鸡皮蛋白凝胶提升鸡蛋干品质配方优化研究

汪正熙，张佳敏，王卫

（1.成都大学 药学与生物工程学院，四川 成都 610106；2.肉类加工四川省重点实验室，四川 成都 610106）

鸡蛋干是以鸡蛋全蛋液、蛋清或蛋粉为原料，经过混合调味、装模蒸制、切块烘烤、真空包装及灭菌后加工而成的一类休闲食品，质地和色泽与传统豆腐干相似，因具有口感细腻、开袋即食和食用方便等特点而受消费者喜爱[1]。蛋白质均具有良好的凝胶性能，不同蛋白质其凝胶性能不同，不同蛋白质之间的相互作用会影响混合体系的质构、持水能力、流变性、热力学特性等[2]。在鸡蛋干加工过程中，较高温度破坏肽链特定排列，致使部分非极性基团从分子内部暴露出来，分子间相互凝结形成立体网络结构，存在的水分子充满其立体网络结构中，形成不可逆凝胶，赋予鸡蛋干特定的硬度和弹性[3]。张强等[4]为了开发低胆固醇方便即食蛋制品、扩大蛋白液的利用范围，研究了添加剂、干物质含量、熟制和卤制工艺方式对蛋白液鸡蛋干感官评价和质构参数的影响。张伯男[5]以传统鸡蛋干进行了创新，开发多款风味鸡蛋干新产品。唐宏刚等[6]以蛋白液为主要原料制作鸡蛋干，探究了稳定剂复合凝酸盐、谷氨酰胺转氨酶（glutamine transaminase，TG）、瓜尔豆胶、结冷胶等对蛋白液鸡蛋干质构的影响，改进了蛋白液鸡蛋干的加工配方，有效提升了蛋白液鸡蛋干的感官品质和质构特性。

然而，产品在热加工和高温灭菌过程中由于鸡蛋凝胶结构被破坏，往往出现灭菌后产品大量出水现象，导致产品变硬、弹性变差[7]。为此，提升鸡蛋干产品凝胶稳定性，保持产品口感，是提升鸡蛋干产品品质的关键。鸡皮富含脂肪和蛋白质，可添加到饮料中增强饮料风味[8]，添加到乳化性香肠作为猪肥膘替代物[9-10]，另有研究表明，添加在肉制品中可显著改善产品的凝胶性能[11]。大豆分离蛋白作为一种植物蛋白源，氨基酸组成合理，具有良好的凝胶性、溶解性、保水性[12]，可对食品的质构和感官特性带来极大的改善[13]。孙明霞等[14]将大豆分离蛋白添加到熏煮香肠中，产品的质构特性可以得到明显的改善。黄子璇等[15]将大豆分离蛋白添加到蛋黄酱乳液中能明显增强产品的冻融稳定性。为此，本文拟研究鸡皮与大豆分离蛋白复配形成蛋白凝胶，添加到鸡蛋全蛋液中，以鸡蛋干的质构性能作为评价指标，通过D-最优混料设计优化了鸡皮、大豆分离蛋白、水、全蛋蛋液的复配比例，为改善鸡蛋干产品质构特性，为新型鸡蛋干产品研发提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鸡蛋：四川禾盛龙兴牧业有限公司；鸡皮：陕西石羊食品有限公司；大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）：郑州博研生物科技有限公司；调味料、调香料：十陵镇好乐购超市。

高剪切混合乳化机（KFS-Ⅱ）：上海丰日化设备有限公司；物性测试仪（TA-XT plus）：英国Stable Micro Systems有限公司；电子分析天平（JA2003N）：上海佑科仪器仪表有限公司；真空包装机（GY-2B-6202）：江西赣云食品机械有限公司。

1.2 鸡蛋干加工工艺

1.2.1 蛋白凝胶调制

鸡皮去除残留毛根及皮下脂肪，清洗干净，沥除水分，斩拌至糜状，20目过滤后制得鸡皮糜。

将8 g大豆分离蛋白与30 g水按比例混合，充分搅拌溶胀至无颗粒后，再加入8 g鸡皮糜，用高剪切均质机处理至细腻的乳化状态，冷藏24 h形成凝胶。

1.2.2 鸡蛋干制作

新鲜鸡蛋清洗干净并晾干表面水分，打蛋，搅拌均匀过20目网筛，制得全蛋液；

将预制凝胶与55 g蛋液混合，并加入辅料调味。以预制凝胶与蛋液的总量为100%计，辅料配方：盐1.1%、生抽1.0%、味精0.1%、鸡精1.0%。用搅拌机将所有物料混合均匀，倒入模具。在80℃条件下蒸制1 h使鸡蛋干凝固，冷却后分割成30 mm×25 mm×10 mm的块状，再于80℃烘箱中烘烤35 min；最后将烘烤后的鸡蛋干真空包装后于121℃条件下灭菌15 min，冷却即得成品。

1.3 试验方案

1.3.1 单因素试验设计

在预试验的基础上，分别研究鸡皮糜、SPI、水及蛋液各成分的添加量对鸡蛋干产品硬度和弹性的影响，确定各组分的适宜添加范围，单因素试验条件如表1所示。

表1 单因素试验因素水平表Table 1 Factors and levels of single factor experimental

1.3.2 优化试验

根据单因素试验结果，以鸡皮糜、SPI、水和蛋液的添加量为变量，以鸡蛋干的硬度、弹性综合评分为响应值，采用D-最优混料试验（D-optimal）设计对原料配比进行优化。

1.4 全质构分析

用12 mm圆形打孔器钻取Φ12 mm×10 mm的鸡蛋干样品。质构分析仪参数为探头：P/36R—圆柱形探头；测试前速度：1.00 mm/s；测中速度：5.00 mm/s；测后速度：5.00 mm/s，压缩距离：5.00 mm；测试时间：5 s；触发力：5 g。每组样品测定3个平行，结果取平均值。

通过质构仪测得的样品硬度和弹性，每次试验做3个平行样品，并且将各项指标标准化为0～1之间的归一值[16]。对取值越小越好的（硬度）和取值越大越好的因素（弹性）采用Hassan方法分别进行数学转换求得归一值dmin和dmax，公式如下。

dmin=（Yhmax-Yh）/（Yhmax-Yhmin）

dmax=（Ys-Ysmin）/（Ysmax-Ysmin）

式中：dmin为硬度归一值；dmax为弹性归一值；Yhmax、Ysmax为硬度、弹性的最大值；Yhmin、Ysmin为硬度、弹性的最小值；Yh、Ys为硬度、弹性的实际值。

根据文献权重分配[17]方法，并依本试验实际情况进行一些修改，硬度和弹性的评分权重依次为0.6、0.4，将每一个指标的归一值乘以各自权重值，两者相加得到鸡蛋干每个样品的综合评分Y，综合评分Y=0.6 × dmin+0.4 × dmax。

1.5 数据统计分析

试验数据利用Microsoft Excel 2010及Graph Pad Prism 5进行统计处理，用Design Expert 8.0.6建立D-最优混料设计曲面回归方程。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 鸡皮糜添加量对弹性和硬度的影响

鸡皮糜添加量对弹性和硬度的影响见图1。

图1 鸡皮糜添加量对弹性和硬度的影响Fig.1 Effect of chicken skin addition on springiness and hardness

由图1可知，随着鸡皮糜添加量的增加，鸡蛋干的硬度降低，弹性上升。鸡皮糜的主要成分为脂肪和明胶。明胶凝胶网络中的三螺旋发挥重要的缠结作用，三螺旋结构主要由氢键维持，剧烈的机械运动及高温等外部条件都容易导致明胶三螺旋结构被破坏，网状结构破坏，蛋白质网络结构越致密、均匀，其硬度越高。因此随着鸡皮糜添加量的增加，鸡蛋干蒸煮前由明胶形成的网状结构范围越广，鸡蛋干经高温蒸煮后，大面积破坏网状结构，硬度减小[18-19]。随着鸡皮糜的添加，脂肪含量增加，弹性增加，与郭希娟等[20]添加脂肪对肉片质构分析结果相似。当鸡皮糜添加量在8 g左右硬度和弹性适中，即鸡皮糜百分比为总量的5.10%～9.71%为宜，因此选择鸡皮糜添加量5%～10%作为D-最优混料设计范围。

2.1.2 SPI添加量对弹性和硬度的影响

SPI添加量对弹性和硬度的影响见图2。

图2 SPI添加量对弹性和硬度的影响Fig.2 Effects of soybean protein isolate addition on springiness and hardness

由图2可知，随着SPI添加量不断增大，鸡蛋干的硬度增大，弹性上升。在凝胶形成过程中，二硫键起到关键性作用，对SPI来说，含有11S蛋白和7S蛋白，11S蛋白含有大量巯基，巯基含量直接决定了二硫键的数量，因此，随着SPI含量增加，巯基含量增多，形成的二硫键增多，鸡蛋干硬度增大[21]。SPI具有亲水亲油性，随着SPI含量增加，蛋清含量相对减少，SPI混合蛋白的持水力上升，弹性增加，这样的结果与廖安等的研究结果相似[22]。当SPI添加量在8 g左右时，形成的鸡蛋干硬度和弹性都适中，即SPI百分比为总量的5.10%～9.71%为宜，因此选择SPI添加量5%～10%作为D-最优混料设计范围。

2.1.3 水添加量对弹性和硬度的影响

水添加量对弹性和硬度的影响见图3。

由图3可知，鸡蛋干硬度随着水的添加先增加后减小，当水添加量为25 g时出现最高值，为（1 638.289±28）g；弹性随水的添加先增加后减小，当水添加量为25 g时最大值为0.977±0.003。蛋白质的凝胶结构主要是被氢键、疏水相互作用与电偶极矩之间的平衡控制。随着水分增加，加热后SPI的蛋白质分子从自然状态解折叠，亚基解离并形成部分的可溶性聚体，从而增强了蛋白质分子内及与水分子间的相互作用，增强了三维结构，导致硬度增加，与贾子璇等[23]、程春梅等[24]等的报道相似。随着水分再次增加，稀释了鸡蛋蛋白浓度，蛋白质与水之间的平衡失控，分子间通过氢键结合的几率减小，导致鸡蛋蛋白的β－折叠结构减少，形成的凝胶网络结构强度下降，鸡蛋干的硬度减小，这与胡瑞等[25]、徐保立等[26]的研究结果相似。蛋白质等大分子吸水膨胀，SPI和蛋清蛋白互不相容等特性导致在水添加量较少时，蛋白质间形成的网络结构疏松，组织脆弱，弹性较小，水添加量继续增加，水分对蛋白质的溶胀作用，暴露新的基团，基团之间可能形成氢键、疏水键和二硫交联键，组织相对致密，鸡蛋干相对光滑并具有较好弹性[27]。当水添加量为25 g左右时，形成的鸡蛋干结构组织致密且富有弹性，硬度适中，即水百分比为总量的21.97%～29.70%为宜，因此选择水添加量20%～30%作为D-最优混料设计范围。

图3 水添加量对弹性和硬度的影响Fig.3 Effects of water addition on springiness and hardness

2.1.4 蛋液添加量对弹性和硬度的影响

蛋液添加量对弹性和硬度的影响见图4。

图4 蛋液添加量对弹性和硬度的影响Fig.4 Effects of egg liquid addition on springiness and hardness

由图4可知，鸡蛋干硬度随着蛋液添加量的增加而增大，最后趋于平缓，弹性先增加后减小，当蛋液添加60 g时最高值为0.973±0.002。硬度增加可能是因为蛋液蛋白质与SPI之间的疏水作用和二硫键的作用增强，分子间形成致密的结构，硬度增强，最后趋于平缓是因为随着蛋液添加量的增加，最后的硬度无限接近蛋液硬度[28-29]。由于蛋清蛋白与SPI之间互不相溶，蛋黄的固形物含量高于蛋清蛋白等原因是影响弹性的主要原因，并且蛋清蛋白本身缺乏弹性是另一个原因[30]。当添加量在60 g附近，保持较高的弹性，因此继续添加全蛋蛋液，蛋清蛋白相对蛋黄增加更多，鸡蛋干弹性降低。ZHANG等[31]对不同比例及不同蛋液成分-SPI复配凝胶特征进行分析，结果表明当全蛋蛋液超过50%弹性逐渐降低，然而随着蛋清蛋白的增加，蛋清蛋白-SPI凝胶保持较高的弹性不变。当蛋液添加量为60 g左右时，形成的鸡蛋干硬度和弹性适中，即蛋液百分比为总量的52.08%～60.34%为宜，因此选择蛋液添加量50%～70%作为D-最优混料设计范围。

2.2 优化试验结果

根据单因素试验结果，对单因素试验选择的适宜范围稍作调整并保证不超出单因素筛选范围。因此设计混料试验的因素及水平范围为：鸡皮糜（5%～10%），大豆分离蛋白（5%～10%），水（20%～30%），蛋液（50%～70%），最优混料设计优化结果根据归一法，权重分析进行相关数据处理见表2，回归与方差分析结果见表3。

表2 Doptimal试验设计及结果Table 2 D-optimal mixture design and the result

如表3所示，以综合评分Y为响应值，模型P<0.01，说明该模型极显著，鸡皮糜、大豆分离蛋白、水、蛋液具有显著的交互作用，能够很好地描述各因素与综合指标之间的关系。失拟项P=0.7525>0.1，说明该试验结果与数学模型拟合良好，可运用该数学模型来推测试验结果。方程相关系数R2=0.991 4，说明变量规范化综合得分的变异中有99.14%是由变量（A、B、C、D）引起的。校正后的相关系数R2Adj=0.972 8，表明模型方程能很好地拟合指标与配方比例关系。校正后试验的变异系数C.V.%=6.59<15，说明置信度较高，该模型方程可以较好反映真实试验值，可以运用此模型分析综合指标的变化。从表3中可以看出，BC、BD、CD、BCD的影响极显著（P<0.01），ABC、ACD的影响显著（P<0.05），而 AB、AC、AD、ABD的影响不显著（P>0.05）。通过拟合得到回归方程：Y=-1.239 14A-17.352 4B-2.5360C-0.2092D+0.51896AB+0.01058AC-0.030 88AD+0.600 14BC+0.234 21BD+0.041 993CD-0.015 199ABC-0.000 8ABD+0.002 3ACD-0.007 4BCD。

表3 回归与方差分析结果Table 3 Variance analysis for the fitted regression equation

4种配料配比对综合指标影响的等高线图及3D效应面图见图5。

图5描述了4种原料配方对规范化各项评价指标的综合评分的影响作用，结合等高线图和3D效应面图谱可以发现，响应面为曲线，说明4种原料对综合评分都有显著影响并且4种成分之间具有交互作用，同时由等高线及回归模型可以看出鸡皮糜、SPI、水、蛋液的影响差异极显著。可能是因为鸡皮中的胶原蛋白和SPI吸水溶胀，残基暴露，与蛋液蛋白残基形成三维网络结构致密，增强鸡蛋干硬度及保水性，同时鸡皮中的油脂滞留在网络结构中，加强鸡蛋干弹性，促进凝胶类乳液形成[32]。并且，SPI与蛋液蛋白在凝胶性上不是简单的线性叠加关系，具有协同效果[22]。SPI的疏水基和亲水基导致其具有吸水性和吸油性，随着其添加量的增加，硬度、弹性减小，与郑晓楠等[33]、CHU等[34]的研究结果吻合。

因综合评分不能超1，得到3个鸡蛋干优化配方：5%鸡皮糜，5.357%大豆分离蛋白，24.459%水，65.184%蛋液，综合指标Y=0.987 6，期望值0.986（配方一）；6.79%鸡皮糜，10%大豆分离蛋白，30%水，51.21%蛋液，综合指标Y=0.983 3，期望值0.981（配方二）；5%鸡皮糜，6.895%大豆分离蛋白，20%水，68.105%蛋液，综合指标Y=0.904 3，期望值0.892（配方三）。分析优化结果可知，期望值越接近1综合评价越好，因此选择配方一作为最优配方。

得到优化配方后进行验证试验，对3个配方进行验证，分别为硬度744.962 g，弹性0.998，综合评分0.989（P>0.05）；硬度 740.876 g，弹性 0.995，综合评分0.983（P>0.05）；硬度 980.094 g，弹性 0.991，综合评分0.889（P>0.05），实测值与预测值差异不显著（P>0.05）。说明得到的目标配方和预测值可靠，与试验值一致，回归方程能够较好地反映因素对鸡蛋干综合指标的影响。

3 结论

单因素试验结果表明，在蛋液中添加适宜比例的鸡皮蛋白复配凝胶，可有效改善产品的硬度和弹性，各成分的适宜比例范围为：鸡皮糜5%～10%，大豆分离蛋白（SPI）5%～10%，水 20%～30%，蛋液 50%～70%。通过D-optimal混料设计优化确定原料的最佳配方：鸡皮糜添加量5.00%，大豆分离蛋白添加量5.36%，水添加量24.46%，蛋液添加量65.18%。在确定的最佳配方比例下制作鸡蛋干，经验证，优化配方的硬度为744.962 g，弹性为0.998，综合评分Y为0.989，与预测值0.987 6差异不显著（P>0.05），在此条件下的鸡蛋干硬度适中，质地适口，口感细腻，外观呈现淡黄色，具有良好的食用品质和加工特性。

在鸡蛋干加工中添加适宜的凝胶蛋白可显著改善蛋干的硬度和弹性，富含胶原蛋白的鸡皮可与大豆分离蛋白（SPI）调制出效能稳定的凝胶蛋白，鸡皮糜和SPI结合形成稳定的三维网状结构，有利于保持鸡蛋干的水分，同时鸡皮中的油脂成分还能改善鸡蛋干的口感。