蛋粉脫糖技術(shù)研究進(jìn)展

汪師帥 武漢商學(xué)院烹飪與食品工程學(xué)院

雞蛋營養(yǎng)極其豐富，富含蛋白質(zhì)、類脂質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)和維生素。作為食品資源，有著廣泛的加工前景。禽蛋加工中，全蛋約含75%水分，蛋白約含87%水分，蛋黃約含50%水分。過多的水分對禽蛋的冷凍冷藏及運(yùn)輸十分不利。因此生產(chǎn)出一種去掉水分、減輕重量、即使在室溫條件下也能流通的干蛋制品已成為研究趨勢。

蛋粉的產(chǎn)生不僅解決鮮蛋在貯藏、運(yùn)輸?shù)冗^程中易潮、易變質(zhì)、易凍裂、易吸味、易腐、易碎等問題，且可降低運(yùn)輸成本，延長食用期，最大限度地保存營養(yǎng)價值。蛋粉的生產(chǎn)既可將蛋白和蛋黃合二為一，制取全蛋粉，也可將兩者分別干燥，生產(chǎn)出單一的蛋白粉和蛋黃粉以適應(yīng)人們的多種需要。

全蛋、蛋白、蛋黃中的游離葡萄糖分別約為0.3%、0.4%、0.2%。如果直接把蛋液加以干燥，在干燥貯藏期間，葡萄糖中的羰基會和蛋白質(zhì)中的氨基發(fā)生美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生褐變，造成營養(yǎng)損失，甚至產(chǎn)生有毒致突變的化合物，使禽蛋的加工受到極大限制。此外，全蛋粉中的蛋黃磷脂類可引起風(fēng)味的變壞，該現(xiàn)象也與葡萄糖有關(guān)。因此，在蛋粉的加工過程中，需通過某種手段除去游離的葡萄糖，以防止美拉德反應(yīng)的發(fā)生。

目前國內(nèi)外采用的脫糖方法主要有自然發(fā)酵法、細(xì)菌發(fā)酵法、酵母發(fā)酵法、葡萄糖氧化酶法等。

自然發(fā)酵法

自然發(fā)酵法只適用于蛋白脫糖，不適用于全蛋和蛋黃脫糖。脫糖的方法是將蛋白置于發(fā)酵容器中，通過調(diào)節(jié)溫度或時間，使原料蛋白中存在的細(xì)菌進(jìn)行繁殖，依靠其消耗葡萄糖的能力進(jìn)行脫糖。

自然發(fā)酵的細(xì)菌主要分為鏈球菌屬和革蘭氏陰性桿菌屬兩類。前者進(jìn)行真正的乳酸發(fā)酵，后者則產(chǎn)生氣體和臭味。發(fā)酵產(chǎn)物乳酸能降低蛋白pH，從而使粘朊（蛋白質(zhì)的一種，濃厚蛋白中較多，是蛋白粘性的主體，較不溶于水）等易凝固析出的蛋白上浮或下沉。在此過程中，乳酸可把卵帶、混入蛋白中的蛋黃及其他不純物一起澄清。此外，發(fā)酵中產(chǎn)生的CO2部分溶解于蛋白，可降低蛋白pH，但大部分是以氣體形式隨著所析出蛋白和其它固形物而上浮，這將有利于蛋白澄清。

隨著打蛋工序衛(wèi)生條件的改善，原料蛋白中的初始菌數(shù)減少，反而不能很好地進(jìn)行發(fā)酵脫糖。此外，由于每批原料蛋白中細(xì)菌的分布、數(shù)目不同和氣溫的波動，難以維持穩(wěn)定的發(fā)酵狀態(tài)。發(fā)酵中也易被沙門菌等有害細(xì)菌污染。因此，自然發(fā)酵法逐漸被其他優(yōu)良的方法所取代。

細(xì)菌發(fā)酵法

細(xì)菌發(fā)酵一般適用于蛋白發(fā)酵。雖然自然發(fā)酵也是細(xì)菌發(fā)酵的一種，但它無法完全控制發(fā)酵過程，只可調(diào)節(jié)發(fā)酵初期的pH或室溫。細(xì)菌發(fā)酵是指在一定溫度下，把單一或混和的經(jīng)純培養(yǎng)的分解糖力強(qiáng)或產(chǎn)酸力強(qiáng)的細(xì)菌接種于蛋白，使其增殖，從而達(dá)到脫糖的目的。

細(xì)菌發(fā)酵法使用的細(xì)菌包括乳酸鏈球菌、糞鏈球菌和大腸桿菌中的一種產(chǎn)氣氣桿菌等。前兩種細(xì)菌發(fā)酵不產(chǎn)生氣體，pH值低，味道好，但發(fā)酵時間長，起泡力差。后一種細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生氣體，pH值低于普通程度，有特殊的甜酸味，且起泡力好，常被歐美國家使用。發(fā)酵初期pH下降速度緩慢，是由于發(fā)酵初期初始細(xì)菌數(shù)少、蛋白液pH高、蛋白液中存在溶菌酶等抗菌物質(zhì)抑制了細(xì)菌繁殖。隨著發(fā)酵進(jìn)行，發(fā)酵液pH持續(xù)降低，產(chǎn)生泡沫和沉淀，中間液體澄清。當(dāng)pH達(dá)到5.6～6.0，定性測定為陽性時，即可認(rèn)為發(fā)酵完成。發(fā)酵完成后，如果任其繼續(xù)發(fā)酵，pH會再次上升。因?yàn)榧?xì)菌將葡萄糖全部分解后，會分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生的堿性物質(zhì)。這將使已上浮或沉淀的粘朊蛋白再次溶解，影響干燥成品的透明度。因此細(xì)菌發(fā)酵過程需嚴(yán)格控制發(fā)酵時間。

劉元峰、沈萌等人利用非正型大腸桿菌脫除蛋清中葡萄糖。研究發(fā)現(xiàn)，非正型大腸桿菌發(fā)酵9 h后，將發(fā)酵液以體積比1∶10加入蛋清中反應(yīng)6 h，可使蛋清中葡萄糖從0.4%降至0.05%，從而減少美拉德反應(yīng)的發(fā)生。對于脫糖前后蛋清性質(zhì)比較發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌發(fā)酵脫糖可提高蛋清部分原有功能性質(zhì)（凝膠性、乳化性），還能改善蛋清的氣味和流動性。

酵母發(fā)酵法

酵母發(fā)酵既可用于蛋白，也可用于全蛋或蛋黃發(fā)酵。蛋黃液或全蛋液進(jìn)行酵母發(fā)酵時，酵母可直接使用或?qū)⒌耙河盟约酉♂?，待其粘度降低后再加入酵母。蛋白發(fā)酵所用的酵母是面包酵母或圓酵母。酵母發(fā)酵產(chǎn)生乙醇和CO2，不產(chǎn)酸。酵母發(fā)酵所產(chǎn)生的氣體比自然發(fā)酵或細(xì)菌發(fā)酵強(qiáng)烈。CO2可部分溶解于蛋白液中，使pH值有所下降，但在干燥過程中，CO2逸出會使產(chǎn)品pH值偏高。

使用酵母發(fā)酵法制備的脫糖產(chǎn)品中會殘留一些酵母味，但在用于面包時，酵母味影響不大。從成品收率來看，此法可在干燥過程中使蛋白中約0.4%葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇和CO2，無粘朊蛋白析出的損失，因此它比自然發(fā)酵和細(xì)菌發(fā)酵好。曹如燕、楊嚴(yán)俊等利用酵母發(fā)酵法脫除蛋清中葡萄糖。通過單因素（活化條件、溫度、pH）研究確定脫糖工藝為蛋清→均質(zhì)→40%檸檬酸調(diào)節(jié)蛋清體系pH 5.5→接種0.2%干酵母→30 ℃發(fā)酵3.5～4.5 h。該工藝可有效地去除蛋清中的葡萄糖。通過對脫糖前后蛋清各項(xiàng)性質(zhì)比較發(fā)現(xiàn)，酵母發(fā)酵脫糖后可有效防止美拉德反應(yīng)，且蛋清脫糖后凝膠強(qiáng)度、起泡性均有所提高，粘度降低，乳化性則基本不變，蛋清脫糖后無蛋腥味，有少量酵母香味。

酶法脫糖法

酶法脫糖完全適用于蛋白、全蛋和蛋黃，是一種利用葡萄糖氧化酶將葡萄糖氧化成為葡萄糖酸的脫糖方法。葡萄糖氧化酶的pH值為3～8，但在pH值為6.7～7.2時加入該酶除糖效果最好。目前使用的酶制劑除除葡萄糖氧化酶外，還有過氧化氫酶。由于使用葡萄糖氧化酶除糖時會生成葡萄糖酸，故所得制品的pH值比使用酵母發(fā)酵低，只需加入少量的檸檬酸銨中和，即可得到中性制品。

酶法脫糖的具體操作是先用10%的有機(jī)酸調(diào)節(jié)蛋白液至pH 7.0左右，然后加入0.01%～0.04%葡萄糖氧化酶，用攪拌機(jī)緩慢攪拌，同時加入占蛋白液量0.35%的7%過氧化氫，然后每小時加入同等量的過氧化氫。發(fā)酵分為在30 ℃上下進(jìn)行的溫式或在10～15℃進(jìn)行的冷式兩種。通常蛋白酶發(fā)酵法除糖時間約5～6 h。

蛋黃用酶除糖時，其pH值約為6.5，不必調(diào)整pH值，即可在3.5 h內(nèi)除糖。全蛋液調(diào)整pH值7.0～7.3后，約在4 h內(nèi)即可除糖。

徐雅琴 等在利用葡萄糖氧化酶法去除蛋清中葡萄糖的工藝中，通過單因素試驗(yàn)分析了時間、pH、溫度等參數(shù)對脫糖率的影響，并采用二次響應(yīng)面法分析葡萄糖氧化酶和雙氧水的交互作用，確定了葡萄糖氧化酶法脫糖的最佳工藝為蛋清→均質(zhì)→用40%檸檬酸調(diào)節(jié)蛋清體系pH到5.5～7.0→每小時每千克蛋清中加3.5g雙氧水（以7%雙氧水計(jì)）→加葡萄糖氧化酶酶制劑→20～30 ℃反應(yīng)2 h。在此工藝條件下脫糖率達(dá)到95%以上，可有效防止干燥蛋白制品生產(chǎn)和儲藏中美拉德反應(yīng)的發(fā)生。另外實(shí)驗(yàn)中還進(jìn)一步比較脫糖前后蛋清的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)葡萄糖氧化酶法脫糖不僅可保持并部分提高蛋清原有的功能性質(zhì)，還能改善蛋清的氣味和流動性質(zhì)。王文敬 等采用超聲波均質(zhì)和葡萄糖氧化酶預(yù)處理蛋清，并取得了較好的脫糖效果，并有效降低蛋清的粘度。

酶制劑法與細(xì)菌發(fā)酵、酵母發(fā)酵相比，制造出的產(chǎn)品不會殘留氧臭或酵母臭味，而且在制造過程中幾乎沒有損失、產(chǎn)量高。缺點(diǎn)是酶制劑的單價高，因此制造出的產(chǎn)品比酵母發(fā)酵法制造出的單價高。

其他脫糖方法

其他脫糖方法還包括在蛋白液中加入一定量的酸攪拌，使部分蛋白沉淀過濾，再進(jìn)行干燥。此方法是把含糖量多的粘朊部分加以沉淀除去，使制品保持低酸而防止褐變。另一種方法是在蛋白中加10%左右的蔗糖，并且用食用酸調(diào)整到pH 6～8，不脫糖，再干燥的方法。還可利用物理方法脫糖，如用反浸透濃縮裝置進(jìn)行濃縮蛋白，把分子量低的葡萄糖隨水的排出而排走。但此法脫糖不完全，只能做到部分程度的脫糖，且鹽離子等小分子也隨著水被除去一部分，降低了發(fā)泡力。

結(jié)語

自然發(fā)酵和細(xì)菌發(fā)酵時，即使不添加任何有機(jī)酸也可進(jìn)行，而使用酶法除糖則需添加一些有機(jī)酸，調(diào)節(jié)最適pH值至7.0。自然發(fā)酵或細(xì)菌發(fā)酵可改善制品的起泡力，而使用酵母發(fā)酵或酶法發(fā)酵時均無此效果。自然發(fā)酵及細(xì)菌發(fā)酵雖能分解脂肪，但不能用于全蛋液或蛋黃液的發(fā)酵。歐美等國家對需要起泡性的制品如干燥蛋白，多采用細(xì)菌發(fā)酵除糖，而不需要起泡性的干蛋制品則使用酶法除糖。葡萄糖氧化酶除糖時，添加的過氧化氫溶液具有殺菌作用，因此在除糖中細(xì)菌不但未增殖，反而有減少的趨勢。

汪師帥，女，博士。研究方向：生物大分子。

武漢商學(xué)院博士科研基金項(xiàng)目（編號：2016KB002）。