分段堿調“無金屬添加”水晶雞皮蛋的控制技術

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(華中農業大學食品科學技術學院,湖北武漢 430070)

皮蛋是以禽蛋為原料,在堿性環境并搭配其他調味原料腌制加工而成的蛋制品。傳統的皮蛋加工一般以鴨蛋作原料,雞蛋因其殼薄、殼表氣孔不一等,雞皮蛋往往品質差異較大、穩定性差且蛋白透明度難控制;其次是雞蛋白凝固的酸堿度范圍窄,易水化[1],因此加工技術要求很高。從1985年以來,我國雞蛋產量便穩居世界首位,2015年占全球產蛋量的比重更是接近50%,國內傳統以鮮雞蛋為主要消費的消費結構(占產蛋量的95%)亟需改變[2],雞蛋加工業需要大力發展。所以研究以雞蛋為原料腌制外觀獨特的皮蛋具有重要意義。

氧化鉛在早期皮蛋的加工中有著重要的地位。近年來學者針對鋅、銅等金屬離子代替鉛做了大量研究[3],目前“鋅法”或“銅鋅混合法”是鴨皮蛋生產的最普遍應用的工藝[4-5]。但隨著消費者對食品安全和身體健康關注度的上升,以及對產品綜合品質的要求不斷提高,普通無鉛皮蛋無論從外觀還是風味上都已經不能滿足消費者的需求,并且長期攝入金屬鹽難免會對人體造成傷害[6]。因此開發“無金屬添加”的皮蛋加工工藝十分必要。

近來的研究表明腌制液堿濃度在皮蛋制作過程中起決定性的作用[7]。堿作用時間過長或料液堿濃度過大,易使凝膠的蛋清被稀化,反之則蛋清無法形成凝膠[8]。在傳統腌制方法中金屬離子的作用是形成難溶物將蛋殼的氣孔堵塞,從而減少堿對蛋的滲入。所以本研究通過梯度降低料液堿濃度就可以充當金屬離子的作用[9-10],取代金屬鹽腌制法,并可有效防止皮蛋出現爛頭、節省堿用量等[4]。

本研究主要包括以下內容:以流變性等指標探究在化清期、凝結期五種NaOH濃度腌制料液下的雞皮蛋性質變化,根據其流變性與堿度增減確定第一階段最適料液堿濃度;以TPA質構、色差、感官等指標探究在更換料液后不同堿濃度下最佳腌制工藝條件,并研究雞皮蛋透明度的良好控制技術。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

雞蛋 武漢市九峰山雞養殖場同批次新鮮雞蛋;氫氧化鈉、乙醇(95%)、酚酞、氯化鈉、無水氯化鈣、HCl 國藥集團化學試劑有限公司,AR級;精制碘鹽 湖北鹽業集團有限公司;紅茶 臨滄市龍鳳茶業有限公司;蒸餾水 實驗室制備。

FA2004B型電子天平 上海越平科學儀器有限公司;AR-2140型分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;HH-8型數顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司;MJ-BL25C5型攪拌機 廣東美的生活電器制造有限公司;FJ-200型高速分散均質機 上海標本模型廠;101-2AB型電熱鼓風干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司;食品鹽度計(0～28%) 北京德明達光學儀器廠;AR-2000ex流變儀 美國 TA Instruments Lat1.2;UltraScan XEU3763型色度儀 柯尼卡美能達辦公系統(中國)有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1 工藝流程 如下:

定期抽樣:在腌制過程中,從腌制第二天開始,每個濃度組取樣品蛋若干進行指標測定,要求每組所取樣品蛋無人為因素損壞,切取相同部位測定。

1.2.2 皮蛋加工方法與分組 參考文獻方法[11-13]。

第一階段:取同一品種、同一飼養場、同一產蛋批次雞蛋200枚,統一清洗干凈,并將雞蛋分為5組,每組40個雞蛋。采用塘心皮蛋浸泡法[12]加工工藝腌制雞蛋,保證腌制條件一致且每次取樣順序一致。固定腌制條件為:溫度(25±2) ℃，蛋重∶料重=1∶1.5，以水重計,紅茶濃度為3%,NaCl濃度為3.5%，設置5個NaOH濃度梯度(0、2%、3%、4%、5%);料液配制方法:首先量取茶葉熬制的水4 L,再依次加入堿、食鹽混合并攪拌均勻,放涼后即可獲得料液(如果有大量沉淀可適當的加熱)。按照分組取0～14 d樣品測定指標。

第二階段:基于第一階段結果,3%、4%、5% NaOH濃度的雞蛋在腌制14 d后,分別將每組等分后(20個雞蛋)放入1%、3%濃度NaOH溶液中,進入第二階段腌制20 d。

1.2.3 料液堿濃度測定 參考文獻方法[14-16]。料液NaOH質量分數即料液堿濃度。HCl-BaCl2滴定法:配制中性的氯化鋇溶液備用,取1 mL的干凈吸管準確吸取1 mL料液于250 mL容量瓶中,加入10 mL氯化鋇溶液后用蒸餾水定容,搖勻過濾,取濾液25 mL于干凈的三角瓶中,滴2～3滴酚酞作指示劑,并用0.l mol/L的鹽酸滴定至溶液的粉紅色消失為止。平行三次實驗。

式(1)

式中:N為鹽酸的濃度,單位:mol/L;V為消耗鹽酸的體積,單位:mL;0.04為氫氧化鈉的毫克相當量,單位:mg;G為0.1毫升各溶液的重量,單位:g。

1.2.4 蛋清游離堿度的測定 參考文獻方法[17]。取蛋清待測樣品與水以質量比2∶1比例混合,將樣品用高速分散均質機上打勻;取15 g混合樣品,加入蒸餾水至250 mL,攪勻,用雙層紗布過濾,取濾液,待用。吸取50 mL濾液(皮蛋試樣),在附酸度計的磁力攪拌器上用0.1 mol/L的鹽酸溶液邊滴邊攪拌,直至溶液pH為7停止,平行兩次實驗。皮蛋的游離堿度(mg/l00 g)為:

式(2)

式中:X為試樣中的游離堿度(以氫氧化鈉含量計),單位:mg/100 g;V1為滴定試樣時消耗鹽酸標準滴定溶液的體積,單位:mL;V2為空白實驗消耗鹽酸標準滴定溶液的體積,單位:mol/L;C為鹽酸標準滴定溶液的實際濃度,單位:mol/L;40為與1.0 mL鹽酸標準滴定溶液[C(HCl)=1.00 mol/L]相當的NaOH的質量,單位:mg。

1.2.5 堿誘導蛋清凝膠形成中動態流變性質的測定 采用AR-2000ex流變儀,在樣品的線性黏彈區內,進行小振幅振蕩掃描實驗,測試樣品的彈性模量G′、損耗模量G″與相位角5。實驗條件:溫度為25 ℃;間距為1 mm;頻率范圍為0.1～10 rad/s;應變為2%[18]。

表1 感官評價標準Table 1 Standard of sensory evalution

1.2.6 色差測定 調整色度儀為RSIN模式,校正儀器,黑板和白板(black=0;white=0)。將準備好的待測樣品用透明保鮮膜包好在室溫下進行測定。測定時將蛋清的切割平面對準CCD攝像頭,每個樣品選擇六個部位在小孔徑光束下進行測定[19]。其中L*值為亮度,由小到大表示全黑至全白;a*值由小到大表示綠色至紅色;b*值由小到大表示藍色至黃色。

溶液白度測定:白度值(W)按式(3)計算,每組重復6次,取平均值。研究表明,白度值越大,感官可接受度越高。

式(3)

式中:L*為亮度,a*為正值表示偏紅,負值表示偏綠;b*為正值表示偏黃,負值表示偏藍。

1.2.7 質構分析 采用TPA質構分析模式,測試前速率1 mm/s,測試速率2 mm/s,測試后速率2 mm/s,壓縮比70%,恢復時間5 s,探頭型號為P/50,觸發力分別為5 g。質構參數:硬度、彈性、咀嚼性和內聚性,數據采集由計算機軟件完成。穿刺實驗的測定條件為:測試前速率5 mm/s,測試速率2 mm/s,測試后速率5 mm/s,測試距離為15 mm,探頭型號為P/0.5。考慮到兩次壓縮的破裂點無法確定,安排穿刺實驗測量破壞力具體值,以具體反映蛋清的凝膠強度,每組重復6次取平均值。

1.2.8 皮蛋感官評價 腌制25 d后組織10名經過感官培訓的人員對雞皮蛋進行感官評定。將雞皮蛋從腌制容器中取出,用清水洗凈,在光線良好的條件下觀察、觸按和品嘗,并分別從雞蛋皮蛋蛋殼、蛋白、蛋黃和風味四個方面來評價,具體評分標準見表1[20]。

1.2.9 數據統計 本實驗所有數據使用Microsoft Excel 2013和SPSS V17.0軟件進行統計分析和繪圖處理。

2 結果與分析

2.1加堿第一階段料液堿濃度、蛋清堿濃度含量的變化

0～14 d的不同堿濃度料液腌制過程中料液堿濃度變化見圖1。從圖可看出浸漬期間不同堿濃度的料液的堿含量變化趨勢相似,腌制初期由于堿液向皮蛋中的滲透,造成料液堿濃度的整體呈下降趨勢并普遍在8～10 d堿濃度達到最低(從2%～5%分別是135.7、249.3、319、392.3 mg/10 g),然后緩慢上升。5%濃度與2%濃度組料液下降幅度最大,而2%濃度組料液堿濃度達最低點的時間最短在8 d(28.85%),而5%濃度組在10 d左右(11.57%)。但在最低點后所有組均出現料液堿度上升的情況,這可能是由于未添加金屬離子,無法在蛋殼表面形成難溶物,因此未能在NaOH滲入過程中堵住氣孔,造成NaOH部分滲出[9,21]。在皮蛋腌制過程中,NaOH通過蛋殼進入蛋內,再由蛋白滲入蛋黃,蛋白遇強堿后變性形成具有彈性的凝膠體,蛋黃因蛋白質變性和脂肪固化形成凝固體[22]。NaOH繼續滲入會使蛋清局部出現再次化清[23-26],且在堿腐蝕的狀態下氣孔變大,所以出現料液堿度上升的情況。從整體來看料液堿濃度越高,變化趨勢相對越平穩,變化幅度相對越小。

圖1 皮蛋腌制14 d各組料液、蛋清堿濃度變化Fig.1 Alkalinity change of curing liquid and albumen during pickling period

圖2 不同NaOH濃度腌制過程中雞蛋清的動態流變圖(G′、G″)Fig.2 Evolution of G′ and G″ values of egg white at different stages

觀察圖1可得,各組蛋清堿濃度的變化有相同趨勢,但幅度不同。蛋清的堿濃度變化先呈現上升趨勢,在8～10 d時達到最大值,后緩慢下降趨于平穩。出現上述變化趨勢的原因可能是0～10 d料液中的NaOH通過蛋殼上的氣孔和向蛋內滲透,蛋內粘稠蛋白變成稀的透明水樣溶液,這時蛋白質完全變性,原來的束縛水變成自由水,但蛋白質分子的一、二級結構尚未受到破壞,已化清的蛋白還沒有失去熱凝固性。腌制初期是“化清期”,料液中的堿大量滲透入蛋內[9,26],所以料液堿濃度在這一階段下降較快,蛋清堿濃度上升較快。10～14 d變化不大,但由于沒有添加金屬離子,所以蛋清堿濃度仍呈緩慢上升的趨勢。該階段進入凝固階段,蛋白從稀水樣凝固成具有彈性的透明膠體。蛋白質分子在NaOH的作用下,二級結構開始受到破壞,氧鍵斷開,親水基團增加,大量自由水變為結合水,并與蛋白質分子連接呈凝膠狀[24,26-27]。從圖中還能看出,5%濃度組的蛋清堿濃度變化幅度最大,這可能是由于料液中堿液濃度相對高,形成了相對較高的滲透壓差,因此蛋清吸收堿的量最大;3%濃度組和4%濃度組的蛋清堿濃度變化波動較大,相對較典型,呈現先上升后下降的趨勢,這也和其他研究者研究的結果一致[9]。

2.2加堿第一階段堿誘導蛋清凝膠形成中動態流變性質的變化

圖2是第一階段不同NaOH濃度腌制過程中雞蛋清的動態流變圖,從圖中可以看出,在堿處理的開始階段,不同蛋清樣品表現出G′和G″部分下降、部分上升的趨勢,可能因為遇強堿后,蛋白質的氫鍵遭到破壞,蛋白質分子出現了一定程度的伸展和溶解。在進一步的堿處理中,G′和G″增加,0、2%、3%、4%、5%堿濃度組分別在2,4,8,6,12 d達到峰值,這表明蛋白質-蛋白質相互作用下凝膠網絡的發展。此時網絡結構的穩定已達到臨界狀態,經過堿進一步處理,結構穩定遭到破壞,表現出G′和G″的急劇減小。12 d時,5%堿濃度組腌制的蛋清的G′和G″大大增加,其他各組腌制的蛋清的G′和G″值均小于100 Pa。

存儲模量(G′)是膠體蛋白的彈性響應,存儲模量的大小也反映蛋白凝膠性的強弱[27]。由圖2可知,不同NaOH濃度下的蛋白的凝膠強度也不同。G′迅速上升,原因是由于蛋白之間的交聯作用,初步形成空間網絡結構。凝膠減弱過程,G′迅速降低,可能是由于蛋白開始變性造成的結果。蛋清靠近蛋殼部分直接接觸堿液出現部分化清現象導致蛋白的流動性增強,同時不同程度上破壞了蛋白的網絡結構,導致G′明顯降低,彈性減少,粘性增強[28]。

4%、5%堿濃度作用下蛋清的G′與G″在圖2中6～8 d時間段幾乎未減小,這是由于高堿濃度下蛋清化清期短,蛋清的化清期在8 d左右已經結束,蛋清開始形成凝膠。在不同時間,堿作用下蛋清經歷了以下三個階段:蛋白質分子溶解后,再用蛋清溶膠變成水合相,存儲模量(G′)和損耗模量(G″)相對較小;隨著NaOH溶液的滲透,蛋清開始凝固時,水被包裹在一個網絡系統,蛋清蛋白開始伸展和交織以形成三維網狀結構,G′和G″開始增加到最大值;NaOH進一步滲透,G′、G″開始減小,表明凝膠基質開始被破壞,這是由于凝膠溶解,結晶區的蛋白質結構開始松懈[26,29]。

綜合料液堿濃度、蛋清堿濃度變化以及對蛋清凝膠過程中的動態流變性質的分析可以看出,不同堿濃度料液腌制效果明顯不同,濃度越高,蛋清堿濃度變化相對越明顯,效果也越好,且料液NaOH濃度為3%、4%、5%的組結構凝結速度最快,用于第一階段料液濃度有利于縮短整個腌制時間。根據腌制效果對比,選取料液堿濃度3%、4%、5%三組為第一階段腌制基礎實驗濃度。

2.3加堿第二階段指標料液堿度

加堿第二階段料液堿度各組整體變化(圖3)趨勢相似,且浮動較小,25 d之前料液堿度幾乎不變。蛋清緩慢成熟,通過蛋殼上的氣孔和向蛋內滲透,致使料液中堿度出現部分下降的現象。但25 d之后各組料液堿度呈現上升的趨勢。出現上述變化趨勢的原因可能是第二階段更換料液后料液中的NaOH相較之前濃度普遍降低,且蛋清此時處于凝結后期,凝結基本完成,所以蛋清吸收堿速度變緩甚至停止。蛋清經歷化清期后凝結,蛋清在堿作用下變性,在經過這一階段后蛋清不再需要堿作用,但因為配料中未加入金屬離子,無法形成難溶化合物堵塞蛋殼上的氣孔,堿繼續滲透會使得蛋清再化次清[30-32],而此時蛋清相對料液堿度較高,通過氣孔滲透使得料液堿度再次出現上升。

圖3 更換料液后皮蛋腌制各組料液堿度變化Fig.3 Alkalinity change of curing liquid during pickling period

皮蛋中的蛋白質完全凝固后,應當控制料液中的NaOH濃度,否則堿濃度過高會使其繼續向皮蛋蛋清、蛋黃內滲透。當蛋白中的NaOH含量超過0.7%時,已經變性的蛋白質分子間由于相互作用形成空間結構將會被破壞,已經吸附的結合水又會釋放出來以自由水的形式存在,己凝固的蛋白又會再次液化。這種現象稱之為第二次化清,即俗稱的“堿傷”[28]。因此更換料液后的作用時間不宜過長,料液濃度不宜過高。

2.4加堿第二階段產品蛋清色差

表2為不同料液堿度對雞蛋皮蛋腌制過程中L*值、a*值、b*值、W值變化的影響。從a*值可以看出,雞皮蛋均呈紅色。腌制15～25 d,皮蛋a*值逐漸升高,多組在25 d達到最高,更換料液后的高堿度組(NaOH濃度>2%)則整體上升較慢,且達最大值時值相對較低。在25 d后皮蛋a*值普遍出現下降趨勢。可以看出不同腌制堿度對皮蛋紅度影響程度也有較大差異。觀察皮蛋L*值也可以看出,在25 d時L*值基本相等,并隨之出現了不同的增減趨勢。

表2 腌制過程中堿腌制濃度對蛋清顏色的影響Table 2 Effect of different NaOH concentration on egg white color in curing processing

在前25 d,各組皮蛋蛋清色澤a*值隨著浸漬時間延長而增大,表現為皮蛋色澤由黃色逐漸轉變為紅褐色,這是因為蛋清中的游離態糖在NaOH的作用下,其醛基與蛋白質氨基發生變色反應,實質是美拉德反應;25～30 d,a*值逐漸下降,這是由于蛋清中部分NaOH滲透入蛋黃中,導致蛋清中的變色反應減弱,并且隨著料液中堿滲透速率的降低,變色反應進一步減弱,表現為a*值不斷下降。各組皮蛋蛋清色澤L*值隨著浸漬時間延長而呈總體下降,表示蛋清色澤在不斷變深,同時蛋白質三維網絡狀凝膠結構的形成,皮蛋蛋白質逐漸呈現為半透明或不透明。

W值是綜合雞皮蛋內L*、a*、b*值的一種顏色綜合表示方式,能夠反映產品的整體顏色變化并且與產品整體外觀成顯著正相關[19],即白度值W越大,感官可接受度越高。由表2的W值可知,在腌制過程中(15～35 d)蛋清的白度先降低后增高再降低,白度值在料液堿濃度4%更換為1%時(以下用4%～1%代替,其他濃度同)腌制30 d時達到峰值。而蛋黃中的W值會隨著腌制時間的延長而逐漸增加,但是在腌制25～30 d后,均呈下降趨勢。

綜上所述,雞皮蛋樣品蛋白相比于其他皮蛋(普通無鉛工藝腌制皮蛋)的L*值較高(80左右),用該方法腌制的皮蛋透明度好,峰值出現在25～30 d之間。同時3%～3%濃度和5%～1%濃度腌制時白度值在25 d時達到最大,4%～1%和4%～3%腌制時在30 d時達到最大,最大值為4%～1%濃度下腌制30 d時。故可以確定腌制時間選擇25～30 d時感官接受度最佳。

2.5加堿第二階段TPA質構

圖4是不同堿濃度腌制蛋清的硬度、粘性、彈性、內聚性、咀嚼性隨時間變化圖。

圖4 第二階段不同堿濃度腌制蛋清的質構特性隨時間變化圖Fig.4 Change of Texture characteristic in preserved egg albumen during picking period注:第一階段料液堿濃度A 3%;B 4%;C 5%。

由圖可知,各組硬度呈先上升后下降的趨勢,在25 d時蛋清的硬度達最大值,且4%～1%濃度腌制25 d時達到實驗所測硬度最大值1061.856 g。各組彈性變化并不明顯,整體呈先上升后下降波動的趨勢,在第一階段堿濃度為4%、5%的條件下腌制的皮蛋在25 d時蛋清完全凝固,轉色效果好,與第一階段堿濃度為3%時的彈性值0.655、0.894相近,蛋清也未出現堿傷。咀嚼性也表現出相似的變化,這是因為堿性條件下,當松散的蛋白質結構通過氫鍵與自由水結合時,蛋白質會聚集在一起形成凝膠的網絡結構。但是由于NaOH繼續進入皮蛋中,會使凝膠結構破壞,蛋白會再次液化,即二次化清,且此時的變化不可逆,再次液化的蛋白將不能再形成凝膠結構[28-30,32]。在皮蛋腌制前期,隨著蛋內NaOH含量的增加,使蛋白充分變性、聚集形成堅實的網絡狀凝膠結構,表現為硬度、彈性和咀嚼性不斷增加。在皮蛋腌制后期,由于蛋白中NaOH含量減少,改變了蛋白凝膠已達到的平衡狀態,使蛋白質凝膠網絡結構出現松散,所以表現為彈性和咀嚼性隨腌制時間延長而有所降低;硬度則相反,由于蛋白中NaOH含量有所降低,避免了過量的堿對蛋白凝膠的“堿傷”,所以硬度仍然呈上升趨勢。

不同濃度組皮蛋的粘性、內聚性、膠性無顯著的變化趨勢。可能的原因是在腌制前期,隨著堿液與蛋清的相互作用,堿液已經破壞了蛋清內原有的穩定乳濁液,使蛋清逐漸凝固[29]。

綜合蛋清TPA的結果說明:在本實驗條件下,控制第一階段堿濃度為4%時腌制25 d時,蛋清彈性好、硬度高、堿味淡。控制第一階段堿濃度為5%時腌制25 d時,彈性相對無較大差異但硬度較差,但是咀嚼性較第一階段低堿度腌制高。

2.6加堿第二階段感官評價

表3 皮蛋感官品質比較Table 3 Comparison of sensory properties in different albumen

從表3中明顯可以看出在25 d時,4%～1%、4%～3%兩組濃度梯度條件下腌制產品具有較高的感官評分(83.38,80.89)。堿度過高或過低直接影響了料液中NaOH的滲透速率,隨之影響蛋清蛋白的凝膠以及皮蛋色澤的變化,最終影響皮蛋的感官品質,表現為口感上和外觀上的差異。從表中可以看出,蛋黃的感官評分集中在15分左右,這也表明蛋黃的口感和外觀差異相對較小,這是由于堿滲透蛋黃速率較慢,蛋黃的變化相比蛋清較小。

3 結論

腌制第一階段綜合腌制過程中料液堿度變化、蛋清堿濃度變化、G′與G″值變化,可得出3%、4%、5%這三組吸收NaOH速度較快,通過觀察化清所需時間較短,可有效縮短腌制時間,獲得凝膠性、流變性較好的皮蛋。所以第一階段選取的腌制基礎NaOH濃度為3%、4%、5%。

在第二階段更換不同濃度的低堿度料液的實驗中,通過測定蛋清的TPA質構特性,得出各項具體指標進行分析。從數據上可以看出不同濃度組皮蛋的粘性、內聚性、膠性無顯著的變化趨勢,而咀嚼性、硬度、彈性有一定差異。在堿濃度為4%～1%、4%～3%腌制25 d時,蛋清彈性好、硬度高、堿味淡;在堿濃度為5%～1%、5%～3%腌制25 d時,彈性相對無較大差異但硬度較差,咀嚼性較3%～1%、3%～3%、4%～1%高;色差的結果顯示,運用該方法腌制的雞皮蛋白度較高、透明度較好,這就說明在腌制過程中合理的調控堿度以及腌制時間是控制皮蛋良好透明度的關鍵措施,而且峰值在25～30 d之間的四個組別中,白度越高人們接受程度越好,蛋清越透明,所以腌制時間應在該范圍內最適宜;在感官評價中堿濃度為4%～1%、4%～3%兩組得分明顯高于其他組,4%～1%得分最高,且風味較其他組更好,易被大家接受。

綜上所述,可得最佳工藝為第一階段NaOH溶液濃度為4%,腌制14 d后更換料液,第二階段更換為1% NaOH溶液濃度料液,繼續腌制到25 d即可出缸。

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