皮蛋加工相关机理研究进展

赵 燕，徐明生，涂勇刚,3,*

(1.江西农业大学食品科学与工程学院，江西 南昌 330045；2.南昌大学 生物质转化教育部工程研究中心，江西 南昌330047；3.洪门集团 国家蛋品加工技术研发分中心，江西 南城 344700)

皮蛋加工相关机理研究进展

赵 燕1,2，徐明生1，涂勇刚1,3,*

(1.江西农业大学食品科学与工程学院，江西 南昌 330045；2.南昌大学 生物质转化教育部工程研究中心，江西 南昌330047；3.洪门集团 国家蛋品加工技术研发分中心，江西 南城 344700)

皮蛋是我国独创的传统蛋制品，加工历史悠久，但有关皮蛋加工形成机理的研究却相对薄弱，这已成为阻碍进一步开展皮蛋技术改进研究的瓶颈。本文对皮蛋加工形成过程中金属调控、风味形成、强弹性蛋白凝胶形成、色泽形成、松花形成等机理的研究进展进行总结，分析相应存在的问题并提出研究展望。

皮蛋；金属调控；风味；蛋白凝胶；色泽；松花

Abstract：Preserved eggs are one of the unique traditional Chinese egg products. Although preserved egg processing has a long history, understanding of its mechanisms is still relatively weak, which has become a bottleneck restricting the further improvement of preserved egg processing technology. This paper summarizes studies on the mechanisms of metal regulation and the formation of flavor, strong elastic protein gel, color and pine flower pattern during the processing of preserved eggs, analyzes existing problems on them and puts forward future research perspectives.

Key words：preserved egg；metal regulation；flavor；protein gel；color；pine flower

皮蛋是一种主要由碱腌制而成的蛋制品，加工历史悠久，是我国独创的传统蛋制品。皮蛋色泽美观、光泽透亮、营养丰富、风味独特，且《医林纂要》等医学巨著皆记载其具有去火、醒酒、治泻痢的功效，深受国内外消费者的喜爱。

近十几年来，国内学者对皮蛋加工工艺、无铅化技术进行了大量的研究[1-8]，毫无疑问，这些努力对促进皮蛋的科学生产起到了重要作用。但是，有关皮蛋加工形成机理的研究却仍然较为薄弱，这已成为阻碍进一步改进研究皮蛋加工技术的瓶颈。本文对皮蛋加工相关机理研究进展进行综述，旨在为探讨我国皮蛋加工相关基础研究方向提供一定参考。

1 金属调控机理研究进展

采用传统工艺加工皮蛋时，一般在腌制液中加入一定量的PbO(0.2%～0.4%)。通过对比发现加入PbO的腌制液能够确保皮蛋在腌制后期不被碱伤，甚至在成熟之后，仍可在料液中长时间浸泡而不出现已凝固蛋白再被液化的现象，维持皮蛋良好品质。而采用无PbO的传统料液腌制皮蛋时，在蛋白蛋黄凝固后，将有50%的蛋不能进入转色成熟期，而是出现蛋白再次液化，使之变为废品[9]。以上现象说明腌制液中的PbO在皮蛋的形成过程中起到了重要的调控作用。对于PbO的调控机理，目前普遍认同“堵孔”学说，即Pb在壳和膜上形成难溶化合物硫化铅来堵塞壳和膜上的气孔和网孔，并堵塞在加工过程中由碱作用产生的腐蚀孔，从而达到在腌制后期限制碱量向蛋内过量渗透的目的，保证皮蛋的成熟[10]。根据此原理，国内外研究者开展了铜、锌、铁等金属元素代替传统工艺中使用的铅研究[1,3-5,11]。结果表明各元素的作用效果并不一致，“铜法”所得产品质量优良，但“锌法”所得产品易出现“烂头”现象，“铁法”很难得到合格产品，而“铁锌混合法”和“铜锌混合法”也能较好控制产品质量。

董际璇[12]通过含锌溏心皮蛋和含铅溏心皮蛋的成熟时间推测碱液渗透速度的控制与金属离子半径有关，离子半径越小其渗透力可能越强。而李发新等[13]则研究认为，铅、铜、锌等金属化合物分别以[Pb(OH)3]-1、[Cu(OH)4]-2、[Zn(OH)4]-2形式存在，这些离子经蛋壳、蛋壳内膜和蛋白膜而进入蛋内。蛋壳以及膜气孔均比这些离子半径大好几个数量级，因此单从离子大小考虑，这些离子直接进入蛋内部都很容易，几乎不存在差异。而差异效果主要来源于其加入到主料液中后的存在形式，离子渗透能力的强弱在于离子所带电荷的强弱，单价离子的渗透力比二价的强，二价的比三价的强。阎华等[3]则认为不同金属离子调控效果与其溶解特性有关，铁加工效果不佳是因为在料液中溶解性太差，加工过程产生的沉淀不足以堵塞蛋壳气孔；而锌加工效果不佳则是因为在料液中溶解性太强，且所形成沉淀稳定性不好，同样不能达到理想的堵眼效果，因此二者在加工过程中都不能控制合适的OH－渗入速度，造成蛋白凝固效果差。铜在料液中的初始浓度在铁和锌之间，加工过程中也能持续生成稳定沉淀，这决定了铜在加工过程中能够对OH－渗入速度控制的恰到好处，有利于蛋白达到最好的凝固效果。

但是，上述对金属离子的调控机理仅仅都是建立在理论基础上的推测，缺乏有力的证据。马力等[14]则采用扫描电子显微镜直接观察到了在皮蛋形成过程中蛋壳和壳内膜的断面上皆存在沉淀物颗粒，直接证实了金属离子调控机理的“堵孔”学说，而且不同金属化合物在皮蛋形成中产生的沉淀物颗粒存在较大差异。金属铅的沉淀物形成圆的表面光滑聚集物，金属铜的沉淀物形成不规则的表面毛刺颗粒，而金属锌的沉淀物形成相对细小的晶体状颗粒。

综上所述，虽然已证实金属离子“堵孔”的调控作用，但各种金属离子对皮蛋形成其具体的调控过程还有待深入研究。另外，目前实际生产中氧化铅已普遍被铜、锌等化合物取代，但是这些金属元素过量同样会对人体健康造成危害。因此，在明确金属离子调控机理的基础上，开展非金属添加剂对皮蛋制备过程中NaOH调控的研究显得尤为重要。

2 风味形成机理研究进展

皮蛋风味鲜香、咸辣、清凉爽口，正是这种独特风味使其加工工艺能流传至今。张远刚等[15]采用Likens-Nickerson水蒸气蒸馏溶剂同步萃取装置，从无铅皮蛋中提取挥发性风味成分，并运用气相色谱-质谱联用技术对其进行分离分析，共鉴定出包括吡嗪类、含硫化合物类、芳香烃类、羰基化合物类、羧酸、醇类、酯类和其他化合物类共59种化合物，其中只有19种化合物为禽蛋或蛋类制品原有风味物质。

目前对皮蛋特异风味成分的形成机理研究极其薄弱，鲜见文献报道；仅有的资料中对其风味物质的形成也只是理论推导，缺乏充足、系统的实验依据，不能令人信服。目前对于有关皮蛋风味物质的形成一般理论上认为，蛋白和蛋黄在NaOH溶液的作用下，其中部分蛋白质发生水解，水解最终产物是氨基酸，一部分含硫氨基酸继续发生降解，生成氨气和硫离子，成品中由于含有这两种少量成分，使皮蛋具有独特的风味[10]。但是这些结论尚需进一步实验证明，并且皮蛋的特异风味不仅仅是蛋白质降解的结果，其中脂质的氧化降解、腌制液有效组分(主要为红茶中的风味物质及其前体物质)的渗入、以及各种降解物质的交互作用都是促使皮蛋风味形成的可能原因。目前在皮蛋工艺和品质控制的研究中，风味指标的考查主要是靠感官来进行评定，缺少科学的定量方法，只有在风味物质及其形成机理明晰的情况下，其作为工艺考查指标才更易控制。因此，必须加大力度探寻皮蛋特征风味的前体物质，阐明皮蛋独特风味形成的机理，建立起以风味化学理论为基础的皮蛋特征风味剖析技术体系与特征风味形成的理论体系，为传统皮蛋的现代工艺改进与控制提供基础。

3 色泽形成机理研究进展

成熟后的皮蛋其蛋白呈棕褐色或绿褐色凝胶体，其蛋黄呈深浅不同的墨绿、草绿、茶色的凝固体，因其色彩多样、变化多端，故又称彩蛋、变蛋。梁庆祥等[16]通过监测加工过程中皮蛋的形成过程发现，在液化过程中，蛋白与蛋黄的色泽并未发生改变，蛋白仍为白色透明水状液，蛋黄为橙黄色浓稠流体。液化阶段完成后，进入凝固阶段时，蛋的内容物才开始发生色泽变化，其中蛋白由白色变为浅棕色，再变为棕色，最后变为黑褐色；而蛋黄由橙色变为浅绿，最后变为墨绿色，且变化过程缓慢。同时发现鸭皮蛋的色泽普遍比鸡皮蛋深，尤其蛋白部分差异较大，前者呈墨绿色，几近黑色，后者通常为棕色而且有透明感。通过与葡萄糖含量相关性分析，他们认为蛋白颜色的变化主要由羰氨反应造成。皮蛋加工过程中，部分蛋白分解产生游离氨基酸，与蛋液中葡萄糖发生反应，使氨基酸与葡萄糖分解，氨基酸分解产生醛、氨和二氧化碳，葡萄糖产生5-羟基呋喃甲醛，而5-羟基呋喃甲醛很容易与蛋白质化合形成黑色素。鸭蛋中葡萄糖的含量比鸡蛋多，其产生的颜色也较深。同时他们对蛋黄的颜色也进行了推测，认为蛋黄颜色的变化主要是在碱的作用下，部分蛋白质分解后产生胱氨酸和半胱氨酸，而这两种氨基酸中含有硫氢基(—SH)及二硫基(—S—S)，这两种活性基团与蛋黄中的金属离子结合，便会产生各种不同的颜色。如铁与硫结合产生黑色的硫化铁，蛋黄色素的混合物在碱性环境下受硫化氢作用，就会变为绿色。硫与铅结合也会生成黑色的硫化铅。而李树青等[17]则认为铁离子在蛋黄的呈色上起主导作用。

皮蛋颜色的产生是一个非常复杂的生化过程，是多物质相互作用的结果，而目前的研究成果只是冰山一角。皮蛋颜色形成机理的阐明有利于多样化产品的开发，从而增加企业的竞争力，满足消费者的需求。

4 强弹性蛋白凝胶形成机理研究进展

优质皮蛋其内容物凝固完全，富有弹性。蛋白质结构是其凝胶性质的基础[18-23]，皮蛋蛋白特殊的质构可能源于蛋白质在碱作用下发生的变化。张蓉真等[24]通过SDS-PAGE电泳、氨基酸分析和蛋白质凯氏定量等方法分析了鸭蛋加工成皮蛋过程中蛋白质组分变化情况。结果表明，在鸭蛋被加工成皮蛋后，蛋白和蛋黄中的大部分蛋白质被碱分解成相对分子质量低于10000的肽类，极少量蛋白质进一步被完全水解成游离氨基酸。而鸭蛋中的赖氨酸、精氨酸、丝氨酸和胱氨酸4种氨基酸则由于加工过程中碱的破坏而减少，其中80%以上的胱氨酸或胱氨酰胺被碱分解，产生氨气和硫离子。Chang等[25]也证实皮蛋加工过程中半胱氨酸、苏氨酸、丝氨酸、赖氨酸、精氨酸大量减少。Handa等[26]对不同pH值条件下形成的蛋白凝胶的质构进行了分析，发现pH11条件下的凝胶其弹性、硬度、黏着性、咀嚼性都要强于pH值为3、5、7、9条件下形成的胶体，采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对胶体的微观结构观察发现在pH值为11条件下形成的凝胶其微观结构呈均匀、精细的交联微丝状，推测其良好的微观结构是其特殊质构形成的原因之一。SDS-PAGE电泳分析表明，卵清蛋白、卵转铁蛋白、卵类黏蛋白、溶菌酶在pH值为11条件下其蛋白条带均消失，说明蛋清当中主要蛋白质皆发生不同程度的降解，这与张蓉真等[24]的结果较为一致。Eiser等[27]运用透射电子显微镜、圆二色光谱、荧光光谱等现代分析技术分析了皮蛋蛋白在加工过程中的物相变化，结果表明皮蛋蛋白最后形成了精细链状的变性蛋白球聚合物，这种聚合物是胶体粒子通过长程静电斥力相互作用和短距离的吸引力而聚集。皮蛋蛋白凝胶虽然高度无形，但是其结构相当稳定。并推测皮蛋蛋白凝胶的形成机制，即一个非特定的聚合途径形成的球状蛋白质聚合物。

蛋白质结构复杂，而禽蛋蛋白中其蛋白种类又较多，因此要明确皮蛋胶体质构的具体形成机理还需深入研究。

5 松花形成机理研究进展

成熟后的皮蛋其蛋白凝胶体内有松针状的结晶花纹，俗称松花。这种漂亮的松花晶体给产品赋予了极大的特色，是消费者喜爱的一种质量标志。李树青等[28]早在20世纪80年代首次对生长在皮蛋的蛋白质凝胶体表层、中间及蛋白和蛋黄之间的“松花”晶体进行了的分离与结构分析，确定出“松花”是纤维状氢氧化镁[Mg(OH)2]水合晶体。马力等[29]通过扫描电子显微镜和化学、仪器分析对皮蛋中“松花”的结构作了系统分析，结果表明，皮蛋的松花大多生长在蛋白质凝胶的浅表层，其次是凝胶的底层，而分布在蛋白质凝胶中间的松花几乎没有。晶体主要由Mg2+构成，其他金属离子含量极少，其红外光谱与氢氧化镁晶体的红外光谱完全一致，灼烧3h后与氢氧化镁水化物的失重相吻合。从而马力等[29]认定松花晶体的化学构成是较为纯净的氢氧化镁水化物。Tung[30]采用扫描式电子显微镜结合能量散射光谱仪分析了松花晶体，结果却发现其组成包括磷酸钾、磷酸镁、磷酸钠等磷酸盐。上述结论存在较大的差异，可能由于松花的分离方法不同导致。

松花除了具有视觉效果，与皮蛋品质是否有关，其在皮蛋中的分布、组成成分、形成机理、影响因素都有待进一步研究。

6 结 论

在经历了20世纪80、90年代的研究活跃期以后，我国皮蛋的研究进入了长时间的低谷期，到目前为止对皮蛋加工形成过程中金属调控、风味形成、强弹性蛋白凝胶形成、色泽形成、松花形成等机理的研究仍然极其薄弱。因此，针对此种现状，应重点开展金属离子调控机理研究，并在此基础上开展其非金属添加剂替代物的研究；加大力度探寻皮蛋特征风味的前体物质，阐明其独特风味形成的机理；深入开展皮蛋颜色形成动力学研究，阐明其形成机理；并运用现代分析技术大力开展皮蛋胶体质构与松花的形成机理研究。

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Research Progress in Mechanisms of Preserved Egg Processing

ZHAO Yan1,2，XU Ming-sheng1，TU Yong-gang1,3,*
(1. College of Food Science and Engineering, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China；2. Engineering Research Center of Biomass Conversion, Ministry of Education, Nanchang University, Nanchang 330047, China；3. Subsidiary Research Center of National Egg Processing, Hongmen Group, Nancheng 344700, China)

TS253.1

A

1002-6630(2010)17-0472-04

2010-06-29

赵燕(1980—)，女，助理研究员，博士，研究方向为农产品加工与生物质转化。E-mail：zhaoyan@ncu.edu.cn

*通信作者：涂勇刚(1979—)，男，讲师，博士，研究方向为畜产品加工与贮藏。E-mail：tygzy1212@yahoo.com.cn