王超穎，蔣盼盼，胥偉*，王宏勛*

1. 武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（武漢 430023）；2. 武漢輕工大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院（武漢 430023）

雞蛋對(duì)人體營養(yǎng)和防治疾病等方面有著重要作用[1-3]，蛋清液中含有營養(yǎng)豐富的蛋白質(zhì)及比例均衡的氨基酸，且人體的消化吸收率在98%以上[4]，因此對(duì)降低血壓和膽固醇及增強(qiáng)人體免疫力有重要作用[5]。雞蛋清分為稀蛋白層和濃蛋白層[6]。此外，由于蛋清還具備乳化性、起泡性和凝膠性等多種功能特性，因而普遍應(yīng)用于增強(qiáng)火腿、魚糜制品的感官特性和風(fēng)味[7]，尤其是蛋清蛋白的凝膠性對(duì)食品的制造有著顯著的效果[8]，在魚肉制品中應(yīng)用廣泛[9]。凝膠特性對(duì)于形成并改善食品獨(dú)特的質(zhì)構(gòu)、感官和風(fēng)味有著決定性的影響[10]，食品中蛋白質(zhì)的凝膠特性受環(huán)境pH、溫度、鹽濃度等因素的影響[11]，對(duì)蛋制品的品質(zhì)有十分重要影響[12]。雞蛋蛋清液的起泡性同時(shí)也影響著許多其他焙烤食品的品質(zhì)[13]，因此研究如何改善蛋白質(zhì)的起泡特性具有一定的理論價(jià)值和實(shí)踐價(jià)值[14]，探究提高蛋清液起泡性的方法對(duì)降低生產(chǎn)成本同樣也具有重要的意義[15]。

歐美等國家將液蛋產(chǎn)品的生產(chǎn)和利用應(yīng)用到多個(gè)行業(yè)，但是通過改進(jìn)加工工藝而將蛋清與蛋黃分開利用的研究報(bào)道不多[16]。糖基化改性的方法多種多樣并且能夠使生產(chǎn)成本大大降低[17]。周緒霞等[10]將麥芽糊精接枝到蛋清蛋白粉以后，發(fā)現(xiàn)所得產(chǎn)物的凝膠性、持水性等功能性質(zhì)都有很大改善。Sun等[7]將D-山梨糖、D-阿洛酮糖對(duì)蛋清蛋白進(jìn)行糖基化改性后，發(fā)現(xiàn)D-山梨糖和D-阿洛酮糖對(duì)蛋清蛋白的起泡性和凝膠性有明顯的改善作用。目前，對(duì)于蛋清液凝膠性和起泡性的研究不斷深入，但是關(guān)于常壓均質(zhì)轉(zhuǎn)速和時(shí)間及加糖量對(duì)蛋清液功能性質(zhì)的影響研究很少，綜合近5年對(duì)于蛋清液研究，在前人研究基礎(chǔ)上更加具體和深入地探究均質(zhì)和加糖對(duì)蛋清液凝膠性和起泡性的影響，為后續(xù)研究提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

正大全谷物雞蛋、鴨蛋（正大集團(tuán)）；白砂糖（當(dāng)?shù)爻校?/p>

1.2 儀器與設(shè)備

Sk-1高速分散器（上海安亭科學(xué)儀器廠）；HHS-2數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州潤(rùn)華電器有限公司）；BLG-9240A電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；BCD-214冰箱（青島海爾集團(tuán)公司）；AL-204分析天平（梅特勒-托利公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的制備

蛋清液的制備：將蛋殼完整的雞蛋在冰箱中取出并在室溫下放置到常溫后，打蛋，濾蛋器小心分離蛋黃和蛋清，用電動(dòng)攪拌器攪拌均勻，得到蛋清液。

凝膠的制備：取20 mL相應(yīng)的溶液于25 mL燒杯中，用保鮮膜封口，用橡皮筋扎緊后90 ℃水浴加熱40 min，取出用冰冷卻20 min，放于0～4 ℃條件下冷藏24 h后進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)試。樣品在室溫下通過質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)定，采用TPA模式，用P/0.5探頭對(duì)樣品進(jìn)行兩次壓縮。測(cè)試指標(biāo)包括硬度、彈性、咀嚼度和回復(fù)性等。運(yùn)行參數(shù)為：測(cè)前速度2.0 mm/s；測(cè)試速度1.0 mm/s；測(cè)后速度2.0 mm/s；壓縮百分比50%；觸發(fā)力1.0 g；觸發(fā)類型auto；數(shù)據(jù)攫取速率200 pps；停留時(shí)間5 s[9]。

1.3.2 均質(zhì)轉(zhuǎn)速對(duì)蛋清液凝膠性和起泡性的影響

為研究均質(zhì)轉(zhuǎn)速對(duì)蛋清液凝膠性和起泡性的影響，將凝膠樣品放在均質(zhì)轉(zhuǎn)速分別為8 000，10 000，12 000，14 000，16 000和18 000 r/min 的均質(zhì)機(jī)中均1 min，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定凝膠強(qiáng)度，分別記錄均質(zhì)后0和30 min的泡沫總高度與液體總高度，起泡性FP與泡沫穩(wěn)定性FS的計(jì)算公式如式（1）和（2）所示。

式中：H0為均質(zhì)后0 min泡沫的高度，cm；Hi為均質(zhì)前液體高度，cm；H30為均質(zhì)后靜置30 min的泡沫高度，cm。

1.3.3 均質(zhì)時(shí)間對(duì)蛋清液凝膠性和起泡性的影響

為研究均質(zhì)時(shí)間對(duì)蛋清液凝膠性和起泡性的影響，將凝膠樣品放在均質(zhì)時(shí)間分別為1，2，3，4，5和6 min的均質(zhì)機(jī)中以10 000 r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定凝膠強(qiáng)度，分別記錄均質(zhì)后0和30 min的泡沫總高度與液體總高度，起泡性FP與泡沫穩(wěn)定性FS的計(jì)算如式（1）和（2）所示。

1.3.4 糖的添加量對(duì)蛋清液凝膠性和起泡性的影響

為研究糖的添加量對(duì)蛋清液凝膠性和的影響，將凝膠樣品放在轉(zhuǎn)速為10 000 r/min的均質(zhì)機(jī)內(nèi)均質(zhì)1 min，將糖的添加量設(shè)置為5%，10%，15%，20%，25%和30%，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定凝膠強(qiáng)度。

為了研究糖添加量對(duì)蛋清液起泡性的影響，取50 mL糖添加量分別為5%，10%，15%，20%，25%和30%蛋清液，用高速勻漿機(jī)在轉(zhuǎn)速為10 000 r/min條件下均質(zhì)1 min，分別記錄均質(zhì)后0和30 min的泡沫總高度與液體總高度，起泡性FP與泡沫穩(wěn)定性FS的計(jì)算如式（1）和（2）所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 均質(zhì)對(duì)蛋清液起泡性與凝膠性的影響

2.1.1 均質(zhì)轉(zhuǎn)速對(duì)蛋清液起泡性的影響

如圖1所示，每個(gè)轉(zhuǎn)速下所對(duì)應(yīng)的起泡性都有顯著性差異（p＜0.05），從整個(gè)趨勢(shì)來看，蛋清液的起泡性隨著均質(zhì)轉(zhuǎn)速的增加而先遞增后遞減，在轉(zhuǎn)速為16 000 r/min達(dá)到較好的起泡性，說明在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，最適均質(zhì)轉(zhuǎn)速條件為16 000 r/min。起泡性質(zhì)是蛋白質(zhì)分子表面性質(zhì)的主要表現(xiàn)形式之一，蛋白質(zhì)主要是因?yàn)槠浔砻婊钚院统赡ば圆拍茏鳛榱己玫钠鹋輨?yīng)用于食品生產(chǎn)中。隨著均質(zhì)轉(zhuǎn)速的增加，相互聚集的大分子蛋白質(zhì)被打散，使蛋白質(zhì)更容易擴(kuò)展和吸附在液面上，氣-液界面間的張力降低，蛋清蛋白分子的柔性得到提高，同時(shí)形成的泡沫增加，提高了蛋清液中蛋白質(zhì)的起泡性。

圖1 均質(zhì)轉(zhuǎn)速對(duì)蛋清液起泡性的影響

2.1.2 均質(zhì)轉(zhuǎn)速對(duì)蛋清液凝膠硬度的影響

如圖2所示，在均質(zhì)轉(zhuǎn)速8 000，12 000和14 000 r/min時(shí)蛋清液的凝膠硬度無顯著性差異（p＞0.05），與其他轉(zhuǎn)速下的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05），在均質(zhì)轉(zhuǎn)速分別為10 000，16 000和18 000 r/min時(shí)蛋清液的凝膠硬度與其他轉(zhuǎn)速下的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05）。在轉(zhuǎn)速分別為10 000和18 000 r/min時(shí)凝膠硬度分別達(dá)到最大和最小。因此，均質(zhì)對(duì)蛋白質(zhì)的凝膠性質(zhì)有影響。一定速率的均質(zhì)對(duì)蛋清液的凝膠硬度有促進(jìn)作用，但較高速率的均質(zhì)會(huì)影響到相鄰結(jié)構(gòu)間的交聯(lián)作用。Tang等[18]在研究均質(zhì)過程中的剪切作用對(duì)單甘脂凝膠態(tài)的影響中發(fā)現(xiàn)，高速剪切作用導(dǎo)致體系凝膠硬度逐漸減小。

圖2 均質(zhì)轉(zhuǎn)速對(duì)蛋清液凝膠硬度的影響

2.1.3 均質(zhì)時(shí)間對(duì)蛋清液起泡性的影響

如圖3所示，經(jīng)過均質(zhì)時(shí)間3和5 min后起泡性無顯著性差異（p＞0.05），與其他時(shí)間處理后的起泡性相比有顯著性差異（p＜0.05），在均質(zhì)時(shí)間1，2，4和6 min后起泡性與其他時(shí)間下起泡性相比有顯著性差異（p＜0.05）。在均質(zhì)時(shí)間為4和1 min時(shí)，起泡性分別達(dá)到最大和最小，說明在實(shí)際生產(chǎn)中，最適均質(zhì)時(shí)間條件為4 min。轉(zhuǎn)速為10 000 r/min時(shí)，均質(zhì)時(shí)間超過4 min后，蛋清液的起泡力隨著均質(zhì)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低，可知短時(shí)間的高速剪切作用能提高蛋清液的起泡性，而長(zhǎng)時(shí)間的均質(zhì)會(huì)損害起泡性。因?yàn)槎虝r(shí)間的高速均質(zhì)使蛋清蛋白部分變性從而暴露出蛋白質(zhì)內(nèi)部疏水基團(tuán)，促進(jìn)蛋白質(zhì)分子向界面的快速吸附作用及蛋白質(zhì)分子間的相互作用[19]，而過度均質(zhì)則會(huì)使蛋白質(zhì)分子全部變性使起泡力大幅降低[15]。

圖3 均質(zhì)時(shí)間對(duì)蛋清液起泡性的影響

2.1.4 均質(zhì)時(shí)間對(duì)蛋清液凝膠硬度的影響

如圖4所示，經(jīng)過均質(zhì)時(shí)間5和6 min后蛋清液的凝膠硬度無顯著性差異（p＞0.05），經(jīng)過均質(zhì)時(shí)間1和4 min后蛋清液的凝膠硬度無顯著性差異（p＞0.05），分別與其他時(shí)間下的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05），經(jīng)過均質(zhì)時(shí)間2和3 min后蛋清液的凝膠硬度與其他條件時(shí)的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05）。在時(shí)間為2和6 min時(shí)凝膠硬度分別具有最大值和最小值。研究表明，一定時(shí)間的攪拌對(duì)蛋清液的凝膠硬度有促進(jìn)作用。這可能是由于短時(shí)間的均質(zhì)使水分子之間的距離減小而聚合，從而使蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的相互作用增強(qiáng)，形成氫鍵，蛋白質(zhì)的凝膠硬度也就得到提高[19]。長(zhǎng)時(shí)間均質(zhì)則會(huì)使凝膠硬度慢慢減小。

圖4 均質(zhì)時(shí)間對(duì)蛋清液凝膠硬度的影響

2.2 加糖對(duì)蛋清液起泡性與凝膠性的影響

2.2.1 加糖對(duì)蛋清液起泡性的影響

如圖5所示，在加糖量為15%和25%時(shí)蛋清液的起泡性無顯著性差異（p＞0.05），與其他條件時(shí)的起泡性相比有顯著性差異（p＜0.05），在加糖量為10%和30%時(shí)蛋清液的起泡性無顯著性差異（p＞0.05），與其他條件時(shí)的起泡性相比有顯著性差異（p＜0.05）。在加糖量為5%和20%時(shí)，起泡性分別達(dá)到最大和最小。研究表明，糖對(duì)蛋清的起泡性有影響，糖類一般能抑制泡沫膨脹。糖易溶于水，使蛋清液變得更加濃稠，糖和蛋清液混合后，蛋白質(zhì)分子更不容易分散排開，因此糖類通常會(huì)使蛋白質(zhì)的起泡力降低，且在試驗(yàn)中加糖量對(duì)蛋清液起泡性的影響并不十分顯著。

圖5 加糖對(duì)蛋清液起泡性的影響

2.2.2 加糖對(duì)蛋清液凝膠硬度的影響

如圖6所示，加糖量在10%，20%和30%時(shí)均質(zhì)后蛋清凝膠硬度無顯著性差異（p＞0.05），與其他加糖量下均質(zhì)后的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05）。加糖量在5%，15%和25%時(shí)均質(zhì)后蛋清凝膠硬度與其他加糖量下均質(zhì)后的凝膠硬度相比有顯著性差異（p＜0.05）。在加糖量為5%和25%時(shí)，凝膠硬度分別達(dá)到最大和最小。加糖后高速攪拌的過程中，蛋白質(zhì)分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)包括二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)、四級(jí)結(jié)構(gòu)的改變，使得蛋白質(zhì)發(fā)生變性作用，而蛋白質(zhì)凝膠的結(jié)構(gòu)形態(tài)最終也取決于蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的變化。加糖后蛋白質(zhì)內(nèi)部的疏水基團(tuán)在蛋白質(zhì)分子的表面暴露出來，形成疏水相互作用，因此疏水基團(tuán)對(duì)凝膠過程作用顯著。

3 結(jié)論

主要探究均質(zhì)的轉(zhuǎn)速和時(shí)間以及加糖對(duì)蛋清液功能性質(zhì)的影響，主要包括起泡性和凝膠性的影響，在實(shí)際工藝生產(chǎn)中有積極意義。

1) 隨著轉(zhuǎn)速增加，蛋清液的起泡性先遞增后遞減，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，最適的均質(zhì)轉(zhuǎn)速和時(shí)間條件分別為16 000 r/min和4 min。通過起泡性對(duì)加糖量作圖可以得知，加糖量對(duì)蛋清液起泡性的影響不顯著。

2) 經(jīng)過均質(zhì)和加糖處理后得到的蛋清凝膠的硬度也有不同的變化趨勢(shì)，一定速率和時(shí)間的均質(zhì)對(duì)蛋清液的凝膠硬度有促進(jìn)作用，較高速率和較長(zhǎng)時(shí)間的均質(zhì)會(huì)使凝膠硬度逐漸減小。

3) 由于受到試驗(yàn)水平、試驗(yàn)時(shí)間及試驗(yàn)條件限制，只是比較未加工下純蛋清液的性質(zhì)，后續(xù)可通過改變條件，如pH、溫度等，改善蛋清液的凝膠和起泡性質(zhì)，可對(duì)食品工業(yè)生產(chǎn)起到指導(dǎo)作用。