鹽和糖對全蛋液耐熱性能的影響研究

蘇宇杰，徐珍珍，喬立文，楊嚴俊，*

（1.江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇無錫 214122；2.江南大學食品學院，江蘇無錫214122；3.華潤制藥有限公司，江蘇無錫214192）

雞蛋不僅具有極高的營養價值，而且具有良好的起泡性、乳化性、凝膠性等功能特性，作為一種重要的食品原料，雞蛋在快餐食品、糕點、面包與糖果等食品的加工中都有廣泛地應用[1-2]。隨著人們食品安全意識的提高，帶殼鮮蛋在食品加工中的應用受到越來越嚴格的限制，而使用方便、安全性好的蛋液制品日益引起人們的關注。目前蛋液產品生產過程中通常采用巴氏殺菌對蛋液進行殺菌處理[3]。由于蛋液中的蛋白質極易受熱變性并發生凝固從而使蛋液喪失原有的功能特性，殺菌強度太高會極大地破壞蛋液的營養成分與功能特性，殺菌強度不足又難以有效地殺滅蛋液中的致病菌，產生食品安全隱患[4-5]。為了解決這一問題，各國學者一方面在努力尋找一種比較適宜的蛋液殺菌條件，以期既能徹底殺滅蛋液中的致病菌，又能最大程度地保持蛋液的營養成分與功能特性；與此同時尋找一種方法，在保持蛋液原有功能特性的基礎上提高蛋液的耐熱性能，使蛋液能夠承受較高的殺菌強度，這也是解決這一問題的一種有效途徑。目前蛋品生產企業根據產品的實際需要，在生產過程向蛋液中添加鹽和蔗糖，生產出加鹽加糖蛋液產品，并發現加鹽加糖蛋液能夠耐受較高的殺菌溫度，然而目前對此還缺乏系統和深入的研究。本文對加鹽加糖全蛋液的耐熱性能進行系統研究，明確添加蔗糖和氯化鈉全蛋液經熱處理后各性能指標的變化規律，為蛋品企業的實際生產提供理論指導，也為今后進一步系統研究打下基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮雞蛋、金龍魚一級葵花籽油 市售；十二烷基硫酸鈉（SDS）、牛血清白蛋白（BSA）、蔗糖 國藥集團化學試劑有限公司；福林酚試劑 上海紫菊生物科技發展有限公司；其他試劑 均為國產分析純。

Unico UV-2000分光光度計 上海尤尼科儀器有限公司；AR-G2流變儀、TA-xTZi物性測試儀 英國TA公司；Fluka高速乳化機 上海弗魯克機電公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 全蛋液樣品的制備 將蛋殼完整無損的新鮮雞蛋在30℃溫水中洗凈，室溫下晾干后打蛋，用無菌鑷子除去系帶并收集蛋液，室溫下用電動攪拌器以200r/min轉速攪拌5min，即得全蛋液樣品。分別向全蛋液中添加8%蔗糖、8%氯化鈉和4%蔗糖+4%氯化鈉（w/v），室溫下用電動攪拌器200r/min攪拌5～10min，直到蔗糖和氯化鈉完全溶解并混合均勻，即得相應的加鹽加糖全蛋液。

1.2.2 樣品的熱處理 取5.0mL全蛋液樣品，密封于大小相等的玻璃安培瓶中，水浴中短暫預熱至設定加熱溫度后開始計時，分別在65、70、75℃下加熱3min，加熱過程中持續振搖安培瓶以保證加熱均勻，以不添加蔗糖和氯化鈉的空白全蛋液為對照。全蛋液樣品經過不同條件熱處理后，取出于0℃冰水浴中快速冷卻1min，并在室溫下測定各樣品的溶解度、乳化性和起泡性等指標。

1.2.3 全蛋液樣品凝膠形成溫度的測定 采用ARG2流變儀，選用動態升溫掃描程序，測定樣品貯存模量G’隨溫度的變化，樣品掃描溫度范圍選定為50～85℃，升溫速率1℃/min，數據用AR Instrument control version軟件分析。

1.2.4 全蛋液凝膠強度的測定 取全蛋液樣品20mL置于25mL燒杯中，用保鮮膜封口，并用橡皮筋扎緊，置于90℃水浴中加熱30min，取出后立即放入冰水中冷卻10～20min，4℃下保存24h，恢復到室溫后測定樣品的凝膠強度，質構儀測定條件：溫度25℃，采用P0.5探頭，測試前速5.0mm/s，測試速度2.0mm/s，測試后速5.0mm/s，測試距離為20mm。

1.2.5 蛋白質含量及溶解度的測定 采用福林酚法測定全蛋液中蛋白質的含量及溶解度[6]。將全蛋液樣品稀釋至2mg/mL，取1mL稀釋液置于試管中，加入2mL 1mol/L NaOH溶液，混合均勻后靜置15min，加入2mL福林酚綜合指示劑并立刻混勻，25℃水浴中顯色45min，以不添加稀釋液的處理液為空白對照，560nm測定吸光值，對照標準曲線計算樣品中的蛋白質含量。另取20mL樣品稀釋液，離心20min（12000r/min，10℃），取上清液1mL按上述方法測定蛋白質含量。樣品中蛋白質溶解度按式（1）計算：

1.2.6 全蛋液乳化活力及乳化穩定性測定 全蛋液樣品乳化活力和乳化穩定性的測定參考Tang等[7]的方法，并作出適當修改。用0.5mol/L氯化鈉溶液對全蛋液樣品進行稀釋，取蛋白質濃度為0.5%（w/v）的樣品稀釋液24mL，加入16mL葵花籽油，10000r/min均質1min制備乳化液，均質后立刻從乳化液底部吸取20μL，加入到6mL 0.1%（w/v）SDS溶液中，混合均勻后500nm處測定吸光值，以相同條件的SDS溶液為空白。6min后再次從乳化液底部吸取20μL，按上述方法測定吸光值，樣品的乳化活力（EAI）以零時刻的吸光值A0表示，乳化穩定性以乳化穩定性指數（ESI）表示，計算公式為式（2）：

式中，A0為均質后0時刻取樣的吸光值；△T為取樣時間間隔（min）；△A為均質后不同時刻取樣所得吸光值之差。

1.2.7 全蛋液起泡性及泡沫穩定性測定 全蛋液樣品起泡性及泡沫穩定性的測定參照文獻[8]中的方法。取100mL預先稀釋到5%（w/v）的全蛋液樣品，

10000r/min均質1min，分別記錄均質剛剛停止時和均質停止30min后的泡沫體積與液體體積，樣品起泡力（OR）和泡沫穩定性（FS）的計算公式為式（3）和式（4）：

式中：Vf0為均質后零時刻時的泡沫體積（mL）；Vli為均質前的液體體積（100mL）；Vf30為均質后靜置30min時的泡沫體積（mL）。

2 結果與討論

2.1 添加蔗糖和NaCl對全蛋液凝膠形成溫度的影響

目前測定蛋白溶液凝膠形成溫度的方法有多種，包括測定溶液貯存模量G’、損失模量G’’、粘度等指標隨溫度變化的趨勢等[9]。本實驗選用測定貯存模量G’隨溫度變化的曲線來測定全蛋液樣品的凝膠形成溫度，該方法簡便快速，并且結果可靠。實驗結果如圖1所示。

圖1 不同全蛋液樣品貯存模量G’隨溫度變化的特征曲線Fig.1 Characteristic curves of elastic modulus（G’）of LWE as a function of temperatures

由圖1中各曲線的拐點可知，對照組全蛋液的凝膠溫度點約為67℃，添加8%蔗糖后全蛋液的凝膠溫度點提高到73℃左右，而添加4%蔗糖+4%NaCl和8%NaCl后全蛋液的凝膠溫度點分別提高到77、78℃。這一結果表明，添加蔗糖和NaCl可以有效提高全蛋液的耐熱性能，抑制全蛋液凝膠的形成，其中NaCl提高全蛋液耐熱性能的效果優于蔗糖。有研究表明，NaCl添加到全蛋液中可以抑制水分子與蛋白分子親水基團的作用，有利于蛋白質以自然狀態存在，同時，NaCl還對蛋白質間的斥力作用有一定的保護作用，使得蛋白質更耐熱，從而提高其形成凝膠所需要的溫度[10]。對于蔗糖，Baier等[11]對于牛血清白蛋白中添加蔗糖的研究結果表明，蔗糖的添加可以穩定牛血清白蛋白的自然結構，從而提高其形成凝膠所需的溫度，因而推測可以向全蛋液中添加蔗糖從而保護全蛋液中蛋白質的自然結構，提高全蛋液的凝膠形成溫度。

2.2 添加蔗糖和NaCl對全蛋液凝膠強度的影響

全蛋液經過一定溫度的熱處理后可以形成凝膠，凝膠的形成不僅可以改善食品的形態和質地，而且在提高食品的持水力、增稠性等方面有較為廣泛的應用[12]，因而熱凝性是全蛋液重要的功能性質。添加蔗糖和NaCl對全蛋液凝膠強度的影響如圖2所示。

圖2 添加蔗糖和NaCl對全蛋液凝膠強度的影響Fig.2 Effect of sucrose and NaCl on the Gel strength of LWE

由圖2的結果可知，相對于對照組，添加蔗糖和NaCl后，全蛋液的凝膠強度都有小幅度的降低，其中添加8%NaCl的全蛋液凝膠強度最低。這可能是由于蔗糖和NaCl的添加增強了全蛋液的耐熱性能，使得全蛋液蛋白質分子的凝膠形成溫度提高，在相同的凝膠制備溫度條件下，與對照組相比，添加蔗糖和NaCl的全蛋液形成凝膠相對較困難，且形成的凝膠穩定性較差，凝膠強度相對較低。因此，當實際應用中對全蛋液凝膠強度有較高要求時，選擇不添加蔗糖和NaCl的全蛋液更容易滿足產品對凝膠強度的要求。

2.3 添加蔗糖和NaCl對全蛋液蛋白質溶解度的影響

由于雞蛋蛋白質組成復雜，各種雞蛋蛋白的耐熱性不同，其中蛋清熱變性溫度約為58℃左右，蛋黃熱變性溫度約為65℃左右，因此，各國采用的全蛋液巴氏殺菌溫度多在58～66℃之間，時間從幾十秒到十分鐘不等[13]，我國目前對于全蛋液的殺菌溫度和時間還沒有統一明確的規定，為了明確添加蔗糖和NaCl對全蛋液熱處理后性能指標的影響，本實驗選擇較高的熱處理強度對全蛋液樣品進行處理。熱處理后各全蛋液樣品的蛋白質溶解度如圖3所示。

由圖3中的結果可知，對照組空白全蛋液在經過65℃熱處理3min后溶解度約為63%，70℃熱處理3min后空白全蛋液已經變性形成凝膠，溶解度無法測定；而添加蔗糖和NaCl的全蛋液樣品在經過70℃處理3min后蛋白質溶解度仍然保持在65%以上，這表明向全蛋液中添加適量蔗糖或NaCl可以明顯提高全蛋液的耐熱性能。此外通過比較添加蔗糖和NaCl的全蛋液蛋白質溶解度可以發現，經過相同條件的熱處理后添加NaCl的全蛋液溶解度明顯高于添加蔗糖的全蛋液，添加8%蔗糖的全蛋液在75℃熱處理3min后已經開始形成凝膠，溶解度下降明顯，而添加8%NaCl的全蛋液在相同處理條件下溶解度仍能保持70%左右，而同時添加蔗糖和NaCl混合物的全蛋液溶解度優于單獨添加蔗糖的全蛋液，這一結果表明，添加NaCl能夠更好的提高全蛋液的耐熱性能與溶解性。

圖3 不同全蛋液樣品熱處理后溶解度的變化曲線Fig.3 Curves of solubilites of LWE after heat treatment

2.4 添加蔗糖和NaCl對全蛋液熱處理后乳化性質的影響

由2.1和2.3中的結果可知，添加適量蔗糖和NaCl可以提高全蛋液的耐熱性能，使蛋液產品能夠承受更高的殺菌強度。然而在液蛋產品的生產和應用中，在提高全蛋液耐熱性能的同時還必須確保殺菌后的蛋液盡可能保持其原有的功能性質，因此有必要對添加蔗糖和NaCl的全蛋液經熱處理后的功能性質進行研究。添加蔗糖和NaCl的全蛋液經熱處理后乳化活力和乳化穩定性結果分別如圖4和圖5所示。

圖4 不同全蛋液樣品熱處理后乳化活力的變化曲線Fig.4 Curves of emulsifying activities of LWE after heat treatment

由圖4中乳化活力變化的結果可知，對照組全蛋液在65℃熱處理后乳化活力約為0.52，經過70℃熱處理后由于對照組全蛋液變性形成凝膠，因而無法檢測其乳化活力；而添加蔗糖和NaCl的全蛋液樣品在經過70℃熱處理后乳化活力仍然保持在0.53以上，同時與溶解度的結果類似，添加8%NaCl的全蛋液乳化活力明顯高于添加8%蔗糖的全蛋液，這表明通過添加適量的蔗糖或NaCl可以保證全蛋液在經過較高溫度熱處理后仍然具有優良的乳化活力，并且添加NaCl對乳化活力的維持效果優于添加蔗糖。究其原因，一方面蔗糖和NaCl的添加可以提高全蛋液的耐熱性，使其在熱處理后仍能保持較高的溶解度；另一方面，NaCl提供的離子環境可能會提高全蛋液中低密度脂蛋白、卵黃高磷蛋白等表面活性較高的蛋白質在油水界面的吸附量，從而使其乳化活力得到提升[14]。

圖5 不同全蛋液樣品熱處理后乳化穩定性的變化曲線Fig.5 Curves of emulsion stabilities of LWE after heat treatment

由圖5中乳化穩定性的結果可知，與乳化活力的變化趨勢不同，65℃下，添加8%蔗糖的全蛋液經過熱處理后具有最好的乳化穩定性，添加8%NaCl以及添加蔗糖與NaCl混合物的全蛋液樣品熱處理后的乳化穩定性低于對照組全蛋液，同時隨著熱處理溫度的升高，全蛋液樣品的乳化穩定性呈現逐漸提高的趨勢，這可能與全蛋液中蛋白質結構和溶液的表觀粘度有關。添加蔗糖的全蛋液在熱處理后具有較高的表觀粘度，而添加NaCl的全蛋液由于離子強度等原因粘度較低，目前的研究表明，較高的粘度能夠抑制乳狀液的分層，并且使乳狀液更加渾濁，從而使得乳化穩定性的測定結果較高。

2.5 添加蔗糖和NaCl對全蛋液熱處理后起泡性質的影響

起泡性是全蛋液的重要功能性質之一，起泡性可以通過起泡力（OR）和泡沫穩定性（FS）兩個指標進行表征。添加蔗糖和NaCl對全蛋液熱處理后起泡力和泡沫穩定性的影響分別如圖6和圖7所示。

圖6 不同全蛋液樣品熱處理后起泡力的變化曲線Fig.6 Curves of foaming activities of LWE after heat treatment

圖7 不同全蛋液樣品熱處理后泡沫穩定性的變化曲線Fig.7 Curves of foaming stabilities of LWE after heat treatment

由圖6可知，添加8%NaCl的全蛋液經過65℃熱處理后起泡力明顯高于對照組全蛋液，熱處理溫度提高至70℃時，添加NaCl的全蛋液仍然可以保持較高的起泡力，而添加8%蔗糖的全蛋液經過65℃熱處理后起泡力與對照組相比提高幅度較小，在各處理溫度下，添加蔗糖的全蛋液起泡力都明顯低于添加NaCl的全蛋液。由圖7可知，與起泡力不同，經65℃熱處理后，添加8%蔗糖的全蛋液泡沫穩定性優于對照組，而添加8%NaCl的全蛋液泡沫穩定性明顯低于對照組。

2.3 中的實驗結果證明，通過添加NaCl可以提高全蛋液的耐熱性，同時NaCl提供的離子環境可以增強蛋白質溶解度，降低吸附在氣-液界面上的蛋白質與未吸附蛋白質之間的排斥力，有利于蛋白質在氣-液界面的吸附，從而使得全蛋液的起泡力得到明顯提升。Davis等[15]在研究乳清蛋白時也得到了類似的結果。

蔗糖的添加雖然也可以減緩熱處理過程中蛋白質的變性，但是Zhu等[16]和Dickinson等[17]的研究結果認為蔗糖會抑制或降低蛋白質在氣-液界面的吸附作用，不利于泡沫的形成。添加適量的蔗糖可以提高熱處理后全蛋液的粘度，從而改善全蛋液的泡沫穩定性，而添加NaCl的全蛋液加熱后粘度較低，同時NaCl還可能加速氣-液界面上液滴間的聚集，從而使得熱處理后全蛋液泡沫穩定性降低。綜合圖6與圖7的結果可以看出，添加蔗糖與NaCl的復合物可以使得全蛋液在經過熱處理后仍然同時維持較好的起泡力和泡沫穩定性。

3 結論

本文研究了添加適量蔗糖和NaCl對全蛋液耐熱性能的影響。研究發現蔗糖和NaCl的添加可以明顯提高全蛋液的耐熱性能，使得全蛋液可以承受更高的熱處理強度，與此同時，蔗糖與NaCl的添加可以不同程度的改善全蛋液的功能性質，使得全蛋液在經過熱處理后仍然具有良好的乳化和起泡性質，但是全蛋液的凝膠強度會有所降低。研究結果表明，向全蛋液中添加適量蔗糖和NaCl是提高全蛋液耐熱性能、維持全蛋液優良功能性質、拓寬全蛋液應用范圍的有效方法，具有較好的實際應用價值。

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