雞皮蛋白凝膠提升雞蛋干品質(zhì)配方優(yōu)化研究

汪正熙，張佳敏，王衛(wèi)

（1.成都大學(xué) 藥學(xué)與生物工程學(xué)院，四川 成都 610106；2.肉類加工四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610106）

雞蛋干是以雞蛋全蛋液、蛋清或蛋粉為原料，經(jīng)過混合調(diào)味、裝模蒸制、切塊烘烤、真空包裝及滅菌后加工而成的一類休閑食品，質(zhì)地和色澤與傳統(tǒng)豆腐干相似，因具有口感細(xì)膩、開袋即食和食用方便等特點(diǎn)而受消費(fèi)者喜愛[1]。蛋白質(zhì)均具有良好的凝膠性能，不同蛋白質(zhì)其凝膠性能不同，不同蛋白質(zhì)之間的相互作用會(huì)影響混合體系的質(zhì)構(gòu)、持水能力、流變性、熱力學(xué)特性等[2]。在雞蛋干加工過程中，較高溫度破壞肽鏈特定排列，致使部分非極性基團(tuán)從分子內(nèi)部暴露出來，分子間相互凝結(jié)形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，存在的水分子充滿其立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，形成不可逆凝膠，賦予雞蛋干特定的硬度和彈性[3]。張強(qiáng)等[4]為了開發(fā)低膽固醇方便即食蛋制品、擴(kuò)大蛋白液的利用范圍，研究了添加劑、干物質(zhì)含量、熟制和鹵制工藝方式對(duì)蛋白液雞蛋干感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響。張伯男[5]以傳統(tǒng)雞蛋干進(jìn)行了創(chuàng)新，開發(fā)多款風(fēng)味雞蛋干新產(chǎn)品。唐宏剛等[6]以蛋白液為主要原料制作雞蛋干，探究了穩(wěn)定劑復(fù)合凝酸鹽、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（glutamine transaminase，TG）、瓜爾豆膠、結(jié)冷膠等對(duì)蛋白液雞蛋干質(zhì)構(gòu)的影響，改進(jìn)了蛋白液雞蛋干的加工配方，有效提升了蛋白液雞蛋干的感官品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性。

然而，產(chǎn)品在熱加工和高溫滅菌過程中由于雞蛋凝膠結(jié)構(gòu)被破壞，往往出現(xiàn)滅菌后產(chǎn)品大量出水現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品變硬、彈性變差[7]。為此，提升雞蛋干產(chǎn)品凝膠穩(wěn)定性，保持產(chǎn)品口感，是提升雞蛋干產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵。雞皮富含脂肪和蛋白質(zhì)，可添加到飲料中增強(qiáng)飲料風(fēng)味[8]，添加到乳化性香腸作為豬肥膘替代物[9-10]，另有研究表明，添加在肉制品中可顯著改善產(chǎn)品的凝膠性能[11]。大豆分離蛋白作為一種植物蛋白源，氨基酸組成合理，具有良好的凝膠性、溶解性、保水性[12]，可對(duì)食品的質(zhì)構(gòu)和感官特性帶來極大的改善[13]。孫明霞等[14]將大豆分離蛋白添加到熏煮香腸中，產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性可以得到明顯的改善。黃子璇等[15]將大豆分離蛋白添加到蛋黃醬乳液中能明顯增強(qiáng)產(chǎn)品的凍融穩(wěn)定性。為此，本文擬研究雞皮與大豆分離蛋白復(fù)配形成蛋白凝膠，添加到雞蛋全蛋液中，以雞蛋干的質(zhì)構(gòu)性能作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)優(yōu)化了雞皮、大豆分離蛋白、水、全蛋蛋液的復(fù)配比例，為改善雞蛋干產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性，為新型雞蛋干產(chǎn)品研發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞蛋：四川禾盛龍興牧業(yè)有限公司；雞皮：陜西石羊食品有限公司；大豆分離蛋白（soy protein isolate，SPI）：鄭州博研生物科技有限公司；調(diào)味料、調(diào)香料：十陵鎮(zhèn)好樂購超市。

高剪切混合乳化機(jī)（KFS-Ⅱ）：上海豐日化設(shè)備有限公司；物性測(cè)試儀（TA-XT plus）：英國Stable Micro Systems有限公司；電子分析天平（JA2003N）：上海佑科儀器儀表有限公司；真空包裝機(jī)（GY-2B-6202）：江西贛云食品機(jī)械有限公司。

1.2 雞蛋干加工工藝

1.2.1 蛋白凝膠調(diào)制

雞皮去除殘留毛根及皮下脂肪，清洗干凈，瀝除水分，斬拌至糜狀，20目過濾后制得雞皮糜。

將8 g大豆分離蛋白與30 g水按比例混合，充分?jǐn)嚢枞苊浿翢o顆粒后，再加入8 g雞皮糜，用高剪切均質(zhì)機(jī)處理至細(xì)膩的乳化狀態(tài)，冷藏24 h形成凝膠。

1.2.2 雞蛋干制作

新鮮雞蛋清洗干凈并晾干表面水分，打蛋，攪拌均勻過20目網(wǎng)篩，制得全蛋液；

將預(yù)制凝膠與55 g蛋液混合，并加入輔料調(diào)味。以預(yù)制凝膠與蛋液的總量為100%計(jì)，輔料配方：鹽1.1%、生抽1.0%、味精0.1%、雞精1.0%。用攪拌機(jī)將所有物料混合均勻，倒入模具。在80℃條件下蒸制1 h使雞蛋干凝固，冷卻后分割成30 mm×25 mm×10 mm的塊狀，再于80℃烘箱中烘烤35 min；最后將烘烤后的雞蛋干真空包裝后于121℃條件下滅菌15 min，冷卻即得成品。

1.3 試驗(yàn)方案

1.3.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分別研究雞皮糜、SPI、水及蛋液各成分的添加量對(duì)雞蛋干產(chǎn)品硬度和彈性的影響，確定各組分的適宜添加范圍，單因素試驗(yàn)條件如表1所示。

表1 單因素試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of single factor experimental

1.3.2 優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以雞皮糜、SPI、水和蛋液的添加量為變量，以雞蛋干的硬度、彈性綜合評(píng)分為響應(yīng)值，采用D-最優(yōu)混料試驗(yàn)（D-optimal）設(shè)計(jì)對(duì)原料配比進(jìn)行優(yōu)化。

1.4 全質(zhì)構(gòu)分析

用12 mm圓形打孔器鉆取Φ12 mm×10 mm的雞蛋干樣品。質(zhì)構(gòu)分析儀參數(shù)為探頭：P/36R—圓柱形探頭；測(cè)試前速度：1.00 mm/s；測(cè)中速度：5.00 mm/s；測(cè)后速度：5.00 mm/s，壓縮距離：5.00 mm；測(cè)試時(shí)間：5 s；觸發(fā)力：5 g。每組樣品測(cè)定3個(gè)平行，結(jié)果取平均值。

通過質(zhì)構(gòu)儀測(cè)得的樣品硬度和彈性，每次試驗(yàn)做3個(gè)平行樣品，并且將各項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化為0～1之間的歸一值[16]。對(duì)取值越小越好的（硬度）和取值越大越好的因素（彈性）采用Hassan方法分別進(jìn)行數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換求得歸一值dmin和dmax，公式如下。

dmin=（Yhmax-Yh）/（Yhmax-Yhmin）

dmax=（Ys-Ysmin）/（Ysmax-Ysmin）

式中：dmin為硬度歸一值；dmax為彈性歸一值；Yhmax、Ysmax為硬度、彈性的最大值；Yhmin、Ysmin為硬度、彈性的最小值；Yh、Ys為硬度、彈性的實(shí)際值。

根據(jù)文獻(xiàn)權(quán)重分配[17]方法，并依本試驗(yàn)實(shí)際情況進(jìn)行一些修改，硬度和彈性的評(píng)分權(quán)重依次為0.6、0.4，將每一個(gè)指標(biāo)的歸一值乘以各自權(quán)重值，兩者相加得到雞蛋干每個(gè)樣品的綜合評(píng)分Y，綜合評(píng)分Y=0.6 × dmin+0.4 × dmax。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel 2010及Graph Pad Prism 5進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，用Design Expert 8.0.6建立D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)曲面回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 雞皮糜添加量對(duì)彈性和硬度的影響

雞皮糜添加量對(duì)彈性和硬度的影響見圖1。

圖1 雞皮糜添加量對(duì)彈性和硬度的影響Fig.1 Effect of chicken skin addition on springiness and hardness

由圖1可知，隨著雞皮糜添加量的增加，雞蛋干的硬度降低，彈性上升。雞皮糜的主要成分為脂肪和明膠。明膠凝膠網(wǎng)絡(luò)中的三螺旋發(fā)揮重要的纏結(jié)作用，三螺旋結(jié)構(gòu)主要由氫鍵維持，劇烈的機(jī)械運(yùn)動(dòng)及高溫等外部條件都容易導(dǎo)致明膠三螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞，蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越致密、均勻，其硬度越高。因此隨著雞皮糜添加量的增加，雞蛋干蒸煮前由明膠形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)范圍越廣，雞蛋干經(jīng)高溫蒸煮后，大面積破壞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬度減小[18-19]。隨著雞皮糜的添加，脂肪含量增加，彈性增加，與郭希娟等[20]添加脂肪對(duì)肉片質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果相似。當(dāng)雞皮糜添加量在8 g左右硬度和彈性適中，即雞皮糜百分比為總量的5.10%～9.71%為宜，因此選擇雞皮糜添加量5%～10%作為D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)范圍。

2.1.2 SPI添加量對(duì)彈性和硬度的影響

SPI添加量對(duì)彈性和硬度的影響見圖2。

圖2 SPI添加量對(duì)彈性和硬度的影響Fig.2 Effects of soybean protein isolate addition on springiness and hardness

由圖2可知，隨著SPI添加量不斷增大，雞蛋干的硬度增大，彈性上升。在凝膠形成過程中，二硫鍵起到關(guān)鍵性作用，對(duì)SPI來說，含有11S蛋白和7S蛋白，11S蛋白含有大量巰基，巰基含量直接決定了二硫鍵的數(shù)量，因此，隨著SPI含量增加，巰基含量增多，形成的二硫鍵增多，雞蛋干硬度增大[21]。SPI具有親水親油性，隨著SPI含量增加，蛋清含量相對(duì)減少，SPI混合蛋白的持水力上升，彈性增加，這樣的結(jié)果與廖安等的研究結(jié)果相似[22]。當(dāng)SPI添加量在8 g左右時(shí)，形成的雞蛋干硬度和彈性都適中，即SPI百分比為總量的5.10%～9.71%為宜，因此選擇SPI添加量5%～10%作為D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)范圍。

2.1.3 水添加量對(duì)彈性和硬度的影響

水添加量對(duì)彈性和硬度的影響見圖3。

由圖3可知，雞蛋干硬度隨著水的添加先增加后減小，當(dāng)水添加量為25 g時(shí)出現(xiàn)最高值，為（1 638.289±28）g；彈性隨水的添加先增加后減小，當(dāng)水添加量為25 g時(shí)最大值為0.977±0.003。蛋白質(zhì)的凝膠結(jié)構(gòu)主要是被氫鍵、疏水相互作用與電偶極矩之間的平衡控制。隨著水分增加，加熱后SPI的蛋白質(zhì)分子從自然狀態(tài)解折疊，亞基解離并形成部分的可溶性聚體，從而增強(qiáng)了蛋白質(zhì)分子內(nèi)及與水分子間的相互作用，增強(qiáng)了三維結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致硬度增加，與賈子璇等[23]、程春梅等[24]等的報(bào)道相似。隨著水分再次增加，稀釋了雞蛋蛋白濃度，蛋白質(zhì)與水之間的平衡失控，分子間通過氫鍵結(jié)合的幾率減小，導(dǎo)致雞蛋蛋白的β－折疊結(jié)構(gòu)減少，形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，雞蛋干的硬度減小，這與胡瑞等[25]、徐保立等[26]的研究結(jié)果相似。蛋白質(zhì)等大分子吸水膨脹，SPI和蛋清蛋白互不相容等特性導(dǎo)致在水添加量較少時(shí)，蛋白質(zhì)間形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松，組織脆弱，彈性較小，水添加量繼續(xù)增加，水分對(duì)蛋白質(zhì)的溶脹作用，暴露新的基團(tuán)，基團(tuán)之間可能形成氫鍵、疏水鍵和二硫交聯(lián)鍵，組織相對(duì)致密，雞蛋干相對(duì)光滑并具有較好彈性[27]。當(dāng)水添加量為25 g左右時(shí)，形成的雞蛋干結(jié)構(gòu)組織致密且富有彈性，硬度適中，即水百分比為總量的21.97%～29.70%為宜，因此選擇水添加量20%～30%作為D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)范圍。

圖3 水添加量對(duì)彈性和硬度的影響Fig.3 Effects of water addition on springiness and hardness

2.1.4 蛋液添加量對(duì)彈性和硬度的影響

蛋液添加量對(duì)彈性和硬度的影響見圖4。

圖4 蛋液添加量對(duì)彈性和硬度的影響Fig.4 Effects of egg liquid addition on springiness and hardness

由圖4可知，雞蛋干硬度隨著蛋液添加量的增加而增大，最后趨于平緩，彈性先增加后減小，當(dāng)?shù)耙禾砑?0 g時(shí)最高值為0.973±0.002。硬度增加可能是因?yàn)榈耙旱鞍踪|(zhì)與SPI之間的疏水作用和二硫鍵的作用增強(qiáng)，分子間形成致密的結(jié)構(gòu)，硬度增強(qiáng)，最后趨于平緩是因?yàn)殡S著蛋液添加量的增加，最后的硬度無限接近蛋液硬度[28-29]。由于蛋清蛋白與SPI之間互不相溶，蛋黃的固形物含量高于蛋清蛋白等原因是影響彈性的主要原因，并且蛋清蛋白本身缺乏彈性是另一個(gè)原因[30]。當(dāng)添加量在60 g附近，保持較高的彈性，因此繼續(xù)添加全蛋蛋液，蛋清蛋白相對(duì)蛋黃增加更多，雞蛋干彈性降低。ZHANG等[31]對(duì)不同比例及不同蛋液成分-SPI復(fù)配凝膠特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明當(dāng)全蛋蛋液超過50%彈性逐漸降低，然而隨著蛋清蛋白的增加，蛋清蛋白-SPI凝膠保持較高的彈性不變。當(dāng)?shù)耙禾砑恿繛?0 g左右時(shí)，形成的雞蛋干硬度和彈性適中，即蛋液百分比為總量的52.08%～60.34%為宜，因此選擇蛋液添加量50%～70%作為D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)范圍。

2.2 優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)單因素試驗(yàn)選擇的適宜范圍稍作調(diào)整并保證不超出單因素篩選范圍。因此設(shè)計(jì)混料試驗(yàn)的因素及水平范圍為：雞皮糜（5%～10%），大豆分離蛋白（5%～10%），水（20%～30%），蛋液（50%～70%），最優(yōu)混料設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果根據(jù)歸一法，權(quán)重分析進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理見表2，回歸與方差分析結(jié)果見表3。

表2 Doptimal試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 D-optimal mixture design and the result

如表3所示，以綜合評(píng)分Y為響應(yīng)值，模型P<0.01，說明該模型極顯著，雞皮糜、大豆分離蛋白、水、蛋液具有顯著的交互作用，能夠很好地描述各因素與綜合指標(biāo)之間的關(guān)系。失擬項(xiàng)P=0.7525>0.1，說明該試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)學(xué)模型擬合良好，可運(yùn)用該數(shù)學(xué)模型來推測(cè)試驗(yàn)結(jié)果。方程相關(guān)系數(shù)R2=0.991 4，說明變量規(guī)范化綜合得分的變異中有99.14%是由變量（A、B、C、D）引起的。校正后的相關(guān)系數(shù)R2Adj=0.972 8，表明模型方程能很好地?cái)M合指標(biāo)與配方比例關(guān)系。校正后試驗(yàn)的變異系數(shù)C.V.%=6.59<15，說明置信度較高，該模型方程可以較好反映真實(shí)試驗(yàn)值，可以運(yùn)用此模型分析綜合指標(biāo)的變化。從表3中可以看出，BC、BD、CD、BCD的影響極顯著（P<0.01），ABC、ACD的影響顯著（P<0.05），而 AB、AC、AD、ABD的影響不顯著（P>0.05）。通過擬合得到回歸方程：Y=-1.239 14A-17.352 4B-2.5360C-0.2092D+0.51896AB+0.01058AC-0.030 88AD+0.600 14BC+0.234 21BD+0.041 993CD-0.015 199ABC-0.000 8ABD+0.002 3ACD-0.007 4BCD。

表3 回歸與方差分析結(jié)果Table 3 Variance analysis for the fitted regression equation

4種配料配比對(duì)綜合指標(biāo)影響的等高線圖及3D效應(yīng)面圖見圖5。

圖5描述了4種原料配方對(duì)規(guī)范化各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合評(píng)分的影響作用，結(jié)合等高線圖和3D效應(yīng)面圖譜可以發(fā)現(xiàn)，響應(yīng)面為曲線，說明4種原料對(duì)綜合評(píng)分都有顯著影響并且4種成分之間具有交互作用，同時(shí)由等高線及回歸模型可以看出雞皮糜、SPI、水、蛋液的影響差異極顯著。可能是因?yàn)殡u皮中的膠原蛋白和SPI吸水溶脹，殘基暴露，與蛋液蛋白殘基形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密，增強(qiáng)雞蛋干硬度及保水性，同時(shí)雞皮中的油脂滯留在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，加強(qiáng)雞蛋干彈性，促進(jìn)凝膠類乳液形成[32]。并且，SPI與蛋液蛋白在凝膠性上不是簡單的線性疊加關(guān)系，具有協(xié)同效果[22]。SPI的疏水基和親水基導(dǎo)致其具有吸水性和吸油性，隨著其添加量的增加，硬度、彈性減小，與鄭曉楠等[33]、CHU等[34]的研究結(jié)果吻合。

因綜合評(píng)分不能超1，得到3個(gè)雞蛋干優(yōu)化配方：5%雞皮糜，5.357%大豆分離蛋白，24.459%水，65.184%蛋液，綜合指標(biāo)Y=0.987 6，期望值0.986（配方一）；6.79%雞皮糜，10%大豆分離蛋白，30%水，51.21%蛋液，綜合指標(biāo)Y=0.983 3，期望值0.981（配方二）；5%雞皮糜，6.895%大豆分離蛋白，20%水，68.105%蛋液，綜合指標(biāo)Y=0.904 3，期望值0.892（配方三）。分析優(yōu)化結(jié)果可知，期望值越接近1綜合評(píng)價(jià)越好，因此選擇配方一作為最優(yōu)配方。

得到優(yōu)化配方后進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，對(duì)3個(gè)配方進(jìn)行驗(yàn)證，分別為硬度744.962 g，彈性0.998，綜合評(píng)分0.989（P>0.05）；硬度 740.876 g，彈性 0.995，綜合評(píng)分0.983（P>0.05）；硬度 980.094 g，彈性 0.991，綜合評(píng)分0.889（P>0.05），實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值差異不顯著（P>0.05）。說明得到的目標(biāo)配方和預(yù)測(cè)值可靠，與試驗(yàn)值一致，回歸方程能夠較好地反映因素對(duì)雞蛋干綜合指標(biāo)的影響。

3 結(jié)論

單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，在蛋液中添加適宜比例的雞皮蛋白復(fù)配凝膠，可有效改善產(chǎn)品的硬度和彈性，各成分的適宜比例范圍為：雞皮糜5%～10%，大豆分離蛋白（SPI）5%～10%，水 20%～30%，蛋液 50%～70%。通過D-optimal混料設(shè)計(jì)優(yōu)化確定原料的最佳配方：雞皮糜添加量5.00%，大豆分離蛋白添加量5.36%，水添加量24.46%，蛋液添加量65.18%。在確定的最佳配方比例下制作雞蛋干，經(jīng)驗(yàn)證，優(yōu)化配方的硬度為744.962 g，彈性為0.998，綜合評(píng)分Y為0.989，與預(yù)測(cè)值0.987 6差異不顯著（P>0.05），在此條件下的雞蛋干硬度適中，質(zhì)地適口，口感細(xì)膩，外觀呈現(xiàn)淡黃色，具有良好的食用品質(zhì)和加工特性。

在雞蛋干加工中添加適宜的凝膠蛋白可顯著改善蛋干的硬度和彈性，富含膠原蛋白的雞皮可與大豆分離蛋白（SPI）調(diào)制出效能穩(wěn)定的凝膠蛋白，雞皮糜和SPI結(jié)合形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于保持雞蛋干的水分，同時(shí)雞皮中的油脂成分還能改善雞蛋干的口感。