利用高压静电场保鲜鸡蛋实验的研究

□ 尚竺莹 宁夏职业技术学院；宁夏广播电视大学

利用高压静电场保鲜鸡蛋实验的研究

□ 尚竺莹 宁夏职业技术学院；宁夏广播电视大学

本实验研究高压静电场对鸡蛋蛋清蛋白功能特性的影响,从而探讨高压静电场对鸡蛋贮藏保鲜的影响。以鸡蛋为材料，将鸡蛋置于30、60、90 kv/m高压静电场中分别处理30 min，分别测定蛋清蛋白溶解度、起泡性、乳化性的变化，以确定不同高压静电场对蛋白质功能特性的影响。最终分析高压静电场对鸡蛋保鲜的影响。

鸡蛋；高压静电场；蛋清蛋白；保鲜

鸡蛋之所以被营养专家称为“完全蛋白质模式”和“理想的营养库”是因为其包含比较丰盛的蛋白质、矿物质、脂肪、核黄素和人体生长所需的微量元素，如钙、铁、锌等。对人而言，鸡蛋的蛋白质品质最佳，仅次于母乳。鲜蛋在产出一个星期左右后，其自身表面的一层生物膜会自行脱落，空气和微生物能通过蛋壳进到蛋内，加快鸡蛋蛋白膜氧化、水分蒸发、蛋白水氧化和蛋黄编制，且在其存储期间，经常会因外界的环境改变而受影响，例如湿度、温度及存储方法等，最终因鸡蛋本身的失重而引起了腐败变质。据研究资料，新鲜鸡蛋在18℃下可存放21 d，在32 ℃下只可存放7 d[1]。其腐败的表现主要为蛋黄系数减小、质量减轻、水分蒸发、粘黄、泻黄、散蛋等[2]，其营养价值也会随着保存时间的延长而降低。

经过多年发展，鸡蛋保鲜技术已取得了系列成果，目前，禽蛋保鲜主要有低温冷藏、涂膜、二氧化碳处理、热处理、臭氧技术、辐照技术等，但上述方法都存在一定不足。

高压静电技术作为一种新型技术，具有微能源、无污染、处理效果好等优点，可通过调节电场强度，影响机体内代谢相关酶，从而延长食品的贮藏期，用作食品的保鲜[3]，但其对食品中蛋白质功能性也有影响。本实验就是通过不同剂量的高压静电场处理鸡蛋后，研究鸡蛋中的主要营养物质蛋白质的功能特性的变化，来讨论不同剂量的高压静电场对保鲜鸡蛋的作用效果。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 实验材料采用新鲜、大小均一、无破损的鸡蛋为实验用蛋。

1.2.1 实验试剂

硫酸钾；硫酸铜；2%硼酸溶液；浓硫酸溶液；0.1%甲基红乙醇溶液；0.1%溴甲酚绿乙醇溶液；氢氧化钠溶液；0.1 mol/l盐酸溶液；玉米油。

混合指示剂：5份0.1%溴甲酚绿乙醇溶液、1份0.1%甲基红乙醇溶液临时用时混合。

1.2 实验仪器

烧杯；玻璃棒；移液枪；消化管；容量瓶；量筒（100 mL）；三角瓶（500 mL）高压静电场；紫外-可见分光光度计；离心机；组织破碎仪；凯氏定氮仪；水浴锅；电炉。

1.3 实验方法

1.3.1 对鸡蛋先进行电场处理

分别取7个鸡蛋于0、30、60、90 kv/m高压静电场中处理30 min，并做标记，待用。测不同的功能特性时再将鸡蛋打开，取其蛋清液，去除蛋系，用蒸馏水稀释至20%。

1.3.2 溶解度的测定

取稀释后的四组蛋清蛋白溶液150 mL在转速5000 r/min下离心10 min，分离上下液体为蛋清液和上清液并标记。分别取1 mL溶液于凯氏定氮仪[1]的8个消化管中，在电炉上将其烤干成褐色，分别加入0.5 g硫酸铜、5 g硫酸钾、10 mL浓硫酸进行高温消化直至颜色从黑色变为亮绿色。

用2%硼酸溶液润洗三角瓶三次后，加入40 mL2%硼酸溶液，并滴入混合指示剂5滴，溶液变为浅红色。将消化管和准备好的三角瓶一一对应放入凯氏定氮仪上，启动凯氏定氮仪，直至其自动停止后，三角瓶中溶液变为蓝色。用浓度为0.1 065 mol/l的盐酸进行滴定，直至溶液颜色由蓝色变为起初的浅红色，分别记录八组滴定数据。

根据下列公式分别计算不同场强处理后的鸡蛋的蛋清液和上清液的蛋白含量：

X：试样中蛋白质的百分含量，g；

V1：试样消耗硫酸或盐酸标准液的体积，mL；

V2：空白试剂消耗盐酸或硫酸标准溶液的体积，mL；

N：盐酸或硫酸标准溶液的当量浓度；

0.014 ：1N盐酸或硫酸标准溶液1 mL相当于氮克数；

m：试样的质量（体积），g（mL）；

F：氮换算为蛋白质的系数，鸡蛋为6.38；

算出蛋清液和上清液蛋白含量后，按下式计算蛋白质的溶解度变化。

1.3.3 起泡性和泡沫稳定性的测定

（1）起泡能力的测定。参考Sathe[4]的方法，取稀释后的四组蛋清蛋白溶液100 mL于四个250 mL烧杯中，分别用手匀速搅拌2 min后，观察其体积，并记录。

按下式计算起泡能力：

V：搅拌停止时泡沫的总体积，mL

100为原液的体积，mL

（2）泡沫稳定性的测定.将上面起泡性测定完的泡沫静置30 min后再测定泡沫体积，并记录。

按下式计算泡沫稳定性：

V：搅拌停止后泡沫的总体积，mL

Ve：30min后泡沫的体积，mL

1.3.4 乳化性及乳化稳定性的测定

（1）乳化能力的测定。参照Yao[5]的方法，分别取5 mL0.1%的SDS（十二甲基硫酸钠）溶液于100 mL的四个烧杯中，准备待用。取稀释后的四组蛋清蛋白溶液24 mL于四个100 mL烧杯中，然后分别加入8 mL玉米油，分别用手匀速搅拌2 min后，迅速从液体底部吸取乳化液50 μL到准备好的5 mL0.1%的SDS（十二甲基硫酸钠）溶液中，摇匀，以0.1%的SDS溶液为对照，用分光光度计在500 nm处测其吸光值（A），并分别记录。

按下式计算乳化能力：

EC=A×100

（2）乳化稳定性的测定。测完乳化能力的乳液在80 ℃水浴中加热30 min，冷却到室温，摇匀，用分光光度计在500 nm处测定吸光值（A）。

2 结果与分析

2.1 不同高压静电场对蛋清蛋白溶解度的影响

不同高压静电场对蛋清蛋白溶解度的影响见图1。

图1 不同高压静电场对蛋清蛋白溶解度的影响

溶解度是蛋白质重要的功能性质之一，也是蛋白质发挥功能性质，如起泡性和乳化功能的基础。如图1所示，电场强度越大，蛋清蛋白溶解度下降越明显。高压静电场处理可影响蛋白质的结构，打破了二硫键、氢键、疏水相互作用、静电相互作用等这些维持蛋白空间结构的非共价键作用力，致使蛋白质变性、聚集和不溶性蛋白质沉淀[6]，从而使溶解度下降。

2.2 不同高压静电场对蛋清蛋白气泡性的影响

不同高压静电场对蛋清蛋白气泡性的影响见图2。

随着高压静电场场强增加，蛋清蛋白起泡能力逐渐下降，但下降幅度不明显。蛋白质在高压静电场作用下发生自身结构的改变，蛋清中会有一些像溶菌酶等分子结构比较紧密的蛋白质，当这些蛋白质的结构被稍微的改变时，其结构会展开，这样蛋白质的起泡性就会被很好的发挥，但是当蛋白质的分子结构发生剧烈改变是，展开的蛋白质分子之间通过相互的作用力形成凝聚体，进一步使不溶性蛋白质产生沉淀，蛋白质的溶解度就会随之而下降，因此降低了其起泡性能。

2.3 不同高压静电场对蛋清蛋白泡沫稳定性的影响

不同高压静电场对蛋清蛋白泡沫稳定性的影响见图3。

图3 不同高压静电场对蛋清蛋白泡沫稳定性的影响

随着高压静电场场强增加，蛋清蛋白泡沫稳定性大幅度增加，在60 kV/ m时达到最高，但在90 kV/m时略有下降。其原因为随着高压电场强度增大，高压电场诱导蛋白分子极化，破坏了维持蛋白质空间结构的非共价键之间的相互作用力，蛋白分子逐渐的铺展开来，蛋白的表面就会显现出原来隐藏在蛋白里面的疏水残留基团，紧接着就会形成空气与水之间的界面，与此同时界面膜和二维网络结构就会因为铺展开来的蛋白质分子间相互作用而形成，这种结构也会更加的稳定，所以就会加强泡沫的稳定性。随着电场强度的逐渐增大，蛋清蛋白分子也随之铺展开来，那么原来隐藏在分子里面的基团会更多的暴露出来，暴露出来的蛋白质的分子在非共价键的作用下，重新组合成分子凝聚体，所以泡沫的稳定度会有所下降。

2.4 不同压静电场对蛋清蛋白乳化性的影响

不同压静电场对蛋清蛋白乳化性的影响见图4。

图4 不同高压静电场对蛋清蛋白乳化性的影响

乳化性是蛋清蛋白的主要功能之一，在乳化的过程中，蛋白质的亲水基团在水相聚集（亲水相），疏水基团在油相聚集。它的乳化性能随着其表面疏水性的增强会有缓慢的增强，而且与其分子的柔性有着密不可分的关系[7]。高压静电场对蛋清蛋白乳化性能的影响如图4所示，随着高压静电场场强的增加，蛋清蛋白乳化性逐渐降低，幅度较小。

2.5 高压静电场对蛋清蛋白乳化稳定性的影响

高压静电场对蛋清蛋白乳化稳定性的影响见图5。

图5 不同高压静电场对蛋清蛋白乳化稳定性的影响

随着高压静电场场强的增强，蛋清蛋白乳化稳定性逐渐增大。主要是因为随着电场强度的增大，高压电场诱导了蛋白分子的极化，破坏了维持蛋白空间结构的非共价键相互作用力，从而使蛋白质分子展开其部分分子结构，提高了蛋白质分子的柔性，油水的界面就会聚集很多蛋白质分子；与此同时，蛋白质的表面会暴露出隐藏在蛋白质里面的疏水基团，增强了其表面的疏水性能，所以蛋白质的乳化性能会有较大的提高。

3 结论

3.1 高压静电场能降低鸡蛋蛋清蛋白溶解度

高压静电场对鸡蛋蛋清蛋白溶解度的影响是负效应影响，而且，场强越大对溶解度的负效应越大。

3.2 不同高压静电场对鸡蛋蛋清蛋白起泡性和泡沫稳定性的影响不同

高场强和蛋清蛋白起泡性成负相关，在30 kv/m到60 kv/m时几乎保持不变，高场强和蛋清蛋白泡沫稳定性成正相关，60 kv/m时稳定性最好。

3.3 不同的高压静电场对鸡蛋蛋清蛋白乳化性性和乳化稳定性的影响不同

在0～60 kv/m时变化不大，60～90 kv/m时显著减小，高场强和蛋清蛋白乳化稳定性成正相关，且变化明显，处理时场强为60 kv/m时效果最好。

根据实验数据整体分析，场强为60 kv/m时鸡蛋蛋清蛋白功能特性最稳定，对鸡蛋的保鲜效果最好。

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