雞皮蛋白凝膠提升雞蛋干品質配方優化研究

汪正熙，張佳敏，王衛

（1.成都大學 藥學與生物工程學院，四川 成都 610106；2.肉類加工四川省重點實驗室，四川 成都 610106）

雞蛋干是以雞蛋全蛋液、蛋清或蛋粉為原料，經過混合調味、裝模蒸制、切塊烘烤、真空包裝及滅菌后加工而成的一類休閑食品，質地和色澤與傳統豆腐干相似，因具有口感細膩、開袋即食和食用方便等特點而受消費者喜愛[1]。蛋白質均具有良好的凝膠性能，不同蛋白質其凝膠性能不同，不同蛋白質之間的相互作用會影響混合體系的質構、持水能力、流變性、熱力學特性等[2]。在雞蛋干加工過程中，較高溫度破壞肽鏈特定排列，致使部分非極性基團從分子內部暴露出來，分子間相互凝結形成立體網絡結構，存在的水分子充滿其立體網絡結構中，形成不可逆凝膠，賦予雞蛋干特定的硬度和彈性[3]。張強等[4]為了開發低膽固醇方便即食蛋制品、擴大蛋白液的利用范圍，研究了添加劑、干物質含量、熟制和鹵制工藝方式對蛋白液雞蛋干感官評價和質構參數的影響。張伯男[5]以傳統雞蛋干進行了創新，開發多款風味雞蛋干新產品。唐宏剛等[6]以蛋白液為主要原料制作雞蛋干，探究了穩定劑復合凝酸鹽、谷氨酰胺轉氨酶（glutamine transaminase，TG）、瓜爾豆膠、結冷膠等對蛋白液雞蛋干質構的影響，改進了蛋白液雞蛋干的加工配方，有效提升了蛋白液雞蛋干的感官品質和質構特性。

然而，產品在熱加工和高溫滅菌過程中由于雞蛋凝膠結構被破壞，往往出現滅菌后產品大量出水現象，導致產品變硬、彈性變差[7]。為此，提升雞蛋干產品凝膠穩定性，保持產品口感，是提升雞蛋干產品品質的關鍵。雞皮富含脂肪和蛋白質，可添加到飲料中增強飲料風味[8]，添加到乳化性香腸作為豬肥膘替代物[9-10]，另有研究表明，添加在肉制品中可顯著改善產品的凝膠性能[11]。大豆分離蛋白作為一種植物蛋白源，氨基酸組成合理，具有良好的凝膠性、溶解性、保水性[12]，可對食品的質構和感官特性帶來極大的改善[13]。孫明霞等[14]將大豆分離蛋白添加到熏煮香腸中，產品的質構特性可以得到明顯的改善。黃子璇等[15]將大豆分離蛋白添加到蛋黃醬乳液中能明顯增強產品的凍融穩定性。為此，本文擬研究雞皮與大豆分離蛋白復配形成蛋白凝膠，添加到雞蛋全蛋液中，以雞蛋干的質構性能作為評價指標，通過D-最優混料設計優化了雞皮、大豆分離蛋白、水、全蛋蛋液的復配比例，為改善雞蛋干產品質構特性，為新型雞蛋干產品研發提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞蛋：四川禾盛龍興牧業有限公司；雞皮：陜西石羊食品有限公司；大豆分離蛋白（soy protein isolate，SPI）：鄭州博研生物科技有限公司；調味料、調香料：十陵鎮好樂購超市。

高剪切混合乳化機（KFS-Ⅱ）：上海豐日化設備有限公司；物性測試儀（TA-XT plus）：英國Stable Micro Systems有限公司；電子分析天平（JA2003N）：上海佑科儀器儀表有限公司；真空包裝機（GY-2B-6202）：江西贛云食品機械有限公司。

1.2 雞蛋干加工工藝

1.2.1 蛋白凝膠調制

雞皮去除殘留毛根及皮下脂肪，清洗干凈，瀝除水分，斬拌至糜狀，20目過濾后制得雞皮糜。

將8 g大豆分離蛋白與30 g水按比例混合，充分攪拌溶脹至無顆粒后，再加入8 g雞皮糜，用高剪切均質機處理至細膩的乳化狀態，冷藏24 h形成凝膠。

1.2.2 雞蛋干制作

新鮮雞蛋清洗干凈并晾干表面水分，打蛋，攪拌均勻過20目網篩，制得全蛋液；

將預制凝膠與55 g蛋液混合，并加入輔料調味。以預制凝膠與蛋液的總量為100%計，輔料配方：鹽1.1%、生抽1.0%、味精0.1%、雞精1.0%。用攪拌機將所有物料混合均勻，倒入模具。在80℃條件下蒸制1 h使雞蛋干凝固，冷卻后分割成30 mm×25 mm×10 mm的塊狀，再于80℃烘箱中烘烤35 min；最后將烘烤后的雞蛋干真空包裝后于121℃條件下滅菌15 min，冷卻即得成品。

1.3 試驗方案

1.3.1 單因素試驗設計

在預試驗的基礎上，分別研究雞皮糜、SPI、水及蛋液各成分的添加量對雞蛋干產品硬度和彈性的影響，確定各組分的適宜添加范圍，單因素試驗條件如表1所示。

表1 單因素試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of single factor experimental

1.3.2 優化試驗

根據單因素試驗結果，以雞皮糜、SPI、水和蛋液的添加量為變量，以雞蛋干的硬度、彈性綜合評分為響應值，采用D-最優混料試驗（D-optimal）設計對原料配比進行優化。

1.4 全質構分析

用12 mm圓形打孔器鉆取Φ12 mm×10 mm的雞蛋干樣品。質構分析儀參數為探頭：P/36R—圓柱形探頭；測試前速度：1.00 mm/s；測中速度：5.00 mm/s；測后速度：5.00 mm/s，壓縮距離：5.00 mm；測試時間：5 s；觸發力：5 g。每組樣品測定3個平行，結果取平均值。

通過質構儀測得的樣品硬度和彈性，每次試驗做3個平行樣品，并且將各項指標標準化為0～1之間的歸一值[16]。對取值越小越好的（硬度）和取值越大越好的因素（彈性）采用Hassan方法分別進行數學轉換求得歸一值dmin和dmax，公式如下。

dmin=（Yhmax-Yh）/（Yhmax-Yhmin）

dmax=（Ys-Ysmin）/（Ysmax-Ysmin）

式中：dmin為硬度歸一值；dmax為彈性歸一值；Yhmax、Ysmax為硬度、彈性的最大值；Yhmin、Ysmin為硬度、彈性的最小值；Yh、Ys為硬度、彈性的實際值。

根據文獻權重分配[17]方法，并依本試驗實際情況進行一些修改，硬度和彈性的評分權重依次為0.6、0.4，將每一個指標的歸一值乘以各自權重值，兩者相加得到雞蛋干每個樣品的綜合評分Y，綜合評分Y=0.6 × dmin+0.4 × dmax。

1.5 數據統計分析

試驗數據利用Microsoft Excel 2010及Graph Pad Prism 5進行統計處理，用Design Expert 8.0.6建立D-最優混料設計曲面回歸方程。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 雞皮糜添加量對彈性和硬度的影響

雞皮糜添加量對彈性和硬度的影響見圖1。

圖1 雞皮糜添加量對彈性和硬度的影響Fig.1 Effect of chicken skin addition on springiness and hardness

由圖1可知，隨著雞皮糜添加量的增加，雞蛋干的硬度降低，彈性上升。雞皮糜的主要成分為脂肪和明膠。明膠凝膠網絡中的三螺旋發揮重要的纏結作用，三螺旋結構主要由氫鍵維持，劇烈的機械運動及高溫等外部條件都容易導致明膠三螺旋結構被破壞，網狀結構破壞，蛋白質網絡結構越致密、均勻，其硬度越高。因此隨著雞皮糜添加量的增加，雞蛋干蒸煮前由明膠形成的網狀結構范圍越廣，雞蛋干經高溫蒸煮后，大面積破壞網狀結構，硬度減小[18-19]。隨著雞皮糜的添加，脂肪含量增加，彈性增加，與郭希娟等[20]添加脂肪對肉片質構分析結果相似。當雞皮糜添加量在8 g左右硬度和彈性適中，即雞皮糜百分比為總量的5.10%～9.71%為宜，因此選擇雞皮糜添加量5%～10%作為D-最優混料設計范圍。

2.1.2 SPI添加量對彈性和硬度的影響

SPI添加量對彈性和硬度的影響見圖2。

圖2 SPI添加量對彈性和硬度的影響Fig.2 Effects of soybean protein isolate addition on springiness and hardness

由圖2可知，隨著SPI添加量不斷增大，雞蛋干的硬度增大，彈性上升。在凝膠形成過程中，二硫鍵起到關鍵性作用，對SPI來說，含有11S蛋白和7S蛋白，11S蛋白含有大量巰基，巰基含量直接決定了二硫鍵的數量，因此，隨著SPI含量增加，巰基含量增多，形成的二硫鍵增多，雞蛋干硬度增大[21]。SPI具有親水親油性，隨著SPI含量增加，蛋清含量相對減少，SPI混合蛋白的持水力上升，彈性增加，這樣的結果與廖安等的研究結果相似[22]。當SPI添加量在8 g左右時，形成的雞蛋干硬度和彈性都適中，即SPI百分比為總量的5.10%～9.71%為宜，因此選擇SPI添加量5%～10%作為D-最優混料設計范圍。

2.1.3 水添加量對彈性和硬度的影響

水添加量對彈性和硬度的影響見圖3。

由圖3可知，雞蛋干硬度隨著水的添加先增加后減小，當水添加量為25 g時出現最高值，為（1 638.289±28）g；彈性隨水的添加先增加后減小，當水添加量為25 g時最大值為0.977±0.003。蛋白質的凝膠結構主要是被氫鍵、疏水相互作用與電偶極矩之間的平衡控制。隨著水分增加，加熱后SPI的蛋白質分子從自然狀態解折疊，亞基解離并形成部分的可溶性聚體，從而增強了蛋白質分子內及與水分子間的相互作用，增強了三維結構，導致硬度增加，與賈子璇等[23]、程春梅等[24]等的報道相似。隨著水分再次增加，稀釋了雞蛋蛋白濃度，蛋白質與水之間的平衡失控，分子間通過氫鍵結合的幾率減小，導致雞蛋蛋白的β－折疊結構減少，形成的凝膠網絡結構強度下降，雞蛋干的硬度減小，這與胡瑞等[25]、徐保立等[26]的研究結果相似。蛋白質等大分子吸水膨脹，SPI和蛋清蛋白互不相容等特性導致在水添加量較少時，蛋白質間形成的網絡結構疏松，組織脆弱，彈性較小，水添加量繼續增加，水分對蛋白質的溶脹作用，暴露新的基團，基團之間可能形成氫鍵、疏水鍵和二硫交聯鍵，組織相對致密，雞蛋干相對光滑并具有較好彈性[27]。當水添加量為25 g左右時，形成的雞蛋干結構組織致密且富有彈性，硬度適中，即水百分比為總量的21.97%～29.70%為宜，因此選擇水添加量20%～30%作為D-最優混料設計范圍。

圖3 水添加量對彈性和硬度的影響Fig.3 Effects of water addition on springiness and hardness

2.1.4 蛋液添加量對彈性和硬度的影響

蛋液添加量對彈性和硬度的影響見圖4。

圖4 蛋液添加量對彈性和硬度的影響Fig.4 Effects of egg liquid addition on springiness and hardness

由圖4可知，雞蛋干硬度隨著蛋液添加量的增加而增大，最后趨于平緩，彈性先增加后減小，當蛋液添加60 g時最高值為0.973±0.002。硬度增加可能是因為蛋液蛋白質與SPI之間的疏水作用和二硫鍵的作用增強，分子間形成致密的結構，硬度增強，最后趨于平緩是因為隨著蛋液添加量的增加，最后的硬度無限接近蛋液硬度[28-29]。由于蛋清蛋白與SPI之間互不相溶，蛋黃的固形物含量高于蛋清蛋白等原因是影響彈性的主要原因，并且蛋清蛋白本身缺乏彈性是另一個原因[30]。當添加量在60 g附近，保持較高的彈性，因此繼續添加全蛋蛋液，蛋清蛋白相對蛋黃增加更多，雞蛋干彈性降低。ZHANG等[31]對不同比例及不同蛋液成分-SPI復配凝膠特征進行分析，結果表明當全蛋蛋液超過50%彈性逐漸降低，然而隨著蛋清蛋白的增加，蛋清蛋白-SPI凝膠保持較高的彈性不變。當蛋液添加量為60 g左右時，形成的雞蛋干硬度和彈性適中，即蛋液百分比為總量的52.08%～60.34%為宜，因此選擇蛋液添加量50%～70%作為D-最優混料設計范圍。

2.2 優化試驗結果

根據單因素試驗結果，對單因素試驗選擇的適宜范圍稍作調整并保證不超出單因素篩選范圍。因此設計混料試驗的因素及水平范圍為：雞皮糜（5%～10%），大豆分離蛋白（5%～10%），水（20%～30%），蛋液（50%～70%），最優混料設計優化結果根據歸一法，權重分析進行相關數據處理見表2，回歸與方差分析結果見表3。

表2 Doptimal試驗設計及結果Table 2 D-optimal mixture design and the result

如表3所示，以綜合評分Y為響應值，模型P<0.01，說明該模型極顯著，雞皮糜、大豆分離蛋白、水、蛋液具有顯著的交互作用，能夠很好地描述各因素與綜合指標之間的關系。失擬項P=0.7525>0.1，說明該試驗結果與數學模型擬合良好，可運用該數學模型來推測試驗結果。方程相關系數R2=0.991 4，說明變量規范化綜合得分的變異中有99.14%是由變量（A、B、C、D）引起的。校正后的相關系數R2Adj=0.972 8，表明模型方程能很好地擬合指標與配方比例關系。校正后試驗的變異系數C.V.%=6.59<15，說明置信度較高，該模型方程可以較好反映真實試驗值，可以運用此模型分析綜合指標的變化。從表3中可以看出，BC、BD、CD、BCD的影響極顯著（P<0.01），ABC、ACD的影響顯著（P<0.05），而 AB、AC、AD、ABD的影響不顯著（P>0.05）。通過擬合得到回歸方程：Y=-1.239 14A-17.352 4B-2.5360C-0.2092D+0.51896AB+0.01058AC-0.030 88AD+0.600 14BC+0.234 21BD+0.041 993CD-0.015 199ABC-0.000 8ABD+0.002 3ACD-0.007 4BCD。

表3 回歸與方差分析結果Table 3 Variance analysis for the fitted regression equation

4種配料配比對綜合指標影響的等高線圖及3D效應面圖見圖5。

圖5描述了4種原料配方對規范化各項評價指標的綜合評分的影響作用，結合等高線圖和3D效應面圖譜可以發現，響應面為曲線，說明4種原料對綜合評分都有顯著影響并且4種成分之間具有交互作用，同時由等高線及回歸模型可以看出雞皮糜、SPI、水、蛋液的影響差異極顯著。可能是因為雞皮中的膠原蛋白和SPI吸水溶脹，殘基暴露，與蛋液蛋白殘基形成三維網絡結構致密，增強雞蛋干硬度及保水性，同時雞皮中的油脂滯留在網絡結構中，加強雞蛋干彈性，促進凝膠類乳液形成[32]。并且，SPI與蛋液蛋白在凝膠性上不是簡單的線性疊加關系，具有協同效果[22]。SPI的疏水基和親水基導致其具有吸水性和吸油性，隨著其添加量的增加，硬度、彈性減小，與鄭曉楠等[33]、CHU等[34]的研究結果吻合。

因綜合評分不能超1，得到3個雞蛋干優化配方：5%雞皮糜，5.357%大豆分離蛋白，24.459%水，65.184%蛋液，綜合指標Y=0.987 6，期望值0.986（配方一）；6.79%雞皮糜，10%大豆分離蛋白，30%水，51.21%蛋液，綜合指標Y=0.983 3，期望值0.981（配方二）；5%雞皮糜，6.895%大豆分離蛋白，20%水，68.105%蛋液，綜合指標Y=0.904 3，期望值0.892（配方三）。分析優化結果可知，期望值越接近1綜合評價越好，因此選擇配方一作為最優配方。

得到優化配方后進行驗證試驗，對3個配方進行驗證，分別為硬度744.962 g，彈性0.998，綜合評分0.989（P>0.05）；硬度 740.876 g，彈性 0.995，綜合評分0.983（P>0.05）；硬度 980.094 g，彈性 0.991，綜合評分0.889（P>0.05），實測值與預測值差異不顯著（P>0.05）。說明得到的目標配方和預測值可靠，與試驗值一致，回歸方程能夠較好地反映因素對雞蛋干綜合指標的影響。

3 結論

單因素試驗結果表明，在蛋液中添加適宜比例的雞皮蛋白復配凝膠，可有效改善產品的硬度和彈性，各成分的適宜比例范圍為：雞皮糜5%～10%，大豆分離蛋白（SPI）5%～10%，水 20%～30%，蛋液 50%～70%。通過D-optimal混料設計優化確定原料的最佳配方：雞皮糜添加量5.00%，大豆分離蛋白添加量5.36%，水添加量24.46%，蛋液添加量65.18%。在確定的最佳配方比例下制作雞蛋干，經驗證，優化配方的硬度為744.962 g，彈性為0.998，綜合評分Y為0.989，與預測值0.987 6差異不顯著（P>0.05），在此條件下的雞蛋干硬度適中，質地適口，口感細膩，外觀呈現淡黃色，具有良好的食用品質和加工特性。

在雞蛋干加工中添加適宜的凝膠蛋白可顯著改善蛋干的硬度和彈性，富含膠原蛋白的雞皮可與大豆分離蛋白（SPI）調制出效能穩定的凝膠蛋白，雞皮糜和SPI結合形成穩定的三維網狀結構，有利于保持雞蛋干的水分，同時雞皮中的油脂成分還能改善雞蛋干的口感。