抗氧化剂和金属离子螯合剂对全蛋热诱导凝胶风味及质构特性的影响

马洁,孙潇雨,刘雨薇,吕莹

(北京农学院 食品科学与工程学院，食品质量与安全北京市实验室，农产品有害微生物及农残安全检测与控制北京市重点实验室，北京，102206)

禽蛋是自然界中营养成分最完善的动物性产品之一，包括鸡蛋、鸭蛋和鹅蛋等[1]。全蛋由蛋白质、脂类和碳水化合物组成，蛋清中含有约10%～13%的蛋白质，蛋黄中含14%～16%的蛋白质，30%～32%的脂肪[2]。在加工全蛋液凝胶时，需将蛋搅拌均匀并进行热处理，此过程中蛋黄膜被破坏使得蛋黄液与氧气接触，促使蛋黄中的不饱和脂肪酸被氧化[3]。研究表明，加工过程中蛋黄不饱和脂肪酸的氧化会产生令人不愉快的腥味，从而影响全蛋凝胶的风味[4]。

食品添加剂具有提高食品品质、减弱不良风味的作用，添加抗氧化剂可以防止或延缓食品氧化、改善外观和风味[5]。范代超等[6]将川式腊肉直接真空包装与添加茶多酚或异抗坏血酸钠的样品进行对比，研究发现添加抗氧化剂可减少挥发性风味物质数量的增加。欧亦群等[7]实验表明，以未加抗氧化剂进行冷磨的豆奶为对照，抗氧化剂的添加抑制了豆奶的腥味。除此之外，一些金属离子螯合剂，如乙二胺四乙酸二钠(ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt，EDTA-2Na)也可以通过结合铁或铜离子，抑制芬顿(Fenton)反应抗氧化；柠檬酸、多聚磷酸也具有改善食品风味、与金属离子络合的作用[8]。

迄今为止，为减弱热加工过程中蛋品的不良风味，常采用选育禽蛋品种[9]、抽真空脱除全蛋液的腥味[10]、加入大量的香辛料掩盖等方法[11]。然而，还未有在加工全蛋液时研究抗氧化剂或金属离子螯合剂对全蛋凝胶制品不良风味的影响。本研究以鸭蛋和鸡蛋为原料，对加入不同添加剂得到的全蛋凝胶的挥发性风味物质进行固相微萃取-气相-质谱(solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS)分析，比较不同添加剂全蛋凝胶的整体风味差异，明确热处理过程中添加抗氧化剂及金属离子螯合剂对全蛋凝胶风味和质构特性的影响，为蛋制品的开发和利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜散装鸭蛋和鸡蛋购自北京市昌平区回龙观城北市场(蛋的新鲜度为产下的5～10 d)；添加剂：竹叶提取物、茶多酚、维生素E(VE)、维生素C(VC)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、丁基羟基茴香醚(BHA)、多聚磷酸钠、柠檬酸钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)，均为食品级，购自北京化工厂。

1.2 仪器与设备

顶空固相微萃取头(50/30 μm DVB/CAR/PDMS)，顶空固相微萃取(solid phase micro extraction, SPME)手柄，螺口样品瓶(20 mL EPA/VOA)，美国Supelco公司；毛细管色谱柱DB-5MS(60 m×0.250 mm×0.25 μm)， 美国Agilent公司；7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪，美国Agilent公司；CP153电子天平：CT3奥豪斯仪器(上海)有限公司；质构仪，Brookfield公司；DK-S24电热恒温水浴锅，上海森信实验仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 全蛋凝胶的制备

新鲜鸭蛋/鸡蛋打破去壳，蛋清与蛋黄混匀过筛。根据GB2760食品添加剂使用标准中各抗氧化剂的最大允许使用量，将抗氧化剂或金属离子螯合剂分别加入至全蛋液中，添加量(质量分数)为：竹叶提取物0.05%、 茶多酚0.02%、VE0.008 5%、VC0.02%、BHT 0.02%、BHA 0.02%、多聚磷酸钠0.7%、柠檬酸钠0.5%、 EDTA-2Na 0.025%。以未加抗氧化剂或金属离子螯合剂的全蛋液作为对照组。将样品灌入体积20 mL、 直径2 cm的注射器内，注射器下端用橡胶活塞密封，开口用塑料薄膜密封。然后将注射器放入90 ℃电热恒温水浴锅中加热20 min，之后迅速放入冰水浴中冷却15 min，再转移到4 ℃冰箱中过夜保存。

1.3.2 感官分析

选择8位经过专业的食品感官分析和训练的评价员组成评价小组，对其进行蛋的腥味和香味方面的感官评价培训，使其对鸭蛋、鸡蛋腥味和香味的定义和性质达成共识。感官评价实行5分制原则，0分：闻不出味道；1～4分，风味逐渐增强；5分：风味最强[12]。以不添加抗氧化剂或金属离子螯合剂的全蛋凝胶冷却后所具有的腥味作为5分的参考标准。具体感官评价标准见表1。

表1 全蛋凝胶感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria of whole egg gel

1.3.3 气相色谱-质谱法

风味物质萃取：准确称取5 g样品于20 mL螺口样品瓶中，密封后使装有样品的样品瓶在80 ℃水浴中预平衡10 min，将SPME萃取头插入瓶中并距离液面0.5～1 cm处顶空吸附40 min，以富集挥发性成分。萃取结束后，将萃取头插入气相色谱-质谱联用仪进样口处250 ℃解吸5 min。

色谱条件：色谱柱：DB-5MS毛细管柱(60 m×0.250 mm×0.25 μm)；升温程序：起始柱温50 ℃，保持2 min，以4 ℃/min上升到160 ℃，再以6 ℃/min上升至250 ℃，保持12 min。载气为He，载气(He)流速1.0 mL/min；恒压40 kPa，不分流，进样口温度与接口温度均为250 ℃，检测温度200 ℃。

质谱条件：电子源为EI源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；采用全扫描模式采集信号。

试验数据由计算机谱库NIST、Wiley进行检索与分析，确定全蛋凝胶中各个挥发性物质。半定量分析：采用峰面积归一化法计算样品中各个组分的相对含量[13]。

(1)

式中：M：单组份风味成分的峰面积；N：总峰面积。

1.3.4 风味物质评价方法

参考刘登勇等[14]方法，采用相对风味活度值评价各挥发性物质对样品总体风味的贡献，定义对样品风味贡献最大的组分：ROAVstan=100，对其他挥发性成分则有：

(2)

式中：Cri、Ti是各挥发性成分的百分含量和相对应的感觉阈值；Crstan、Tstan分别是对样品总体风味贡献最大组分的相对百分含量(%)和相对应的感觉阈值。

ROAV≥1，说明该物质为样品的关键风味化合物，且在一定范围内，ROAV越大说明该物质对总体风味贡献越大；0.1≤ROAV<1，说明该物质对样品的总体风味具有重要的修饰作用。

1.3.5 凝胶性测定

取出制备好的凝胶静置至室温，用小刀切取高10 mm，直径20 mm的圆柱形凝胶块，采用CT3-1500型质构仪(美国Brookfield公司)测定凝胶质构特性。测定参数如下：采用TPA质构分析模式，探头型号TA41，触发点负载5 g，测试速度0.50 mm/s，每个样品在直径为25 mm的圆柱形柱塞下以40%的形变连续向下压缩2次，每个试验样品重复6次。从TPA曲线，得到以下参数：变形硬度、内聚性、弹性。硬度定义为第一次压缩循环期间的峰值力；内聚性定义为第二曲线下面积与第一曲线下面积的比值；弹性定义为从第二次压缩开始到峰值的距离。

1.3.6 数据分析

所有的实验结果均以平均数±标准差(means±SD)表示，以单因素方差分析ANOVA来检测平均值之间的差异，P<0.05为差异显著。统计分析使用SPSS 18.0统计分析软件。

2 结果与分析

2.1 抗氧化剂和金属离子螯合剂对全蛋凝胶腥味和香味的影响

图1是添加抗氧化剂和金属离子螯合剂鸭蛋凝胶感官评价结果，由图1可以看出，与未添加添加剂的鸭蛋凝胶的感官评价结果相比，添加抗氧化剂或金属离子螯合剂的鸭蛋凝胶感官腥味、香味分别呈现下降和增加的趋势。鸡蛋凝胶变化趋势与鸭蛋凝胶基本一致。竹叶提取物、茶多酚、VE、VC、BHT和BHA的添加量为国标中最大允许使用量，不超过0.05%；多聚磷酸钠、柠檬酸钠和EDTA-2Na的添加量为常用浓度范围，不超过0.7%。多聚磷酸钠和柠檬酸钠的添加量较高，其抑制腥味的效果更明显。竹叶提取物、茶多酚为酚类抗氧化剂，可清除自由基，抑制氧化作用；VC可通过其还原作用降低蛋中的含氧量，从而起到抑制作用；VE、BHA、BHT还属于脂溶性抗氧化剂，其可通过发生共轭效应，终止自由基链式反应，从而起到抗氧化的作用[15]。蛋黄中铁含量丰富，可与金属离子螯合剂发生络合反应，使其失去原有的催化特性，抑制Fenton反应，从而起到间接抗氧化的作用[8]。因此，由图1和图2的结果可以看出，抗氧化剂和金属离子螯合剂的添加可以抑制鸭蛋和鸡蛋凝胶的腥味，同时腥味的产生可能与氧化反应有关。

除此之外，在风味感官评价时发现，柠檬酸钠、多聚磷酸钠的添加，其本身的风味掩盖了一部分全蛋凝胶的风味，致使其腥味值低，香味值高。而添加EDTA-2Na 的全蛋凝胶有异味，与柠檬酸钠和多聚磷酸钠相比，其腥味值最高，香味值最低。

图1 不同添加剂的鸭蛋凝胶风味感官评价Fig.1 Flavor sensory evaluation of duck egg gel with different additives (n=6～8)注：a,b,c,d,e,f肩标不同为统计学上差异显著(P<0.05)。

图2 不同添加剂的鸡蛋凝胶风味感官评价Fig.2 Flavor sensory evaluation of chicken egg gel with different additives (n=6～8)注：a,b,c,d,e肩标不同为统计学上差异显著(P<0.05)。

2.2 添加抗氧化剂和金属离子螯合剂的全蛋凝胶挥发性成分分析

进一步对加入不同抗氧化剂或金属离子螯合剂的鸭蛋和鸡蛋凝胶的挥发性风味成分进行GC-MS分析，结果见表2和表3。

表2 鸭蛋凝胶挥发性风味物质(n=2)Table 2 Duck egg gel volatile flavor substance (n=2)

续表2

注：-表示未检测到或含量低难以定量。下同。

表3 鸡蛋凝胶挥发性风味物质(n=2)Table 3 chicken egg gel volatile flavor substance (n=2)

由表2可知，未添加抗氧化剂和金属离子螯合剂的鸭蛋凝胶主要挥发性风味物质共有20种化合物，醛类物质10种，酮类物质2种，醇类物质2种，酸类物质1种，烃类物质4种，杂环类物质1种。而添加不同种类抗氧化剂和金属离子螯合剂的鸭蛋全蛋凝胶的挥发性物质含量均呈现出不同程度的降低趋势。进一步对比对照组与添加剂组的峰面积，VC组、BHA组、柠檬酸钠组和EDTA-2Na组分别检测出鸭蛋凝胶中含有12、11、12和13种挥发性物质。禽蛋中，蛋清含有约10%～13%的蛋白质；蛋黄中含14%～16%的蛋白质，30%～32%的脂肪，其中多不饱和脂肪酸约占20%～30%[3]。有文献报道，加热的蛋清产生的挥发性物质主要是酮类、苯类等；加热的蛋黄中风味物质主要是醛类、醇类等，且蛋黄中的不饱和脂肪酸在热处理过程中极易被氧化，产生不良风味[16]。由此，抗氧化剂和金属离子螯合剂有效抑制了醛类、酮类、醇类、酸类、苯类风味物质的生成，尤其是己醛、苯乙醛峰面积的减少，可能与不饱和脂肪酸的氧化有关。由表3可知，鸡蛋凝胶主要挥发性风味物质共有31种化合物，且挥发性物质含量的降低趋势与鸭蛋基本一致。与未添加添加剂的鸡蛋凝胶相比，柠檬酸钠组检测出的挥发性物质种类最少。

在鸭蛋凝胶挥发性风味物质(表2)中，己醛的峰面积最大，己醛为脂肪醛的典型代表，被认为是可以监测脂肪氧化的指示剂或标记物[17]。与未添加添加剂的鸭蛋凝胶相比，添加VC、BHA和柠檬酸钠样品组的己醛峰面积分别降低了22%、63%、90%。王彦蓉等[18]研究发现，当己醛的浓度较低时呈现出令人愉悦青草香，而当处在较高浓度时则会出现油脂味。除此之外，反-2-辛烯醛和反-2-壬烯醛也在鸭蛋凝胶的挥发性风味物质中被检测到，与未添加添加剂的鸭蛋凝胶相比，添加BHA和柠檬酸钠组的峰面积分别降低了43%和72%。已有研究报道，反-2-辛烯醛来源于LOX1降解亚麻酸形成的11-氢过氧化物[19]，反-2- 壬烯醛来源于亚油酸经加热过程中的自动氧化及光氧化等非酶促反应生成的9-/10-氢过氧化物[20]。同时，表2还检测到蛋白质氧化产物Strecker醛—苯乙醛的生成，Strecker醛是构成很多体系不良风味的重要物质[21]，与未添加添加剂的鸭蛋凝胶相比，其添加VC、BHA和柠檬酸钠组的峰面积分别降低了16%、36%和32%，由此可以说明，VC、BHA和柠檬酸钠的添加也可有效抑制蛋白质的氧化反应，减少不良风味的生成。鸡蛋凝胶中醛类物质变化趋势与鸭蛋一致。

脂质氧化和降解的另一主要产物是酮类物质[22]。表3的结果表明，在未添加抗氧化剂和金属离子螯合剂的鸡蛋凝胶中，2-庚酮是所有酮类物质中峰面积最大的风味物质，添加BHA和柠檬酸钠完全抑制了其生成。脂肪烃和醇类大多数是也由脂质氧化分解而来[22]。KATSUMI等[16]对加热后的全蛋中的风味物质进行分离鉴定，研究表明醇的产生与蛋黄中脂质氧化有关。由此，除了表3中的正辛醇外，与未添加添加剂的鸭蛋凝胶和鸡蛋凝胶相比，VC、BHA、柠檬酸钠和EDTA-2Na均抑制了醇类、酯类风味物质的生成。

由以上研究结果可以看出，抗氧化剂和金属离子螯合剂的添加使全蛋凝胶腥味降低，挥发性风味物质含量减少，且醛、酮和醇等不饱和脂肪酸氧化的产物的生成受到抑制。

2.3 添加抗氧化剂和金属离子螯合剂的全蛋凝胶主体挥发性风味成分分析

通常情况下，挥发性化合物对样品风味的贡献由其含量、气味阈值共同决定，—些含量低但气味阈值也很低的化合物也可能对鸡蛋或鸭蛋凝胶的整体风味起重要作用。为此，进一步分析了抗氧化剂和金属离子螯合剂对鸡蛋和鸭蛋凝胶主体挥发性风味成分的影响。由于己醛在各样品组中相对含量与感觉阈值的比值最高，故定义己醛ROAVstan=100，其他挥发性物质的ROAV可由公式(2)计算得出。由表4可知，未添加添加剂的鸭蛋凝胶的关键性风味物质(ROAV≥1)为：己醛、庚醛、正辛醛、苯乙醛、反-2-辛烯醛、反-2-壬烯醛、癸醛、反，反-2,4-癸二烯醛、β-紫罗兰酮、2-壬酮、反-2-壬烯-1-醇；对风味具有修饰作用(0.1≤ROAV<1)的风味物质为：苯甲醛、对二甲苯。对于鸭蛋凝胶中的关键性风味物质(ROAV≥1)，VC和EDTA-2Na的添加均抑制了反-2-壬烯-1-醇的生成；BHA的添加抑制了正辛醛、反，反-2,4-癸二烯醛、β-紫罗兰酮、反-2-壬烯-1-醇的生成；柠檬酸钠抑制的添加抑制了正辛醛、反-2-壬烯醛、β-紫罗兰酮、反-2-壬烯-1-醇的生成；对于具有修饰作用的风味物质(0.1≤ROAV<1)，柠檬酸钠和EDTA-2Na的添加均抑制了对二甲苯的生成。

由表5可知，未添加添加剂的鸡蛋凝胶的关键性风味(ROAV≥1)物质为：己醛、庚醛、正辛醛、

苯乙醛、反-2-辛烯醛、反-2-壬烯醛、癸醛、反-2-癸烯醛、十一醛、反，反-2,4-癸二烯醛、十二醛、2-壬酮、2-癸酮、2-戊基呋喃；对风味具有修饰作用的风味物质(0.1≤ROAV<1)为：苯甲醛、环柠檬醛、2-庚酮、β-紫罗兰酮、反-2-辛烯-1-醇、正辛醇。对于鸡蛋凝胶中的关键性风味物质(ROAV≥1)，VC的添加抑制了十一醛、十二醛、β-紫罗兰酮的生成，BHA的添加抑制了十一醛、反-2-癸烯醛、β-紫罗兰酮的生成，柠檬酸钠的添加抑制了庚醛、反-2-辛烯醛、反-2-壬烯醛、反-2-癸烯醛、十一醛、反，反-2,4-癸二烯醛、十二醛、2-戊基呋喃的生成，EDTA-2Na的添加抑制了反-2-癸烯醛、β-紫罗兰酮的生成；对于具有修饰作用的风味物质(0.1≤ROAV<1)，VC和EDTA-2Na的添加均抑制了反-2-辛烯-1-醇、环柠檬醛的生成，BHA的添加抑制了2-庚酮、反-2-辛烯-1-醇、环柠檬醛的生成，柠檬酸钠的添加抑制了2-庚酮、正辛醇、环柠檬醛的生成。

表4 鸭蛋凝胶主体挥发性风味物质(n=2)Table 4 Duck egg gel volatile main flavor substance (n=2)

注：ND表示检测到该物质，但因为无法查到该化合物的感觉阈值而未作分析。下同。

表5 鸡蛋凝胶主体挥发性风味物质(n=2)Table 5 chicken egg gel volatile main flavor substance (n=2)

续表5

类别保留时间/min风味物质感觉阈值[24]/(μg·kg-1)对照组VCBHA柠檬酸钠EDTA-2Na相对含量/%ROAV相对含量/%ROAV相对含量/%ROAV相对含量/%ROAV相对含量/%ROAV16.9762-癸酮7.940.851.551.141.680.092.191.133.791.021.9825.5396,10-二甲基-5,9-十一双烯-2-酮ND0.45—0.62—0.07—1.74———26.486β-紫罗兰酮0.0070.29600.03————0.813 084.80——32.627十七烷酮ND0.47—————————醇12.557反-2-辛烯-1-醇402.250.81————5.613.74——12.661正辛醇1103.380.455.940.630.270.47——3.470.4931.5931-十四醇ND0.09—————————36.482二十四烷醇ND0.39—————————酯16.734丙位癸内酯100 1601.00<0.1————————28.001二氢猕猴桃内酯ND0.86—————————烷38.9471,2-环氧十八烷ND0.49—2.03———————烃11.1614-壬炔ND1.09—————————酸37.956棕榈酸10 0000.34<0.12.52<0.1——2.93<0.1——呋喃9.7332-戊基呋喃65.3812.995.8811.450.6922.21——5.6714.59

由以上对照组和处理组凝胶样品的关键性风味物质的分析，发现添加抗氧化剂(BHA)和金属离子螯合剂(柠檬酸钠)的鸡蛋或鸭蛋样品，其醛(正辛醛、反-2-癸 烯醛)、酮(β-紫罗兰酮)和醇(反-2-壬烯-1-醇)类物质的种类均明显减少。结合感官评价结果(图1和图2)，BHA或柠檬酸钠抑制全蛋凝胶腥味效果显著，因此受到抑制的关键性风味化合物推测有可能与腥味有关。

2.4 添加抗氧化剂和金属离子螯合剂全蛋凝胶的质构特性

质构特性是全蛋凝胶重要的品质特性。由表6可知，与未添加抗氧化剂和金属离子螯合剂的鸭蛋凝胶相比，添加剂组在硬度、弹性、胶着性和咀嚼性上均有提高的趋势，其中VE、多聚磷酸钠和柠檬酸钠的添加使凝胶的硬度、胶着性和咀嚼性显著增加(P<0.05)，VE和EDTA-2Na的添加使凝胶的弹性显著增加，且差异具有显著性(P<0.05)，内聚性和黏性的变化不明显。鸡蛋凝胶质构性的变化趋势与鸭蛋一致(表7)，且VE的添加在硬度和弹性上具有显著性差异(P<0.05)。

曹云刚[24]研究发现氧化导致肌原纤维蛋白羰基含量升高、巯基及自由氨基含量降低、蛋白结构展开、交联聚集增加、溶解度下降，加热凝胶过程中弹性模量升高；没食子酸的添加可以有效抑制脂肪氧化和蛋白羰基生成，中低浓度没食子酸提高了肌原纤维蛋白凝胶性能。我们的研究结果也发现，抗氧化剂或金属离子螯合剂的添加对全蛋凝胶的质构特性有明显的提高作用。

表6 不同添加剂对鸭蛋凝胶质构性的影响(n=6～8)Table 6 Effect of adding different additives on texture properties of duck egg gel (n=6-8)

注：a,b,c,d,e肩标不同为统计学上差异显著(P<0.05)。

表7 不同添加剂对鸡蛋凝胶质构性的影响(n=6～8)Table 7 Effect of adding different additives on texture properties of chicken egg gel (n=6-8)

注：a,b,c,d,e肩标不同为统计学上差异显著(P<0.05)。

3 结论

结合感官评价和气相色谱总峰面积的结果，抗氧化剂和金属离子螯合剂的添加可以抑制全蛋凝胶的蛋腥味，其挥发性物质含量均呈现出不同程度的降低趋势，VC、BHA、柠檬酸钠的添加有效抑制了醛类、酮类、醇类等风味物质的生成。利用相对风味活度值明确全蛋凝胶关键性风味化合物(ROAV≥1)，与未添加添加剂的鸭蛋凝胶相比，BHA和柠檬酸钠的添加均抑制了正辛醛、β-紫罗兰酮、反-2-壬烯-1-醇的生成；与未添加添加剂的鸡蛋凝胶相比，BHA或柠檬酸钠的添加均抑制了反-2-癸烯醛的生成。结合感官评价结果，BHA或柠檬酸钠抑制全蛋凝胶腥味效果显著，因此受到抑制的关键性风味化合物推测有可能与腥味有关。进一步对全蛋凝胶的质构特性进行研究，发现抗氧化剂和金属离子螯合剂的添加对全蛋凝胶的质构特性有显著提高作用，其中VE影响效果显著。本试验只研究单一抗氧化剂或金属离子螯合剂对全蛋凝胶风味及质构特性的影响，未对添加剂进行复配试验，仅可为比较不同添加剂对全蛋凝胶的影响提供参考。