袁宇涵,王巖,張亮,王亮,劉云國*
(1.新疆大學 生命科學與技術學院,烏魯木齊 830046;2.臨沂大學 生命科學學院,山東 臨沂 276000;3.臨沂小魯生物科技有限公司,山東 臨沂 276000)
禽蛋具有優良的功能特性和生物活性,禽蛋中的某些成分,如肽、氨基酸等,具有抗炎、抗氧化、保護心血管、改善記憶力等作用,能夠調節細胞功能和生理動態平衡[1-5]。蛋制品是人類飲食的重要組成部分,是優質蛋白質、維生素、礦物質和脂肪的極好來源。其種類繁多,具有高營養、易消化、用途廣等特點,已成為世界公認的必備優質食品。
我國是世界上最大的禽蛋生產國,禽蛋產量約占世界的四成,然而從世界情況來看,中國的蛋制品比例不足5%,而美國、日本的蛋制品比例均超過40%[6-7]。依托最大禽蛋生產國的優勢,我國人均禽蛋占有量達到發達國家水平,但我國蛋制品行業門檻較低,加工水平較差,80%~90%的鮮蛋制品都由中小作坊和家庭單位生產,大型企業規模化生產較少。且大多數蛋制品企業仍停留在制作皮蛋、鹵蛋等初級加工產品水平,很少進行蛋殼、蛋液深加工產品的制作。烘焙、餐飲、醫藥行業的快速發展,也拉動了人們對蛋品的需求,因此我國的蛋制品加工行業前景廣闊,具有很大的市場空間[8-9]。
隨著禽蛋行業的逐漸發展,人們開始注重禽蛋副產物的利用,但禽蛋副產物的市場還遠遠沒有跟上發展的步伐,在大量禽蛋被消費的同時,每年有大量的蛋殼未被利用便被丟棄,如果任其積累,不僅造成了資源的嚴重浪費,同時也對環境造成了污染。如何有效處理禽蛋副產物已經成為了目前亟待解決的問題。
針對禽蛋資源以及傳統加工方式,本文綜述了國內外多種蛋制品加工技術的最新進展,同時闡述了禽蛋副產物的營養價值與經濟價值,指出禽蛋副產物利用存在的問題和可行的解決方案,為蛋制品深加工與副產物有效利用提供了理論依據。
腌制蛋制品在我國歷史悠久,深受老百姓喜愛,在部分亞洲地區也受到人們的追捧。腌制蛋主要是通過鹽、堿等不同輔料加工腌制處理而成,具有風味獨特、易于攜帶、食用方便等特點,主要包括皮蛋、咸蛋、鹵蛋、臭蛋等。
1.1.1 皮蛋
皮蛋是我國特有的傳統風味食品,無論是北方的“松花蛋”,還是南方的“皮蛋”、中原的“變蛋”,均受到人們的喜愛。皮蛋不僅具有食用價值,而且具有藥用價值。中醫溫病學家王士雄在《隨息居飲食譜》中提到:“皮蛋,味辛、澀、甘、咸,能瀉熱、醒酒、去大腸火,治瀉痢,能散能斂?!眰鹘y皮蛋制作通常是以新鮮禽蛋為原料,經水、純堿、紅茶末、生石灰、食鹽等配料配制成的料液腌制而成,該法制作的皮蛋中鉛含量高于我國標準,在人體中累積會造成慢性中毒,并且部分不法商販在腌制過程中使用過量氧化鉛,導致出現兒童骨骼、牙齒、智力發育異常、成人脫發等鉛中毒癥狀。于沛等[10]使用硫酸銅和硫酸鋅復配劑代替氧化鉛進行腌制,有效降低了皮蛋中鉛含量,同時確定腌制溫度、NaOH濃度和腌制時間為主要影響因素,得到最佳腌制條件為銅鋅復配液濃度0.40%、銅鋅復配比1∶2、腌制溫度15 ℃、NaOH濃度4%、腌制時間18 d。馮婷婷等[11]采用階段調堿法結合傳統腌制,選取料液NaOH質量分數5.5%的皮蛋,在11 d后將腌制液NaOH質量分數降低為0.3%,腌至成熟,最終得出無堿傷、腌制周期短的皮蛋。
皮蛋產量在我國蛋制品中居于首位,為滿足市場供應,縮短皮蛋的生產周期,徐海祥等[12]采用酶解結合中溫處理技術,利用木瓜蛋白酶對殼下膜進行酶解,使腌制液更快滲入蛋內,與傳統腌制工藝相比,生產效率提高3倍。Sun等[13]利用真空技術腌制皮蛋,生產時間為傳統方法的1/3,大大縮短了皮蛋的腌制周期。
1.1.2 咸蛋
食鹽浸泡是腌制咸蛋的傳統方法,包括鹽水法、灰包法、沙腌法等,基于這些技術,劉蒙佳等[14]改變腌制時間、食鹽添加量與香辛料含量來影響咸鴨蛋的質量,最終確定腌制時間20 d、食鹽添加量17.5 g/mL、香辛料含量6%為最佳工藝條件。王石泉等[15]通過腌制過程中脈動壓與超聲波聯用,加速食鹽向蛋內的滲透,3 d即可腌制成熟,大大縮短了腌制周期,同時也增強了鹽分與風味物質。楊哪等[16]采用磁電輔助進行快速腌制,在7 d時,體系電壓3 V/cm,磁場強度0.09 T下,蛋清鹽分質量分數、蛋黃鹽分質量分數、蛋黃出油率分別為傳統腌制的4.9,3.1,2.3倍。邵萍等[17]用檸檬酸進行腌制前處理,此后設置溫度40 ℃,真空度0.1 MPa,每天維持23 h進行減壓腌制,6 d即可達到咸蛋成熟的標準。
1.1.3 鹵蛋
鹵蛋是一種由各種香辛料及肉汁加工而成的蛋制品,由于其口感好、味道佳,已成為老百姓餐桌上很常見的一種食品?;邴u蛋的普遍性,人們對鹵蛋品質及鹵料的選擇是目前最值得研究的方向之一。趙節昌等[18]比較了鹵制、腌制、超聲腌制、殺菌、超聲腌制并殺菌這5類加工工藝制作的鹵蛋,結果表明,超聲腌制并殺菌后鹵蛋的質量、色澤均發生了不同的變化,同時也不能有效地縮短時間,因此如何對工藝進行優化,還需要更多的研究。針對鹵料的選擇,朱建勇等[19]探究了在鹵液中分別加入紅茶、黑茶、烏龍茶、綠茶的效果,結果表明,4種茶葉均能對鹵蛋的品質起到一定的影響,其中添加紅茶可以改善鹵蛋的彈性與咀嚼性,并有效降低pH,使鹵蛋呈弱堿性,滿足科學飲食的要求。
1.1.4 臭蛋
臭蛋是一種類似于臭豆腐、臭鱖魚的特色小吃食品。主要產地為我國河北、山東一帶,因味道獨特,其消費群體較為小眾,目前主要由家庭式小作坊進行自然腌制。谷新晰等[20]對臭蛋進行了優勢菌種篩選與風味物質檢測,最終確定菌株海境芽孢桿菌屬和鹽單胞菌屬為優勢菌,硫化物為主要風味物質,為日后臭蛋大規模加工生產提供了有力依據。
干燥蛋制品是由鮮蛋經打蛋后將蛋液干燥處理,去除水分所制成的產品。因其水分含量低,微生物生長緩慢,干燥蛋制品可以在常溫下放置很長一段時間。干燥蛋制品的主要工藝流程為:打蛋→蛋液攪拌→殺菌→干燥→出粉→冷卻→篩粉→包裝。
蛋粉是經干燥后得到的粉末狀蛋制品,相對于鮮蛋,保質期更長,更方便于運輸、貯藏和使用。蛋粉已經廣泛應用于冷飲、糖果以及各種面食產品中。鄭毅等[21]研制了一種含有雨生紅球藻的蛋粉片,在常溫下有效期可達到12個月,具有良好的抗氧化和抗衰老能力。劉華橋等[22]將雞蛋浸泡在紫蘇汁、姜粉、紅茶粉中2 h后加酵母進行發酵,加入曲霉脂肪酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、菠蘿蛋白酶進行酶解,后經過濾、真空濃縮、冷凍干燥、粉碎得到雞胚蛋粉,同時在此基礎上添加葡萄糖、蜂蜜等輔料,制備出更易于攜帶、飲用的雞胚蛋飲料。林麗等[23]將全蛋粉與奶粉結合,開發了一種復合奶片,確定全蛋粉與奶粉配比2∶7添加,0.7%蛋白糖、14%植脂末,實現了雞蛋和奶粉的雙重營養價值。
干燥是干燥蛋制品生產中關鍵的一道工序,通過噴霧干燥、真空冷凍干燥、熱風干燥、微波干燥、紅外干燥等方式可以對蛋液進行干燥,其中噴霧干燥法最優,真空冷凍干燥法次之,紅外干燥、微波干燥和熱風干燥相對來說對營養成分損失較大,沖調性能較差[24]。
噴霧干燥是通過機械作用,將需要干燥的物料霧化,與熱空氣接觸,除去大部分水分,使物料中的固體物質干燥成粉末。王清平等[25]通過改變噴霧干燥設備的工藝參數,將進風溫度設置為170 ℃,出風溫度設置為68~70 ℃,卵黃免疫球蛋白活性得到保護,蛋黃粉水分符合標準。
真空冷凍干燥技術是利用升華的原理使物料脫水干燥,同時保護物料的主要結構和形狀,最大程度保留營養物質和生物活性物質。沈青等[26]比較了真空冷凍干燥與噴霧干燥對全蛋粉理化特性的影響,真空冷凍干燥制成的全蛋粉溶解度、乳化活性、起泡性均高于噴霧干燥法制得的全蛋粉,表明真空冷凍干燥法制成的全蛋粉較優于噴霧干燥法制成的全蛋粉。
液蛋是指鮮蛋經去殼、打蛋、殺菌、包裝等處理制成的液體蛋制品,液蛋水分含量較高,易于腐敗,僅可在低溫下短時間貯藏,為保證食用安全、增加貯藏時間,目前采取了一些不同方式進行消毒滅菌。由于液蛋保存了大部分的營養物質,因此也被稱為鮮蛋的代替品。
醋蛋液作為民間流傳的食療偏方,已經廣為人知,不僅具有減肥、降低血脂的效果,還能增強人體免疫力,起到抗疲勞的作用。醋蛋液當今依然使用傳統的浸泡方式[27],對于這一現狀,目前主要致力于對浸泡條件的優化,張娜等[28]通過中心旋轉回歸試驗建立三因素三水平的回歸模型,通過響應面分析,確定在溫度25.28 ℃、時間60.37 h、米醋量153.32 mL時,所制得的醋蛋液共含有18種氨基酸,充分滿足了人體的消化吸收。陳雨潔[29]通過控制蛋醋比與浸泡時間,確定浸泡時間3 d、蛋醋比1∶3時,醋蛋液穩定性較高,并通過臭氧處理,使醋蛋液的腥味得到有效控制。
我國液蛋制品生產于2005年前后,相比于其他國家各式各樣的液蛋產品,發展較為落后,對于液蛋制品的加工方法、質量監測、殺菌技術也需要多加完善。田思雨等[30]改良液蛋生產工藝,通過加入0.2%干姜、0.4%山奈、0.6%小茴香、0.6%肉蔻、0.6%香果配制的調料水使液蛋中不良風味減弱,達到大眾可接受的程度。溫佳奇等[31]通過將雞蛋在5個不同濃度二氧化氯消毒劑中浸泡不同時間,并對蛋液起泡性、泡沫穩定性和揮發性鹽基氮進行測定,結果表明將雞蛋在濃度為125 mg/L的二氧化氯中浸泡5 min,可以殺滅蛋殼表面99.9%的微生物,起到有效保鮮的作用。
巴氏殺菌法廣泛用于液蛋制品的滅菌,但是由于巴氏殺菌會導致蛋白質變性、加工性能降低、產品質量損害,目前對于該法的改進也是一大熱點。Ho等[32]通過生產較低分子量的氨基酸與肽片段的蛋清水解物,確定最佳濃度為1%,有效減少了無菌蛋液起泡性和穩定性的損失,降低了巴氏殺菌法對液蛋的負面影響。Zhu等[33]開發基于射頻加熱的巴氏殺菌法,通過控制射頻加熱時間與電極間隙尺寸來控制液蛋中的微生物,有效地解決了液蛋制品質量損害的問題,保持了液蛋制品的起泡性、乳化性。
休閑蛋制品已經逐漸成為人們閑暇、休息時所必備的食品之一,面對日益增長的市場需求以及龐大的蛋制品消費體量,越來越多種類的休閑蛋制品進入人們視野,如蛋撻、蛋腸、蛋黃醬、雞蛋豆腐等。休閑蛋制品的感官品質高,食用方便,根據IEC(International Egg Commission,世界蛋品協會)預測,2025年我國的休閑蛋制品占比將達到30%,具有很高的市場占有率。
1.4.1 蛋撻
一般蛋撻的制作工藝流程為:配料→拌料→揉面→搟面→松弛→成型→整形→涂油→烤制→成品→包裝。
喻弘等[34]采用稱量物料→軟化黃油→ 面團調制→冷藏醒發→搟面、折疊→入?!洳亍婵尽鋮s、脫模的工藝流程制作蛋撻皮,滿足了外觀和口感的雙重標準,為蛋撻整體味道起到了巨大幫助。
緒亞鑫等[35]控制蛋液發酵條件,以乳酸乳球菌、嗜熱鏈球菌、梅利斯叢梗孢酵母為發酵劑,在接種量2%、發酵溫度42 ℃、發酵時間42 h的發酵條件下,制備了口感良好的蛋撻,同時賦予了其獨特的風味。
1.4.2 蛋腸
據調查,農村幼兒園兩教一保、兩教兩保的比例合計僅為5.46%,師幼比1∶10以下幼兒園也僅為3.64%,具有事業編制的教師比例為1.82%,持有教師資格證者為36.36%,小學高級職稱和一級職稱教師占比都是0.00%??梢姡r村幼兒教師不僅數量缺口巨大,而且優質教師資源缺乏嚴重。
吉艷莉等[36]為改善蛋腸營養單一的問題,研制了一種全蛋液和蔬菜粉的蛋腸,該產品工藝為:清洗→打蛋→攪拌→均勻→灌制→漂洗→煮制→冷卻→真空封裝、殺菌→成品。
郭萌等[37]進一步研制了一種蔬菜丁蛋腸,并通過使用旋轉蒸發器將100 g全蛋液中6%的水分蒸發,添加6%的全蛋粉解決了蛋腸的出水問題。
1.4.3 蛋黃醬
蛋黃醬作為一種調味醬,因其獨特的風味已經廣泛應用于中餐與西餐之中,但由于其高熱量的負面效果,開發低脂蛋黃醬已成為當前的研究熱點之一[38-39]。李夢倩等[40]基于單因素及響應面法進行低脂蛋黃醬工藝的優化,最終確定最佳工藝條件為:蛋黃添加量14.24%,脂肪替代率31.48%,蕎麥淀粉脂肪替代品DE值3.86。郭綽等[41]從低脂蛋黃醬結構化入手,以海藻酸鈉為原料,通過誘導蛋黃與海藻酸鈉發生靜電作用,賦予了蛋黃醬良好的黏彈性。
1.4.4 雞蛋豆腐
雞蛋豆腐是以雞蛋為原料,在雞蛋高品質、高營養的基礎上以豆腐的爽滑鮮嫩,制作成凍膠狀的食品,目前已經成為大眾喜愛的菜肴之一。雖然雞蛋豆腐在餐桌上很受歡迎,但是制作雞蛋豆腐的工藝卻相差無幾,流程大致可歸結為:大豆稱量→浸泡→水洗→磨漿→添加雞蛋→煮漿→點漿→灌裝→加溫→冷卻→成品。
郭萌等[43]研制了類似于內酯豆腐和北豆腐的兩款軟硬雞蛋豆腐,并對兩款產品的最佳配方分別進行探討,對蛋制品的開發具有積極的意義。
蛋制品加工行業的逐漸發展,使得人們開始關注禽蛋副產物的多樣性開發。蛋殼、蛋殼膜等副產物通常被視為廢料丟棄,如果能充分利用它們,將其有效轉化為增值產品,不僅可以增加產值,也可以有效避免其對環境的污染。由于禽蛋副產品可觀的經濟價值和營養價值,其在食品、化妝品和制藥行業中越來越受到重視。
蛋殼主要由碳酸鈣(約96%)和有機基質中的礦物質組成,是良好的鈣補充來源,但由于巨大的禽蛋生產量,每天都有成噸蛋殼被丟棄,不僅造成了資源的浪費,最終被填埋還會產生甲烷,進而導致全球變暖。近年來,廢棄蛋殼的綜合利用逐漸成為熱點。利用放電輔助機械研磨、脈沖電場、高強度脈沖電場等技術均能從蛋殼中提取鈣,可用于生物醫學與食品行業中。Ing等[44]利用蛋殼粉作為水泥替代品生產混凝土,在10%的含量下,與常規混凝土相比,具有改善硬化性能、縮短凝固時間、增加抗滲水性和抗碳化性的優點。
蛋殼膜是一種基于蛋白質的纖維組織,位于蛋殼和蛋清之間,能夠提供抵御細菌入侵的保護[45], Ahmed等[46]將蛋殼膜加工成微粉化粉末,命名為“蛋殼膜粉末”,蛋殼膜粉末的蛋白質組學分析鑒定了110種蛋白質,包括膠原蛋白和富含半胱氨酸的蛋殼膜蛋白等結構蛋白,同時研究了蛋殼膜粉末促進傷口愈合的功能,包括對細菌等外部刺激的反應、防御反應、炎性反應和細胞黏附,結果顯示,蛋殼膜粉末在第3,7,10天顯著加速了小鼠傷口的愈合,可作為一種新型的傷口愈合促進劑。Mensah等[47]對蛋殼膜樣品進行了材料特性分析,包括光學透明度、孔隙率、流體吸收、熱穩定性、機械特性分析,利用人角膜上皮細胞和角膜基質細胞進行的體外生物學研究顯示出良好的生物相容性,可用于角膜傷口的愈合。
蛋黃中蛋白質主要以脂蛋白的形式存在,包括低密度脂蛋白(65%)、高密度脂蛋白(16%)、卵黃高磷蛋白(4%)、卵黃免疫球蛋白(10%)。張育輝等[48]破壞蛋黃膜,添加1.6%的食鹽、5%的白酒,在26 ℃、36 h的條件下,腌制出了色澤、風味俱佳的咸蛋黃調味料,對咸蛋黃的腌制工藝進行了有效優化。Marcet等[49]將蛋黃蛋白經乙醇提取后殘留的脫脂蛋白廢物制備成一種可食用膜,與明膠和酪蛋白酸鹽可食用膜相比,顯示出較好的光阻隔性、低水溶性和高透明度。Long等[50]用堿性蛋白酶將脫脂蛋黃蛋白部分水解2 h,然后將部分水解的脫脂蛋黃蛋白去磷酸化制成一種低磷蛋黃蛋白,可有效控制磷的攝入,同時提供充足的蛋白質,滿足慢性腎病患者的飲食要求。
禽蛋可用于加工營養食品、益生菌類食品及抗衰老藥物制劑等,因其良好的口感與豐富的藥用價值已經被廣泛用于食品、醫藥等行業。隨著我國人民消費水平的提高,許多傳統蛋制品加工技術已經不能滿足工業化生產,生產規模小、禽蛋加工轉換率低、副產物利用率低的問題迫切需要解決?;谖覈锰飒毢竦奈镔|條件和基礎加工條件,在日后工業化大規模生產中,應更加注意蛋制品的風味、口感和安全性,以滿足人們對高品質蛋制品的需求,實現禽蛋的合理化應用,促進蛋制品產業良性發展。
隨著人們對禽蛋副產物中營養價值的逐漸認識及其帶來的可觀經濟效益,我國禽蛋副產物行業也漸漸得到重視,但仍然處于初級階段,在提高禽蛋加工水平、優化蛋制品加工技術的同時,也需要對蛋殼、蛋殼膜、蛋黃蛋白質以及殘留蛋清等副產物進行合理加工,采取高效、快速、經濟的方法和設備進行加工提取。同時注意采后損失,對于破碎蛋和部分缺陷蛋進行更加系統的回收加工利用。蛋制品的食用具有悠久的歷史,今后也會在人類飲食中占有更大的比重,可以預見,加強禽蛋綜合利用,促進禽蛋副產物有效開發,建立蛋制品加工現代化生產在未來很長一段時間都具有很好的前景。