常温贮藏期间鸡蛋清流变特性和蛋白质成分的变化

杨晓盼，刘丽莉，黄正迪，李媛媛，郝威铭，张孟军，史胜娟

(河南科技大学 食品与生物工程学院，食品加工与安全国家级教学示范中心，食品原料河南省工程技术研究中心，食品加工与质量安全控制河南省国际联合实验室，河南 洛阳 471023)

鸡蛋在常温贮藏条件下品质劣变迅速，在劣变过程中，蛋清蛋白出现逐渐变稀的现象(蛋清稀化现象)[1]。关于鸡蛋贮藏期间品质变化的报道有很多。于滨等[2]研究发现，鸡蛋的品质变化动力学级数与禽蛋品种无关，不同种类禽蛋在贮藏过程中的品质变化规律基本相似。李红等[3]研究发现，蛋清稀化现象与禽蛋的贮藏条件、贮藏时间等密切相关。王晓翠等[4]、方军[5]认为，在贮藏过程中蛋白质的变化可能与蛋清稀化有关。Drabik等[6]研究发现，鸡蛋在贮藏过程中浓蛋白随着贮藏时间的延长逐渐转化为低黏度状态；而Wang等[7]发现，全蛋液在冷藏条件下，蛋白粒径和功能特性逐渐降低。这些研究主要报道了禽蛋贮藏过程中蛋清蛋白理化特性和功能特性的变化情况，关于蛋清流变特性的研究报道较少。

蛋白质在降解过程中，空间结构打开，分子间作用力与疏水基团发生变化，进而影响蛋白质与蛋白质的相互作用，可能会促使溶液里的蛋白质间三维结构形成或降解，进而影响其黏度与功能特性[8-10]。蛋清中含有多种蛋白质，是个复杂的蛋白质系统，其中的蛋白质发生变化时会互相影响，从而产生一系列复杂的变化。蛋白含量发生变化时，可能会对蛋清的加工特性和流变特性产生影响，但在本研究检索范围内未见这方面的深入报道。

本研究以鸡蛋清为原料，探究其在贮藏期间蛋清内几种主要蛋白质及其流变特性的变化，探索上述变化与蛋清稀化的关系，旨在为探明蛋清稀化的机理提供理论基础，从而为延缓蛋清稀化提供理论支撑，助推我国禽蛋深加工产业的健康持续发展。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鸡蛋、大豆油，购自河南省洛阳市某超市。

溶壁微球菌、溶菌酶标品，生工生物工程(上海)股份有限公司；浓盐酸(分析纯)，洛阳昊华化学试剂有限公司；氯化钠(分析纯)，江苏强盛功能化学股份有限公司；氢氧化钠(分析纯)，西陇化工股份有限公司；醋酸钠(分析纯)、磷酸二氢钠(分析纯)，天津市德恩化学试剂有限公司；磷酸氢二钠(分析纯)，天津市光复科技发展有限公司；乙酸(分析纯)，莱阳市康德化工有限公司；酒石酸钾钠(分析纯)、五水硫酸铜(分析纯)，天津市大茂化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

H1650型高速离心机，湘仪集团；TDZ5-BP型高速冷冻离心机，长沙湘锐离心机有限公司；85-2A型数显恒温测速磁力搅拌器，常州荣华仪器制造有限公司；DHR-2型流变仪，美国沃特世(Waters)公司；DSC1型差示扫描量热仪，瑞士Mettler-Toledo公司；UV-1100型紫外分光光度计，上海美普达仪器有限公司；LGJ-10D型冷冻干燥机，上海旦鼎国际贸易有限公司；HH-2型数显恒温水浴锅，常州朗越仪器制造有限公司；DH-420型电热恒温培养箱，北京科伟永兴仪器有限公司。

1.3 试验方法

将所有鸡蛋放置于(25±1)℃的恒温培养箱中贮藏，28 d以后，鸡蛋出现散黄现象，无法测定，故测试时长设置为28 d。其间，每隔4 d取样，即分别于贮藏0、4、8、12、16、20、24、28 d时，每次随机挑选出3枚鸡蛋，外壳洗净消毒，除去蛋黄，分离蛋清，测定贮藏过程中蛋清的各项指标变化，每个样品重复测定3次。

1.4 测定指标

1.4.1 主要蛋白质的测定

卵黏蛋白含量参照刘美玉等[11]的方法进行测定，S-卵白蛋白含量参照黄群[12]的方法进行测定，蛋清溶菌酶含量与活力参照王晶[13]的方法进行测定。

1.4.2 功能特性的测定

参照李弓中等[14]的方法，起泡性与泡沫稳定性采用机械搅打法进行测定，乳化性与乳化稳定性采用浊度法进行测定。

1.4.3 差式扫描量热分析(DSC)

用差示扫描量热仪测定蛋清的热变性温度，测定温度范围为25～140 ℃，升温速率10 ℃·min-1，每次样品用量2～3 mg，氮气流速60 mL·min-1。

1.4.4 蛋清流变特性的测定

参照王雪莹等[15]和Panaite等[16]的方法，略做修改，测定蛋清的流变特性。测试前，将样品在室温(25 ℃)下放置1 h。将样品置于流变仪感应板上，使用C平板进行测定，板间距为1 000 nm，平板边缘过量样品用塑料刮铲除去。设定静态流变学参数(剪切速率范围0.01～1 000 s-1)，绘制剪切速率与表观黏度的关系图。设定动态频率扫描参数：固定振荡应变0.3%，频率变化范围0.01～300 rad·s-1，测定蛋清储能模量(G′)和损耗模量(G″)的变化规律。

1.5 数据处理

使用Excel 2010软件整理数据。运用DPS 7.05软件进行数据统计，对有显著(P<0.05)差异的，采用SNK法进行多重比较。采用Origin 8.5软件做图。

2 结果与分析

2.1 贮藏期间蛋清主要蛋白质含量与溶菌酶活性变化

如表1所示，在贮藏期间，蛋清中的卵白蛋白逐渐转化为稳定形式，即卵白蛋白由N-构型向S-构型转化[17]。由于转化过程不可逆，S-卵白蛋白的含量随贮藏时间延长而显著(P<0.05)增加，至28 d，S-卵白蛋白的含量高达(92.99±0.81)%。对贮藏时间与S-卵白蛋白的含量进行相关性分析，在本试验设置的25 ℃贮藏条件下，蛋清中S-卵白蛋白含量与贮藏时间的相关系数为0.957 7，相关性达到显著水平(P<0.05)，与付丹丹等[18]的研究结果一致。

随着鸡蛋贮藏时间的延长，蛋清中的卵黏蛋白含量显著(P<0.05)降低。这可能与鸡蛋贮藏过程中pH变化导致卵黏蛋白结构降解有关[11]。随着贮藏过程中卵黏蛋白的降解，浓蛋白会逐渐转化为稀蛋白。

蛋清中的溶菌酶一部分以游离形式存在，一部分与卵黏蛋白作用形成卵黏蛋白-溶菌酶复合体。在贮藏初期，蛋清中的溶菌酶含量有明显升高趋势，但随后其活力逐渐降低。这可能是因为，在贮藏初期，随着蛋清浓蛋白的稀化，卵黏蛋白-溶菌酶复合体逐渐分解，一部分溶菌酶被释放出来，导致其含量略有升高[3]。同时，蛋黄中的部分溶菌酶也透过蛋黄膜进入蛋清。但随着贮藏时间的延长，溶菌酶变性速度加快，导致溶菌酶含量降低。随着蛋清卵黏蛋白-溶菌酶复合体逐渐解离出新的溶菌酶，贮藏后期蛋清中的溶菌酶活力产生一定的提高。由此推测，溶菌酶含量的变化也可能是导致蛋清稀化的原因之一[19]。

表1 贮藏期间蛋清中主要蛋白质含量与溶菌酶活性的变化

2.2 贮藏期间蛋清的功能特性变化

由表2可以看出，在贮藏过程中，蛋清的起泡性和乳化性表现出显著(P<0.05)的先增高后降低的趋势，而泡沫稳定性和乳化稳定性均随着贮藏时间的延长显著(P<0.05)降低。贮藏过程中，蛋清蛋白逐渐分解，折叠蛋白的疏水基团逐渐暴露出来[14]。这就导致贮藏初期蛋清的起泡性和乳化性均有一定提高。随着贮藏时间继续延长，蛋清中的浓蛋白进一步分解，可能导致蛋清蛋白间的相互作用减弱，二硫键、氢键等减少[12]，从而影响蛋清的起泡性和乳化性。

从表1和表2的结果推测，蛋清的功能特性与其主要蛋白质的含量可能具有相关性。将蛋清中的卵黏蛋白、S-卵白蛋白、溶菌酶含量分别与蛋清的起泡性、泡沫稳定性、乳化性、乳化稳定性进行相关性分析，结果如表3所示。蛋清的起泡性、泡沫稳定性、乳化稳定性与S-卵白蛋白含量呈极显著(P<0.01)负相关，与卵黏蛋白含量呈极显著(P<0.01)正相关。

2.3 贮藏期间蛋清的差示扫描量热分析

DSC热流图可以反映物质热转变的温度变化与焓变。蛋清中卵转铁蛋白和卵白蛋白在水中的变性温度分别为61.0 ℃和84.0 ℃，但由于液体蛋清的成分复杂，DSC峰范围宽，影响单一蛋白的变性峰，导致无法清晰判断出蛋白质的变性峰。如图1所示，在贮藏过程中，蛋清的热焓值呈现出逐渐增高的趋势。这可能是因为蛋清的热流图出现重叠峰，导致蛋清焓变受到影响[20]。在贮藏后期，热焓值增高的原因可能是，S-卵白蛋白的热稳定性更高[18]，卵白蛋白由N型转变为S型后，蛋清中S-卵白蛋白含量的上升导致蛋清整体的热变性温度升高，焓值增大。在图1的100～110 ℃之间出现一个峰，这可能是由蛋清中的S-卵白蛋白热变性引起的。随着贮藏时间延长，蛋清的热转变温度逐渐增大。可能的原因是，蛋清中浓蛋白减少，卵黄膜变得脆弱，无法彻底隔绝蛋清与蛋黄，导致蛋黄中的部分物质进入蛋清，使得蛋清体系更加复杂，从而逐渐影响峰值。这与赵金红等[21]的研究一致。另外，贮藏过程中蛋清中的蛋白质结构与聚集状态发生改变，导致其热稳定性降低，也会影响蛋清的热焓值变化[22]。

表2 贮藏期间蛋清的功能特性变化

表3 蛋清中蛋白质含量与蛋清功能特性的相关性

图1 贮藏期间蛋清的热变性温度与热焓值变化Fig.1 Changes in thermal denaturation temperature and enthalpy value of albumin during storage

2.4 贮藏期间蛋清的流变特性变化

蛋清为非牛顿假塑性流体，随着剪切速率增加，其表观黏度逐渐降低，呈现明显的剪切稀化现象[23]。贮藏期间，蛋清表观黏度的变化主要体现在剪切速率为0～10 s-1时。如图2所示，蛋清的表观黏度在贮藏初期上升，之后随贮藏时间的延长而逐渐下降。蛋清的表观黏度在第8天达到最大。在贮藏初期，鸡蛋品质保持较好，表观黏度减小程度较弱。同时，鸡蛋通过蛋壳在与外界气体交换的过程中失水，而水分对表观黏度的影响在此时占主要作用，这就使得蛋清液在贮藏初期呈现出黏度上升的现象。到了贮藏后期，蛋清的表观黏度下降较快。主要原因可能是，蛋清中的浓蛋白减少，蛋白质含量发生变化，蛋清、蛋白的网络结构变得稀疏。同时，卵黏蛋白在贮藏期间的逐渐分解引起分子间的聚集状态减弱，对蛋清的表观黏度变化也产生了一定的影响。此外，卵黏蛋白-溶菌酶复合体的解离也在一定程度上影响了蛋清的黏度。卵白蛋白在贮藏过程中结构发生改变，疏水基团逐渐暴露，可能影响蛋白质间的结构，使分子间二硫键强度逐渐减弱[24-25]，表观黏度下降。

图2 贮藏期间蛋清的表观黏度变化Fig.2 Viscosity changes of albumin during storage

G′为储能模量(弹性模量)，即蛋清液随剪切频率改变而产生变形的能力[26]；G″为损耗模量(黏性模量)，即剪切频率发生改变时蛋清液的蛋白质结构或蛋白分子聚集状态发生改变消耗的能量[27-28]。从图3可以看出，蛋清液的流变特性随剪切力的改变发生明显的改变，说明贮藏时间对蛋清液的流变特性影响较大。当剪切的角频率在0～50 rad·s-1时，蛋清液存在一定的线性黏弹区，主要表现出弹性为主的特性，说明蛋清液的内部结构未被剪切力破坏或破坏程度较小[27]。当剪切的角频率超过100 rad·s-1后，前12 d的G′是逐渐增大的，但12 d后G′呈现减小趋势。G′随着贮藏时间的延长而逐渐下降，说明蛋清的凝胶性能逐渐减弱[23，28]，这与表观黏度的变化规律一致。可能是因为G′与大分子物质，如蛋白质、脂肪等的固体弹性行为有关[29]，随着贮藏后期蛋清中蛋白质含量的巨大变化，G′亦相应变化。

G″随着贮藏时间的延长逐渐降低。在贮藏前期，不同温度条件下的G′均大于G″，表现为流体的弹性性质[30]；在贮藏后期，G″均大于G′，蛋清表现出黏性特征[29]。在贮藏过程中，蛋清的弹性特征转变为黏性特征，表明蛋清的蛋白含量与结构逐渐变化，出现稀化现象[31]。蛋清在贮藏过程中，弹性特征和黏性特征都逐渐减小，说明其流动性增加，即黏度降低，这与表观黏度的研究结果相符。

图3 贮藏期间蛋清流变特性的变化Fig.3 Rheological properties of albumin during storage

3 结论

本研究表明，蛋清中的蛋白质在贮藏过程中会发生明显变化，浓蛋白随着贮藏时间的延长逐渐变稀，直到完全水化。在这一过程中，随着浓蛋白的逐渐减少，卵黏蛋白、卵白蛋白和溶菌酶含量均发生显著(P<0.05)变化，说明蛋清中蛋白质的含量变化对蛋清稀化有一定影响。同时，蛋清的功能特性随着蛋白含量的变化显著(P<0.05)降低。由于蛋清体系较为复杂，故而蛋清的差示扫描量热分析发生较大变化。蛋清的表观黏度也逐渐降低，蛋清由主要表现弹性特征转变为主要表现黏性特征。这些变化表明，贮藏期间蛋清的蛋白质成分变化与其功能特性和流变特性的变化具有一定的关联性。蛋清的稀化受到蛋白质含量变化的影响，蛋白质的变化会影响蛋清的功能特性，蛋清流变特性的变化可用来表征蛋清稀化的程度。这些变化产生的原因可能是，蛋白质的变化使蛋清中的蛋白聚集状态和网络结构发生改变，从而影响蛋白质间的相互作用。今后可尝试从蛋白质的结构与相互作用变化视角进一步研究蛋清的稀化现象。