不同堿液對雞蛋清凝膠特性的影響研究

葉 陽，王 洋，王凌云

(四川理工學院生物工程學院，四川自貢643000)

雞蛋清的氨基酸組成與人體的氨基酸組成非常接近，是食品中理想的蛋白質。它具有良好的凝膠性、保水性、起泡性等功能性質，被廣泛應用于肉制品、魚糜制品、面制品等食品加工中［1］。鮮雞蛋加工成皮蛋起主要作用的主要是堿。皮蛋在我國已有幾百年的加工歷史，具有味美醇香、清涼爽口、久吃不膩的特點，是一種色、香、味、營養俱全的蛋類產品，深受國內外消費者青睞［2］。在傳統的皮蛋制作過程中，料液中的生石灰和純堿生成的氫氧化鈉通過蛋殼及蛋殼膜向蛋內滲透是形成蛋清凝膠的主要因素。凝膠的形成不僅可以改進食品形態和質地，而且在提高食品的持水力、增稠等方面有諸多應用［3］。然而這種加工方法耗時較長，一般30d以上，侯大軍和李洪軍［4］直接采用 NaOH、Na2CO3、NaHCO3等處理鴨蛋制作風味皮蛋，最佳腌制時間為5d，加工周期大大縮短。雖然皮蛋的加工方法不斷改進與提高，但其加工原理基本相同，都是鮮蛋在不同濃度的堿液中使蛋白蛋黃凝固。但是，由于蛋殼易破碎不易運輸，雞蛋在浸泡過程中易出現壓損，堿液在雞蛋中的滲透不均勻等原因，將皮蛋蛋白凝膠直接應用于食品工業十分不便。因此，食用堿對蛋清凝膠性質的影響研究是科學利用蛋清及開發高附加值產品的前提和關鍵科學問題，也可以為皮蛋風味腸的制作提供理論依據。然而到目前為止，堿液直接對蛋清凝膠特性影響的較為系統的研究仍少見報道，故本文比較系統地研究了食品工業中幾種常見的堿對蛋清凝膠特性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮雞蛋 市售;NaOH、KOH、Na2CO3均為分析純。

TA.XT.Plus物性測試儀 Stable Micro Systems(UK);YQ-Z-48B白度測定儀 杭州輕通儀器開發公司;TGL-16G臺式離心機 上海安亭科學儀器廠;PHS-2C精密pH計 上海虹益儀器儀表有限公司;HH-S4數顯恒溫水浴鍋、78HW-1型恒溫磁力攪拌器 金壇市醫療儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 蛋清的分離［5］將鮮雞蛋的蛋清手工分離，用磁力攪拌器攪拌至分散均勻，靜置2h后棄除底層臍帶等雜質，置于4℃冰箱待用。

1.2.2 蛋清溶膠的制備及pH的測定 按表1分別配制不同濃度的NaOH、KOH和Na2CO3的溶液，將此溶液與分離得到的蛋清2∶8(V∶V)用磁力攪拌器攪拌均勻，制成蛋清溶膠并用精密 pH計直接測定其p H。

表1 不同濃度的NaOH、KOH和Na2 CO3的蛋清溶膠配制表Table 1 Preparation of different concentration of NaOH，KOH and Na2 CO3 egg white sol

1.2.3 凝膠的制備［6］將 35mL蛋清溶膠置于100mL燒杯中，保鮮膜封口，95℃水浴加熱20min，4℃水浴冷卻1h，置于4℃冰箱過夜后取出備用。

1.2.4 凝膠強度及破裂強度的測定 用TA.XT.Plus物性測試儀進行凝膠強度及破裂強度的測定，參考Chin等［7］的方法并略作修改。測定前將雞蛋蛋清凝膠在室溫(22±2)℃放置30min，然后將待測樣品連同燒杯置于平臺上固定好，參數如下:探頭型號選擇P/0.5，測前速度、測試速度和測后速度均為1mm/s，觸發力為5g。下壓距離為4mm的最大力量為凝膠強度，下壓至10mm的最大力量為破裂強度。

1.2.5 凝膠白度及透明度測定 將凝膠切成(10×10×4)mm的小塊，采用白度測定儀測定。白度采用R457光學系統，光譜功率分布的峰值波長為457nm，半波寬44nm。標準白板白度為76.3。透明度采用Ry光學系統，以Ry=84%的白板為背襯，測定樣品r值;以黑阱為背襯，測定樣品r0值，然后按透明度鍵，顯示值即為透明度。

1.2.6 凝膠持水性測定 凝膠持水性(water holding capacity，WHC)參考 Kocher等［8］的方法并略作修改。將采用1.2.3方法制備的蛋清凝膠從冰箱中取出，測量前在室溫(22±2)℃放置30min。取3g不同的凝膠樣品加入離心管中，12000r/min離心15min，去除離心出的水分，稱量凝膠質量。按下式計算凝膠持水性。

式中:m1為離心后凝膠質量;m0為離心管質量;m2為離心前凝膠質量。

2 結果與分析

2.1 堿對雞蛋清溶膠p H的影響

由圖1可知，3種堿液變化規律相似，隨著堿濃度的升高，溶膠的p H逐步提高。NaOH和KOH在其濃度相同時蛋清溶膠的 pH基本一致，濃度為0.1mol/L時，蛋清溶膠的p H由最初的9.16上升至12.0左右，上升約31.4%。Na2CO3對蛋清溶膠的p H影響較小，濃度達0.1mol/L時其pH為10.31，只上升了12.6%。根據羅賦毅等［9］的報道，皮蛋在整個腌制過程中，其pH一般在11以下。因此，NaOH和KOH在濃度≤0.04mol/L，Na2CO3在濃度≤0.1mol/L時，均滿足此要求。

圖1 三種堿液濃度對雞蛋清溶膠pH的影響Fig.1 Effect of 3 kinds of alkali concentration on pH of hen egg white sol

2.2 堿對雞蛋清凝膠強度的影響

離子強度增加，通常凝膠強度減小，原因是抑制了蛋白質的相互作用［10］。由圖2可知，3種堿液變化規律基本相似，隨著堿濃度的升高，蛋清凝膠強度逐步降低。NaOH和KOH在其濃度相同時蛋清凝膠強度基本一致，濃度為0.1mol/L時，蛋清凝膠強度由最初的 156.2g分別下降至 49.1g和 56.8g，下降了68.6%和63.6%。Na2CO3對蛋清凝膠強度影響較小，濃度達0.1mol/L時其凝膠強度為89.1g，只下降了42.9%。而Na2CO3濃度為0.02mol/L時，蛋清凝膠強度有微弱上升，為163.6g。這可能是由于此時p H較低，低濃度Na2CO3的異種電荷離子中和了蛋白質的電荷，從而使蛋白疏水作用和二硫鍵作用增大，有利于蛋白質的結構穩定［11］。堿對蛋清凝膠強度的影響與溶膠的p H有一定的相關性，當滿足p H＜11時(皮蛋的 p H)，即 NaOH和 KOH濃度≤0.04mol/L，Na2CO3濃度≤0.1mol/L時，不同堿濃度的蛋清凝膠強度在70g以上。pH過高，對蛋清的凝膠強度有不利影響。

圖2 三種堿液濃度對雞蛋清凝膠強度的影響Fig.2 Effect of 3 kinds of alkali concentration on strength of hen egg white gel

2.3 堿對雞蛋清凝膠破裂強度的影響

由圖3可知，在Na2CO3濃度＜0.04mol/L時，蛋清凝膠的破裂強度隨著堿濃度的增加而升高;Na2CO3濃度為0.04mol/L時凝膠的破裂強度最大，為428.8g;之后破裂強度有所下降。而 NaOH和KOH在濃度為0.02mol/L時，蛋清凝膠破裂強度達最大，分別為300.4g和301.3g，當濃度 ＞0.02mol/L時，凝膠破裂強度下降。這可能是由于蛋清凝膠的破裂強度同時受到pH和離子強度的影響。當凝膠的破裂強度達到最大值時，NaOH、KOH和Na2CO3的蛋清溶膠的pH在10.08±0.05，少量堿的加入中和了部分蛋白質電荷，較低的pH和離子強度共同作用使蛋白分子間的靜電排斥作用減小，有利于蛋白質分子間的疏水相互作用，凝膠不易破裂;而較高的pH和離子強度使得蛋白質分子伸展、解離，不利于蛋白質結構的穩定［11］，蛋清凝膠破裂強度下降。總的來說，不同濃度Na2CO3的加入，使得蛋清凝膠的破裂強度與對照相比有了不同程度的提高;而NaOH只有在濃度為0.02、0.04mol/L時和 KOH在濃度為0.02、0.04、0.06mol/L時破裂強度才稍有提高。這與蛋清凝膠的p H有關。當NaOH和KOH在濃度≤0.04mol/L，Na2CO3在濃度≤0.1mol/L 時，p H ＜11，而皮蛋在整個腌制過程中，其pH一般也在11以下［9］。這說明p H過高對蛋清凝膠的破裂強度有不利影響。

圖3 三種堿液濃度對雞蛋清凝膠破裂強度的影響Fig.3 Effect of 3 kinds of alkali concentration on rupture strength of hen egg white gel

2.4 堿對雞蛋清凝膠白度的影響

由圖4可知，3種堿液變化規律基本相似，隨著堿濃度的升高，蛋清凝膠白度逐漸降低。究其原因，說明NaOH、KOH和Na2CO33種堿液的加入，蛋白質分子內的離子基團產生強靜電排斥，部分埋藏在蛋白質分子內的羧基、酚羥基和巰基離子化，促使蛋白質分子伸展和溶脹而發生變性［11］。蛋白質變性程度與堿液的濃度呈正相關，變性后的蛋清凝膠具備了皮蛋蛋白的風味和特征，影響了蛋清凝膠的白度。

圖4 三種堿液濃度對雞蛋清凝膠白度的影響Fig.4 Effect of 3 kinds of alkali concentration on whiteness of hen egg white gel

2.5 堿對雞蛋清凝膠透明度的影響

蛋清凝膠透明度一般同時受到pH和離子強度的影響。這些因素的影響作用原因在于:熱變性后的卵清蛋白的構象與天然卵白蛋白的構象相似，在接近等電點pH或高離子強度條件下，變性的蛋白質分子通過分子間的疏水相互作用隨機聚集;而在遠離等電點的pH和低離子強度時，蛋白質分子間的靜電斥力妨礙了隨機聚集的發生，從而導致有序的線性聚集體形成［12］。實驗結果表明(圖5)，不同濃度的堿液對蛋清凝膠的透明度的影響有一定的規律，呈現先上升后下降的趨勢。當 NaOH、KOH和Na2CO3濃度分別為 0.02、0.04、0.04mol/L 時，透明度達到最大，為66.7%、64.7%和61.4%。這可能是因為雞蛋蛋清中各蛋白質的等電點基本在3.9～6.0，而少量堿的加入，使得蛋清凝膠的pH遠離其等電點，蛋白質分子可以形成線性聚集體，蛋清凝膠的透明度有所上升;而隨著堿的繼續加入，離子強度升高，蛋白分子間隨機聚集，反而降低了蛋清凝膠的透明度。然而，Na2CO3的添加對改善凝膠的透明度影響較小，推測原因可能是低濃度Na2CO3的添加使得蛋清凝膠的pH較同等濃度NaOH和KOH的要低(圖1)，而高濃度Na2CO3的添加使其離子強度升高，p H和離子強度共同作用使得Na2CO3的添加對蛋清凝膠透明度的影響較小。

圖5 三種堿液濃度對雞蛋清凝膠透明度的影響Fig.5 Effect of 3 kinds of alkali concentration on transparency of hen egg white gel

2.6 堿對雞蛋清凝膠持水性的影響

pH會影響蛋白質分子的離子化作用和凈電荷值，從而影響蛋白分子間的吸引力和排斥力以及蛋白分子與水分子的結合能力，改變凝膠的持水性［13］。由圖6可知，3種堿液變化規律基本相似，隨著堿濃度的增加，蛋清凝膠的持水性逐漸升高(與對照相比)。在同一濃度下添加Na2CO3制得的蛋清凝膠持水性比添加NaOH和KOH的要低。當堿濃度＜0.04mol/L時，蛋清凝膠持水性顯著上升。這可能是因為蛋清在不加入堿的情況下，蛋白質分子間隨機聚集;加入堿后，線性聚集與隨機聚集同時存在，線性聚集體之間相互作用形成網狀結構，隨機聚集體分散其中，增大了蛋清凝膠的持水性［12］。當NaOH添加量在 0.06～0.10mol/L，KOH添加量為 0.06～0.10mol/L，Na2CO3添加量為0.04～0.1mol/L 時，蛋清凝膠持水性均無顯著變化(p＞0.05)。

3 結論

圖6 三種堿液濃度對雞蛋清凝膠持水性的影響Fig.6 Effect of 3 kinds of alkali concentration on WHC of hen egg white gel

隨著堿濃度的升高，蛋清溶膠的pH逐步提高，凝膠強度降低，凝膠破裂強度先上升后下降，白度下降且不同堿液影響趨勢一致，透明度先上升后下降，持水性升高。然而不同濃度堿液對雞蛋清凝膠特性的影響程度不同。當NaOH和KOH在濃度≤0.04mol/L，Na2CO3在濃度≤0.1mol/L 時，p H ＜11，凝膠強度在70g以上，破裂強度增大，最大值分別為300.4、301.3、428.8g，當 NaOH、KOH 和 Na2CO3濃度分別為0.02、0.04、0.04mol/L時，透明度達到最大，為66.7%、64.7%和61.4%。

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