热处理和乳酸钙对蛋液起泡性的影响

徐旭东，吴文琪，尹吉帆，柳入铭，姬博纹，彭思琪，马飞

（合肥工业大学食品科学与工程学院，安徽合肥230009）

禽蛋产业是我国畜牧业的重要组成部分，2016年我国禽蛋产量3 094.9万吨，同比增长3.09%[1]，在农村经济发展和“菜篮子工程”中扮演重要角色。近年来，受禽业疫病、产品结构不合理等因素影响，我国蛋品价格指数呈下降趋势，2016年仅为94.3，较3年前下降10.87%[1]，直接影响禽蛋产业发展与社会经济效益。可见，研究禽蛋精深加工技术对促进禽蛋产业发展和转型升级十分关键。

鸡蛋具有营养价值丰富、蛋白生物价高、价格低廉等特点，已成为制备动物蛋白饮料及其它制品的理想原料[2-3]。但我国蛋品加工业起步较晚、关注力度较弱、生产工艺落后、技术创新不足，直接影响禽蛋原料利用率及蛋制品购买力，严重制约禽蛋产业发展[3-4]。起泡性是蛋品加工重点关注的品质特征之一，主要受禽蛋蛋白组成与结构、环境条件、生产加工工艺等因素影响[5-6]，在蛋品加工品质控制中扮演重要角色。因此，探究蛋液起泡性的加工变化规律对提升蛋品加工技术十分重要。

蛋清与蛋黄是鸡蛋的主要组成部分，均具有较高的热敏性，其蛋白变性温度分别为57℃～65℃和65℃～72℃[7-8]，表现出一定的温度敏感差异。研究表明，热处理温度直接影响全鸡蛋液的起泡性、乳化性、腥味等功能特性[6，9]，但未见蛋清液与蛋黄液的热处理改性研究报道。乳酸钙是一种常用的食品添加剂与营养强化剂，具有水分保持、酸度调节、抗氧化等功能，已广泛用于饮料开发、果蔬保鲜、肉类加工等领域[10-12]。研究表明，乳酸钙不仅显著影响内源性酶活与蛋白分子间相互作用，还能改变动物蛋白的理化特性与功能特性[13-15]，表现出明显的动物蛋白改性功能，为鸡蛋液起泡性的调节研究提供理论可行性。

以新鲜鸡蛋为试验对象，考察热处理和乳酸钙对蛋清液与蛋黄液起泡能力和泡沫稳定性的影响，以期为蛋制品加工提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜鸡蛋：当地超市；乳酸钙（食品级，纯度≥98%）：上海申夏生物化工有限公司。

FA/JA型电子分析天平：上海越平科学仪器有限公司；KS-935型手提式打蛋器：广州市祈和电器有限公司；HH-4型数显恒温水浴锅：金坛市杰瑞尔电器有限公司。

1.2 试验方法

蛋清液与蛋黄液制备：将新鲜鸡蛋清水洗净后置于4.0%的NaOH溶液中浸泡5 min，取出洗净擦干；然后破碎，挑出系带，并将蛋清与蛋黄分离；最后分别将分离后的蛋清与蛋黄混合均匀，形成蛋清液与蛋黄液。

热处理：取蛋清液与蛋黄液各5份，每份20 mL，分别置于常温（约25℃）、40、50、60、70℃的水浴条件下15 min，然后进行起泡能力与泡沫稳定性检测，试验重复3次。

乳酸钙处理：取蛋清液与蛋黄液各5份，每份20 mL，分别配置成乳酸钙浓度为 0、0.04、0.08、0.12、0.16、0.2 mol/L的蛋清溶液与蛋黄溶液，然后进行起泡能力与泡沫稳定性检测，试验重复3次。

起泡能力与泡沫稳定性测定：参照文献[16]的方法，并作部分修改。取20mL经预处理后的蛋清液或蛋黄液，以12 000 r/min（打蛋器调至5档）的转速搅打1 min，倒入量筒后，将自制的量筒小塞（2.86 g）置于泡沫上方以获取稳定的泡沫参数，并记录泡沫体积V1，静置30min后记录泡沫体积V2，操作方法如图1所示。

图1 起泡能力与泡沫稳定性的检测方法Fig.1 Detection methods for foaming capacity and foam stability

起泡能力和泡沫稳定性的计算公式如下：

起泡能力（OR）/%=100×V1/20

泡沫稳定性（FS）/%=100×V2/V1

式中：V1为搅打后加入量筒中稳定的泡沫体积，mL；V2为静置30 min后的泡沫体积，mL。

1.3 数据分析

利用SAS 9.1软件对数据进行统计分析，并绘制出试验结果趋势图；采用多重比较法分析不同试验组之间的显著性差异，显著水平均取P<0.05。

2 结果与分析

2.1 热处理和乳酸钙对蛋清液与蛋黄液起泡能力的影响

热处理和乳酸钙对蛋清液与蛋黄液起泡能力的影响见图2。

图2 热处理和乳酸钙对蛋清液与蛋黄液起泡能力的影响Fig.2 Effect of heat-treatment and calcium lactate on foaming capacity of egg white liquid and egg yolk liquid

由图2（A）可知，热处理温度对蛋清液与蛋黄液起泡能力的影响存在较大差异，与未热处理相比，40℃～60℃热处理显著增加蛋黄液的起泡能力（P<0.05），其影响程度明显高于蛋清液；而该温度条件对蛋清液的起泡能力有显著降低趋势，以60℃最为显著（P<0.05）。由图2（B）可知，从整体来看，蛋清液起泡能力均高于蛋黄液，且不受乳酸钙影响；而单独从蛋清液与蛋黄液来看，与未处理相比，0.08 mol/L乳酸钙对蛋清液与蛋黄液的起泡能力均有显著降低作用（P<0.05）。

起泡能力是反映蛋液加工泡沫生成难易程度的重要指标，主要体现两性蛋白在搅打过程中滞留气体的能力，不仅取决于蛋白自身的表面界面张力、分子结构柔韧性、表面分子电荷等理化特性，且易受温度、离子强度、pH值等条件影响[5，17-19]。研究发现，55℃～60℃热处理可显著降低蛋清液的起泡能力，且蛋白呈现聚集现象[16，20]，与本研究结果类似。在 40℃～60℃热处理条件下，蛋清液与蛋黄液的起泡能力呈现出相反的变化趋势，可能与两者的蛋白数量、结构、组成等差异性有关。热处理全蛋液的研究发现，较高热处理温度可增加蛋白分子的变性聚集程度，产生较多不溶性聚集体，难以吸附于蛋白表面，造成明显的起泡差异[8，21]，这可能是70℃热处理引发蛋清液与蛋黄液起泡能力转折性变化的主要原因。据报道，0.02 mol/L～0.4 mol/L Ca2+能够促进蛋白分子发生交联作用，产生黏度较好的弹性蛋白膜，有利于提高蛋白溶液的起泡能力[22]；然而在本研究中，0.08 mol/L乳酸钙显著降低蛋清液与蛋黄液的起泡能力，原因可能与该体系中pH值、可溶性蛋白数量等因素的变化密切相关[5，23]。

2.2 温度和乳酸钙对蛋清液与蛋黄液泡沫稳定性的影响

温度和乳酸钙对蛋清液与蛋黄液泡沫稳定性的影响结果如图3所示。

蛋清液的泡沫稳定性整体上高于蛋黄液，且不受热处理与乳酸钙的影响。从蛋清液来看，与未处理组相比，60℃～70℃热处理对其泡沫稳定性有显著的降低能力（P<0.05），而乳酸钙对蛋清液泡沫稳定性未产生显著影响。从蛋黄液来看，与未处理组相比，40℃～70℃热处理显著提高蛋黄液的泡沫稳定性（P<0.05），而0.04 mol/L～0.12 mol/L和0.2 mol/L乳酸钙显著降低蛋黄液的泡沫稳定性（P<0.05），显示出热处理和乳酸钙对蛋黄液泡沫稳定性的影响呈相反作用。

泡沫稳定性是衡量泡沫形成的持久性，常取决于膜液排放、膜破裂、歧化作用等[24]。蛋清液的泡沫稳定性整体上高于蛋黄液的原因可能与两者的蛋白结构、分子量、脂质含量等因素有关。研究认为，蛋液蛋白的聚集程度是影响热处理蛋液泡沫稳定性的关键因素[5]，较高的热处理温度会促使蛋液蛋白分子展开，增加蛋白内部疏水基团与巯基的暴露程度，加剧内源蛋白分子形成非共价聚集体，影响分子间的界面特性与扩散速率，进而降低泡沫稳定性[8，25]，这可能是60℃～70℃热处理降低蛋清液泡沫稳定性的主要原因。而与蛋清液的研究结果相反，40℃～70℃热处理显著提高了蛋黄液的泡沫稳定性，其可能是由于蛋黄蛋白的热变性温度较高（65℃～72℃），在该温度下未发生蛋白大量聚集，并且提升水-空气界面膜的稳定性，膜破裂程度降低。尽管Ca2+能够加强蛋白分子间的交联作用，增加起泡性[26]，但对蛋白活性具有一定的抑制能力，可降低蛋白的表面黏度与蛋白膜的刚性[22，27]，进而影响蛋黄液泡沫稳定性变化。

3 结论

蛋清液与蛋黄液是鸡蛋的主要组成部分，具有明显的起泡性差异，前者的起泡能力与泡沫稳定性整体高于后者。热处理显著提高蛋黄液的起泡能力和泡沫稳定性，而对蛋清液却表现出显著的降低能力。乳酸钙对蛋清液与蛋黄液的起泡能力和泡沫稳定性均有降低作用，其中以蛋黄液泡沫稳定性最为显著。复杂的鸡蛋构成体系为蛋品加工品质控制提出巨大挑战，本研究结果可为未来蛋品加工技术研究与新产品开发提供理论参考。