基于均匀设计的蛋酪蛋坯质构优化方案及风味分析

曹巧娜 白云起 仝其根，2*

（1 北京农学院食品科学与工程学院 北京102206 2 食品质量与安全北京实验室 北京100022 3 黑龙江科技大学 哈尔滨150022）

我国现有深加工蛋制品包括液蛋制品、鸡蛋干、蛋品饮料和发酵蛋制品[1]。其中，发酵蛋制品包括蛋乳及全蛋发酵饮料[2]、蛋乳发酵酸奶[3]、臭蛋制品[4]和发酵蛋制品[5]。发酵蛋制品的制作方法类似腐乳，是以鸡蛋为原材料，经霉菌发酵后，利用红曲和面曲后酵制成的一种全新的调味食品，不但具有比腐乳更加柔糯细腻的口感，同时将蛋白质大分子分解成氨基酸和肽等小分子营养成分，更易于人体吸收。研究新型发酵蛋制品，可以丰富蛋制品的种类，增强食用蛋制品的方便性，提升蛋白质的消化吸收率。本试验中的蛋坯是蛋酪的前端产品，其质构和风味将直接影响蛋酪的品质，良好的蛋坯具有清晰的纹理，质地紧密、光滑，硬度适宜等特点。本文采用单因素试验和均匀设计试验方法，研究全蛋粉、蛋清粉、卡拉胶、明胶、嗜热链球菌和瑞士乳杆菌的添加量对蛋坯质构的影响，优化蛋坯配方，为蛋酪的进一步研究打下基础。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜鸡蛋，北京市昌平区回龙观城北市场；五通桥毛霉，中国普通微生物菌种保藏中心；谷氨酰胺转氨酶（TG-M）（酶活力：100 U/g），一鸣精细化工（江苏）有限公司；全蛋粉、蛋清粉，北京金健力蛋粉厂；卡拉胶、明胶，国药集团化学试剂有限公司；嗜热链球菌粉、瑞士乳杆菌粉，山东中科嘉亿生物工程有限公司。

1.2 仪器与设备

EYEL4 旋转蒸发仪，爱朗仪器（上海）有限公司；JM-B6002 电子天平，纪铭称重校验设备（余姚）有限公司；HH-S 数显恒温水浴锅，翔天实验仪器厂（常州）；MJ-25BM04B 美的搅拌机，美的精品电器制造（广东）有限公司；LDZM-80KCS 立式压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械长；QZK28-A02高档嵌入式蒸汽烤箱，佛山市雷哲电器有限公司；CT3 质构仪，美国Brookfield 公司；GC-MS QP2010 Plus 气相色谱-质谱联用仪，日本Shimadzu 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 蛋坯制作方法 用搅拌机将全蛋液均匀打散，将蛋液用不锈钢超细过滤网漏勺滤去卵黄系带，添加试验需要的固形物（全蛋粉和蛋清粉）和添加剂（卡拉胶和明胶）进行巴氏杀菌（63 ℃，30 min），加入0.2%谷氨酰胺转氨酶（TG-M），45 ℃水浴加热1 h 后添加乳酸菌 （嗜热链球菌粉和瑞士乳杆菌粉）进行发酵。将发酵后的蛋液于45 ℃条件下旋转蒸发10 min 滤除气泡，85 ℃蒸汽烤箱蒸40 min，取出后用保鲜膜包住恢复至25 ℃后备用。将蛋坯切成3 cm×3 cm×1 cm 的小块，表面均匀喷洒毛霉菌液，28 ℃发酵2 d 后搓毛，用锡箔纸包好于4 ℃贮存3～4 d 即可。

1.3.2 质构分析（Texture profile analysis，TPA）测定 采用CT3 质构仪进行测定。测定样品的硬度、黏性、内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性。选用TAAACC36 圆盘挤压探头，测定前速度为0.5 mm/s，测试速度为1.0 mm/s，2 次下压停留间隔时间为5 s，形变50%，每组样品测定5 次，去除1 个最低值和1 个最高值，取剩余值的平均值。

1.3.3 单因素试验 以全蛋粉添加量、蛋清粉添加量、卡拉胶添加量、明胶添加量、嗜热链球菌添加量、瑞士乳杆菌添加量和乳酸菌发酵时间为单因素，控制其它因素不变，分别研究其对硬度、黏性、内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性的影响[6]。

1.3.4 均匀试验设计 在单因素试验基础上，通过均匀设计方案U*12（1210）[7]得到最佳质构的配方。均匀设计方案见表1。

表1 均匀设计试验因素及水平U＊12 （1210 ）Table 1 Factors and levels used in uniform design U*12 （1210 ）

1.4 数据处理

本研究利用IBM SPSS Statistics 20，Origin等软件，对数据进行主成分回归、岭回归[8]等多元统计分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 全蛋粉添加量对蛋坯质构的影响 全蛋粉由全蛋液经喷雾干燥而成，在蛋坯中添加全蛋粉可以增加其固形物含量[9]。全蛋粉的添加量分别为2%，4%，6%，8%，10%。如图1所示，全蛋粉添加量对蛋坯硬度、胶着性和咀嚼性影响较大，随着全蛋粉添加量的增加，蛋坯硬度、胶着性和咀嚼均呈增大趋势。全蛋粉添加量对蛋坯黏性、内聚性和弹性影响不大，随着全蛋粉添加量的增加，黏性、内聚性和弹性均先增大后减小并趋于平衡。全蛋粉添加量大于6%时，蛋坯硬度明显增加，可能由于蛋液中固形物含量较高。随着全蛋粉添加量的增加，蛋液中固形物含量达到最大时，硬度趋于平衡。由图1b，1c 可知，全蛋粉添加量大于6%时，胶着性和咀嚼性均呈快速增大的趋势。综合6 个指标，选取全蛋粉添加量4%～8%。

2.1.2 蛋清粉添加量对蛋坯质构的影响 添加蛋清粉使蛋坯质构紧密、质地光滑[10]。蛋清粉的添加量分别为2%，4%，6%，8%，10%。如图2所示，随着蛋清粉添加量的增加，蛋坯硬度、胶着性和咀嚼均呈明显增加的趋势。蛋清粉添加量为2%时，蛋坯的黏性和弹性快速增大。蛋清粉添加量对蛋坯内聚性影响不大，随着蛋清粉添加量的增加，内聚性先增大后趋于平衡。综合6 个指标，选取蛋清粉添加量4%～6%。

图1 全蛋粉添加量对蛋坯质构的影响Fig.1 Effect of the amount of whole egg powder on the texture of egg-cheese blank

图2 蛋清粉添加量对蛋坯质构的影响Fig.2 Effect of the amount of egg white powder on the texture of egg-cheese blan

2.1.3 卡拉胶添加量对蛋坯质构的影响 卡拉胶具有较强的稳定性，在食品工业中通常将其用作胶凝剂、乳化剂和稳定剂等，可以增加食品的弹性和保水性，因此卡拉胶对蛋坯的形成具有良好的胶凝作用[11]。卡拉胶的添加量分别为0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%。如图3所示，随着卡拉胶添加量的增加，蛋坯黏性呈增大趋势，内聚性缓慢减小，弹性先增大后减小。而卡拉胶添加量对蛋坯的硬度、胶着性和咀嚼性影响不明显。综合6 个指标，选取卡拉胶添加量0.2%～0.4%。

2.1.4 明胶添加量对蛋坯质构的影响 食用明胶是食品工业的一种重要的配料和添加剂，常作为胶凝剂、稳定剂、增稠剂和乳化剂等，因此明胶对蛋坯的形成具有良好的胶凝作用[12]。明胶添加量分别为0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%。如图4所示，随着明胶添加量的增加，蛋坯黏性和内聚性先增大后减小，弹性明显减小。而明胶添加量对蛋坯的硬度、胶着性和咀嚼性影响不明显。综合6 个指标，选取明胶添加量0.4%～0.8%。

图3 卡拉胶添加量对蛋坯质构的影响Fig.3 Effect of the amount of carrageenan on the texture of egg-cheese blank

图4 明胶添加量对蛋坯质构的影响Fig.4 Effect of the amount of gelatin on the texture of egg-cheese blank

2.1.5 嗜热链球菌发酵时间对蛋坯质构的影响近些年，对酸奶发酵剂的研究发现，在发酵初期，主要是嗜热链球菌产酸，缩短产品的发酵周期，同时可在乳制品中产生荚膜和黏性物质，增加发酵制品的黏度，改善质地[13]。嗜热链球菌对发酵制品黏度的影响主要体现在部分菌株可以产生胞外多糖（EPS）增加发酵乳的黏稠度。查阅文献发现，酸奶生产过程中嗜热链球菌的添加量为1%～2%[14]。因此，在蛋坯生产过程中加入1%嗜热链球菌增加蛋液的黏稠度并产酸。试验结果显示，随着嗜热链球菌发酵时间的延长，蛋坯硬度、胶着性和咀嚼性先增大后减小，黏性、内聚性和弹性虽有上升但变化并不显著。综合6 个指标，选取嗜热链球菌发酵1～3 h。

2.1.6 瑞士乳杆菌发酵时间对蛋坯质构的影响诸多研究表明，瑞士乳杆菌是一种具有广阔应用前景的益生菌。瑞士乳杆菌是乳酸菌中营养缺陷最高的菌种之一，具有强大的蛋白质水解能力，其蛋白质水解产物具有抗高血压，消炎和抗癌等功能。同时瑞士乳杆菌也是一种安全的益生菌，能调节宿主菌群，抑制致病菌[15]。另外，瑞士乳杆菌能适应多种环境，包括高温、低pH 值、低渗透压、低氧，从而比其它双歧杆菌和乳杆菌更适合制成益生菌制剂[16]。因此，在蛋液中加入1%瑞士乳杆菌，经过发酵，产生了良好的效果。随着发酵时间的延长，蛋坯的质构变化不明显。综合考虑，选取瑞士乳杆菌发酵2～4 h 较为适宜。

图5 嗜热链球菌发酵时间对蛋坯质构的影响Fig.5 Effect of fermentation time of Streptococcus thermophilus on the texture of egg-cheese blank

图6 瑞士乳杆菌发酵时间对蛋坯质构的影响Fig.6 Effect of fermentation time of Lactobacillus helveticus on the texture of egg-cheese blank

2.2 均匀设计试验结果

2.2.1 指标模型建立 通过单因素试验结果对比，采用均匀设计方案[U*12（1210）]进行试验[17]，研究各因素与硬度、黏性、内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性之间的关系。如表2所示。

表2 均匀设计试验结果Table 2 Experimental results of uniform design

由表2可以看出，黏性、内聚性、弹性和咀嚼性的误差较小，硬度和胶着性的误差较大，这说明蛋坯的制作过程可能导致最终成品一致性较差，并且在蒸制过程中，外部和内部受热程度的差别对结果影响较大。黏性、内聚性、弹性和咀嚼性等指标一致性较高。

对试验数据进行逐步回归分析，建立指标模型概况见表3。硬度、黏性、内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性均在回归方程模型达到显著水平 （P＜0.05），且相关系数R 较大，方程模型具有较好的拟合度。

表3 指标模型概况Table 3 Summary of the model parameters

2.2.2 蛋坯品质主成分分析 如表4，5所示，通过主成分分析，根据累计贡献率大于85%的原则，提取2 个主成分时累计贡献率达到86.06%，即提取的2 个主成分可以解释全部指标86.06%的信息，说明提取的2 个主成分能够全面反应蛋坯质构的信息。根据指标的特征向量绝对值大小可以看出，决定第1 主成分大小的指标主要是硬度、黏性、胶着性、咀嚼性，决定第2 主成分大小的指标主要是弹性和内聚性。

如表4，6所示，根据特征值对应的系数矩阵得出主成分表达式（1）（2）和综合得分（3）函数表达式。通过以上表达式计算主成分F1，F2和综合得分F。

如表7所示，第11 组试验蛋坯综合得分最高，为1.2390；第1 组试验蛋坯综合得分最低，为-1.0478。

表4 6 个主成分的特征值、贡献率及累计贡献率Table 4 Eigenvalues，contribution rates and cumulative contribution rates of six principal components

表5 6 个指标的特征向量Table 5 Eigenvectors of six principal compounds

表6 特征值对应的系数矩阵Table 6 Coefficient matrix corresponding to eigenvalues

表7 主成分得分Table 7 Principal component scores

2.2.3 指标综合得分模型的建立 如表所示，通过岭回归分析建立指标综合得分模型，综合得分Yi=-0.0000086+0.1908Y1-0.1626Y2+0.0984Y3-0.1150Y4+0.1893Y5+0.1725Y6，模型相关系数R 为0.9997，模型拟合度很好。

表8 综合得分模型方差分析Table 8 Analysis of variance for comprehensive score

2.2.4 最佳配方预测及验证 以单因素试验结果和主成分分析给出的最优因素组合为基础，结合岭回归分析模型，确定蛋坯质构的最佳工艺条件为：全蛋粉添加量5%，蛋清粉添加量5%，卡拉胶添加量0.5%，嗜热链球菌添加量1%，不添加明胶和干酪乳杆菌，同时发酵3.5 h。

表9 最佳工艺验证Table 9 Verification of the optimized process conditions

如表9所示，按照上述条件，进行5 次平行试验，将结果带入综合得分模型。综合得分最大的配比参数带入2.2.1 节中建立的指标模型，得到最佳配方蛋坯的各项预测指标，再将预测指标带入2.2.3 节中建立的综合得分模型中，得到最佳配方加工蛋坯的预测指标综合得分为1.5013；将最佳配方加工蛋坯的实测指标带入2.2.3 节中建立的综合得分模型中，得到最佳配方加工蛋坯的实测指标综合得分为1.2567，两者均高于试验组中最高的第11 组，预测配方：全蛋粉添加量5%，蛋清粉添加量5%，卡拉胶添加量0.5%，嗜热链球菌添加量1%，不添加明胶和干酪乳杆菌，同时发酵3.5 h即为本试验优化最佳配方。

2.3 最佳质构下蛋坯的风味分析

利用GC-O-MS 分析得到最佳质构下蛋坯的风味物质。

从最佳配方的总离子流图中按照自动积分的方式，剩余有效风味物质峰为45 种，具有愉悦风味的有10 种，其主要风味为：奶香味、青草味、奶香和茶香，主要贡献物质为：醛类（正己醛、正己醛、壬醛）、醇类（1-辛烯-3-醇、2-甲基-1-十六烷醇）、酯类（辛乙烯二醇单正十二烷基酯、[1，1'-双环丙基]-2-辛酸，2'-己基-甲酯） 和2-正戊基呋喃、1，4-二氯苯；具有中性风味的有4 种，其主要风味为：苦杏仁、油脂和酸味，贡献物质为：苯甲醛、庚醛、2-（1-甲基-2-硝基-乙基）-环己酮和1亚乙基-1H-茚；具有不愉悦风味的有5 种，其主要风味为：毛发、铁锈和药味，主要贡献物质为：癸醛、十八醛、反-9-十八烯等。

嗅探强度分析可以发现，具有愉悦气味的成分基本呈S 级强度，而不愉快的气味呈现的强度为比较弱的W 级和M 级，由此说明，蛋坯发酵后总体呈愉悦气味，与已完成的感官评价结果相一致。

3 结论与讨论

通过单因素和均匀设计试验，研究了蛋酪的前端产品蛋坯的最佳质构和风味，蛋坯质构最佳配方条件为：全蛋粉添加量5%，蛋清粉添加量5%，卡拉胶添加量0.5%，嗜热链球菌添加量1%，同时发酵3.5 h；利用GC-O-MS 测定最佳质构下的风味物质，共筛选愉悦风味物质10 种，不愉悦风味物质5 种，中性风味物质4 种，蛋坯发酵后总体呈愉悦风味。

本试验基本确定了蛋酪蛋坯的最佳配方，扩大了蛋制品深加工的种类。为进一步优化蛋酪质量及风味，还需做如下工作：（1）解决蛋酪在发酵后期黏性较大、质地不理想等问题；（2）本试验只测定了单一菌种优化结果的GC-MS，下一步做菌种复配研究；（3）优化蛋酪蛋坯的保存方法，延长其保质期。

表10 最佳质构下蛋坯的风味分析Table 10 The best recipe flavor

（续表10）