不同類型食品添加劑對全蛋液性質的影響

佟 平， 林志銀,2， 侯裕梁,2， 陳紅兵,3， 高金燕

（1. 食品科學與資源挖掘全國重點實驗室， 南昌大學， 江西 南昌 330047；2. 南昌大學 食品學院， 江西 南昌 330031；3. 南昌大學 中德聯合研究院，江西 南昌 330047）

雞蛋具有豐富的蛋白質和其他高質量的營養物質，自古以來就被人們食用[1]。 同時，雞蛋因具有優良的功能特性（起泡性、乳化性、凝膠性），在食品加工行業中被廣泛應用[2]。 全蛋液是鮮雞蛋去殼后蛋清和蛋黃的混合液，因其更有利于運輸、儲存和加工，越來越受到食品生產企業的青睞[3]。

雖然全蛋液能有效解決鮮蛋易碎、難運輸、難貯藏的問題，但仍存在一些問題。 在全蛋液加工過程中，其蛋白質溶解度、起泡性、乳化性和凝膠性均會發生一定程度的降低[4-6]，不能滿足食品工業和消費者需求。 有研究表明添加抗壞血酸可以維持全蛋液凝膠特性， 但可能會使全蛋液蛋白質靠近等電點，降低蛋白質溶解度[7]。添加濃度為1.6 mol/L 的氯化鈉可以降低全蛋液的濁度，改善全蛋液的起泡性和凝膠特性[8]，但添加濃度過高，可能會危害人體健康。 因此，如何建立保障全蛋液品質穩定性的加工工藝是全蛋液生產面臨的一個主要問題，添加食品添加劑或許是一個有效選擇，但用于全蛋液的添加劑需要既能保持全蛋液的多種功能特性又能健康無害。

檸檬酸鈉和D-異抗壞血酸鈉提取自天然產物，較其他添加劑更健康、安全[9]。 檸檬酸鈉是一種有機鹽，可以保護食品顏色、改善味道、抑制微生物等[10]。檸檬酸鈉還可以與金屬離子螯合，以增加酸奶凝膠的儲存模量和損失切線值[11]。 在全蛋液中添加檸檬酸鈉或許能改善全蛋液的凝膠特性。D-異抗壞血酸鈉是一種抗氧化劑，可以“捕捉”氧氣，具有防腐、保鮮作用[12]，可以抑制香腸中的蛋白質氧化和脂質氧化[13]。 D-異抗壞血酸鈉還有助色作用[14]，將D-異抗壞血酸鈉加入全蛋液或許能起到抗氧化和助色的作用。 添加碳酸氫鈉可以增加乳清蛋白的水解度[15]。 碳酸氫鈉的浸泡還可以使花生漿的蛋白質溶解度增大[16]。 添加碳酸氫鈉至全蛋液中或許可以增大全蛋液的蛋白質溶解度。

因此， 選取上述3 種不同類型的食品添加劑（檸檬酸鈉、D-異抗壞血酸鈉和碳酸氫鈉）， 通過研究其對全蛋液理化特性及功能特性的影響，闡明不同類型食品添加劑在全蛋液生產中應用的可能性及作用，以期為生產穩態化全蛋液提供食品添加劑的使用指南。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮白殼雞蛋（48 h 之內）：購于南昌市江大南路天虹超市；食品級檸檬酸鈉、D-異抗壞血酸鈉、碳酸氫鈉：河南萬邦化工科技有限公司產品；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

PB-10 pH 計： 德國Sartorius 公司產品；S18N-19G 高速分散機、RH basic 2 磁力攪拌器：德國IKA公司產品；NS810 分光測色儀：深圳三恩時科技有限公司產品；Centrifuge 5804 R 高速冷凍離心機、Varioskan Lux 多功能讀數儀：美國Thermo Scientific公司產品； 激光粒度分析儀： 英國Malvern Mastersizer 公司產品； 質構分析儀： 英國Stable Micro System 公司產品；恒溫磁力攪拌水浴鍋：常州邁科諾儀器公司產品。

1.3 樣品制備

取新鮮雞蛋，清洗后打破，使用磁力攪拌器將蛋液在1 200 r/min 下攪拌30 min，全蛋液的系帶用0.95 mm 篩網除去。 分別制備濃度為5、10、15、20 mmol/L 的檸檬酸鈉全蛋液，濃度為2、4、6、8 mmol/L 的D-異抗壞血酸鈉全蛋液， 濃度為25、50、100、200 mmol/L 的碳酸氫鈉全蛋液。

1.4 pH 測定

使用pH 計測量各個樣品的pH。

1.5 色差測定

首先校準測色儀，然后把樣品倒入相同高度和角度的透明托盤中進行測量。ΔE*表示色差的變化，計算公式如下：

式中：ΔE*表示色差的變化；ΔL*表示亮度的變化；Δa*表示紅/綠值的變化；Δb*表示黃/藍值的變化。

1.6 粒徑測定

根據張建文等的方法[17]，粒度由激光粒度分析儀測定，并繪制粒徑分布圖。

1.7 蛋白質溶解度測定

樣品在4 ℃下，10 000 g 離心20 min。 取上清液，稀釋100 倍，作為樣品。 采用考馬斯亮藍法測定上清液蛋白質質量濃度和全蛋液總蛋白質質量濃度[18]。

樣品的蛋白質溶解度計算公式如下：

式中：S 為蛋白質溶解度，%；ρ1為上清液蛋白質質量濃度，mg/mL；ρ0為全蛋液總蛋白質質量濃度，mg/mL。

1.8 濁度測定

使用10 mmol/L PBS（pH 7.0）將樣品稀釋100倍，在600 nm 處測定透過率，以超純水為空白對照（透過率為100%），根據下式計算濁度[19]。

式中：T 為透過率，%；b 為濁度，FTU。

1.9 起泡特性測定

使用10 mmol/L PBS（pH 7.0）將樣品稀釋，得到蛋白質質量濃度約為1 mg/mL 的全蛋液稀釋液。 用量筒量取40 mL 稀釋液，在高速分散機下以10 000 r/min 攪打30 s，讀取0、60 min 時的泡沫體積[20]。 根據下式計算起泡能力和起泡穩定性：

式中：QFA為起泡能力，%；QFS為起泡穩定性，%；V0表示初始的泡沫體積，cm3；V60表示60 min 時的泡沫體積，cm3。

1.10 乳化特性測定

使用10 mmol/L PBS（pH 7.0）將樣品稀釋，得到蛋白質質量濃度約為1 mg/mL 的全蛋液稀釋液。 在燒杯中加入30 mL 樣品稀釋液和10 mL 葵花籽油，用高速分散機以10 000 r/min 乳化2 min。 分別取0、10 min 時的底層乳化液（50 μL），與5 mL 體積分數0.1%的SDS 溶液混勻。 采用體積分數0.1%的SDS 溶液為空白對照。 在波長500 nm 處讀取吸光度[21]。 根據下式計算乳化能力和乳化穩定性：

式中：REAI為乳化能力，%；RESI為乳化穩定性，%；A0表示初始的吸光度；A10表示10 min 時的吸光度。

1.11 凝膠特性測定

1.11.1 質構特性 將樣品加至方形模具，90 ℃水浴30 min，冷卻，4 ℃過夜。 測樣時，恢復至室溫，采用質構儀的TPA 模式測定樣品的質構特性[22]。

1.11.2 凝膠持水性 稱取凝膠樣品的質量， 然后使用高速離心機以4 000 r/min 離心10 min， 再次稱量[23]。 凝膠持水性計算公式如下：

式中：w 為凝膠持水性，%；m1為離心后的凝膠質量，g；m0為離心前的凝膠質量，g。

1.12 數據統計與分析

實驗均進行3 次重復， 數據采用SPSS 軟件（19.0 版本） 統計分析， 在95%的置信區間比較均值。 使用Graphpad 9.0 繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同食品添加劑對全蛋液pH 的影響

由圖1 可知， 添加不同類型食品添加劑可以改變全蛋液的pH。隨著檸檬酸鈉和碳酸氫鈉濃度的增加，pH 顯著上升。 這是因為檸檬酸鈉和碳酸氫鈉都是強堿弱酸鹽，其添加會使溶液pH 上升。添加D-異抗壞血酸鈉后，全蛋液的pH 沒有明顯變化。 在全蛋液中，大多數蛋白質的等電點都小于7[24]。 因此，pH 的升高可以使蛋白質遠離等電點，使全蛋液中的蛋白質更不易于聚集，產生沉淀。 由此可見，添加檸檬酸鈉和碳酸氫鈉可以使全蛋液更穩定。

圖1 不同食品添加劑對全蛋液pH 的影響Fig. 1 Effect of different food additives on the pH of liquid whole egg

2.2 不同食品添加劑對全蛋液色澤的影響

全蛋液的色澤影響消費者可接受度。 圖2 顯示了添加不同濃度的添加劑對全蛋液色澤的影響。 隨著檸檬酸鈉添加濃度的增大， 全蛋液的亮度減小，△a*和△b*增大， 色差顯著增大。 添加不同濃度的D-異抗壞血酸鈉后，全蛋液亮度減小，△a*和△b*先增大后減小，色差也隨之先增后降，其中添加濃度為4 mmol/L 的D-異抗壞血酸鈉全蛋液的△a*和△b*最大，使該樣品的色差最大。隨著碳酸氫鈉濃度的增加， 全蛋液亮度減小，△a*增加，△b*先增后減，色差呈增大趨勢。 碳酸氫鈉的添加濃度為200 mmol/L 時，全蛋液亮度最低、△a*最大、△b*最小，總體偏暗、偏紅，會降低消費者的感官接受度。

圖2 不同食品添加劑對全蛋液色澤的影響Fig. 2 Effect of different food additives on the colour of liquid whole egg

2.3 不同食品添加劑對全蛋液粒徑分布的影響

粒徑分布關乎全蛋液的功能特性。 添加各種不同濃度食品添加劑的全蛋液粒徑分布見圖3。 添加D-異抗壞血酸鈉后，全蛋液粒徑無明顯變化，可能是因為添加濃度較低。 添加檸檬酸鈉和碳酸氫鈉后，5.0~50.0 μm 的粒子減少， 而0.2~10.0 μm 的粒子逐漸增加，這表明全蛋液中一些大顆粒物質正逐漸分離成小顆粒物質。 可能是因為鹽的添加增加了蛋白質分子表面電荷數量，分子膠束發生離散[25]。同時， 隨著碳酸氫鈉添加濃度的增大，50.0~300.0 μm的粒子也略微增加，可能是因為碳酸氫鈉引起了全蛋液中蛋白質的交聯[26]。

圖3 不同食品添加劑對全蛋液粒徑分布的影響Fig. 3 Effects of different food additives on the particle size distribution of liquid whole egg

2.4 不同食品添加劑對全蛋液蛋白質溶解度的影響

蛋白質溶解度與全蛋液的功能性相關，這一參數的降低表明全蛋液的蛋白質功能降低[27]。 如圖4所示， 隨著檸檬酸鈉和D-異抗壞血酸鈉添加濃度增大， 全蛋液的蛋白質溶解度均先增大后減小，檸檬酸鈉添加濃度為10 mmol/L 時， 蛋白質溶解度最大，與未添加組相比，提高了6.29%。吳梨研究發現，添加檸檬酸鈉可以使全蛋液中蛋白質更穩定，在一定程度上抑制蛋白質聚集[28]。 D-異抗壞血酸鈉具有很強的抗氧化作用， 可以減少全蛋液的含氧量[29]。D-異抗壞血酸鈉添加濃度為4 mmol/L 時， 蛋白質溶解度最大，與未添加組相比，提高了17.50%。它可能會打開蛋白質分子的二硫鍵， 使蛋白質分散，使其溶解度增大。 當添加濃度過大時，可能由于溶液電荷的增加，破壞了蛋白質的水合作用，導致蛋白質聚集，蛋白質溶解度又逐漸降低。 碳酸氫鈉的濃度從0~100 mmol/L 時，全蛋液的蛋白質溶解度與未添加組沒有顯著性差異， 但當添加濃度為200 mmol/L 時，蛋白質溶解度顯著增大，與未添加組相比，提高了14.5%。這可能是由于高濃度的碳酸氫鈉在全蛋液中會形成大量HCO3-和OH-， 能夠與蛋白質相結合，使蛋白質帶上相同的負電荷，產生靜電斥力，聚合能力下降，蛋白質溶解度增大[30]。

圖4 不同食品添加劑對全蛋液蛋白質溶解度的影響Fig. 4 Effects of different food additives on the protein solubility of liquid whole egg

2.5 不同食品添加劑對全蛋液稀釋液濁度的影響

濁度可以反映全蛋液組分的聚集、 交聯程度，蛋白質溶解度和濁度呈一定的負相關性[31]。 不同食品添加劑對全蛋液稀釋液濁度的影響如圖5 所示。隨著添加濃度的增大， 檸檬酸鈉和D-異抗壞血酸鈉都使全蛋液稀釋液濁度先減小后增大，全蛋液稀釋液濁度分別在檸檬酸鈉濃度為10 mmol/L 和D-異抗壞血酸鈉濃度為4 mmol/L 時最小，與未添加組相比，分別降低了24.00%、33.11%。而隨著碳酸氫鈉添加濃度的增大， 全蛋液稀釋液濁度先增大后減小。在碳酸氫鈉添加濃度為50 mmol/L 時，全蛋液稀釋液蛋白質溶解度最小，而濁度最大，為0.53 FTU；在碳酸氫鈉添加濃度為200 mmol/L 時， 濁度最小，為0.39 FTU。

圖5 不同食品添加劑對全蛋液稀釋液濁度的影響Fig. 5 Effects of different food additives on the turbidity of diluted liquid whole egg

2.6 不同食品添加劑對全蛋液稀釋液起泡特性的影響

全蛋液起泡特性主要取決于蛋清蛋白和卵磷脂。 蛋清蛋白在攪拌過程中可以快速吸附到空氣-水界面，因此具有天然的優良發泡性能[32]。蛋黃的卵磷脂作為兩性分子，具有良好的乳化能力[33]，也可增強全蛋液的起泡性能。 全蛋液起泡特性通常用起泡能力和起泡穩定性這兩個參數表征。 如圖6 所示，添加檸檬酸鈉沒有增強全蛋液稀釋液的起泡能力和起泡穩定性， 不能改善全蛋液稀釋液的起泡特性。當D-異抗壞血酸鈉添加濃度為8 mmol/L 時，起泡能力和起泡穩定性有顯著提升，可以改善全蛋液稀釋液的起泡特性。 可能是高濃度的D-異抗壞血酸鈉抑制了卵磷脂的氧化，增強了全蛋液稀釋液的起泡能力和起泡穩定性[34]。 碳酸氫鈉的添加對全蛋液稀釋液的起泡特性沒有顯著改變，添加低濃度的碳酸氫鈉反而會減小全蛋液稀釋液的起泡穩定性，不利于維持全蛋液稀釋液的起泡特性。 可能是由于蛋白質分子分散使全蛋液稀釋液黏度降低，泡沫穩定性也降低[35]。隨著碳酸氫鈉添加濃度的增大，蛋白質溶解度增大，起泡穩定性回升。

圖6 不同食品添加劑對全蛋液稀釋液起泡特性的影響Fig. 6 Effects of different food additives on the foaming properties of diluted liquid whole egg

2.7 不同食品添加劑對全蛋液稀釋液乳化特性的影響

由乳化能力和乳化穩定性來表征全蛋液稀釋液的乳化特性。 由圖7 可知，添加濃度為5 mmol/L和10 mmol/L 的檸檬酸鈉增大了全蛋液稀釋液的乳化能力，由47.18%顯著提高至59.97%、60.70%。 但檸檬酸鈉的添加卻會降低全蛋液稀釋液的乳化穩定性。 乳化穩定性是指維持蛋白質乳化液穩定且不出現油水兩相明顯分離的能力[36]。 添加檸檬酸鈉導致乳化穩定性降低可能是因為粒徑變大，使蛋白質更容易積聚，油滴更容易絮凝[37]。 D-異抗壞血酸鈉添加濃度為2 mmol/L 和4 mmol/L 時使全蛋液稀釋液的乳化能力從49.07%顯著提高至57.33%和55.97%， 使乳化穩定性從20.18%顯著提高至24.71%和21.28%。 由此可知，添加濃度為2 mmol/L和4 mmol/L D-異抗壞血酸鈉的全蛋液稀釋液的乳化特性得到增強。 乳化能力增強可能是因為蛋白質溶解度增大，蛋白質與水分子作用增強，乳化能力增大[38]。 隨著添加濃度的增大，蛋白質又重新聚合，乳化能力下降。 碳酸氫鈉的添加不會顯著改變全蛋液稀釋液的乳化能力，但添加濃度為100 mmol/L 的碳酸氫鈉可以增強全蛋液稀釋液的乳化穩定性。 可能是由于蛋白質分子靜電斥力的增強，導致液滴不易重聚[38]。

圖7 不同食品添加劑對全蛋液稀釋液乳化特性的影響Fig. 7 Effects of different food additives on the emulsifying properties of diluted liquid whole egg

2.8 不同食品添加劑對全蛋液凝膠質構特性的影響

凝膠化是變性蛋白質分子在一定作用力條件下有秩序地發生聚合，最終形成一個持續網狀結構的過程[39]。由圖8 可知，檸檬酸鈉的添加使全蛋液凝膠的硬度上升，添加濃度為5、10、15、20 mmol/L 時，硬度分別提高了8.09%、11.52%、10.14%、14.69%。原因可能是檸檬酸鈉螯合了全蛋液中的金屬離子，有效地防止了少量金屬離子引起的凝膠硬度下降[40]。 馬潔等研究發現檸檬酸鈉能使全蛋液凝膠的硬度增加[41]，與該實驗結果相同。添加檸檬酸鈉對全蛋液凝膠彈性沒有改變。 因此，添加檸檬酸鈉可以提高全蛋液凝膠質構特性。D-異抗壞血酸鈉的添加對全蛋液凝膠質構特性無顯著改善。 添加不同濃度的碳酸氫鈉均會降低全蛋液凝膠的硬度，在添加濃度為25 mmol/L 時，硬度最小，之后逐漸增大。 可能是因為碳酸氫鈉在加熱過程中分解， 釋放二氧化碳，使凝膠疏松，硬度降低[42]。隨著添加濃度的增大，可能由于pH 升高，蛋白質分子的靜電斥力增大，無序聚集減緩，使凝膠硬度增加[43]。添加碳酸氫鈉對彈性沒有影響，因此，添加碳酸氫鈉反而會降低全蛋液凝膠的質構特性。

圖8 不同食品添加劑對全蛋液凝膠質構特性的影響Fig. 8 Effects of different food additives on the texture properties of gelled liquid whole egg

2.9 不同食品添加劑對全蛋液凝膠持水性的影響

全蛋液凝膠具有良好的持水能力， 持水性為95.87%。 如圖9 所示，檸檬酸鈉的添加可以增大全蛋液凝膠的持水性。 添加濃度為5、10、15、20 mmol/L的檸檬酸鈉使持水性分別增大至96.91%、97.14%、97.61%、97.30%。 可能是因為檸檬酸鈉螯合金屬離子，減少金屬離子與水的結合，使蛋白質結合更多水分，從而提高持水性[44]。 較低濃度D-異抗壞血酸鈉的添加對全蛋液凝膠持水性沒有顯著影響，當添加濃度為8 mmol/L 時，凝膠持水性下降。 可能是蛋白質分子分散，形成網狀結構時不緊密導致的。 碳酸氫鈉的添加對凝膠持水性沒有顯著影響。

3 結 語

作者研究了食品添加劑檸檬酸鈉、D-異抗壞血酸鈉和碳酸氫鈉對全蛋液理化特性和功能特性的影響。 結果表明，食品添加劑的類型和濃度對全蛋液理化特性和功能特性有重要影響。 添加3 種食品添加劑都使全蛋液色澤有較大改變。 添加檸檬酸鈉和碳酸氫鈉會使全蛋液pH 顯著增大， 粒徑發生較大改變。 添加濃度為10 mmol/L 的檸檬酸鈉使蛋白質溶解度較未添加組提高了6.29%， 改善了凝膠的質構特性和持水性，凝膠硬度和持水性分別提高了11.52%、1.32%。 添加濃度為4 mmol/L 的D-異抗壞血酸鈉使蛋白質溶解度提高了17.50%，改善了全蛋液稀釋液的乳化性，乳化能力和乳化穩定性分別增加了14.06%、5.45%，還使全蛋液色澤得到增強。 添加碳酸氫鈉對全蛋液功能特性沒有太大改善，添加高濃度的碳酸氫鈉（200 mmol/L）反而會使全蛋液的色澤難以被消費者接受。 不同食品添加劑對全蛋液功能特性的改變不盡相同。 考慮到食品添加劑種類的不同，作者并沒有設置相同添加量。 在實際生產過程中，食品添加劑并不是單一使用，混合的食品添加劑對全蛋液的功能特性影響還需更多的研究。