微生物發(fā)酵改善蛋黃乳化加工性能的研究

熊 瑋，李 菁，汪厚悅，鄧麗君，張晨光，焦詩迪

（合肥學(xué)院生物食品與環(huán)境學(xué)院，安徽合肥 230601）

0 引言

蛋黃擁有良好的乳化性能和親油性，常被用來制作蛋黃醬、糕點(diǎn)和色拉調(diào)味料等食品的天然乳化劑。但蛋黃對熱極其敏感，在60 ℃左右開始變性形成凝膠，乳化性能大大降低，限制其作為乳化劑在食品加工中的大規(guī)模應(yīng)用。目前，提高蛋黃乳化性的方法主要有物理改性、化學(xué)改性和酶改性3 類。趙紅霞等人[1]研究表明，在一定的壓力范圍內(nèi)，隨著壓力和剪切作用的升高，蛋黃顆粒不斷變小，乳化性提高。閻微[2]研究了高壓和熱處理對蛋黃性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)蛋黃的乳化穩(wěn)定性在經(jīng)過100 MPa 壓力處理后，呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢。有研究表明，在一定糖和鹽的濃度下，80 ℃下加熱2 min 處理對蛋黃懸浮液的乳化性質(zhì)沒有顯著影響。有研究表明，氯化鈉通過構(gòu)成剛性黏彈性蛋白質(zhì)膜來改變存在于液滴附近的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，從而提高乳液的穩(wěn)定性。劉劍秋等人[3]利用復(fù)合風(fēng)味蛋白酶部分水解全蛋的蛋白，發(fā)現(xiàn)可以將雞蛋的熱凝固溫度提高到75 ℃。胡新平[4]利用PLA2對蛋黃磷脂進(jìn)行改性，制備的蛋黃粉乳化容量增加25%，耐熱性增強(qiáng)。但物理改性法耗能大、產(chǎn)率低；化學(xué)改性法污染環(huán)境、安全系數(shù)低；酶改性法在酶水解過程伴隨著苦味肽的生成，影響食品感官品質(zhì)。因此，尋找一種高產(chǎn)率、綠色、方便的方法迫在眉睫。從發(fā)酵菌種添加量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間這3 個方面下，研究微生物發(fā)酵對蛋黃的溶解度、吸油性、乳化活性等理化特性和乳化加工特性的影響，為高乳化性蛋黃的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論性依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞蛋，合肥悅康農(nóng)副產(chǎn)品有限公司提供；保加利亞乳桿菌，山東中科嘉億生物工程有限公司提供；大豆花生油，山東魯花集團(tuán)有限公司提供。

常規(guī)化學(xué)藥品和試劑，均為化學(xué)純或分析純；氫氧化鈉、磷酸二氫鉀、SDS，西隴科學(xué)股份有限公司提供；四硼酸鈉、混合磷酸鹽，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG-9145A 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；PHS-3C 型雷磁pH 計，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司產(chǎn)品；722 型可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司產(chǎn)品；Alpha1-4lscplus 型真空冷凍干燥機(jī)，北京博勱行儀器有限公司產(chǎn)品；AH-20 型全自動均質(zhì)器，睿科儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方案

1.3.1 蛋黃液的前處理

將市售的雞蛋通過分離器將蛋黃與蛋清分離，將蛋黃轉(zhuǎn)移到濾紙上，并小心地滾動，以去除殘留在卵黃膜表面的蛋清和霰粒。然后刺穿卵黃膜以收集卵黃。將購買的菌種接種在一定溫度下發(fā)酵一段時間。發(fā)酵結(jié)束后裝入燒杯中密封備用。

1.3.2 蛋黃發(fā)酵條件研究

（1） 發(fā)酵劑添加量的確定。分別向蛋黃中加入0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%的保加利亞乳桿菌，在42 ℃的環(huán)境下發(fā)酵6 h，研究發(fā)酵劑添加量對蛋黃乳化加工特性的影響。

（2） 發(fā)酵時間的確定。向蛋黃中加入0.15%的保加利亞乳桿菌，在42 ℃的環(huán)境下，分別發(fā)酵0，3，6，9，12 h，研究發(fā)酵時間對蛋黃乳化加工特性的影響。

（3） 發(fā)酵溫度的確定。向蛋黃中加入0.15%的保加利亞乳桿菌，分別在33，36，39，42，45 ℃的環(huán)境下，發(fā)酵6 h，研究發(fā)酵溫度對蛋黃乳化加工特性的影響。

1.3.3 溶解度測定

參考李歡歡等人[5]的方法測定蛋黃溶解度。將蛋黃樣品（1.0 g） 溶解在水（40.0 g） 中，然后用高速攪拌器以5 000 r/min 分散2 min。將混合物以轉(zhuǎn)速4 600 r/min，20 ℃下離心30 min，并小心地將上清液與不溶性固體分離，用真空冷凍干燥機(jī)干燥這2 個部分。根據(jù)下式計算溶解度：

式中：Wt——混合物的質(zhì)量，g；

Wi——干燥后不溶性固形物質(zhì)量，g。

1.3.4 吸油性和保水性測定

參考劉穎等人[6]的方法，采用質(zhì)量法測定蛋黃吸油性和保水性。將0.5 g 樣品與10 mL 大豆油或蒸餾水放入已稱重的離心管，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝箪o置30 min，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min 離心20 min 后棄去上層油相或水相，稱取離心管及沉淀的總質(zhì)量。按以下公式計算樣品的吸油性（OHC） 或保水性（WHC）。

式中：M0——樣品的質(zhì)量，g；

M1——離心管的質(zhì)量，g；

M2——離心管與離心后所得沉淀的總質(zhì)量，g。

1.3.5 乳化活性和乳化穩(wěn)定性測定

參考張詩思[7]方法，采用濁度法測定蛋黃乳化活性和乳化穩(wěn)定性。取凍干的樣品溶解于pH 值7.4，0.1 mol/L 的磷酸鹽溶液中，將溶液配制成1 mg/mL，然后取30 mL 的待測液樣品于試管中，并加入大豆油，于室溫（25 ℃） 下以轉(zhuǎn)速為11 000 r/min 均質(zhì)1 min，形成乳化液，在均質(zhì)0 min 與10 min 后從乳化液底部吸取100 μL 于試管中，加入0.1% SDS 溶液5 mL 進(jìn)行稀釋，于波長500 nm 處測定吸光度A0，用其表示乳化性（EAI），10 min 后在測其吸光度A10，以0.1%的SDS 溶液作空白液，為對可計算乳化穩(wěn)定性（ES）。計算公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵劑添加量對蛋黃乳化加工特性的影響

不同保加利亞乳桿菌添加量對蛋黃溶解度的影響見圖1。

圖1 不同保加利亞乳桿菌添加量對蛋黃溶解度的影響

由圖1 可知，隨著保加利亞乳桿菌添加量的增大，蛋黃的溶解度整體呈現(xiàn)上升趨勢。與未發(fā)酵的蛋黃液相比，蛋黃溶解度整體提高。當(dāng)保加利亞乳桿菌添加量為0.15%時，蛋黃的溶解度最大。導(dǎo)致蛋黃溶解度升高的原因可能是發(fā)酵作用使蛋白質(zhì)發(fā)生部分水解，使分子親水基團(tuán)暴露出來，導(dǎo)致蛋白質(zhì)與水分子之間的相互作用力增強(qiáng)；同時，蛋白質(zhì)之間發(fā)生作用，形成了新的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使水分子被包裹進(jìn)去，從而使得發(fā)酵后蛋黃溶解度提高。

不同保加利亞乳桿菌添加量對蛋黃吸油性和保水性的影響見圖2。

圖2 不同保加利亞乳桿菌添加量對蛋黃吸油性和保水性的影響

由圖2 可知，隨著保加利亞乳桿菌添加量的增加，蛋黃的吸油性有所下降，但在保加利亞乳桿菌添加量0.15%以內(nèi)時，蛋黃的吸油性變化不顯著，說明發(fā)酵劑的添加量對蛋黃的吸油性改變較??；隨著保加利亞乳桿菌添加量的提高，蛋黃的保水性逐漸上升，當(dāng)保加利亞乳桿菌添加量為0.15%時，保水性達(dá)到最大，之后隨著添加量的增加，保水性基本保持不變。這與蛋黃溶解度的變化相一致，說明蛋黃經(jīng)發(fā)酵其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，親水性增強(qiáng)。

不同保加利亞乳桿菌添加量對蛋黃乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響見圖3。

由圖3 可知，蛋黃的乳化性和乳化穩(wěn)定性經(jīng)發(fā)酵后均有所改善，隨著保加利亞乳桿菌添加量的增加，蛋黃的乳化活性逐漸增大，蛋黃的乳化穩(wěn)定性隨著發(fā)酵劑添加量的提高，呈現(xiàn)先上升后平穩(wěn)的趨勢，但保加利亞乳桿菌添加量為0.15%時，蛋黃的乳化穩(wěn)定性達(dá)到最大值。

綜合以上分析可得，當(dāng)保加利亞乳桿菌添加量為0.15%時，對蛋黃的乳化加工特性產(chǎn)生較好的改善。

2.2 發(fā)酵時間對蛋黃乳化加工熱性的影響

不同發(fā)酵時間對蛋黃溶解度的影響見圖4。

圖4 不同發(fā)酵時間對蛋黃溶解度的影響

由圖4 可知，發(fā)酵時間對蛋黃的溶解度有較明顯的影響，隨著發(fā)酵時間的延長，蛋黃的溶解度逐漸增強(qiáng)，但發(fā)酵時間大于6 h 時，蛋黃的溶解度趨于穩(wěn)定。分析原因可能是隨著發(fā)酵時間的延長，蛋黃的結(jié)構(gòu)特性產(chǎn)生了變化，體系的親水基團(tuán)增多，親水性增強(qiáng)。

不同發(fā)酵時間對蛋黃吸油性和保水性的影響見圖5。

圖5 不同發(fā)酵時間對蛋黃吸油性和保水性的影響

由圖5 可知，隨著發(fā)酵時間的延長，蛋黃的保水性逐漸增強(qiáng)，吸油性逐漸下降，這與溶解度的變化趨勢相呼應(yīng)。說明發(fā)酵時間的延長，有利于蛋黃與水分子的結(jié)合，同時疏水性有所下降，導(dǎo)致蛋黃的保水性變?nèi)酢?/p>

不同發(fā)酵時間對蛋黃乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響見圖6。

圖6 不同發(fā)酵時間對蛋黃乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響

由圖6 可知，隨著發(fā)酵時間的延長，蛋黃的乳化性和乳化穩(wěn)定性均隨著時間的延長而不斷上升，與對照組相比，乳化性和乳化穩(wěn)定性均有所改善。說明發(fā)酵時間越長越有利于提高蛋黃的乳化加工特性。

2.3 發(fā)酵溫度對蛋黃乳化加工特性的影響

不同發(fā)酵溫度對蛋黃溶解度的影響見圖7。

圖7 不同發(fā)酵溫度對蛋黃溶解度的影響

由圖7 可知，隨著發(fā)酵溫度的提高，發(fā)酵蛋黃的溶解度逐漸增加隨后趨于平緩，與未經(jīng)發(fā)酵的蛋黃相比，發(fā)酵后蛋黃的溶解度均有所提高，當(dāng)發(fā)酵溫度為42 ℃時，蛋黃的溶解度達(dá)到最大值。說明發(fā)酵溫度越高，越有利于蛋黃溶解度的提高，當(dāng)溫度高于42 ℃時，此時的溫度可能不太適合保加利亞乳桿菌的生長，對蛋黃的改性效果變?nèi)酢?/p>

不同發(fā)酵溫度對蛋黃吸油性和保水性的影響見圖8。

圖8 不同發(fā)酵溫度對蛋黃吸油性和保水性的影響

由圖8 可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，蛋黃的保水性隨著發(fā)酵溫度的增加而增大，吸油性隨著發(fā)酵溫度的提高變化不顯著。當(dāng)發(fā)酵溫度為42 ℃時，蛋黃的保水性最大，說明蛋黃經(jīng)發(fā)酵后親水性提高。

不同發(fā)酵溫度對蛋黃乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響見圖9。

圖9 不同發(fā)酵溫度對蛋黃乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響

由圖9 可知，隨著發(fā)酵溫度的提高，蛋黃的乳化性隨之增大，乳化穩(wěn)定性也隨之升高，與對照組比較，蛋黃的乳化性和乳化穩(wěn)定性均有所提高。當(dāng)發(fā)酵溫度為42 ℃時，蛋黃的乳化性和乳化穩(wěn)定性較高，此后再升高溫度，對蛋黃的乳化性和乳化穩(wěn)定性均影響不大。

3 結(jié)論

以保加利亞乳桿菌作為發(fā)酵劑，分別從發(fā)酵劑的添加量、發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度3 個方面，研究了微生物發(fā)酵對蛋黃乳化加工特性的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)保加利亞乳桿菌添加量為0.15%，發(fā)酵時間6 h，發(fā)酵溫度42 ℃時，蛋黃的溶解度提高顯著，蛋黃的保水性、乳化性和乳化穩(wěn)定性均有較大提高，此條件下改善蛋黃乳化加工特性的效果最好。由試驗可知，微生物發(fā)酵能夠改善蛋黃的乳化加工性能，為相關(guān)生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。