鸡蛋液发酵条件对蛋挞营养和风味的影响

绪亚鑫，肖伊珊，郭圣楠，马美湖，蔡朝霞，黄 茜，付 星*

（华中农业大学食品科学技术学院，国家蛋品加工技术研究分中心，湖北 武汉 430070）

蛋挞香甜醇厚、松软可口，以其独特风味成为深受国内消费者最喜爱的西点之一。目前国内关于蛋挞的研究主要围绕配方和新产品的开发，而针对其风味与营养的研究相对较少。蛋液是蛋挞的重要组成部分，是决定蛋挞品质的重要因素。但是普通蛋液具有蛋腥味，影响蛋挞的风味品质。随着蛋品工业的发展，新型蛋粉和蛋品饮料产品层出不穷，鸡蛋的腥味作为制约蛋制品发展的一个重要因素，目前尚无比较好的解决办法[1-2]。常用脱腥方法有β-环糊精包埋、活性炭吸附、真空脱腥和发酵法等，而在蛋液加工领域应用较多的则是微生物发酵手段[3]。利用微生物发酵手段处理蛋液，一方面可改善产品的品质，另一方面也能促进营养与功能的提升。迟玉杰等[4]利用全蛋或蛋清与低脂牛奶通过发酵制得鸡蛋酸酪乳，结果指出，通过发酵蛋液开发一种新产品是可行的。Matsuoka等[5-6]利用乳酸杆菌降解蛋清发现，产物对改善人类内脏型肥胖和降低血清胆固醇都具有良好效果。刘清霞等[7]研究嗜热链球菌发酵乳对全蛋液起泡性的影响。有研究表明，在蛋液内加入一定量的乳酸菌和酵母菌，发酵产生大量乳酸和其他有机酸，同时生成多种酶类和各种风味氨基酸等成分，能有效去除产品中的腥味，产生特殊风味[8]。

发酵剂的选择是发酵工艺关键环节，乳酸菌不仅可以提高食品的营养价值，改善食品风味，提高食品保藏性和附加值，而且乳酸菌的特殊生理活性和营养功能，日益引起人们的重视；嗜热链球菌被认为是“公认安全性”成分，具有生产胞外多糖、细菌素和维生素[9]等功能活性。另外，嗜热链球菌也可以作为潜在有益菌，实验证明其具有健康效果、转运活性和一定的胃肠道黏附性[10]。梅利斯丛梗孢酵母可产生赤藓糖醇，赤藓糖醇是一种优良的甜味剂，具有甜味纯正、极低热量、防龋齿、维持肠道平衡等优良特性，目前尚鲜见关于该菌在蛋液中应用的报道[11]。经过发酵处理不仅可以保留鸡蛋液中原有营养成分，同时降解蛋液中的蛋白质为肽和氨基酸，易于消化吸收，降低胆固醇含量，减少部分人群对鸡蛋高胆固醇的担忧，尤其适合于胃肠功能紊乱人群。本实验采用单因素和正交试验设计，研究发酵剂接种量、发酵时间和温度对蛋挞感官品质、营养和风味的影响，为鸡蛋的开发利用提供新的有效途径。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、梅利斯丛梗孢酵母（Moniliella mellis） 武汉大学菌种保藏中心；鸡蛋、大豆油、淡奶油、脱脂奶粉、蔗糖 市购。

1.2 仪器与设备

TA.XT.Plus质构仪 英国Stable Micro System公司；DSQ型气相色谱-质谱联用仪 美国Thermo公司；CAR/DVB/PDMS（50/30 μm）固相微萃取头 美国Supelco公司；UDK152型自动定氮仪 意大利VELP公司；全自动脂肪测定仪 济南海能仪器股份有限公司；L-8900型全自动氨基酸分析仪 日本日立公司；FJ-200高速分散均质机 上海标本模型厂；MG25NF-AD烤箱 美的集团；FE20型pH计 美国Mettler Toledo公司。

1.3 方法

1.3.1 发酵蛋液及发酵蛋挞的制备工艺流程

发酵蛋液的工艺流程参考闫金姣等[12]的方法略作调整：新鲜鸡蛋→清洗→打蛋→加糖→加脱脂奶粉→加水→搅拌均匀→灭菌→发酵剂接种→发酵→后熟→成品；取30 mL发酵好的蛋液均匀加入蛋挞皮→烘烤→冷却→成品。烘烤条件：烤箱提前预热到200 ℃，中层上下火烤25 min[13]。

1.3.2 单因素试验

基于预实验结果和参考文献[12,14]，选取乳酸乳球菌、嗜热链球菌和梅利斯丛梗孢酵母2∶2∶1作为发酵剂，鸡蛋、奶粉、水质量比为20∶1∶19，加糖量为8%（m/m）。分别考察接种量（1%、2%、3%、4%和5%）、发酵时间（14、28、35、42、56 h）、发酵温度（28、37、42、45 ℃）对蛋挞品质的影响。灭菌蛋液接种后放入恒温培养箱中进行培养，发酵完成后转移到4 ℃冷藏箱放置24 h即获得成品。

1.3.3 正交试验

在单因素优化试验的基础上，以感官评定和蛋挞质构特性为评分指标。按照正交试验L9（34）确定3因素3水平，其因素与水平见表1。

表1 正交试验因素与水平Table 1 Coded levels and corresponding actual levels of factors used in orthogonal array design

1.3.4 蛋挞感官评定

在感官评定室，按照标准评定流程组织20 人进行评定[15]。评定采用9 点快感评分检验法，其中1为极不喜欢，2为很不喜欢，3为中度不喜欢，4为轻度不喜欢，5为既不喜欢也不讨厌，6为轻度喜欢，7为中度喜欢，8为很喜欢，9为极喜欢。从蛋挞外观特征、色泽、气味、口感4 个方面进行评分，每个方面各占25%权重计算总分。蛋挞感官评价标准见表2。

表2 蛋挞感官指标评价标准Table 2 Criteria for sensory evaluation of custard tart

1.3.5 蛋挞质构测定

根据正交试验设计的蛋挞烘烤制备后冷却2 h，将蛋挞皮去除，将蛋挞芯切成高2.0 cm、直径1.5 cm圆柱体，使用TA.XT plus质构仪测定蛋挞质构，进行二次压缩。参数设置：探头型号P/36R；测定模式TPA；测试前速率为5 mm/s，测试速率为1 mm/s，测试后速率为5 mm/s；压缩百分比为30%；探头两次测定间隔时间为5.00 s；触发力为5 g；触发类型为auto。每个样品7 个平行。测试完成后，用仪器自带软件Exponent及Simplified TPA macre和Excel对测试结果进行处理。

1.3.6 发酵蛋液的营养组分检测

粗蛋白含量依据GB/T 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》采用自动定氮仪进行测定；脂肪含量依据GB/T 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》采用全自动脂肪测定仪进行测定；氨基酸含量依据GB/T 5009.124—2016《食品中氨基酸的测定》采用自动氨基酸分析仪进行测定，并计算必需氨基酸、鲜味氨基酸含量。

1.3.7 发酵蛋液pH值的测定

取10 g样品加入90 g水中，均质30 min，静置10 min后测定pH值。测定时探头避开上层的脂肪层，深入下清液，稳定后读数。

1.3.8 气相色谱-质谱联用分析

样品处理：采用顶空固相微萃取装置萃取样品中的挥发性风味物质。取样品5 g分别放入顶空进样瓶中，加入2 mL水，再加入1.5 g氯化钠，放入磁力搅拌转子，封盖，放入磁力搅拌水浴锅中45 ℃进行恒温水浴。将老化好的萃取头（260 ℃老化10 min）插入样瓶上空，顶空萃取60 min，萃取结束后，拔出萃取头针，迅速插入进样口，250 ℃解吸5 min，进样完成后拔出萃取头进行分析。

色谱条件：载气（He）流速1.0 mL/min，恒流速模式；进样口温度260 ℃；升温程序：起始温度40 ℃，保留4 min，以 5 ℃/min升到140 ℃，保留10 min，然后5 ℃/min升到210 ℃，保留12 min，10 ℃/min升到240 ℃，火焰离子检测器温度260 ℃。

质谱条件：电子电离源，电子能量70 eV；离子源温度250 ℃，质量扫描范围为35～400 u；发射电流100 μA，检测电压1.4 kV。

挥发性物质分析：将检测出的化合物与Xcalibu工作站NIST标准谱库中的质谱数据进行自动匹配进行成分鉴定，以峰面积占总面积比值表示该组分的相对含量。

1.4 数据处理与统计分析

数据结果采用SPSS软件对均值进行统计分析，显著性水平为0.05。单因素试验采用邓肯氏多重比较方差分析；正交试验结果综合采用极差分析和方差分析。绘图采用Excel软件（美国微软公司）。实验重复3 次，数据结果表示为 ±s。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

图1 发酵剂接种量对蛋挞感官评价的影响Fig. 1 Effect of inoculum, amounts on sensory quality of custard tart

表3 发酵剂接种量对蛋挞质构指标的影响Table 3 Effect of inoculum amount on textural properties of custard tart

由图1可知，蛋挞的感官评分随着发酵剂接种量的增大呈先增加后下降的趋势，其感官评分分别为7.6、8.6、8.4、8.0和7.8。接种量为2%时，制得的发酵蛋挞外观完整，色泽金黄，气味芳香，口感好，感官评分最高。质构是衡量食用品质的重要指标之一，由表3可知，发酵蛋挞的硬度、黏附力、黏结性和凝胶强度均随接种量的增加而逐渐上升，在2%接种量时硬度达到46.2 g，黏附力为6.4 g，黏结性为46.1 g·mm，凝胶强度为384.1 g·mm。

图2 发酵时间对蛋挞感官评价的影响Fig. 2 Effect of fermentation time on sensory quality of custard tart

表4 发酵时间对蛋挞质构指标的影响Table 4 Effect of fermentation time on textural properties of custard tart

由图2可知，发酵时间14 h时，其感官评分较低，仅为6.7。随着发酵时间的延长，制得的发酵蛋挞感官评分逐渐增加，评定员趋向性认为发酵42 h组感官品质较好。由表4可知，在发酵时间14 h时，蛋挞的各项质构指标较低，未能提供蛋挞良好的口感。时间延长至42 h时，其硬度、黏附力、黏结性和凝胶强度均有显著提高。

由图3可知，在发酵温度28、45 ℃条件下，蛋挞的感官评分均较低，发酵蛋液未出现特有的凝结现象，发酵蛋挞部分带有蛋腥味。而在42 ℃条件下，可以观察到蛋液发酵剂的生长情况良好，发酵蛋挞的感官评分最高，制得的发酵蛋挞具有特殊的发酵风味。由表5可知，在发酵温度42 ℃时硬度达到81.5 g，黏附力为13.5 g，黏结性为46.8 g·mm，凝胶强度为753.5 g·mm。

图3 发酵温度对蛋挞感官评价的影响Fig. 3 Effect of fermentation temperature on sensory quality of custard tart

表5 发酵温度对蛋挞质构指标的影响Table 5 Effect of fermentation temperature on textural properties of custard tart

2.2 发酵条件正交试验结果

表6 发酵条件正交试验设计及结果Table 6 Orthogonal array design with experimental results for optimization of fermentation conditions

在单因素优化结果基础上，按照正交试验L9（34）确定3因素3水平，指标测定结果如表6所示。由表7可知，3 个因素对蛋挞感官品质的影响大小依次为B＞C＞A，即发酵时间＞发酵温度＞接种量；A1B3C3为优选条件，即接种量2%、发酵时间42 h、发酵温度42 ℃，在此条件下蛋挞感官评分8.6，为最佳组合。质构结果分析显示，3 个因素对于蛋挞硬度的影响大小依次为发酵时间＞接种量＞发酵温度；对于蛋挞黏附力、黏结性和凝胶强度影响大小依次均为发酵时间＞发酵温度＞接种量。目前关于蛋挞质构的研究较少，推测是由于发酵过程中乳酸乳球菌、嗜热链球菌和梅利斯丛梗孢酵母所产各种酶水解鸡蛋的蛋白质、脂肪等成分从而最终影响蛋挞的质构。有研究者发现蛋白质和脂肪作为组织结构的促进因素，主要影响凝胶的形成，而增加脂肪质量分数能够增强食品的硬度[16-17]。而有些学者利用发酵过程中有些微生物的蛋白酶能够水解酪蛋白从而增强酸奶的质构，例如经过蛋白酶处理得到酸奶的黏度能够大幅提高[18-19]。最优条件生产的发酵蛋挞，外形完整无裂缝及变形现象；蛋挞芯能够凝固成型，容易拿起并且组织不易被破坏；色泽亮黄晶莹、香味可口诱人、没有蛋腥味、口感好、入口即化。其质构指标硬度为87.8 g，黏附力为18.3 g，黏结性为74.3 g·mm，凝胶强度为730.6 g·mm。

表7 正交试验结果极差分析Table 7 Analysis of the orthogonal experiment

2.3 未发酵蛋液与发酵蛋液营养成分分析

表8 未发酵蛋液与发酵蛋液营养成分分析Table 8 Nutrient composition of fresh and fermented liquid egg

如表8所示，在发酵过程中，发酵蛋液pH值发生极显著变化（P＜0.01），蛋液经发酵后由中性（pH 7.60）转为弱酸性（pH 5.10）。在营养成分方面，未发酵蛋液的氨基酸、必需氨基酸和鲜味氨基酸质量分数由7.55%、3.26%和3.08%，经过发酵均分别提高至9.13%、4.01%和5.15%。粗蛋白由8.18%下降至7.91%。氨基酸增加的原因是乳酸乳球菌、嗜热链球菌和梅利斯丛梗孢酵母产生的蛋白酶和肽酶将蛋白质降解为小分子肽和氨基酸。氨基酸是食物味道的主要贡献者，其本身会呈现出酸、甜、苦、鲜等各种味道，同时部分小分子肽和氨基酸作为能量物质继续代谢成为发酵蛋液的风味物质[20]。蛋液在发酵过程中水解蛋白产生的小分子肽和氨基酸具有重要生理活性。同时发酵过程中新增蛋白质或多肽类物质，例如具有抑菌杀菌作用的细菌素能防止其他腐败有害微生物的生长，提高产品整体的货架期和安全性。蛋液经发酵后，脂肪均略有下降，其原因可能是脂肪酸与后期形成的乙醇发生酯化反应，表明蛋液经发酵处理后营养成分更加丰富。

2.4 未发酵蛋液与发酵蛋液风味成分分析

表9 未发酵蛋液与发酵蛋液挥发性风味成分GC-MS分析Table 9 GC-MS identi fi cation of volatile compounds of fresh and fermented liquid egg

从表9可看出，蛋液经发酵后，其挥发性风味物质含量和种类均发生很大变化。2,3-丁二醇、乙醇等醇类物质相对含量有所减少；对醛类物质而言，其中乙醛和己醛相对含量增加较多，乙醛是重要的特征风味物质，呈“生酸牛乳”风味[21]。相比未发酵蛋液，酸类物质中草酸相对含量由8.52%减至0%，变化较大。挥发性有机酸主要为乙酸、2-甲基丁酸和异戊酸，在口感上可提供酸味，低含量2-甲基丁酸可提供干酪奶香和果香。在发酵蛋液所含酯类物质中，乙酸乙酯相对含量最高而且增加量最多，发酵蛋液中，乙酸乙酯相对含量高达38.30%，研究表明，酯类化合物是食品风味的重要组分，短链酯类使产品富有果香气息，长链则多具有油脂味[22]；蛋液发酵后，也产生大量酮类物质，酮类多由不饱和脂肪酸氧化、热降解，氨基酸降解或微生物代谢产生。乙偶姻由0.72%增加至21.87%，双乙酰由0%增加至5.98%，6-甲基-5-庚烯-2-酮增加至1.12%，双乙酰和乙偶姻是发酵蛋液酮类物质中的主要成分，双乙酰赋予发酵蛋液奶油香味，乙偶姻赋予发酵蛋液奶香气、微甜和乳脂气息，6-甲基-5-庚烯-2-酮具有水果、柠檬草香气。新鲜褐壳鸡蛋中较常出现腥味，被认为是含黄素单氧化酶3基因突变导致机体不能分解食物中的三甲胺，致使一定量的三甲胺沉积在蛋黄中产生腥味。而通过发酵处理后，产生更丰富的挥发性成分，如上述的醛类、酮类和短链酯类等，某种程度上可能达到掩盖腥味的效果。

表10 未发酵蛋液和发酵蛋液挥发性风味物质相对含量对比Table 10 Comparisons of the relative contents of volatile compounds in fresh and fermented liquid egg

从表10可看出，未发酵蛋液中共检测出15 种挥发性成分，发酵蛋液中共检测出24 种挥发性成分，说明蛋液经过发酵后，风味化合物的种类增加。蛋液发酵后，脂肪烃类、醇类、醚类、酸类物质相对含量减少，醛类、酮类和酯类物质相对含量增加，其中酯类相对含量最高同时也增加最多，占44.69%，其次是酮类，相对含量为28.97%，此外，发酵过程中，还产生多种胺类、糖苷类和芳香族化合物。脂肪烃类化合物在未发酵蛋液中所占比例最大，经过发酵后脂肪烃类化合物减少至0%，由于烃类物质为烷基自由基的脂质自氧化过程或类胡萝卜素分解产生，阈值较高，不具有风味活性，对样品的整体风味贡献较小。发酵过程中，烃类物质尤其是不饱和烯烃氧化分解，降解为醇类、醛类及酮酸类等对发酵蛋液品质有重要贡献的风味物质。其次，醇类化合物在未发酵蛋液中所占比例较大，其中乙醇和2,3-丁二醇是醇类中的主要物质，蛋液经乳酸菌和酵母菌发酵后，醇类物质相对含量降低，酯类相对含量增加。这是由于在发酵过程中，部分醇类与酸类物质作用生成酯类化合物所导致。发酵蛋液醛类化合物相对含量增加较多，并且由于醛类物质阈值比较低，作为各种氧化风味的来源，对风味贡献较大。

2.5 普通蛋挞与发酵蛋挞风味成分分析

表11 普通蛋挞和发酵蛋挞挥发性风味成分GC-MS分析Table 11 GC-MS identi fi cation of volatile compounds of custard tarts made with fresh and fermented liquid egg

续表11

从表11可看出，普通蛋挞和发酵蛋挞焙烤后其挥发性物质种类和相对含量变化很大。发酵蛋挞产生R-2-丁醇、二甲基-硅烷二醇、(S)-1,3-丁二醇、2,3-环氧基-1-丁醇、10-叠氮基-1-癸醇、1-庚醇等多种醇类物质，其中，反-2-辛烯-1-醇、10-叠氮基-1-癸醇、二甲基-硅烷二醇和(S)-1,3-丁二醇、1-庚醇是醇类中主要物质，醇类与脂肪氧化分解有关，检出的醇类物质中R-2-丁醇有类似葡萄酒的气味，1-庚醇具有新鲜、清淡的油脂气息，并带有酒香、有辛辣的味道[23]。

发酵蛋挞中产生己醛和辛醛，相对含量分别为12.27%和2.94%，辛醛和壬醛是油酸的氧化产物，己醛是亚油酸氧化的主要产物。检出的醛类化合物中2-甲基丁醛是蛋黄中最丰富的醛类物质，它可能来源于缬氨酸的Strecker降解（即α-氨基酸与α-二羰基化合物反应时，α-氨基酸氧化脱羧生成比原来氨基酸少一个碳原子的醛，胺基与二羰基化合物缩合成吡嗪；此外，还可降解成较小分子的双乙酰、乙酸、丙酮醛等）或经脂肪氧化分解；苯甲醛是苯丙氨酸的降解产物，具有特殊的杏仁味[24]。戊醛具有辛辣气息，稀释后有果香和面包香；2-十一烯醛具有蜡香、柑橘香、脂肪香[25]；反,反-2,4-庚二烯醛和反,反-2,4-壬二烯醛使发酵蛋挞具有清香、果香、甜香、脂香味[26]；反-2-庚烯醛是由亚油酸氧化形成，主要存在红茶中，具有青草香气[27]。

酮类物质中发酵后产生的乙偶姻相对含量高达9.10%，具有令人愉快的微甜、乳脂香气；2-壬酮呈水果、花、油脂和似药草香气。酯类一般是由脂肪酸水解或微生物代谢生成，特别是短链脂肪酸水解产生的内酯会直接影响整体风味，丁酰乳酸丁酯相对含量较高，具有柔和的奶油和烤面包香气，发酵前后均有丁酰乳酸丁酯存在，可能由于此物质是淡奶油经烘焙后产生的；丙位庚内酯具有甜奶油香、椰香、坚果香和轻微焦甜香；乙酸庚酯有梨香气，并略带花香。烷基吡嗪是对所有焙烤食品风味有重要影响的化合物。α-二羰基化合物（美拉德反应中间产物）与氨基酸通过Strecker降解反应相互作用是烷基吡嗪最直接的生成方式，为熟食提供烘烤或焦香味[28]。

发酵蛋挞产生的2-甲基吡嗪占10.64%，有烘烤香、炒花生香和巧克力、奶油香；2-戊基嘧啶是糖降解产物，提供强烈焙烤焦糖香气；发酵蛋挞产生含硫化合物，占比0.54%，但是一般认为含硫香料化合物是各类香料化合物中阈值最低的一类，因此，含硫化合物对发酵蛋挞的风味有贡献，4-甲基-5-羟乙基噻吩在VB1热降解过程中生成，具有坚果香、焙烤香。

表12 普通蛋挞和发酵蛋挞挥发性风味物质相对含量对比Table 12 Comparisons of the relative contents of volatile compounds in custard tarts made with fresh and fermented liquid egg

从表12可看出，普通蛋挞中共检测出31 种挥发性成分，发酵蛋挞中共检测出46 种挥发性成分。发酵蛋挞中，酯类物质相对含量低于普通蛋挞，醇类、醛类、酮类和含氮化合物相对含量和种类明显高于普通蛋挞。发酵蛋挞中，醛类化合物相对含量最高，相比普通蛋挞，醛类物质增加13.66%，并且其风味阈值较低，是蛋挞的重要风味物质之一。醛类化合物主要来源于高温时脂肪氧化及脱羧反应，赋予产品淡水果味及奶油味，是美拉德反应产生特殊风味的重要来源。发酵蛋挞中醇类物质相对含量增加最多，相对含量为24.06%，醇类物质由糖、氨基酸、醛氧化还原而成。酮类物质相对含量由1.50%增加至9.52%，大多数酮类物质阈值较高，对风味的贡献不大，但其可与醛类或其他物质协同对风味物质产生增强或改变的效果。发酵蛋挞中，含氮化合物含量大幅增加至12.94%，并且阈值偏低，杂环化合物（呋喃类、吡嗪类和吡咯类）气味强度较高，具有烤香和坚果香，是蛋挞的重要挥发性化合物。吡嗪类等杂环化合物是美拉德反应的重要产物之一，生成温度约为120～150 ℃[29]。本实验设计的烘焙条件与该温度条件接近，生成吡嗪类化合物结果也与之前报道一致。

3 结 论

本研究利用新型发酵剂（酸乳球菌、嗜热链球菌和梅利斯丛梗孢酵母），通过单因素和正交试验分析获得发酵蛋液的最优发酵条件，感官评定和质构测定显示此优选条件下制得的蛋挞外观完整，色泽金黄，没有蛋腥味，香味可口诱人，富有一定的硬度和凝胶强度，口感饱和度好。同时发酵蛋液中氨基酸含量增加、粗蛋白含量下降、脂肪含量略下降，营养更加丰富。通过气相色谱-质谱分析，发酵蛋液中检测出24 种挥发性成分，发酵蛋挞中检测出46 种挥发性成分，用发酵蛋液制备的风味蛋挞与普通蛋挞挥发性组分存在较大差异。发酵后产生特殊香味，在保持蛋挞具有良好口感的同时，赋予蛋挞更加丰富的风味。