全蛋液的高压CO2杀菌工艺参数优化

祖林林，马美湖



全蛋液的高压CO2杀菌工艺参数优化

祖林林，马美湖※

（华中农业大学食品科技学院，武汉 430070）

为了达到杀灭蛋液中沙门氏菌和避免热巴氏杀菌引起鸡蛋蛋白变性的目的，该研究采用高压CO2（high pressure carbon dioxide，HPCD）对全蛋液中沙门氏菌进行冷杀菌。通过单因素试验分析CO2压力、杀菌温度、杀菌时间和搅拌速度对全蛋液中沙门氏菌的杀菌效果，并利用Box-Behnken响应面设计建立了沙门氏菌杀灭的二次多项回归模型。得出最佳杀菌工艺为：在CO2压力为30 MPa、温度为40℃、时间为60 min、搅拌速度为125 r/min的条件下，能够使全蛋液中3×106～3×107CFU/mL的沙门氏菌完全杀灭。同时还比较了巴氏杀菌和HPCD杀菌对全蛋液的货架期、功能特性的影响。研究结果表明：与巴氏蛋液比较，HPCD使全蛋液货架期延长至39 d；起泡能力和起泡稳定性分别提高了53.63%和2.38%；乳液Zeta电位提高至7.66 mV，提高了乳液稳定性；全蛋液的粘度、粒度储能模量和损耗模量分别降低，呈现粘弹性性流体的特性。该研究结果可为HPCD杀菌技术应用蛋液产品提供参考。

CO2；杀菌；贮藏；全蛋液；沙门氏菌；Box-Behnken；功能性质

0 引 言

蛋液产品经常受食源性致病菌如沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等污染[1]，其中蛋及蛋制品中沙门氏菌感染率达到23.1%。目前生产上采用的巴氏杀菌、超高温瞬时杀菌法难以完全杀灭一些耐热沙门氏菌、单增李斯特菌等致病菌，导致巴氏杀菌蛋液在4 ℃储藏的货架期不超过6 d[2]；另一方面鸡蛋蛋白在56～66 ℃极易发生变性聚集[2]，影响蛋液的流变性质、起泡性、乳化等功能性质，不能作为新鲜状态的蛋液使用。因此，保持新鲜状态蛋液的杀菌与延长货架期是一个世界性的难题。

为此，目前很多研究采用高压脉冲电场、超高压杀菌、辐照杀菌、紫外线等冷杀菌技术应用蛋液杀菌。但是，这些冷杀菌技术对沙门氏菌等致病菌还不能完全杀灭[3-4]；紫外线和辐照杀菌技术对蛋液杀菌易导致蛋液发生氧化、褐变现象[5]；在高电场强度下蛋白质易发生变性[6]。而高压CO2（high pressure carbon dioxide, HPCD）是在压力（0～50 MPa）和温度（5～60 ℃）的协同作用下改变CO2的分子特性（溶解性和扩散性），特别当CO2达到超临界状态（温度>31℃，压力>7.382 MPa）时，具有高溶解性和高扩散性，CO2通过扩散渗透到微生物细胞内，降低细胞内外pH值、改变细胞膜的通透性和钝化酶活性来调控微生物的活性[7]。目前国内外不少研究证明该冷杀菌技术应用牛奶[8]、果汁[9]、梨子[10]等食品中灭菌和钝化酶活性时，保持了食品原有的感官品质和营养价值[8-10]。鉴于高压CO2杀菌主要通过CO2溶解到介质中从而发挥灭菌作用，对固体食品和高粘度的食品还存在杀菌时间长，国外不少有关设计高压CO2杀菌技术协同非热杀菌技术超声波[11-12]、高静压[13]应用食品杀菌的研究。

目前国内外关于HPCD杀菌技术对全蛋液中沙门氏菌的杀菌效果及杀菌后全蛋液功能特性变化的研究还未有。为了进一步提高HPCD杀菌效果，本研究将HPCD协同搅拌对蛋液进行处理，通过响应面实验优化HPCD的杀菌条件，并构建全蛋液中沙门氏菌的杀灭预测回归模型；同时探究HPCD与巴氏杀菌对全蛋液的粒度、流变学性质、起泡性和乳液稳定性的影响，来评价HPCD杀菌替代巴氏杀菌的可行性，为后续HPCD技术应用于蛋品杀菌提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

鸡蛋购自湖北武汉畜牧所；沙门氏菌标准菌株（ATCC13076），中国普通微生物菌种保藏管理中心；木糖赖氨酸脱氧胆酸培养基（XLD），北京陆桥生物科技公司；胰蛋白胨培养基（TSB），青岛海博生物科技公司；透气滤菌封口膜（Parafilm PM-996），上海坤肯生物化工有限公司；氯化钠、十二水合磷酸氢二钠、十二水合磷酸二氢钠、氯化钾，国药集团化学试剂有限公司，试剂均为分析纯。

生化培养箱（SPX-250BS-1），上海新苗医疗器械制造有限公司；超净工作台（SW-CJ-2D），苏州净化有限公司；多功能微生物自动测量仪（FP-1100-C），上海谓载商贸发展有限公司；激光散射粒度分布仪（MasterSizer2000），英国马尔文仪器有限公司；马尔文电位粒径测定仪（Nano ZS），英国马尔文公司；超临界CO2杀菌装置（HKY-1），海安县石油科研仪器有限公司；高剪切分散均质机（JRJ300-S），上海标本模型厂；流变仪（AR2000ex），美国TA仪器公司。

1.2 试验方法

1.2.1 全蛋液制备

用30 ℃温水清洗鸡蛋，紫外灭菌30 min，无菌条件下打碎，过滤除去系带和蛋黄膜，分装于无菌容器中，放在4 ℃的冰箱中备用。

1.2.2 沙门氏菌菌悬液制备与接种

沙门氏菌菌种采用梯度解冻方式。从−80 ℃冰箱取出沙门氏菌安瓿管转移到−20 ℃放置过夜，再置于4 ℃冰箱，直到内部结冰全部溶解为止。取200L菌液到10 mL TSB中复苏，在37 ℃、120 r/min培养过夜。取活化后的菌悬液到蜂窝板中，用多功能微生物自动测量仪每隔2 h测菌悬液OD600值。

取稳定期的菌悬液在6 000 g，4 ℃条件下离心10 min[14]，去掉上清液，用无菌生理盐水反复洗2～3次、重悬。按体积比1%的比例加入蛋液中，搅拌均匀，分装于容器中，使接种后全蛋液中菌体浓度达到3×106～3×107CFU/mL[15-16]。

1.2.3 高压CO2（HPCD）处理

每次试验之前用75%的酒精清洗仪器2～3次，然后通过水浴装置控制杀菌釜温度为90 ℃，加热2 h，之后在80 ℃下保温装置1 d。首先打开CO2钢瓶，打开冷凝设备电源，待控制液温度为6 ℃时，将样品表面用透气滤菌封口膜封口，放入处理釜中。抽真空，打开增压系统，压力达到设定值之后，打开搅拌电源，保压一定时间后打开泄压阀排气，在无菌超净工作台接样品并放4 ℃冰箱保存。试验重复3次，装置如图1。

1.真空瓶 2.阀门 3.排气孔 4.压力表 5.CO2钢瓶 6.制冷机 7.高压泵 8.磁力搅拌器 9.杀菌釜 10.温度表 11.紫外超净工作台 12.水浴箱 13.真空泵

1.2.4 巴氏杀菌试验

将全蛋液放置在HPCD杀菌釜装置中，调控水浴温度至45 ℃，预热15 min，再升温到60 ℃，保温3.5 min，加热之后立即冷却。每次试验重复3次。

1.2.5 单因素与响应面优化试验

参考姚春艳[17]和郑海涛等[18]的杀菌试验水平。在CO2压力为6 MPa，温度为24℃，杀菌时间为30 min，搅拌速度为100 r/min的基准条件下，研究不同的搅拌速度水平（0、25、50、75、100、125、150 r/min）、杀菌时间水平（0、15、30、45、60、75、90 min）、CO2压力水平（0、6、12、18、24、30、36 MPa）、杀菌温度水平（0、8、16、24、32、40、48 ℃）对沙门氏菌致死对数的影响。并根据单因素结果，以CO2压力、温度、时间和搅拌速度为变量，利用Box-Behnken设计进行4因素3水平试验优化HPCD的杀菌条件。

1.2.6 微生物数量测定

按照GB 4789.4-2016沙门氏菌国家检验标准，沙门氏菌数量采用木糖赖氨酸脱氧胆酸培养基进行平板计数[19]，以沙门氏菌致死对数来评估杀灭效果；菌落总数采用平板计数琼脂培养基进行平板计数，以Log CFU/mL形式表示

致死对数=Log(/′) （1）

式中为杀菌处理前的微生物数量，CFU/mL；′为杀菌处理后的微生物数量，CFU/mL。

1.2.7 粒度的测定

参考Leroux等[20]的方法，将离心管中的全蛋液摇匀后，用激光粒度仪测定粒度，粒度大小以液滴的体积-平均直径表示。测定参数设定：分散介质的折射率为1.333，分散相的折射率为1.45，泵速为1 800 r/min。每组样品重复3次测定。

1.2.8 Zeta电位的测定

将50 mmol/L的磷酸盐缓冲溶液（pH值7.4）稀释全蛋液至1%（w/v），分别将15 mL的蛋液与5 mL的菜籽油混合后，用高剪切分散均质机在10 000 r/min，25 ℃条件下均质1 min，制得乳液注射到粒子电泳测量皿中，使用Zetasizer Nano-ZS型马尔文电位粒径测定。上样体积为1 mL，测定温度为25 ℃，温度平衡6 min[21]。每组样品做3次平行，结果重复测定3次。

（3）企业有了成本控制的理念是不够的，还要有先进的成本控制技术。只有先进的管理技术才能应对现代路桥建造中的问题。但是我国的现状是在路桥项目管理中的成本控制基本可以满足现代的项目要求，但缺少理论的更新管理：一是一些企业不敢进行成本控制方面的创新，二是部分企业对行业现状的满意不想做出创新。如果是这样的话，我国企业可以学习国外的先进的路桥成本控制方案。通过国外先进的路桥成本控制方案，对我国成本控制方案进行更新。

1.2.9 起泡性的测定

将50 mmol/L的磷酸盐缓冲溶液（pH值7.4）稀释全蛋液至5%（v/v）后，用均质机以2 800 r/min进行均质1 min[22]，均质后立即记录泡沫体积和液体体积，并记录在30 min后的泡沫体积和液体体积，用下列公式（2）、公式（3）来计算全蛋液的起泡力和泡沫稳定性。

式中1为泡沫与液体总体积，mL；0为起始液体体积，mL；2为起始泡沫体积，mL；3为样品放置30 min后的泡沫体积，mL。

1.2.10 流变学性质的测定

基于Souza等[23]的方法。选取60 mm的锥板，吸取约2 mL的样品到流变仪Peltier平板上。选择flow sweep的模式测定全蛋液的表观粘度，设定温度为25 ℃，平板间距1 mm，剪切速率范围为0.1～100 s-1。选择Oscillation frequency模式测定全蛋液的储能模量和损耗模量，设定温度为25 ℃，频率扫描范围为0.1～100 rad/s，应变力为2%。每个样品重复3次试验。

1.2.11 数据处理与统计

试验数据采用SPSS17.0和SAS软件分别进行显著性分析和相关性分析；利用Origin 8.5软件绘图。图表中数据试验均重复3次，以平均值±标准差的形式表示。

2 结果与分析

2.1 沙门氏菌的生长曲线

图2 沙门氏菌的生长曲线

2.2 单因素试验结果

基于单因素实验设计，考虑搅拌速度、时间、CO2压力和温度对全蛋液中沙门氏菌致死对数的影响实验结果如图3所示。

从图3a可以看出，在6 MPa、24 ℃、30 min条件下，搅拌速度为0～100 r/min时，致死对数逐步增加，搅拌速度在100～150 r/min时，沙门氏菌致死对数逐渐下降。这表明一定的搅拌作用能够促进CO2在蛋液中的的传质速率从而增加CO2的抑菌效果[24]。当搅拌速度在100～150 r/min时，可能CO2在蛋液中溶解度达到饱和状态，导致致死对数缓慢下降。

由图3b可知，在6 MPa、24 ℃、100 r/min下，随着杀菌时间从0 min增加到60 min时，致死对数快速增加。在处理时间为60～90 min时，致死对数增加不明显；而在无搅拌时，处理时间为75～90 min的条件下，致死对数才缓慢增加到1.11。主要是因为在搅拌的条件下加快CO2分子与微生物接触，降低细胞内pH值和钝化酶等作用从而达到杀菌作用。

由图3c可知，在100 r/min，60 min，24 ℃的条件下，随着压力增加至24 MPa时，杀菌对数快速增加到5.86，进一步增加压力，沙门氏菌致死对数缓慢下降。增大CO2压力，能够加速CO2扩散到细胞膜以及增强在细胞质中的溶解度，特别当CO2达到超临界状态时，具有高溶解性和高扩散性；同时增加压力可以使CO2与微生物接触时间缩短，从而减少处理时间[25]。当CO2在全蛋液中达到饱和时，限制其杀菌效果，即进一步增大压力，杀菌效果降低。该结果和Spilimbergo等[26]的研究结果相同。

图3d显示在100 r/min，60 min，24 MPa条件下，温度在0～16 ℃时，沙门氏菌致死对数缓慢增加。当温度从16 ℃增加到32 ℃时，致死对数快速达到7.36；当温度为32～48 ℃时，致死对数缓慢下降。主要原因是升温能够促进CO2在蛋液中的扩散性，并增加微生物细胞膜的流动性从而增加CO2与微生物的相互作用，在温度为32～48 ℃时，降低了CO2在蛋液中的溶解性，导致杀菌致死对数降低[27]。

图3 单因素试验结果

2.3 响应面优化杀菌条件试验与结果分析

2.3.1 响应面试验水平设计

从单因素试验结果选择各因素合适的水平进行响应面试验，试验水平结果如表1。

表1 响应面因素试验优化水平结果

2.3.2 响应面优化试验设计与结果

根据表2响应面实验设计得到沙门氏菌致死对数的结果，以沙门氏菌致死对数（）为响应值，利用Design-Expert8.06软件对试验结果进行回归拟合，得到HPCD杀灭沙门氏菌的回归模型。编码的二次多项回归模型方程式为

=7.25+0.53×+0.27×−0.62×+0.59×+0.14××−

0.66××+0.71××−0.66××−0.33××+

1.32××−1.08×2−0.48×2−1.34×2−0.53×2（4）

表2 响应面试验设计与结果

2.3.3 响应面回归模型的方差分析

表3是对回归模型进行方差分析。可以看出回归模型有极显著性（<0.000 1），表明模型构建成立；失拟项（0.05）不显著，表明该模型是合理的；模型的决定系数（2）为0.990 4，说明该模型能解释99.04%的响应值变化；模型的校正决定系数（Adj2）为0.980 8，说明该模型拟合程度良好，试验值和预测值具有良好的一致性。变异系数（CV）是对模型重现性的预测，其值不大于10%，表明该模型精确度高[28]；精确度（Adequate precision）为37.405，该值大于4，表明模型具有合理的分辨度、灵敏度高。可以用此模型分析和预测HPCD对沙门氏菌的致死程度。如表3所示，模型的一、二次项（、、、；2、2、2、2）和交互项、、和对沙门氏菌的杀灭影响均达到极显著水平（<0.000 1）；交互项对沙门氏菌杀灭影响不显著（>0.05），交互项对沙门氏菌杀灭影响显著（0.000 1<<0.05）。这说明CO2压力、温度、时间、搅拌速度对沙门氏菌杀灭程度均有影响，且各因素对沙门氏菌致死对数的影响是相互作用，并不是简单的线性关系。

表3 回归方程的方差分析结果

注：*为显著（0.000 1<<0.05），**为极显著（<0.000 1）。

Note: * is significant (0.000 1<<0.05), ** is extremely significant (<0.000 1).

2.3.4响应面图分析

3D响应面图常用来解释变量因素间的交互作用。图4a显示在时间为60 min、搅拌速度为100 r/min时，随着压力的增加，致死对数显著增加后缓慢不变；随着温度的增加，致死对数增加不明显。可见两者交互作用不显著（>0.05）。由4b图可知，当温度为32 ℃、搅拌速为100 r/min时，随着压力增加，沙门氏菌致死对数先增加后缓慢增加，随着时间的增加，沙门氏菌致死对数先增加后逐渐下降。该结果与张良等[29]和郑海涛等[18]研究结果一致。可以看出时间对沙门氏菌致死影响比压力大。从图4c、4d可以看出随着压力与搅拌速度、温度与时间的增加，致死对数先增加后下降。从图4e可知，随着温度与搅拌速度的增加，沙门氏菌致死对数缓慢增加。从4f图可知，当处理时间为45～60 min、搅拌速度为75～125 r/min时，致死对数快速增加到7.28。当杀菌时间60～75 min、搅拌速度为75～125 r/min时，致死对数快速降低。表明杀菌时间对沙门氏菌致死对数的影响较大。同时该图的响应面曲面是开口向下的凸形面，可见时间与搅拌速度的交互作用极显著（<0.000 1）。根据曲面的形弯曲程度可以得知，与温度相比，压力、时间、搅拌速度对沙门氏菌致死对数的影响较大。综上所述，各因素对沙门氏菌致死对数的影响次序为：时间>压力> 搅拌速度>温度。

图4 4因素的交互作用对沙门氏菌影响的响应面图

2.3.5 验证试验

通过Desigin-Expert软件分析响应面实验结果，得到最佳杀菌条件为：CO2压力为30 MPa、温度为40℃、时间为60 min、搅拌速度为125 r/min，利用SAS软件进行相关性分析，沙门氏菌的致死数量级实测值和预测值的相关系数为0.997 5。验证试验测得的沙门氏菌杀灭对数值为7.25，预测值为7.13，与模型预测值相差1.68%。因此建立的回归模型能够很好预测HPCD对全蛋液中沙门氏菌杀灭程度。

2.4 HPCD与巴氏杀菌对全蛋液的影响

比较巴氏杀菌（60 ℃，3.5 min）与优化的HPCD杀菌条件（30 MPa，60 min，40 ℃，125 r/min）对全蛋液的货架期、全蛋液粒径、起泡性质、乳化稳定性、流变性质的影响。

2.4.1 HPCD与巴氏杀菌对全蛋液的货架期的影响

图5显示原蛋液在4℃储藏6 d菌落总数达到6个数量级，已经达到腐败的程度[30]。经过巴氏杀菌、HPCD处理的全液分别在3、30 d检出微生物。该结果表明全蛋液经过巴氏杀菌、HPCD均存在微生物亚致死现象，毕秀芳[31]的研究也发现HPCD处理大肠杆菌能够诱导其形成亚致死状态。且随着储藏时间的延长，经过HPCD处理的全蛋液在39 d菌落总数才超过6个数量级，巴氏杀菌蛋液菌落总数在9 d超过6个数量级。

范金波等[32]也表明HPCD（35 MPa，60 min，30 ℃）能够延长蛋液的货架期至20 d。与巴氏杀菌蛋液的货架期相比，HPCD杀菌能够更好的延长全蛋液的货架期。

注：HPCD为高压CO2，下同。

2.4.2 HPCD与巴氏杀菌对全蛋液的粒度的影响

由图6可知，未处理组、巴氏杀菌组、HPCD组粒度分别为79.53、104.92、36.51m，表明全蛋液经过HPCD处理后粒度显著减小（<0.05）。Hu等[33]的研究也表明加压CO2钝化蘑菇中酪氨酸酶时能够产生均质作用（酪氨酸酶粒度减小）。主要可能原因是加压CO2在泄压的过程中，CO2分子从样品中突然释放导致蛋白质溶液中的气体快速膨胀，从而对蛋白质产生均质效应。而Zhao等[34]研究发现HPCD（30 MPa，55℃，60 min）和热处理均能够诱导桃汁中蛋白质发生聚集现象，与本试验结果有差异。本试验结果原因可能是加压CO2与蛋白质相互作用，诱导蛋白质空间结构展开，疏水基团暴露，同时在在搅拌条件下诱导蛋白质结构进一步展开，降低了全蛋液的粒度[35]。对于巴氏杀菌蛋液，加热引起蛋白质发生变性，产生聚集导致蛋液粒度增大。

注：处理间不同字母代表 Ducan 分析后存在显著性差异（P<0.05），下同。

2.4.3 HPCD与巴氏杀菌对全蛋液乳液Zeta电位的影响

Zeta电位值常用来表征胶体溶液的稳定性。Zeta电位绝对值越大，表示溶液中颗粒不易发生聚集因而可以保持稳定；Zeta电位绝对值越低，表示溶液中颗粒越易发生聚集从而失去稳定[36]。如图7所示，相对于原蛋液、巴氏杀菌蛋液，经过HPCD处理的全蛋液电位值绝对值从4.71 mV显著增加到7.66 mV(<0.05)。该结果主要是因为在压力和温度的作用下，CO2溶解于全蛋液中，引入带负电荷的碳酸根离子[37]，从而使蛋液的表面分负电荷，导致乳液液滴电负值增加，静电斥力大于粒子之间的吸引力，乳液不易产生絮凝。巴氏杀菌使蛋液的Zeta电位绝对值降低至1.36 mV，结合粒度结果分析，全蛋液经过巴氏杀菌处理后粒度增大，容易发生颗粒聚集导致乳液失去稳定。

图7 HPCD与巴氏杀菌对全蛋液的Zeta电位的影响

2.4.4 HPCD与巴氏杀菌对全蛋液起泡性质的影响

从图8可以看出，经过HPCD处理的全蛋液起泡能力和泡沫稳定性分别从初始的111.51%和80.72%显著增加到140.30%和92.14%（<0.05）。这是因为加压CO2能够诱导蛋白质和酶的二、三级结构发生改变[38]，蛋白质分子内部疏水基团暴露；同时在机械搅拌的条件下，加快蛋白质分子快速扩散到水/空气界面，降低表面张力，通过疏水相互作用、分子间的氢键等作用在界面定向排列，包裹空气能够形成稳定的粘弹性薄膜[39]。在发泡过程中，泡沫的稳定性主要靠蛋白质通过疏水键或氢键在界面上形成单分子层。Forsythe等[40]指出均质化、搅拌可能会对卵黏蛋白的物理状态产生影响，可以轻微地降低纤维长度，并改善泡沫的性质。而巴氏杀菌引起全蛋液起泡力降低到86.67%、泡沫稳定性提高到89.76%（<0.05），该结果是因为经巴氏杀菌后鸡蛋蛋白的空间结构被破坏，蛋白质溶解度降低，一些不可溶性蛋白质聚集形成的聚合物不易吸附在水/空气界面，从而导致起泡能力下降，同时巴氏杀菌后粘度值的增加，减少了泡沫的消失，从而增加巴杀菌蛋液的起泡稳定性[41]。与巴氏杀菌相比，经过HPCD处理的全蛋液起泡能力和起泡稳定性分别提高了53.63%和2.38%

图8 HPCD与巴氏杀菌对全蛋液的起泡性的影响

2.4.5 HPCD与巴氏杀菌对全蛋液流变性质的影响

研究表明液态蛋是典型的剪切稀化流体[42]。即随着剪切速率的增加，如果蛋白质分子间的结构被破坏，剪切变稀的现象将会发生，蛋液的粘度随之降低。图9a表明随着剪切速率的增加，原蛋液和HPCD蛋液、巴氏杀菌蛋液均呈现出非牛顿流体剪切稀化现象。与原蛋液相比，经过HPCD杀菌后全蛋液的粘度降低，巴氏杀菌处理后全蛋液的粘度显著增加（<0.05）。该原因主要是：一方面当CO2处于超临界状态时，具有极强疏水能力，能够萃取脂肪，同时由于机械作用破坏全蛋液的内在蛋白质和脂肪体系，导致全蛋液的粘度降低。另一方面，在卸压过程中，CO2分子容易把全蛋液中的部分蛋白质和脂肪携带出来，降低全蛋液中内容物的含量，从而使全蛋液的粘度降低[43]。而巴氏杀菌引起全蛋液粘度增加，热处理过程中部分蛋白质变性或不溶性蛋白质之间发生交联作用导致蛋液发生聚集[44]。

在振荡扫描下，储能模量和损耗模量的变化常用来表征蛋白质凝胶网络结构特性。当损耗模量大于储能模量时，蛋白质呈现粘弹性流体特性，当损耗模量小于储能模量时，蛋白质呈现粘弹性固体特性。如图9b、图9c所示，随着角频率的增加，HPCD和巴氏杀菌引起全蛋液的储能模量和损耗模量逐步增加，且巴氏杀菌蛋液的储能模量和损耗模量均大于HPCD处理后的全蛋液。可见，相对于巴氏杀菌蛋液来说，全蛋液经过HPCD处理后凝胶网络空隙大，结构疏散，蛋白质粘弹性行为的改变归因于蛋白质的变性和交联网络结构的形成[45]。全蛋液经过HPCD处理后，损耗模量大于储能模量，蛋白质内部空间结构被破坏，粘度降低，呈现粘弹性流体特性[46]。

图9 HPCD与巴氏杀菌对全蛋液的流变性质的影响

3 结 论

1）本试验通过HPCD对全蛋液中沙门氏菌进行冷杀菌。得出最佳杀菌条件为30 MPa，40 ℃，60 min、125 r/min时，能够将全蛋液中3×106～3×107CFU/mL的沙门氏菌达到完全杀灭。

2）经过HPCD和巴氏杀菌处理后的全蛋液在4℃储藏中均存在微生物再生长的现象。与原蛋液的货架期比较，经过巴氏杀菌、HPCD处理的全蛋液的货架期分别延长了9、39 d。可见相对于巴氏杀菌方法，HPCD杀菌更好地延长了全蛋液的货架期。

3）与原蛋液相比，HPCD引起全蛋液的粒径减小，减少颗粒聚集现象的发生；HPCD引起全蛋液的乳液电位增加，增加了乳液的稳定性；HPCD提高了全蛋液的起泡力、起泡稳定性；HPCD杀菌过程使全蛋液的粘度降低，全蛋液呈现剪切变稀流体特性，这在食品原料混合加工工艺中起着重要的作用；对于全蛋液的流变特性，HPCD引起全蛋液的储能模量和损耗模量降低，呈现粘弹性流体的特性，凝胶网络结构疏散。而巴氏杀菌引起全蛋液的粘度、粒度增大，容易在杀菌管道内形成发生聚集凝结，堵塞管道；起泡力下降，起泡稳定性提高；储能模量和损耗模量增加，呈现粘弹性固体特性。以上研究表明，与巴氏杀菌相比，HPCD杀菌技术应用蛋液杀菌具有较好的优势。

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Optimization of whole egg liquid sterilization technology using high pressure CO2

Zu Linlin, Ma Meihu※

(430070,)

The production of egg liquid is often contaminated with. Eggs and their products are at a higher risk of infection or contamination of, with up to 23.1%. In the traditional thermal pasteurization process, egg protein is prone to degeneration coagulation. For the purpose of killingand reducing the functional properties of the egg liquid, in this experiment, we used high pressure carbon dioxide (HPCD) to sterilizein whole egg liquid. HPCD mainly uses the synergistic effect of temperature (5-60 ℃) and CO2pressure (0-50 MPa) to diffuse CO2molecules into the medium and control the metabolism of microorganisms by acidification, chemical action and mechanical action. In order to achieve the purpose of sterilization, this study examines the effects of pressurized carbon dioxide, temperature, and stirring speed on the bactericidal effect ofin whole egg liquid. Single-factor analysis was conducted to measure the effects of pressurized carbon dioxide, temperature, time and stirring speed on the sterilization efficacy. On the basis of single factor, Box-Benhnken was used to optimize thesterilization parameters and a quadratic polynomial model was established for the logarithmic reduction of viable count of. At the same time, the effects of pasteurization and HPCD sterilization on the particle size, foaming, emulsifying and rheological properties of the whole egg liquid were also investigated. Through the Design-Expert software, the variance and significance of the regression model were analyzed, and we can conclude that the effects of pressurized CO2, temperature, time and stirring speed oninactivation are mostly significant (<0.000 1). The interactions between pressurized carbon dioxide and time, pressurized carbon dioxide and stirring speed, temperature and time, temperature and stirring speed, time and stirring speed are mostly significant (<0.000 1). The interactions between stirring speed and temperature are significant for sterilization(0.000 1<<0.05). The interaction between pressure and temperature is not significant for sterilization (>0.05). Under the condition that the pressurized carbon dioxide, temperature, time, and stirring speed were 30 MPa, 40 ℃, 60 min and 125 r/min, respectively, lethal logarithm could reach 7.25. Compared with pasteurized egg liquid, the shelf life of the whole egg liquid treated with HPCD has been extended by 39 d; the foaming ability and foaming stability of whole egg liquid increased by 53.63% and 2.38% respectively (foaming ability: from 111.51% to 140.30%; foaming stability: from 80.72% to 92.14%). HPCD sterilization increased the absolute value of Zeta potential (from 4.71 mV to 7.66 mV), which improved the stability of the emulsion. After HPCD treatment, the rheological properties of whole egg liquid had no significant difference with the original egg liquid. The whole egg liquid of particle size, storage modulus and loss modulus decreased by HPCD treatment, showing the characteristics of pseudoplastic fluid. However, the foaming ability of whole egg liquid reduced with pasteurization (from 111.51% to 86.67%); the foaming stability of whole egg liquid increased (from 80.72% to 89.76%). Pasteurization reduced the absolute value of the Zeta potential of the egg liquid (from 4.71 mV to 1.36 mV), and the whole egg liquid after pasteurization increased particle size, denatured protein aggregation, and increased storage modulus and loss modulus. This study provides reference for the sterilization of egg liquid products with HPCD sterilization technology.

carbon dioxide; sterilization; storage; whole egg liquid;; response surface optimization; functional properties

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.24.039

TS253.1

A

1002-6819(2017)-24-0299-09

2017-09-18

2017-11-06

公益性行业（农业）科研专项（201303084）；现代农业产业技术体系（CARS-41-K23）资助项目

祖林林，研究方向为农产品加工。Email：13545286374@163.com

马美湖，教授，博士生导师，研究方向为禽蛋的非热杀菌。Email：mameihuhn@163.com

祖林林，马美湖. 全蛋液的高压CO2杀菌工艺参数优化[J]. 农业工程学报，2017，33(24)：299－307. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.24.039 http://www.tcsae.org

Zu Linlin, Ma Meihu. Optimization of whole egg liquid sterilization technology using high pressure CO2[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(24): 299－307. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.24.039 http://www.tcsae.org