贾果禧，佟 平，侯裕梁，高金燕，陈红兵,3,*

（1.南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047；2.南昌大学食品学院，江西 南昌 330047；3.南昌大学中德联合研究院，江西 南昌 330047）

鸡蛋是最常见的日常食物之一，含有人体所需的多种营养物质，包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质[1]。此外，鸡蛋具有很高的生物活性，具有抗菌[2]、抗病毒[3]、抗肿瘤[4]、抗高血压[5]、抗氧化[6]、抗黏附[7]以及调节免疫[1]等作用。将新鲜鸡蛋去壳制成的全蛋液制品已经成为一种全价营养食品，已在先进发达国家广为消费[9-10]。由于原料蛋在洗蛋、打蛋、去壳以及蛋液混合、过滤处理过程中，均可能受到微生物污染，而且鲜蛋经过打蛋去壳后即失去了一部分防御体制[11]。因此，为保证生产过程中液态蛋的安全及产品质量，最为关键的步骤是杀菌，而经过巴氏杀菌处理的全蛋液，其加工性能如起泡性、乳化性等性质都受到了一定的影响[9]。因此，保护以及改善液蛋的加工品质十分重要。

已有文献及欧美等发达国家蛋品加工业实践证明，使用添加物可改善液蛋制品的加工品质，但多使用盐类、糖类和可食用性胶等[12]。如张铭东等[13]通过在蛋清液中添加蔗糖，发现其乳化性、起泡性、耐热性得以改善。王宁等[14]研究发现，蛋清中添加黄原胶、羧甲基纤维素、卡拉胶可提高蛋清的起泡能力、增强泡沫稳定性。丙二醇是小分子醇类中的一种，也是一种食品添加剂，常作为乳化剂应用到烘焙食品中，且丙二醇作为优良溶剂可将防腐剂、色素、抗氧化剂等难溶于水的食品添加剂溶解于其中。此外，丙二醇较强的吸湿性对食品具有保湿和抗冻作用，也因其低毒性常被用作保湿剂、调料品。例如，膨化食品保质方面将丙二醇作为防腐剂，在奶茶制作中使用丙二醇作为食品乳化剂原料[15]。因此，丙二醇或许是一种潜在的可以应用于液蛋制品中的食品添加剂，研究丙二醇对全蛋液加工特性的影响具有潜在的应用价值。

本研究旨在探究巴氏杀菌条件下不同添加量丙二醇对全蛋液加工功能特性的影响，优化丙二醇的最适添加量，以期为具有良好加工特性全蛋液的生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜鸡蛋 市售；丙二醇（食品级） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

HJ-A6恒温磁力搅拌水浴锅 常州万顺仪器制造有限公司；TA.XT-Plus质地分析仪 英国Stable Micro System公司；T18高速分散机、RHB2S25磁力搅拌器德国IKA公司；Varioskan Lux多功能酶标仪、Centrifuge 804 R高速冷冻离心机 美国Thermo公司；FA2104N电子分析天平 上海菁海仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

新鲜鸡蛋在室温下清洗并手工去壳，使用高速分散机低速4 000 r/min均匀搅打30 min，通过0.95 mm的筛网去除系带，向全蛋液中直接加入丙二醇，参照GB 2760—2014《食品添加剂使用标准》中在丙二醇糕点及面制品的添加标准，分别制备添加0%、0.01%、0.1%、1%丙二醇的全蛋液。

1.3.2 全蛋液的巴氏灭菌

巴氏灭菌参数：选用合作单位北京二商健力食品科技有限公司生产全蛋液所用的巴氏杀菌技术参数为依据，在66 ℃分别选取3 个时间3.0、3.5 min和4.0 min处理全蛋液。实验室研究中，将制备好的丙二醇全蛋液样品置于玻璃安培管中密封，每管5 mL，在55 ℃预热3 min，然后置于66 ℃水浴加热，分别保温3.0、3.5 min和4.0 min，计时结束后立即放入冰水浴中终止反应备用。

1.3.3 起泡性的测定

参考耿桂萍等[16]的方法，用稀释液将待测全蛋液稀释10 倍，放入100 mL量筒中，记录起始高度H0（推荐40 mL）。在高速分散机中，以10 000 r/min转速搅打30 s，记录泡沫高度H1。静置60 min后，测定泡沫高度H2。每组3 个平行，取平均值。起泡能力和泡沫稳定性按式（1）、（2）计算：

1.3.4 乳化性的测定

参考Ai Minmin等[17]的方法并稍作修改，将样品用10 mmol/L pH 7.0磷酸盐缓冲液稀释至蛋白质量浓度约1 mg/mL，每个样品和葵花籽油按3∶1混合（30 mL样品加10 mL葵花籽油）用高速分散机10 000 r/min搅打2 min，分别于0、10 min取最底层乳化液50 μL加入到5 mL 0.1%的十二烷基硫酸钠溶液中涡旋混匀，以0.1%十二烷基硫酸钠溶液为空白，于500 nm波长处测定其吸光度。乳化能力和乳化稳定性按式（3）、（4）计算：

式中：A0和A10分别为第0分钟和第10分钟时样品的吸光度。

1.3.5 凝胶质构和持水性的测定

将样品分别取6 mL加入方形制冰模具中，90 ℃水浴30 min后立即取出，置于冰水浴中冷却20 min，4 ℃冷藏过夜后取出恢复至室温。采用质构仪的TPA模式测定凝胶质构特性，使用P/50R探头分2 次压缩进行测定，测前速率为5.0 mm/s，探头以2.0 mm/s的速率穿刺，测后速率为2.0 mm/s，压缩比例为50%，触发力为5.0 g，触发类型为Auto，平行3 次测定相关的质构指标。

用离心法测定凝胶的持水性[18]，称取一定质量凝胶置于50 mL离心管中，4 000 r/min离心10 min后取出凝胶，将表面水分吸干后称质量，平行3 次，取平均值。凝胶持水性按式（5）计算：

1.3.6 疏水性的测定

拟将复合物稀释成0.1 mg/mL，取200 μL样品与40 μL 8-苯氨基-1-萘磺酸（1-anilino-8-naphthalenesulfonic acid，ANS）在酶标板孔内避光反应1 h，设定激发波长为350 nm，发射波长为400～700 nm，反应时间为200 ms，步长1 nm，激发带宽5 nm，对样品的荧光强度进行扫描。ANS是一种阴离子荧光探针，可以通过疏水和静电作用与蛋白质分子表面的疏水基团结合[19]。ANS试剂与蛋白质表面的疏水基团结合时，会发出强荧光。

1.3.7 浊度以及pH值的测定

将含有添加物的复合物于波长600 nm处测定透过率，采用蒸馏水作为空白对照，按式（6）计算浊度：

式中：T为溶液的透过率/%。

使用pH计测定复合物的pH值，平行3 次，取平均值。

1.3.8 色度的测定

用色差仪测定全蛋液的色度值（L*、a*、b*）。L*表示亮度；a*正值表示偏红，负值表示偏绿；b*正值表示偏黄，负值表示偏蓝。平行3 次，取平均值。

1.4 数据处理

使用Microsoft Excel 2019对数据进行处理，并使用Origin 2018作图，同时使用SPSS 22.0进行数据统计。选择LSD方法进行多重比较、方差分析和显著性检验，置信区间为95%。P＜0.05，差异显著。

2 结果与分析

2.1 巴氏杀菌条件下丙二醇对全蛋液起泡性的影响

由图1A可以发现，与25 ℃/0 min、不添加丙二醇（空白组）的全蛋液对比，无丙二醇添加的全蛋液起泡能力会因巴氏杀菌处理而降低。因此，巴氏杀菌会降低全蛋液的起泡能力，这与Ibanoglu等[20]研究发现65 ℃加热导致蛋清液起泡能力下降的结果相似。添加丙二醇后，杀菌时长为3.0 min和3.5 min的全蛋液起泡能力随着丙二醇添加量的增加而提高，在一定程度上消减了巴氏杀菌造成的全蛋液起泡能力降低的问题。其中，杀菌时间3.0 min、添加1%丙二醇的全蛋液起泡能力高于空白组（P＞0.05）。其原因可能是：丙二醇中的羟基通过氢键与蛋白质进行非共价结合[21]，增强蛋白质分子之间的交联以此促进全蛋液的起泡能力；丙二醇作为溶于水和缓冲液的有机试剂，可以帮助蛋白质在整个体系中的溶解度得到提高，同时增加了体系的黏度，结果消减了巴氏杀菌造成起泡能力降低的现象[22]； Chang等[23]发现全蛋液pH值的改变对其起泡性也具有一定影响，而丙二醇分子结构里带有的2 个羟基基团使其相对于全蛋液呈弱碱性，这可能也是造成起泡性改变的原因之一。但杀菌时间为4.0 min时，添加丙二醇对全蛋液起泡能力的影响并不显著（P＞0.05）。

图1 巴氏杀菌条件下不同添加量丙二醇对全蛋液起泡性的影响Fig.1 Effects of addition of different amounts of propanediol on the foaming properties of pasteurized LWE

由图1B可以发现，在不同杀菌条件下，添加丙二醇对全蛋液的泡沫稳定性影响较为复杂。相较空白组，添加0.01%、0.1%丙二醇的全蛋液经3 种巴氏杀菌条件处理后，其泡沫稳定性均有所下降，而对比这2 种添加量，当丙二醇的添加至1%时，全蛋液的泡沫稳定性又有所上升。

2.2 巴氏杀菌条件下丙二醇对全蛋液乳化性的影响

乳化性包括乳化能力和乳状液稳定性，是蛋制品的2 个重要质量指标[24]。如图2所示，与空白组相比，经巴氏杀菌处理且无丙二醇添加的全蛋液乳化能力和乳化稳定性均显著上升（P＜0.05），这与苏宇杰等[25]研究结果相似，即全蛋液的乳化特性随加热时间延长呈上升趋势。其原因可能是在66 ℃加热下，加热温度不足以使全蛋液中的蛋白质加速聚集形成大量不溶性聚集产物，但是部分蛋白质会先开始发生变性，蛋白质逐渐变性而且分子间静电排斥作用力增加，导致乳状液絮凝减少从而表现出乳化稳定性增强。另外，Kiosseoglou[26]研究认为蛋白质的排列方式对其功能性质会有影响，加热可能导致蛋白质分子排序转为无序状态，这种无序状态让蛋白质更高程度地参与油水界面膜的形成，这可能也是巴氏杀菌影响全蛋液乳化能力和乳化稳定性的一个重要原因。

图2 巴氏杀菌条件下不同添加量丙二醇对全蛋液乳化性的影响Fig.2 Effects of addition of different amounts of propanediol on the emulsifying properties of pasteurized LWE

本研究结果表明，常温处理下添加丙二醇的全蛋液其样品的乳化能力得到显著提高（P＜0.05，图2A），表明丙二醇也可以增强全蛋液的乳化能力。另外，添加一定量丙二醇的全蛋液经巴氏杀菌处理后乳化能力和乳化稳定性呈显著提高趋势（图2），其中全蛋液乳化能力在66 ℃/4.0 min、添加1%丙二醇的处理后得到最大幅度提升，增幅达31%；经66 ℃/3.5 min、添加1%丙二醇处理的全蛋液乳化稳定性提高最显著，提高了1.71 倍。

前期研究表明，全蛋液乳化能力与蛋黄中的低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）、高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）和卵黄高磷蛋白以及蛋清中的蛋白密切相关[27]。其中，LDL被认为是主要的乳化成分，它可以吸附在油水界面以后裂解，其中的中性脂质与油相结合，其余部分在界面上分散，从而起到乳化作用，并且LDL在油水界面上的吸附能力强则乳化能力高[28]，但LDL中的脂质和蛋白质在水或缓冲液中不溶解，直接吸附不容易。而丙二醇作为一种有机溶剂，有利于帮助更多的LDL溶解后吸附到油水界面上。因此，添加后可以提高全蛋液的乳化能力。另外，HDL在pH值小于7的条件下以二聚物的形式存在，但在加碱后二聚物会裂解为单体[29]。丙二醇携带的2 个羟基基团使全蛋液呈弱碱性，添加丙二醇可能有利于HDL裂解后在油水界面的吸附，促进全蛋液乳化稳定性的提高。另外，王洋等[30]研究认为蛋清蛋白质溶解度的提高也有利于增强乳化性。丙二醇携带的羟基基团可以与全蛋液中蛋白质通过氢键结合，提高蛋白质在整个体系中的溶解度。因此，这也可能是丙二醇增强全蛋液乳化性的原因之一。总之，巴氏杀菌有助于提高全蛋液的乳化特性，在此基础上添加一定量丙二醇对增强全蛋液乳化特性更有利。

2.3 巴氏杀菌条件下丙二醇对全蛋液凝胶的影响

2.3.1 丙二醇-全蛋液凝胶的质构特性

凝胶的质构特性是食品加工生产中的一个重要参考指标[31]，其中，硬度、弹性和咀嚼性与全蛋液凝胶口感密切相关[32]。

如表1所示，以硬度而言，在不添加丙二醇的情况下，经过巴氏杀菌3.5 min和4.0 min处理的全蛋液凝胶样品硬度增加，这是因为在巴氏杀菌时间延长的处理条件下，全蛋液中部分蛋白质发生不可逆的变性，变性的蛋白在形成凝胶的过程中，发生巯基交联形成新二硫键[33]，二硫键增加会形成更加紧密的凝胶网络结构，从而硬度出现一定程度上升。同时，相较于不添加丙二醇的全蛋液，添加0.01%、0.1%、1%的丙二醇-全蛋液复合物在巴氏杀菌66 ℃/3.0 min处理条件下，凝胶硬度也得到了提高，最高达2 681.64 g，凝胶硬度在该值附近时，对于加工生产的蛋制品较为理想[34]。然而，当杀菌时间达到3.5 min以及4.0 min时，全蛋液的凝胶硬度随丙二醇添加量的增加而呈现整体下降趋势，且均低于同组中无丙二醇添加的全蛋液凝胶强度，最大下降幅度相较空白组达18.40%。这种现象可能是由于加热时间的延长促进丙二醇中羟基基团与蛋白质分子的氢原子受体位点发生作用的程度加深，减弱了蛋白质分子间的相互作用，阻碍其形成有序的凝胶网状结构[35]，导致全蛋液凝胶硬度下降。因此，在加工生产中，根据目标需求选择巴氏杀菌条件和丙二醇添加量，可以生产出不同凝胶质构特性的全蛋液。

表1 巴氏杀菌条件下不同添加量丙二醇对全蛋液凝胶质构特性的影响Table 1 Effects of addition of different amounts of propanediol on the texture characteristics of pasteurized LWE gels

2.3.2 丙二醇对全蛋液凝胶持水能力的影响

水分保持或水结合是蛋白质的重要功能之一，通常称蛋白质凝胶的这种特性为持水能力[31]。持水能力是鸡蛋凝胶食品中的一个重要性质[36]。如图3所示，常温处理下全蛋液的凝胶持水能力随着丙二醇添加量的增加而升高。当杀菌时间3.0 min时，添加丙二醇的全蛋液相较于无丙二醇添加的全蛋液凝胶持水能力均有所提高，其中丙二醇添加量为0.1%的全蛋液凝胶持水能力最高，达95.95%。整体而言，丙二醇作为一种保湿剂，它的添加对全蛋液的凝胶持水能力有利。这是因为添加呈弱碱性的丙二醇使全蛋液pH值向远离蛋白质等电点的方向偏移，使蛋白质带电量有所增加，静电斥力增大，蛋白质结构舒张因而更多水可以进入[37]。此外，王轶男等[38]发现鸡蛋蛋白与低脂果胶的络合有助于锁住自由水，提高凝胶的持水性。在本研究中，丙二醇分子质量较小，可以进入蛋白质分子间与蛋白质相互作用形成复合体系。因此，在加热形成凝胶的过程中也可能提高束缚自由水的能力，进而增强凝胶持水性。

图3 巴氏杀菌条件下不同添加量丙二醇对全蛋液凝胶持水性的影响Fig.3 Effects of addition of different amounts of propanediol on the water-holding capacity of pasteurized LWE gels

另外，蛋白质凝胶持水性与凝胶质构特性间具有密切联系。Furukawa等[39]研究表明，热诱导大豆蛋白凝胶的持水性与硬度之间有一定联系。本研究也发现全蛋液凝胶持水性和凝胶硬度及弹性之间存在明显的相关性。随着杀菌时间延长至3.5 min和4.0 min，增加丙二醇添加量反而降低了凝胶持水能力，这与全蛋液的凝胶硬度变化一致。凝胶硬度下降表示蛋白质网络结构疏松，凝胶持水能力也随之下降。

2.4 丙二醇对全蛋液表面疏水性的影响

表面疏水性是影响蛋白质界面性质的重要特征之一[40]，与蛋白质的功能特性密切相关。从图4A、B可以看出，常温处理下添加丙二醇的全蛋液蛋白质表面疏水性随着丙二醇添加量的增加而下降；另外，全蛋液在66 ℃/3.0 min、3.5 min杀菌条件下随着丙二醇添加量的增加，蛋白质的表面疏水性也呈现下降趋势，这可能是因为丙二醇中的羟基基团通过氢键增强了蛋白质与水之间的相互作用，表面疏水性降低。Hayakawa等[41]报道说蛋白质的表面疏水性与蛋白质的溶解度呈负相关，因此表面疏水性的下降表示蛋白质溶解度的提高，这对全蛋液的起泡性等加工特性有利。除此之外，从图4C发现，当加热时间延长至4.0 min时，蛋白质的表面疏水性增加程度较大，蛋白质之间容易发生疏水性聚集[42]，最终不能形成良好的凝胶网络结构，这与巴氏杀菌4.0 min、添加丙二醇处理的全蛋液凝胶硬度下降结果一致。

图4 巴氏杀菌条件下不同添加量丙二醇对全蛋液表面疏水性的影响Fig.4 Effects of addition of different amounts of propanediol on the surface hydrophobicity of pasteurized LWE

2.5 丙二醇对全蛋液浊度和pH值的影响

溶液的浊度与溶液中所含单个颗粒引起的浑浊有关[43]。蛋白质加热变性会发生聚集，溶液浊度变化反映蛋白聚集程度[44]。如图5所示，与空白组对比，经过巴氏杀菌和添加丙二醇协同处理的全蛋液样品浊度变化趋势较复杂，但都有不同程度的下降。其中，全蛋液在经3.5 min加热、添加1%丙二醇处理后，样品浊度下降至最低，为0.12。浊度降低是表面蛋白质的聚集程度降低所造成的，这可能有利于蛋白质溶解度的增加，全蛋液也可能因此而增强起泡能力[1]。

图5 巴氏杀菌条件下不同添加量丙二醇对全蛋液浊度的影响Fig.5 Effects of different concentrations of propanediol on the turbidity of pasteurized LWE

如表2所示，与空白组相比，经过巴氏杀菌和添加丙二醇协同处理的全蛋液样品pH值整体升高。其中，巴氏杀菌3.5 min，添加0.1%、1%丙二醇以及巴氏杀菌4.0 min，添加1%丙二醇的全蛋液样品pH值最高，显著上升至7.69（P＜0.05），整个全蛋液体系呈弱碱性。由于pH值会影响蛋白质的净电荷，可以通过加强或者减弱蛋白质分子间斥力改变蛋白质的聚集程度，导致全蛋液功能特性发生变化。以乳化性为例，在弱碱性体系中，蛋黄LDL在油水界面上的吸附能力更强，全蛋液的乳化能力也更强[45]，这与图2中的乳化能力变化趋势吻合。

表2 巴氏杀菌条件下不同添加量丙二醇对全蛋液pH值的影响Table 2 Effects of different concentrations of propanediol on the pH of pasteurized LWE

2.6 丙二醇对全蛋液色度的影响

如表3所示，添加一定量丙二醇的全蛋液再经巴氏杀菌处理后其L*、a*、b*值具有显著差异（P＜0.05）。常温处理下的全蛋液添加丙二醇后色度参数均显著上升（P＜0.05），全蛋液色泽鲜艳，消费者更易接受。然而，同空白组对比，加热3.0 min和4.0 min且不添加丙二醇的全蛋液色度参数均显著下降（P＜0.05）。但在添加丙二醇后，经巴氏杀菌处理的全蛋液L*、a*、b*值均显著上升（P＜0.05）。其中，全蛋液L*值最高出现在66 ℃/3.5 min、1%样品组，在3.5 min/0.1%和4.0 min/1%两组样品中分别具有最高的a*值和b*值。由此表明，添加一定量丙二醇有助于缓解巴氏杀菌带来的全蛋液色度下降、色泽不新鲜的问题。关于丙二醇的不同添加量对各个色度参数的影响不一，实际加工中可根据工厂需求选择适宜量进行丙二醇添加。

表3 巴氏杀菌条件下丙二醇对全蛋液色度的影响Table 3 Effect of propanediol on color parameters of pasteurized LWE

3 结 论

研究巴氏杀菌条件下丙二醇对全蛋液加工特性的影响。结果表明，丙二醇能够显著改善全蛋液的乳化特性和凝胶特性，并且能够缓解因巴氏杀菌造成的起泡能力的降低。而全蛋液加工特性的改变取决于丙二醇的添加量和巴氏杀菌条件。其中，在巴氏杀菌66 ℃/4.0 min条件下，添加1%丙二醇的全蛋液乳化能力得到显著提高；添加1%丙二醇的全蛋液在巴氏杀菌66 ℃/3.5 min条件下，乳化稳定性提高了71%；添加0.1%丙二醇的全蛋液在巴氏杀菌66 ℃/3.0 min条件下凝胶持水能力得到显著提高。丙二醇的添加提高了全蛋液体系的pH值，增加了体系蛋白质的聚集程度，降低了蛋白质的溶解度。另外，添加丙二醇能够改善加热后全蛋液亮度和红度，使蛋液色泽易为大众所接受。本研究中所用添加剂丙二醇添加量严格依据GB 2760—2014设置，为丙二醇应用于液蛋功能特性的稳定化提供了安全依据，后续可根据生产实际需求开展更深入的研究。