增强蛋清起泡力及泡沫稳定性配比优化

张丽芳，曹阳，许旖旎，孙兆松

1.江苏食品药品职业技术学院（淮安 223003）；2.淮安瑞可滋食品有限公司（淮安 223001）

蛋糕按照制作工艺，分为乳沫类、戚风类、面糊类3种，其中戚风类蛋糕以其组织膨松、水分多、口感滋润嫩爽，成为最受欢迎的蛋糕之一[1-4]。戚风蛋糕尽管较为松软，但其带有一定弹性，且无软烂的感觉。此外，戚风蛋糕还可制作成各种蛋糕卷、波士顿派等。很多装饰蛋糕，如多种的生日蛋糕，都以戚风蛋糕作为蛋糕胚。而戚风蛋糕都采用蛋清、蛋黄分开搅打，白砂糖添加在蛋清中，起到稳定泡沫的作用[5]。因此蛋清作为蛋糕制作的主要原料，起泡性及泡沫稳定性的好坏对蛋糕的品质影响巨大[6-7]。传统的蛋糕制作时主要依靠白砂糖溶解后所形成的黏稠度以增强蛋清泡沫的稳定性，但也正是由于白砂糖的黏稠度抑制蛋清的起泡能力[8]。由于蛋糕中糖的添加量较高，一些人群对于高糖、美味、易消化的蛋糕望而却步。虽然近年来有少量研究使用木糖醇代替白砂糖，以减少糖的添加量，扩大消费群体，但是添加木糖醇后蛋清的起泡能力和泡沫稳定性都受到一定程度的影响，进而影响蛋糕的胀发度、出品率及感官特性。寻找白砂糖的替代物，一直以来都是烘焙企业关注的焦点。亲水性胶体是食品中重要的食品添加剂，具有增稠、乳化、凝胶等多种功能，大部分亲水胶体是天然多糖大分子及其衍生物，可以充分水合形成黏稠的溶液，能够提升溶液的稳定性[9-10]。试验选择食品工业常用的亲水性胶体，重点探讨不同亲水性胶体对蛋清起泡能力和泡沫稳定性的影响，旨在确定增强蛋清起泡能力和泡沫稳定性最佳配比，以减少蛋清中白砂糖的使用量，为研究系列低糖蛋糕奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与器具

鸡蛋（市售）；羧甲基纤维素钠（CMC）；羧甲基淀粉钠（CMS）；果胶；魔芋胶；瓜尔胶；白砂糖；食盐；塔塔粉。

电子秤；打蛋器；比重杯等。

1.2 试验方法

1.2.1 蛋清起泡能力测定

选用50 mL比重杯，称量其净重。将打发的蛋清至于比重杯中，称量其总质量，从而得到50 mL打发蛋清的质量。同时测量50 mL水的质量，进而按式（1）计算出打发蛋清的比重[11-12]。

1.2.2 蛋清泡沫稳定性

使用蛋清泡沫消泡率表示蛋清的稳定性。将一定体积搅打后的蛋清泡沫至于塑料杯中，塑料杯质量记为m0，蛋清与塑料杯质量记为m1，隔0.5 h将液体倒出后称重，记为m2[13]。消泡率按式（2）计算。

1.3 基本配方

以蛋清100%计算，白砂糖10%，食盐0.1%，塔塔粉1.5%。

1.4 蛋清搅打工艺

将塔塔粉、食盐加入称量好的蛋清中，快速搅打1 min后，改为高速，分3次加入增稠剂和白砂糖的混合物，搅打4 min，最后低速搅打20 s。

2 结果与分析

2.1 CMC添加量对蛋清起泡及泡沫稳定性的影响

相对密度大小表示蛋清打发后充入气体量的多少。由图1可以看出，随着CMC添加量的增大，蛋清打发后的相对密度在0.04%~0.12%，增加不明显，添加量继续增大，蛋清泡沫的密度持续增大，由此可见，CMC添加量低于0.12%时，不会影响蛋清的起泡能力，但添加量增大后可能由于CMC所携带的羟基和羧基等亲水基团增加蛋清的黏稠度，在相同的打发时间下，蛋清的发泡能力受到影响，致使蛋清打发后相对密度增大，搅打充入的气体量减少。搅打后的蛋清泡沫在静置过程中随着CMC添加量的增大，消泡率逐渐降低，添加量0.12%时，消泡率最低，但随着CMC添加量的增大，消泡率逐渐上升，可能是由于蛋清搅打充入的气体量少、大气泡多、泡沫的稳定性差，导致蛋清泡沫在放置的过程中，泡沫损失较多。

图1 不同CMC添加量对蛋清起泡能力及泡沫稳定性的影响

2.2 CMS添加量对蛋清起泡及泡沫稳定性的影响

由图2可以看出，随着CMS添加量的增大，蛋清打发后的相对密度呈现先缓慢上升后快速增长的趋势，CMS添加量超过1.2%，增速较为明显。分析原因，可能是CMS的黏稠度较CMC低，不会大幅提升蛋清的黏稠度，因此蛋清在搅打时易于充入气体。搅打后的蛋清在放置过程中，随着CMS添加量的增大，其消泡率出现明显下降，分析原因，可能是CMS较CMC溶解速度快，溶解的CMS只有达到一定浓度后，才能提升蛋清的黏稠度，有助于提升泡沫的稳定性。通过实践发现添加CMS打发的蛋清组织较为绵密。

图2 不同CMS添加量对蛋清起泡能力及泡沫稳定性的影响

2.3 果胶添加量对蛋清起泡及泡沫稳定性的影响

由图3可知，果胶添加量不超过于0.16%时，打发后蛋清泡沫的相对密度变化不明显，但果胶添加量超过0.16%后，蛋清打发后泡沫的相对密度呈现增大的趋势，分析原因，可能是果胶添加量超过0.16%后，会增大蛋清的黏稠度，导致蛋清充气能力下降。搅打后的蛋清在放置过程中，随着果胶添加量的增大，搅打后蛋清泡沫的消泡率呈现先缓慢下降，后快速下降趋势，这也说明随着果胶添加量的增大，蛋清溶液黏稠度上升，促使蛋清泡沫稳定性增强，其消泡率下降。

图3 果胶不同添加量对蛋清起泡能力及泡沫稳定性的影响

2.4 魔芋胶添加量对蛋清起泡能力和泡沫稳定性的影响

由图4可知，蛋清泡沫的相对密度随着魔芋胶添加量的增大，呈现缓慢上升趋势，搅打后蛋清泡沫的消泡率随着魔芋胶添加量的增大，呈现缓慢下降趋势，可以说魔芋胶添加对于蛋清起泡能力和泡沫的稳定性均较低，可能是由于魔芋胶作为一种水溶性胶体，在溶解过程中，水分子的扩散迁移速度远超过魔芋葡甘聚糖大分子的扩散迁移速度，导致魔芋胶颗粒发生溶胀，在颗粒表面产生薄薄一层高聚糖的黏稠溶液，从而使魔芋胶颗粒互相粘联而结块，阻碍了魔芋胶的进一步溶解。因此，尽管魔芋胶具有较高的黏稠度，但其溶解性上的欠佳，其不能增强蛋清泡沫的稳定性，不会影响蛋清的充气能力。

图4 不同魔芋胶添加量对蛋清起泡能力及泡沫稳定性的影响

2.5 瓜尔胶添加量对蛋清起泡能力和泡沫稳定性的影响

由图5可知，随着瓜尔胶添加量的增大，蛋清的相对密度呈现先下降后上升趋势，说明瓜尔胶由于本身是一种表面活性物质，可以降低蛋清的表面张力，利于蛋清快速充入气体，但随着瓜尔胶添加量增大，其黏稠度也在上升，由于瓜尔胶黏稠较CMC高，因此瓜尔胶添加量超过0.16%时，蛋清的充气能力快速下降。搅打后蛋清泡沫的消泡率随着瓜尔较添加量的上升呈现先快速下降，后缓慢下降趋势，说明瓜尔胶添加量的增大并不能较大提升泡沫的稳定性。

2.6 正交试验

选取CMS、果胶和瓜尔胶进行正交试验，以检验3种增稠剂配合使用能否提升蛋清的充气能力和提升泡沫稳定性。

以CMS、果胶、瓜尔胶为三因素，每个因素设三水平，采用L9(33)正交试验，设计9组试验进行试验，优化筛选出最佳配方。由表2可知，通过极差结果分析得出各因素对蛋清起泡能力与泡沫稳定性影响次序相同，均为CMS＞瓜尔胶＞果胶。但通过极差分析可以发现能够促进蛋清打发的最佳配比为A3B3C1，在此基础上经过3次验证试验，蛋清打发后相对密度为0.200，消泡率为1.7。但从蛋清打发后泡沫的稳定性来看，最佳配比为A2B3C3，通过3次验证试验发现，蛋清打发后泡沫的相对密度为0.220（g/mL），消泡率为1.6%。综合考虑选取A3B3C1为最佳组合。

表1 不同因素和水平试验设计表 单位：%

表2 不同亲水性胶体组成筛选的L9(33)正交试验结果

3 结论

CMC、CMS、果胶、瓜尔胶、魔芋胶对蛋清起泡力及泡沫稳定性的影响存在较大差异。其中CMS和魔芋胶不能增强蛋清起泡力，且不能增强泡沫稳定性。而其他三种均能提升蛋清起泡力和泡沫稳定性，在CMC、果胶、瓜尔胶最佳配比分别为1.4%，0.14%和0.14%时，蛋清搅打后的相对密度为0.20，消泡率为1.7%。后续可进一步研究系列低糖戚风蛋糕的最佳配比，为开发系列低糖蛋糕提供参考。