皮蛋加工工藝創(chuàng)新及腌制過(guò)程中理化性質(zhì)變化規(guī)律研究進(jìn)展

程 靜李麗嬋汪少蕓余立揚(yáng)余 劼蔡茜茜

(1. 福州大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,福建 福州 350108;2. 福建光陽(yáng)蛋業(yè)股份有限公司,福建 福清 350301)

皮蛋作為中國(guó)特有的傳統(tǒng)食品,具有歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng),入口爽滑,回味綿長(zhǎng),營(yíng)養(yǎng)健康等特點(diǎn)。因皮蛋腌制過(guò)程中蛋白質(zhì)和脂肪更多地被分解成易于人體消化吸收的小分子肽、氨基酸和脂肪酸,其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也得以提升[1],并具有多種生物活性,如抗氧化、抗炎、抗腫瘤等[2-4]。中醫(yī)認(rèn)為皮蛋性涼,可治眼疼、牙疼、高血壓、耳鳴眩暈等疾病。但由于傳統(tǒng)皮蛋加工工藝繁瑣、場(chǎng)所受限、重金屬鉛的使用,限制了其推廣和食用。

皮蛋的制作原理是強(qiáng)堿穿透蛋殼后,使得蛋清蛋白逐步變性展開(kāi)暴露出內(nèi)部的巰基和疏水基團(tuán),經(jīng)物理或化學(xué)作用力聚合交聯(lián)形成凝膠;隨堿液向蛋黃的逐漸滲入,蛋黃蛋白在強(qiáng)堿誘導(dǎo)下發(fā)生變性,隨后發(fā)生一系列的變化,最終通過(guò)化學(xué)作用力聚集形成致密均勻的蛋黃凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[5-6]。皮蛋的加工方法較多,但基材基本一樣,都是用堿、鹽、金屬化合物、茶葉、水等加工而成。腌制期間,禽蛋內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要發(fā)生4個(gè)變化:化清、凝固、轉(zhuǎn)色和成熟。

目前,有關(guān)皮蛋加工工藝和理化特性的變化規(guī)律的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。文章擬對(duì)皮蛋的傳統(tǒng)加工工藝,以及新興加工工藝以及皮蛋形成過(guò)程中pH、水分、游離氨基酸、蛋白質(zhì)、礦物元素等的變化規(guī)律進(jìn)行全面綜述,以期為改進(jìn)皮蛋加工技術(shù)、研究皮蛋品質(zhì)形成機(jī)理與質(zhì)量控制、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

1 傳統(tǒng)皮蛋加工工藝

1.1 滾粉法

在傳統(tǒng)加工工藝中,滾粉法主要用來(lái)生產(chǎn)硬心皮蛋。其主要步驟為:將CaO放入容器中,加入適量水得到CaO粉末,將其與Na2CO3、NaCl混合,得到加工皮蛋所用粉末。將煮熟的紅茶水與泥土混勻,挑選新鮮鴨蛋,涂上一層薄薄的泥漿,于上述制得的粉末中滾動(dòng)后逐個(gè)放入陶罐中,并用泥漿封口,室溫下靜置20～30 d。該方法的缺點(diǎn)是成品蛋很難檢驗(yàn)、泥漿不可重復(fù)利用、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、不符合衛(wèi)生檢疫等要求,難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

1.2 涂布法

涂布法通常用來(lái)生產(chǎn)溏心皮蛋,其主要步驟為:將CaO、Na2CO3和茶葉放入容器中,加入沸水后使其自然冷卻,加入研磨成粉的PbO(現(xiàn)已棄用)和鹽,攪拌溶解,加入干土和草木灰混合均勻。挑選新鮮鴨蛋,清洗干燥后涂上泥漿,于稻殼上滾動(dòng)(防止鴨蛋間的相互粘連),然后逐個(gè)放入陶器罐中,并用泥漿封口。涂布法腌制周期較長(zhǎng),夏季一般需腌制40 d,冬季需要50 d以上,其缺點(diǎn)同滾粉法。

1.3 浸泡法

浸泡法是將所有適量的成分混合在一起制備成腌漬液,然后將完整新鮮的鴨蛋放入腌漬液中一定時(shí)間,浸泡期間定期檢查樣品蛋。浸泡法是目前常用的皮蛋加工方法。包歡歡等[7]使用浸泡法研究了溫度對(duì)皮蛋凝膠特性的影響,采用的腌制料液配比為CuSO40.4%、 NaOH 4.5%、 NaCl 4%、紅茶2%,溫度為15～35 ℃。結(jié)果表明,當(dāng)腌制溫度為15 ℃時(shí),皮蛋內(nèi)的總巰基含量相對(duì)最小,而二硫鍵含量相對(duì)最高,因而證明該溫度可以促進(jìn)化學(xué)鍵的生成,如離子鍵和二硫鍵,從而使皮蛋具有更好的凝膠性能。

傳統(tǒng)皮蛋加工方法中腌漬的料液或者泥漿不可重復(fù)使用,會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)、環(huán)境污染。此外,傳統(tǒng)的皮蛋加工方法還存在加工周期長(zhǎng)、加工過(guò)程復(fù)雜、難以符合食品安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題,嚴(yán)重限制了皮蛋及皮蛋相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展。

2 皮蛋加工工藝的創(chuàng)新研究進(jìn)展

2.1 梯度控溫皮蛋加工技術(shù)

呂峰等[8]在傳統(tǒng)浸泡法的基礎(chǔ)上采用梯度控溫技術(shù)來(lái)加工皮蛋,在加工過(guò)程中的前、中、后期分別設(shè)置了不同的腌漬溫度(25,23,20 ℃)。此法能使NaOH快速穩(wěn)定地滲入蛋內(nèi),加速蛋清著色和蛋清凝膠的形成,并保持適宜的凝膠強(qiáng)度。同時(shí),皮蛋的成品率可提升12.5%,腌漬周期也可縮短15 d左右。

2.2 超聲波輔助加工技術(shù)

超聲波處理已被廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域,主要有無(wú)損檢測(cè)、超聲提取、超聲殺菌等[9-11]。應(yīng)用于皮蛋腌制過(guò)程中,超聲波可通過(guò)機(jī)械效應(yīng)和空化作用加速腌漬液的擴(kuò)散(圖1)。使用超聲波處理可以使料液中的NaOH、金屬離子和鹽均勻滲透到禽蛋內(nèi)部,促使蛋白質(zhì)凝固,防止料液滲透不勻[12]。吳勛維等[13]研究了超聲波對(duì)皮蛋成熟期的影響,確定超聲波處理可以加速料液滲透,使禽蛋內(nèi)部的pH迅速上升,同時(shí)增加了皮蛋的硬度、彈性和咀嚼性。并確定了超聲時(shí)間為60 min/d、腌制時(shí)間為20 d的加工工藝。與未使用超聲處理組的皮蛋組相比,腌制周期縮短了50%。

圖1 超聲波輔助加工技術(shù)

2.3 真空減壓技術(shù)

真空減壓技術(shù)是一種將真空技術(shù)應(yīng)用于腌制行業(yè)的加工方法,目前常用于肉類、水果和蔬菜的腌制、浸漬[14-15]。真空減壓法制備皮蛋是在負(fù)壓條件下,促進(jìn)料液快速進(jìn)入到蛋殼內(nèi),以提高皮蛋制作效率,縮短皮蛋制作周期。該方法主要利用了流體動(dòng)力學(xué)機(jī)制、變形松弛現(xiàn)象、勒夏特列原理和分子熱運(yùn)動(dòng)活化能增大的原理來(lái)加快皮蛋的腌制速度[10]。在真空條件下,皮蛋內(nèi)部的氣體和部分水分蒸發(fā),導(dǎo)致壓力降低,在壓差的作用下,可促進(jìn)料液進(jìn)入皮蛋內(nèi)部。此外,真空狀態(tài)下皮蛋的內(nèi)容物會(huì)發(fā)生膨脹,有利于腌制液向蛋內(nèi)擴(kuò)散。腌漬液在真空狀態(tài)下活化能力增加,沸點(diǎn)降低,從而引起分子熱運(yùn)動(dòng)的增大。在這些機(jī)制的共同作用下,腌漬液進(jìn)入皮蛋內(nèi)部的速率大幅度提升,從而有效縮短了皮蛋的腌制周期[17-19]。

用于腌制皮蛋的真空設(shè)備包括真空泵、密閉容器(腌制罐)、真空壓力計(jì)、控制閥和其他部件。圖2為真空減壓設(shè)備組件和加工原理。真空技術(shù)可使咸蛋腌制周期縮短50%[20],皮蛋腌制時(shí)間縮短約2/3,真空腌制會(huì)導(dǎo)致皮蛋清的快速變化[17-18]。在腌制的第5天大多數(shù)皮蛋清蛋白質(zhì)會(huì)消失,該方法顯著快于傳統(tǒng)的腌漬方法,且傳統(tǒng)方法和真空減壓方法加工的皮蛋在風(fēng)味上無(wú)顯著差異。真空腌制速度比超聲波輔助技術(shù)的快,當(dāng)前真空腌制設(shè)備的性能相當(dāng)可靠,其由不銹鋼制成,結(jié)構(gòu)緊湊,噪音低,易于操作。但該技術(shù)要實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用,腌制的均勻性仍需要改進(jìn)。真空處理過(guò)程中,應(yīng)精確調(diào)節(jié)真空度、真空持續(xù)時(shí)間和真空減壓速度,以避免蛋殼破裂。

圖2 真空減壓技術(shù)加工皮蛋機(jī)理示意圖

2.4 脈動(dòng)壓力加工技術(shù)

利用脈動(dòng)壓力加工技術(shù)加工皮蛋,是將待加工的禽蛋置于壓力容器內(nèi),在數(shù)秒內(nèi)通過(guò)氣泵向壓力容器施加固定壓力,并保持一段時(shí)間后,在數(shù)秒內(nèi)迅速將壓在容器內(nèi)的壓力降低至常壓,并保持固定的時(shí)間,其加工原理和工藝流程如圖3所示。加壓階段,滲透壓增加以加速液體滲透到蛋內(nèi);壓力釋放階段,禽蛋內(nèi)部的壓力高于外部壓力,加速禽蛋內(nèi)部的氣體和水向外部遷移,為加壓時(shí)高濃度溶液的滲透提供了空間[21]。Yuan等[22]發(fā)現(xiàn)脈沖壓力能通過(guò)改變殼和膜的微觀結(jié)構(gòu)以及水的分布促進(jìn)氣體和鹽的滲透。郭策等[23]優(yōu)化了脈動(dòng)壓皮蛋加工工藝:加壓幅值135.00 kPa、加壓時(shí)間7.80 min、常壓時(shí)間20.03 min。王俊鋼等[24]在高壓幅值122.20 kPa、 NaOH濃度7.56%、腌制時(shí)間86.70 h的條件下,成功制備出品質(zhì)優(yōu)良的皮蛋,極大地縮短了腌制時(shí)間。

圖3 脈動(dòng)壓加工技術(shù)

近年來(lái),有研究者[22,25]嘗試將脈沖壓力技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合來(lái)腌制皮蛋,如超聲波脈沖壓力技術(shù)。與單一脈沖壓力處理相比,這種方法減少了蛋清和蛋黃之間的滲透壓差異,腌制蛋的味道得到了改善。后續(xù)可以結(jié)合不同的腌制方法以更快的效率、更低的成本獲得高質(zhì)量的皮蛋。

3 皮蛋腌制過(guò)程中的理化特性變化

3.1 皮蛋中水分和pH的變化

皮蛋主要分為蛋清、蛋黃和蛋殼。蛋清又稱蛋白,是全蛋的主要組成部分之一,含有84%～89%的水分,10%～11%的蛋白質(zhì),約0.2%的脂肪和0.8%的灰分。腌制過(guò)程中,皮蛋受到強(qiáng)堿的作用,pH顯著增加,蛋清從原來(lái)的半透明液體逐漸形成凝膠[26]。腌制過(guò)程中皮蛋清中水分和pH變化原理如圖4所示,隨著腌制時(shí)間的增加,皮蛋清中的含水量顯著降低,pH值先增加后降低,這是由于腌漬初期,浸漬液中的強(qiáng)堿穿過(guò)蛋殼滲透到蛋清中,導(dǎo)致蛋清的pH值在短期內(nèi)快速升高。腌制后期,pH值會(huì)降低,是由于重金屬離子的“堵孔”效應(yīng)導(dǎo)致堿滲透速率降低,同時(shí),蛋清中的堿液不斷滲透到蛋黃中,導(dǎo)致蛋清pH在后期略有降低[27-28]。皮蛋清中的含水量顯著低于鮮蛋清,一方面可能是堿處理導(dǎo)致蛋清變性成凝膠,部分水分流失;另一方面可能是腌制過(guò)程中,皮蛋內(nèi)外存在滲透壓,導(dǎo)致水分從蛋清轉(zhuǎn)移到腌制液中[28]。

圖4 皮蛋清和皮蛋黃中水分和pH的變化

經(jīng)過(guò)腌制,皮蛋黃變硬,特別是在卵黃膜附近,成為外蛋黃;而內(nèi)部為黏稠的液體蛋黃,成為內(nèi)蛋黃。外部蛋黃在腌制前期水分含量顯著下降,隨后保持穩(wěn)定,水分的減少主要是因?yàn)榈扒搴偷包S之間的滲透壓差,導(dǎo)致水分從蛋黃遷移到了蛋清。內(nèi)部蛋黃含水量逐漸增加可能是由于外部蛋黃凝固導(dǎo)致部分水分向內(nèi)部蛋黃遷移,也可能是由于堿性條件下蛋黃蛋白交聯(lián)脫水,而外部蛋黃的凝固導(dǎo)致水被累積在內(nèi)部蛋黃中[6,29],從而使內(nèi)部蛋黃的水分增加。最終皮蛋內(nèi)部和外部蛋黃的含水量發(fā)生很大差異,主要源于堿浸潤(rùn)程度不同。腌制前期,外部蛋黃逐漸形成較厚的一層凝膠,可以一定程度上防止堿的進(jìn)一步滲透,與內(nèi)部蛋黃相比,外部蛋黃具有更高的pH,外部蛋黃的pH先增加后略有下降,這種現(xiàn)象主要是由于內(nèi)部蛋黃、外部蛋黃以及蛋清之間的滲透壓差引起的。pH增加主要是由于蛋清的堿液向蛋黃滲透,隨著“堵孔”效應(yīng)的發(fā)生,腌漬液中堿液滲透到蛋清的速度降低,當(dāng)?shù)扒鍧B透到外部蛋黃的堿液小于外部蛋黃滲透到內(nèi)部蛋黃中時(shí),外部蛋黃pH降低,而內(nèi)部蛋黃的pH仍呈持續(xù)上升趨勢(shì),但由于外部蛋黃凝膠的形成會(huì)阻礙堿液向內(nèi)部蛋黃滲透,因此最終外部蛋黃的pH顯著高于內(nèi)部蛋黃。

綜上,腌漬過(guò)程的腌漬液、蛋清、內(nèi)部蛋黃和外部蛋黃之間由于滲透壓差導(dǎo)致堿液和水分的遷移,而金屬離子的“堵孔”效應(yīng)、蛋清凝膠和外部蛋黃凝膠的形成會(huì)阻礙堿液和水分的遷移。這些因素共同作用調(diào)節(jié)堿液和水分的遷移,最終導(dǎo)致蛋清pH先增加后降低,水分逐漸降低;外部蛋黃pH先增加后降低,水分逐漸降低;內(nèi)部蛋黃的pH和水分逐漸增加。

3.2 皮蛋中蛋白質(zhì)成分的變化

Zhao等[30]利用SDS-PAGE電泳技術(shù)研究了腌制過(guò)程中蛋清蛋白組成的變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)鴨蛋清中主要含有卵轉(zhuǎn)鐵蛋白、卵黏蛋白、卵清蛋白、卵類黏蛋白和溶菌酶[圖5(a)]。隨著腌制時(shí)間的增加,卵黏蛋白、卵轉(zhuǎn)鐵蛋白和卵類黏蛋白消失,卵清蛋白條帶變淺。這可能是卵黏蛋白、卵轉(zhuǎn)鐵蛋白和卵類黏蛋白含量太少,在堿性環(huán)境下易被降解。而卵清蛋白占蛋清蛋白的54%,在堿的作用下條帶變淺但未完全消失,表明卵清蛋白在堿性環(huán)境下并未被完全降解。

新鮮鴨蛋黃中大部分蛋白條帶分布在15～200 kDa。鴨蛋中的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)結(jié)合可以形成脂蛋白,主要包括高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)[6]。LDL、HDL的理論分子量分別為100～180,47～80 kDa。新鮮蛋黃通過(guò)簡(jiǎn)單的離心可以得到顆粒和蛋黃漿兩部分。蛋黃漿是一種由85%的LDL和15%的蛋黃球蛋白混合而成的復(fù)合物,而顆粒則由70%的HDL、16%的卵黃球蛋白和12%的LDL組成[31]。Xue等[1]研究表明,HDL在外蛋黃凝膠的形成中起主要作用,而LDL在內(nèi)蛋黃的形成中發(fā)揮主要作用。有研究[32]表明,顆粒狀脂蛋白由于具有球狀結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,而蛋黃漿蛋白穩(wěn)定性較差,因此,蛋黃漿蛋白更容易降解。相反,圖5(b)的內(nèi)蛋黃的蛋白和新鮮鴨蛋黃相似但略有降低,表明內(nèi)蛋黃降解量少[31]。而外部蛋黃在堿性環(huán)境下幾乎完全消失[圖5(c)],表明外部蛋黃發(fā)生了較大程度的降解,且在分離膠頂部可以看到較強(qiáng)的條帶,說(shuō)明在堿性環(huán)境下蛋黃蛋白發(fā)生聚集形成了高分子量的交聯(lián)蛋白。此外,外蛋黃蛋白主要條帶分布于15 kDa左右,可能是因?yàn)橥獠康包S蛋白降解為小分子量肽和氨基酸[6]。外部蛋黃的降解大于內(nèi)部蛋黃,可能是由于外部蛋黃的堿濃度大于內(nèi)部蛋黃。

綜上,皮蛋在形成過(guò)程中,蛋清蛋白的5種主要蛋白在堿性環(huán)境下逐漸降解。內(nèi)部蛋黃蛋白降解度較低,外部蛋黃發(fā)生較大程度的降解并伴隨高分子量蛋白的形成。

3.3 皮蛋中游離氨基酸含量變化

鴨蛋中的蛋白質(zhì)在堿溶液下會(huì)降解成肽和氨基酸[33]。皮蛋組成的最重要參數(shù)之一是游離氨基酸,其能顯著影響皮蛋的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。此外,它還可以與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生一系列揮發(fā)產(chǎn)物,從而影響食品的整體風(fēng)味[34]。由表1可知,腌制前后的皮蛋清中都含有游離的Ala、Asp、Glu、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp和Val。腌制后的蛋清中游離氨基酸含量均高于新鮮禽蛋的,說(shuō)明堿處理可以將蛋白質(zhì)降解為游離氨基酸[27]。

游離氨基酸是腌制蛋黃的重要風(fēng)味成分,也是揮發(fā)性化合物的主要組成部分,蛋黃中共檢測(cè)到15種游離氨基酸,除Asp外,其他游離氨基酸和氨基酸總量在腌制后均逐漸下降。Asp含量顯著增加,可能是堿誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)分解引起的[35]。Gao等[35]檢測(cè)了皮蛋黃中可溶性肽的變化,從總游離氨基酸和肽含量變化來(lái)看,總游離氨基酸含量降低,可溶性肽含量增加,表明在整個(gè)腌制過(guò)程中蛋黃蛋白質(zhì)分解成很多微小肽。此外,在整個(gè)腌制過(guò)程中產(chǎn)生的游離氨基酸中也發(fā)生了脫氨、脫羧和美拉德反應(yīng),造成游離氨基酸含量逐漸降低。

綜上,腌制過(guò)程中,由于強(qiáng)堿導(dǎo)致皮蛋清蛋白降解產(chǎn)生游離氨基酸,皮蛋清中游離氨基酸含量顯著增加;而蛋黃中的蛋白質(zhì)大多降解為可溶性肽,且部分游離氨基酸發(fā)生脫氨、脫羧和美拉德反應(yīng),導(dǎo)致游離氨基酸含量顯著降低。

3.4 皮蛋質(zhì)構(gòu)的變化

硬度和彈性是反映皮蛋清凝膠的重要因素并常被用于表征其結(jié)構(gòu)特性[36]。如果皮蛋腌制不當(dāng),蛋清可能會(huì)部分或完全液化,從而影響皮蛋清凝膠的硬度和彈性。Guo等[28]從腌制第7天開(kāi)始檢測(cè)皮蛋清的硬度和彈性(第7天開(kāi)始形成凝膠),結(jié)果如圖6所示。腌制第7天,皮蛋的硬度最弱,之后隨著腌制時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大,且在第42天達(dá)到最大值,表明凝膠形成了更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。這可能由于隨著堿溶液的滲透,蛋白質(zhì)發(fā)生變性,皮蛋清中的疏水基團(tuán)的相互作用以及二硫鍵的相互作用逐漸增加,導(dǎo)致皮蛋清凝膠硬度增加。此外,腌制過(guò)程中水分含量的降低也會(huì)增加蛋白與蛋白之間的相互作用。腌制過(guò)程中,皮蛋清凝膠的彈性一直保持在較高水平,而彈性反映的是皮蛋凝膠的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[37]。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的變性率高于聚集率時(shí),可形成高彈性的凝膠網(wǎng)絡(luò)[38],且堿溶液可以引起蛋白質(zhì)相互作用,從而增加彈性[39]。這說(shuō)明從皮蛋清凝膠開(kāi)始形成時(shí),在堿的作用下,皮蛋清蛋白的變性率大于聚集率,蛋白分子間形成較穩(wěn)定的分子間作用力。

圖6 腌制過(guò)程中皮蛋質(zhì)地的變化

由于蛋黃蛋白的共價(jià)交聯(lián)聚集[40],外部蛋黃硬度在腌制7～35 d時(shí)逐漸增加[圖6(b)]。腌制35 d后硬度略有下降,可能是堿性條件下,帶負(fù)電蛋白質(zhì)之間的排斥力的作用。由圖6(b)可知,外部蛋黃的彈性在腌制過(guò)程中會(huì)逐漸增大,然后保持不變。這是由于堿性條件下,蛋黃蛋白進(jìn)行交聯(lián)形成緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);其次,維持蛋黃凝膠結(jié)構(gòu)的靜電相互作用力和疏水相互作用達(dá)到穩(wěn)定,使彈性在此期間保持穩(wěn)定。內(nèi)聚力代表凝膠維持完整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力,內(nèi)聚力高,表明凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度好。腌制7～21 d,外部蛋黃的內(nèi)聚力增加,可能是堿性作用下,蛋白分子間作用力增加;腌制28～35 d,內(nèi)聚力先下降后保持不變[6]。這可能是由于隨著堿的不斷滲透,蛋白質(zhì)聚集體的結(jié)構(gòu)將被弱化。此外,蛋清凝膠可以“保護(hù)”外部蛋黃,在腌制第28天能夠保持蛋黃凝膠的穩(wěn)定狀態(tài)。綜上,腌制過(guò)程中,蛋清凝膠的質(zhì)地和外部蛋黃質(zhì)地的變化可能與其分子結(jié)構(gòu)和成分有關(guān)。

綜上,蛋清凝膠在腌制過(guò)程中硬度逐漸增大,且始終保持較高的彈性。外部蛋黃凝膠在腌制過(guò)程中,硬度和彈性逐漸增加。外部蛋黃的內(nèi)聚力雖然在后期略有降低,但整體呈上升趨勢(shì),說(shuō)明其形成了較穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)。

3.5 皮蛋中礦物元素組成及分布特征

礦物質(zhì)元素會(huì)隨著腌漬液滲透到皮蛋內(nèi)部,研究皮蛋中礦物質(zhì)元素的變化對(duì)研究皮蛋形成機(jī)制和安全性具有重要作用。皮蛋腌制過(guò)程中蛋殼、蛋清和蛋黃的礦物元素變化如表2。蛋殼由約95%的CaCO3和1.0%的基質(zhì)蛋白組成[41]。除Ca外,蛋殼中含量最多的是Mg、P和Na, 其中Mg、P和Ca與新型蛋殼相似,但由于腌制混合物中存在鹽和NaOH,因此皮蛋中Na是原來(lái)的兩倍多。與新鮮蛋殼相比,由于腌漬液和紅茶中含有重金屬元素,一些金屬化合物會(huì)與蛋白降解產(chǎn)生的H2S反應(yīng)生成金屬硫化物沉積在蛋殼的表面,因此皮蛋殼中還含有較高水平的微量元素Al、Cu、Zn、Fe和Mn。而蛋殼中的鋁含量是新鮮蛋的20倍,這可能來(lái)自紅茶中含有的礦物質(zhì)。

表2 腌制前后蛋殼、蛋清和蛋黃中無(wú)機(jī)元素的變化[41-42]?

新鮮蛋清中的主要礦物元素為S、K、Na、P、Ca和Mg,皮蛋清中的K和Ca濃度與新鮮蛋清的相似。然而,皮蛋清中的Na、P和Mg分別高出新鮮蛋清的4,10,1.3倍。蛋黃中磷脂的降解與遷移會(huì)引起皮蛋清中P的增加[41];腌漬液中含有的Na會(huì)引起蛋清中Na的增加;蛋黃和蛋殼中的Mg遷移會(huì)引起蛋清Mg的增加[1]。新鮮蛋黃中礦物元素的比例約為1%[41],主要礦物元素為P,其中61%存在于磷脂中。除P外,新鮮蛋黃中還含有Ca、Na、K、S、Mg和Mn等其他礦物質(zhì),還包括微量的其他礦物元素。腌制后,蛋黃內(nèi)的Na、Al、Cu、Fe、K和Mn元素也會(huì)增加。由于蛋黃磷脂降解產(chǎn)生的Mg和P擴(kuò)散到蛋清中,導(dǎo)致皮蛋黃中的Mg和P減少。蛋黃中大部分無(wú)機(jī)元素的含量高于蛋清,因此皮蛋黃可作為礦物質(zhì)補(bǔ)充劑。腌漬液中Cu、Fe和Zn等金屬元素會(huì)擴(kuò)散到皮蛋的可食部分,但只有單獨(dú)使用Cu的腌漬液(含0.4%硫酸銅)得到的皮蛋中的Cu含量接近每天83%的建議攝入量(表3)。Tan等[43]使用0.2%硫酸銅腌漬液得到的皮蛋中,每個(gè)皮蛋含銅為207 μg,遠(yuǎn)小于銅的每日攝入量。

表3 食用皮蛋的蛋黃和蛋白時(shí)銅、鐵和鋅的攝入量比較?

3.6 皮蛋的微觀形貌變化

凝膠化是變性蛋白質(zhì)分子形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程,當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)經(jīng)歷物理或化學(xué)變化時(shí)就會(huì)發(fā)生凝膠化。有研究[26]表明,一些動(dòng)物蛋白,如β-乳球蛋白、卵清蛋白、乳清蛋白和牛血清白蛋白可以通過(guò)非共價(jià)鍵和聚集的作用形成凝膠結(jié)構(gòu)。通過(guò)非共價(jià)鍵相互作用,蛋白質(zhì)可以自組裝形成聚集體或超分子結(jié)構(gòu)。熱誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)凝膠在低離子強(qiáng)度條件下,或遠(yuǎn)高于或遠(yuǎn)低于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)水平下可以形成具有較好線性纖維狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),而在高離子強(qiáng)度下或在接近等電點(diǎn)下則可聚集形成粗糙的顆粒狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[26]。由于皮蛋是由強(qiáng)堿腌制而成,蛋清處于較高的pH,因此凝膠網(wǎng)絡(luò)具有較好的線性纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Totosaus等[44]表明如果蛋白質(zhì)或多肽鏈的聚集速率小于蛋白質(zhì)的變性速率,傾向于形成規(guī)則和半透明的凝膠結(jié)構(gòu)。如圖7(a)所示,隨著腌制的進(jìn)行,皮蛋清凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加規(guī)整和致密,且會(huì)隨含水量的變化而變化。

由圖7(b)和圖7(c)可知,內(nèi)蛋黃和外蛋黃由很多圓形小球組成。腌制0～14 d,內(nèi)部蛋黃的微觀結(jié)構(gòu)與新鮮鴨蛋黃的相似,高度致密且均勻。隨著堿處理時(shí)間的增加,內(nèi)蛋黃蛋白會(huì)形成聚集體,這些均勻的聚集體聚集并相互黏附,可能是由于堿誘導(dǎo)脂蛋白釋放或暴露脂質(zhì)。由于內(nèi)蛋黃的pH處于等電點(diǎn)附近[6],所以形成的微觀結(jié)構(gòu)是球形顆粒鏈的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[25]。與新鮮鴨蛋黃相比,外蛋黃具有不規(guī)則的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),且隨著腌制時(shí)間的增加逐漸變得粗糙、致密。腌制過(guò)程中,強(qiáng)堿導(dǎo)致外蛋黃蛋白質(zhì)展開(kāi)或降解,隨后逐漸交聯(lián)形成凝膠網(wǎng)絡(luò),導(dǎo)致其具有致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與內(nèi)部蛋黃相比,外部蛋黃凝膠表面具有空隙,致密性和表面粗糙度更高,使得外部蛋黃具有較高的硬度和彈性。

綜上,隨著腌制時(shí)間的增加,皮蛋清凝膠網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出較好的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。內(nèi)蛋黃和外蛋黃的微觀結(jié)構(gòu)具有顯著差異,是因?yàn)橥獾包S的堿性作用比內(nèi)蛋黃的強(qiáng)。隨著腌制時(shí)間的增加,外部蛋黃逐漸形成較厚的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),而內(nèi)蛋黃在腌制初期與新鮮蛋黃相似,隨腌制時(shí)間的延長(zhǎng)形成具有球形顆粒鏈的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論與展望

皮蛋是中國(guó)特有的傳統(tǒng)食品,在保持皮蛋原有特殊風(fēng)味的基礎(chǔ)上,追求更高的安全性、更短的腌制時(shí)間和更強(qiáng)的功能活性,對(duì)于皮蛋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要,未來(lái)皮蛋的發(fā)展方向有:① 通過(guò)添加天然活性物質(zhì)提高皮蛋的功能活性。② 通過(guò)在腌漬液中添加促進(jìn)凝膠形成和色澤形成的物質(zhì),在保持皮蛋原有風(fēng)味條件下生產(chǎn)無(wú)重金屬皮蛋。③ 聯(lián)合使用多種新興加工工藝以縮短皮蛋的加工周期。