過主成分分析，根據(jù)累計貢獻率大于85%的原則，提取2 個主成分時累計貢獻率達到86.06%，即提取的2 個主成分可以解釋全部指標86.06%的信息，說明提取的2 個主成分能夠全面反應蛋坯質(zhì)構(gòu)的信息。根據(jù)指標的特征向量絕對值大小可以看出，決定第1 主成分大小的指標主要是硬度、黏性、膠著性、咀嚼性，決定第2 主成分大小的指標主要是彈性和內(nèi)聚性。

如表4，6所示，根據(jù)特征值對應的系數(shù)矩陣得出主成分表達式（1）（2）和綜合得分（3）函數(shù)表達式。通過以上表達式計算主成分F1，F(xiàn)2和綜合得分F。

如表7所示，第11 組試驗蛋坯綜合得分最高，為1.2390；第1 組試驗蛋坯綜合得分最低，為-1.0478。

表4 6 個主成分的特征值、貢獻率及累計貢獻率Table 4 Eigenvalues，contribution rates and cumulative contribution rates of six principal components

表5 6 個指標的特征向量Table 5 Eigenvectors of six principal compounds

表6 特征值對應的系數(shù)矩陣Table 6 Coefficient matrix corresponding to eigenvalues

表7 主成分得分Table 7 Principal component scores

2.2.3 指標綜合得分模型的建立 如表所示，通過嶺回歸分析建立指標綜合得分模型，綜合得分Yi=-0.0000086+0.1908Y1-0.1626Y2+0.0984Y3-0.1150Y4+0.1893Y5+0.1725Y6，模型相關(guān)系數(shù)R 為0.9997，模型擬合度很好。

表8 綜合得分模型方差分析Table 8 Analysis of variance for comprehensive score

2.2.4 最佳配方預測及驗證 以單因素試驗結(jié)果和主成分分析給出的最優(yōu)因素組合為基礎(chǔ)，結(jié)合嶺回歸分析模型，確定蛋坯質(zhì)構(gòu)的最佳工藝條件為：全蛋粉添加量5%，蛋清粉添加量5%，卡拉膠添加量0.5%，嗜熱鏈球菌添加量1%，不添加明膠和干酪乳桿菌，同時發(fā)酵3.5 h。

表9 最佳工藝驗證Table 9 Verification of the optimized process conditions

如表9所示，按照上述條件，進行5 次平行試驗，將結(jié)果帶入綜合得分模型。綜合得分最大的配比參數(shù)帶入2.2.1 節(jié)中建立的指標模型，得到最佳配方蛋坯的各項預測指標，再將預測指標帶入2.2.3 節(jié)中建立的綜合得分模型中，得到最佳配方加工蛋坯的預測指標綜合得分為1.5013；將最佳配方加工蛋坯的實測指標帶入2.2.3 節(jié)中建立的綜合得分模型中，得到最佳配方加工蛋坯的實測指標綜合得分為1.2567，兩者均高于試驗組中最高的第11 組，預測配方：全蛋粉添加量5%，蛋清粉添加量5%，卡拉膠添加量0.5%，嗜熱鏈球菌添加量1%，不添加明膠和干酪乳桿菌，同時發(fā)酵3.5 h即為本試驗優(yōu)化最佳配方。

2.3 最佳質(zhì)構(gòu)下蛋坯的風味分析

利用GC-O-MS 分析得到最佳質(zhì)構(gòu)下蛋坯的風味物質(zhì)。

從最佳配方的總離子流圖中按照自動積分的方式，剩余有效風味物質(zhì)峰為45 種，具有愉悅風味的有10 種，其主要風味為：奶香味、青草味、奶香和茶香，主要貢獻物質(zhì)為：醛類（正己醛、正己醛、壬醛）、醇類（1-辛烯-3-醇、2-甲基-1-十六烷醇）、酯類（辛乙烯二醇單正十二烷基酯、[1，1'-雙環(huán)丙基]-2-辛酸，2'-己基-甲酯） 和2-正戊基呋喃、1，4-二氯苯；具有中性風味的有4 種，其主要風味為：苦杏仁、油脂和酸味，貢獻物質(zhì)為：苯甲醛、庚醛、2-（1-甲基-2-硝基-乙基）-環(huán)己酮和1亞乙基-1H-茚；具有不愉悅風味的有5 種，其主要風味為：毛發(fā)、鐵銹和藥味，主要貢獻物質(zhì)為：癸醛、十八醛、反-9-十八烯等。

嗅探強度分析可以發(fā)現(xiàn)，具有愉悅氣味的成分基本呈S 級強度，而不愉快的氣味呈現(xiàn)的強度為比較弱的W 級和M 級，由此說明，蛋坯發(fā)酵后總體呈愉悅氣味，與已完成的感官評價結(jié)果相一致。

3 結(jié)論與討論

通過單因素和均勻設(shè)計試驗，研究了蛋酪的前端產(chǎn)品蛋坯的最佳質(zhì)構(gòu)和風味，蛋坯質(zhì)構(gòu)最佳配方條件為：全蛋粉添加量5%，蛋清粉添加量5%，卡拉膠添加量0.5%，嗜熱鏈球菌添加量1%，同時發(fā)酵3.5 h；利用GC-O-MS 測定最佳質(zhì)構(gòu)下的風味物質(zhì)，共篩選愉悅風味物質(zhì)10 種，不愉悅風味物質(zhì)5 種，中性風味物質(zhì)4 種，蛋坯發(fā)酵后總體呈愉悅風味。

本試驗基本確定了蛋酪蛋坯的最佳配方，擴大了蛋制品深加工的種類。為進一步優(yōu)化蛋酪質(zhì)量及風味，還需做如下工作：（1）解決蛋酪在發(fā)酵后期黏性較大、質(zhì)地不理想等問題；（2）本試驗只測定了單一菌種優(yōu)化結(jié)果的GC-MS，下一步做菌種復配研究；（3）優(yōu)化蛋酪蛋坯的保存方法，延長其保質(zhì)期。

表10 最佳質(zhì)構(gòu)下蛋坯的風味分析Table 10 The best recipe flavor

（續(xù)表10）