脉动压力技术对卤蛋腌制效率和品质的影响

袁 诺,张 清,白 洁,肖红伟,高 阳,金 杨,郭 宏,赵金红,

（1.北京食品科学研究院,北京 100068；2.中国农业大学工学院,北京 100083）

卤蛋是以新鲜鸡蛋为原料经热水煮熟后去壳,再经盐、酱油和多种香料调味卤制、腌制等工序制作而成的一种传统食品,在制作过程中主要发生了蛋白质热变性凝胶、呈味和呈色等物理化学变化。因卤蛋具有独特的色、香、味和丰富的营养,以及容易贮藏、携带方便等优点深受消费者的喜爱[1-3]。传统的卤蛋制作方式为大火煮开卤汤,文火煮制鸡蛋,然后腌制,腌制时间一般约为20～30 h。由于传统常压腌制时间较长,如何提高腌制效率、实现绿色制造成为行业迫切需要解决的共性问题。有研究报道使用真空或高压设备进行卤制[4-5],其能够提高卤制效率,但仍然需要长时间腌制,这对缩短卤蛋整个生产周期并不显著。

脉动压力腌制技术作为一种新的加工技术,已有研究将其应用于咸蛋的腌制[6-8]、双孢菇的渗透脱水[9]以及肉制品[10]、芒果等水果[11-12]的腌制,结果表明脉动压力技术能够显著提高腌制效率。脉动压力腌制主要靠控制腌制过程中的压力变化,使腌制室在腌制过程中呈现高压与常压的周期性脉动循环。在腌制过程中周期脉动会产生流体动力学、机械变形松弛和毛细管力的作用,从而会促进渗透液的扩散和加速溶质的质量传递[9,13]。与咸蛋腌制不同,卤蛋由于蛋白质已经变性,其微观结构比咸蛋更为致密,造成二者腌制过程中盐分、水分子等小分子物质的质量传递不同。目前关于脉动压力技术对卤蛋腌制效率和品质的影响研究还鲜见报道。此外,随着生活水平和健康意识的提升,消费者对食品营养价值的要求也更高。鸡蛋蛋黄中含有大量的不饱和脂肪酸,其具有调节生理功能的作用,还能降低胆固醇以及冠心病的发病几率[14-16]。因此,研究不同的加工式对卤蛋脂肪酸组成的影响具有重要意义。

目前,还鲜见关于脉动压力腌制技术对蛋制品中脂肪酸影响的研究报道。为了提高卤蛋腌制效率和品质,本研究将脉动压力技术应用于卤蛋的腌制加工,以期提高卤蛋腌制效率和品质。本实验首先研究不同的高压幅值、脉动比（加压/常压时间比）和脉动压力腌制时间对卤蛋含盐率的影响。根据与对照组（传统常压腌制）卤蛋的含盐率接近为依据,选择较好的脉动压力腌制条件,进一步研究脉动压力腌制对卤蛋品质（质构、色泽、共轭二烯酸（conjugated dienoic acid,CDA）值、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid,TBA）值和脂肪酸组成）的影响,最终得到最优的脉动压力腌制条件。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鸡蛋由北京德青源农业科技有限公司提供,为产后一周以内的新鲜鸡蛋。

卤料包括食盐、酱油、卤料（包括八角、白芷、小茴香、桂皮、橘皮、山柰、草果、砂仁、甘草、白胡椒、花椒、高良姜、姜、月桂叶、丁香）,均为市购。

硝酸银、铬酸钾、氢氧化钠、氯化钠、三氯乙酸、正己烷、硫酸氢钠、乙二胺四乙酸二钠、氢氧化钾、无水硫酸钠、三氯甲烷（均为分析纯） 北京化工厂；TBA（分析纯）、1,1,3,3-四乙氧基丙烷（标准品）上海麦克林生化科学有限公司；三氟化硼乙醚络合物、无水甲醇、丙酮（分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；37 种脂肪酸甲酯混合标准品 上海安谱实验科技股份有限公司；异辛烷、正己烷（色谱纯） 天津福晨化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Hei-VAP Advantage旋转蒸发仪 德国Heidolph公司；SYNERGY HTX多功能酶标仪 美国伯腾仪器有限公司；GCMS-QP2020气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司；Exponent Lite Express质构仪 英国Stable Micro Systems公司；CR-410色彩色差仪 日本柯尼卡美能达公司。

图1 脉动压力实验装置示意图[8]Fig.1 Schematic diagram of the device under pulsed pressure[8]

脉动压力设备（图1）由中国农业大学工学院研制。该设备主要由压力容器、压力发生装置和压力控制系统组成。其工作原理和主要操作步骤见王晓拓等[6]的介绍。在本实验中,脉动压力腌制卤蛋过程为：加压使卤汤和鸡蛋之间产生压力差,从而可促进盐和香味物质等成分快速渗入鸡蛋内部。而当鸡蛋内外压力平衡时,又可以通过泄压的方式,达到常压,再次使卤汤与鸡蛋之间产生压力差,脉动压力技术可使卤蛋在加压和常压状态周期性转换,使盐和香味物质等成分更快地渗入鸡蛋。

1.3 方法

1.3.1 卤蛋制作与实验分组

传统常压腌制卤蛋（对照）参考余秀芳[1]的方法,并稍有修改。具体操作步骤为：1）预煮：将鸡蛋放入100 ℃热水中煮制10 min,然后取出冷激（用冷水浸泡使之快速降温）备用；2）卤汤熬制：按蒸馏水质量在当中添加卤料1.5%、食盐3%、白砂糖3%、生抽酱油2%,使用电磁炉1 200 W熬制1 h；；3）卤制：将煮熟后的鸡蛋剥壳,以料液比1∶3（m/m）加入卤汤,95 ℃下卤制2 h；4）腌制：室温下腌制,分别在12、24、36 h和48 h时检测卤蛋含盐率,最终腌制时间由卤蛋含盐率确定。

脉动压力腌制卤蛋取对照组步骤3）中卤制后的鸡蛋和卤汤一并放入脉动压力设备中,采用脉动压力腌制技术代替传统常压腌制方法,其他步骤同传统常压腌制。在室温下,探索不同高压幅值（50、100、150、200 kPa）、脉动比（加压/常压时间比）（2 min/10 min、4 min/8 min、6 min/6 min、8 min/4 min、10 min/2 min,分别对应0.2、0.5、1、2、5）和脉动压力腌制时间（6、9、12、15、18 h）对卤蛋含盐率的影响。再以与对照组的含盐率接近为依据,选择较好的脉动压力腌制条件。

1.3.2 指标测定

根据含盐率确定较好的脉动压力腌制条件,进一步研究脉动压力腌制对卤蛋品质（质构、色泽、CDA值、TBA值和脂肪酸组成）的影响,最终选出脉动压力腌制卤蛋的最优加工条件。

1.3.2.1 含盐率测定

参考GB 5009.44—2016《食品安全国家标准 食品中氯化物的测定》[17]中银量法分别测定蛋清和蛋黄含盐率。

1.3.2.2 质构特性测定

将卤蛋样品蛋清切成1.0 cm×1.0 cm×0.5 cm的长方形,蛋黄切成半球形,球面向上,探头距离样品上表面高度为10 mm,选择硬度、弹性、内聚性、咀嚼性和回复性为卤蛋质构指标,每组实验重复6 次。应力-距离形变曲线测定条件：测前速率为5.0 mm/s,在测速率为1.0 mm/s,测后速率为5.0 mm/s。采用P/36R平底圆柱形铝制探头分别压缩蛋清和蛋黄样品到原高度的60%和30%。触发类型Auto-5.0 g,数据采集点数为200 pps[18]。

1.3.2.3 色泽测定

采用色差仪测定色泽,首先用黑板和白板校正色差仪,分别在每组卤蛋的蛋清和蛋黄表面上选择6 个位置进行测定,记录试样的明度值（L*）、红绿值（a*）和黄蓝值（b*）[16]。

1.3.2.4 TBA值测定

TBA值参考GB 5009.181—2016《食品安全国家标准食品中丙二醛的测定》[19]中分光光度法测定。

1.3.2.5 蛋黄油脂CDA值测定

蛋黄油脂的提取参照余秀芳[1]的方法,提取油脂后减压旋转蒸发除去三氯甲烷-甲醇溶液并氮吹至恒质量后,加入100 mL丙酮。油脂CDA值的测定参照和丽媛[20]的方法,并稍作修改,取50 mg样品油加入25 mL异辛烷将油脂振荡溶解,暗处静置10 min后,迅速用酶标仪在233 nm波长处测吸光度（异辛烷做空白）。

1.3.2.6 脂肪酸组成的测定

卤蛋蛋黄油脂的皂化和甲酯化参照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》外标法[21]和余秀芳[1]的方法,脂肪酸检测气相色谱分析条件：SH-Rt-2560毛细管色谱柱（100 m×0.25 mm,0.20 μm）；载气为氦气；柱流量1.0 mL/min；进样口温度240 ℃；检测器温度250 ℃；升温程序为起始温度130 ℃,保持5 min,以10 ℃/min升至190 ℃,保持5 min,以1 ℃/min升至210 ℃,保持5 min,以4 ℃/min升至240 ℃,保持5 min；分流比15∶1。定量方法采用外标法,使用LabSolutions软件根据标准品质量浓度与峰面积绘制标准曲线,并计算样品中脂肪酸含量[22]。

1.4 数据处理与分析

所有指标重复3 次测定（除质构和色泽指标外）,结果以平均值±标准偏差表示。采用SPSS 17.0软件对数据进行Duncan's多重比较,分析差异显著性。采用Origin 8.6软件作图。

2 结果与分析

2.1 传统常压腌制时间对卤蛋含盐率的影响

图2 传统常压腌制卤蛋含盐率随腌制时间的变化Fig.2 Changes in salt content of marinated eggs in control group with pickling time

如图2所示,腌制前期,蛋清和蛋黄中的含盐率都随腌制时间的延长而增加,且24 h后蛋清和蛋黄的含盐率都趋于平衡。这主要是由于开始腌制时卤汤和卤蛋之间盐的浓度差较大,从而有利于卤蛋中盐分的渗入,而继续延长腌制时间,质量传递速率降低,这说明在传统常压腌制24 h后卤汤和卤蛋中盐分的质量传递趋于动态平衡[23]。这与余秀芳[1]在卤蛋腌制24 h后样品之间的含盐率无显著差异的实验结果一致。此外,蛋清含盐率大于蛋黄含盐率,这主要是由于质量传递是由外层逐渐向内层扩散的过程,即盐分是经过蛋清逐步向蛋黄中传递；另一方面,还由于蛋黄中含有较多的脂肪,这也可能会阻碍盐分的迁移。因此,对照组选择腌制时间为24 h,在此条件下蛋清和蛋黄含盐率分别为2.32%和1.34%,此值作为卤蛋含盐率的标准。

2.2 脉动压力腌制对卤蛋含盐率的影响

采用脉动压力腌制卤蛋代替传统常压腌制,研究脉动压力腌制时间、高压幅值和脉动比（加压/常压时间比）对卤蛋含盐率的影响。根据与对照组腌制24 h卤蛋的含盐率接近为依据,选择较好的脉动压力腌制条件。

2.2.1 脉动压力腌制时间对卤蛋含盐率的影响

图3 脉动压力腌制时间对卤蛋含盐率的影响Fig.3 Effect of pickling time on salt content of marinated eggs under pulsed pressure

将卤制后的鸡蛋放在脉动压力设备中进行腌制,脉动压力的条件为高压幅值200 kPa,脉动比为4 min/8 min,蛋清和蛋黄的含盐率随脉动压力腌制时间的变化如图3所示。腌制的前9 h,卤蛋的蛋清和蛋黄含盐率增长较快,而当腌制时间超过9 h后,蛋清和蛋黄的含盐率都变化很小,这说明在脉动压力腌制9 h就可使卤蛋与卤汤中的含盐率趋于平衡,盐分几乎很难再渗透进入卤蛋内部。因此,选择9 h为脉动压力的腌制时间,与对照组腌制24 h相比效率提高了62.5%,此条件下蛋清和蛋黄含盐率分别为2.31%和1.20%。当脉动压力腌制9 h时,蛋清的含盐率已与对照组腌制24 h蛋清的含盐率几乎一样,而蛋黄的含盐率小于对照组腌制24 h的含盐率。这可能是因为蛋黄中的脂肪阻碍盐分快速渗入蛋黄内部,说明脉动压力技术能有效提高卤蛋蛋清的腌制效率,而对蛋黄的腌制速率会相对滞后。王晓拓等[6]研究脉动压力腌制时间对咸蛋含盐率的影响,也发现蛋清含盐率随腌制时间的延长上升速率较快,而蛋黄含盐率上升的速率则较慢。

2.2.2 脉动压力高压幅值对卤蛋含盐率的影响

图4 高压幅值对卤蛋含盐率的影响Fig.4 Effect of pressure on salt content of marinated eggs

在脉动比为4 min/8 min,脉动压力腌制时间为9 h时,研究不同高压幅值对卤蛋蛋清和蛋黄含盐率的影响,结果如图4所示。卤蛋蛋清的含盐率随高压幅值（50～200 kPa）的增大而变化很小,蛋清含盐率都在2.30%左右,与对照组的标准含盐率2.32%接近。蛋黄含盐率在高压幅值150～200 kPa时比在50～100 kPa时略大,说明在高压幅值较小（50 kPa）时就能起到促进卤汤中的盐分向蛋清内部渗透的作用,而即使再加大压力也无法明显增加卤蛋蛋清的含盐率,这可能是由于卤蛋蛋清内部蛋白质变性导致组织结构较为致密,高压幅值的增加也很难再使得盐分继续向卤蛋内部迁移。这与王晓拓等[9]采用脉动压力腌制双孢菇的实验结果相似,他们发现当高压幅值升到110 kPa后进盐率无显著变化。

2.2.3 脉动比对卤蛋含盐率的影响

表1 脉动比对卤蛋含盐率的影响Table 1 Effect of pulsation frequency (ratio of pressure-holding time to atmospheric pressure-holding time) on slat content of marinated eggs

在脉动压力腌制时间为9 h,高压幅值为200 kPa时,研究不同脉动比对卤蛋蛋清和蛋黄含盐率的影响,结果如表1所示。随脉动比增加,蛋清含盐率先增大后下降,在脉动比为0.5时含盐率达到最大值（2.31%）；蛋黄含盐率先下降然后稍有增大,在脉动比为0.2时蛋黄含盐率最大（1.24%）。当脉动比小于0.5时,延长高压保持时间可以促进卤汤中盐分快速进入蛋清内部,但抑制了盐分进一步迁移到蛋黄内部,这可能是由于高压保持时间的延长,使得蛋清中较快增加的盐分堵塞了继续渗透进入内部的空间通道,从而阻碍了盐分传递到蛋黄中,因此蛋清含盐率提高而蛋黄含盐率下降。当脉动比大于0.5时,即高压保持时间延长,常压保持时间缩短,这使得物料内外渗透压差逐渐减小,当内外渗透压平衡时渗透脱水达到最大值,此时再延长高压保持时间已经对促进渗透传递没有作用[9]；因此在本研究中当脉动比大于0.5时,即使延长高压保持时间和缩短常压保持时间,也无法有效地促进更多的盐分渗透迁移到卤蛋中。

综合上述研究,脉动比0.5（4 min/8 min）、脉动压力腌制时间9 h、高压幅值50～200 kPa下,脉动压力腌制卤蛋蛋清的含盐率与对照组接近,在此条件下,将进一步研究脉动压力腌制对卤蛋品质的影响,最终选出最优的脉动压力加工条件。

2.3 脉动压力腌制对卤蛋品质的影响

2.3.1 脉动压力腌制对卤蛋质构的影响

表2 不同加工条件对卤蛋质构的影响Table 2 Effect of different processing conditions on texture of marinated eggs

在脉动比4 min/8 min、脉动压力腌制时间9 h时,不同高压幅值对卤蛋质构的影响如表2所示。与对照组相比,脉动压力腌制的卤蛋蛋清的弹性和咀嚼性较大（P＜0.05）。其差异可能与蛋清中蛋白质的凝胶特性有关,蛋白质变性凝固后,形成三维网络结构,增加脉动压力时可能会影响到卤蛋蛋清中蛋白质分子间或分子内的相互作用,使得蛋清凝胶结构更为致密[24]。这与Ngarize等[25]在较高的压力幅值下可使得鸡蛋蛋清蛋白的凝胶强度增大的实验结果相似。但是在脉动压力组,随着高压幅值的增大,蛋清的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性没有显著差异（P＞0.05）。与对照组相比,脉动压力组蛋黄的硬度（除50 kPa外）和回复性较大,内聚性较小,而弹性和咀嚼性与对照组无显著差异（P＞0.05）。与蛋清相比,蛋黄的硬度、弹性和咀嚼性较低,主要是因为蛋黄中含有较少的水分和较多的脂肪,具有沙质、松散的结构[1]。

2.3.2 脉动压力腌制对卤蛋色泽的影响

在脉动比和腌制时间一定时,不同高压幅值对卤蛋色泽的影响如表3所示。与对照组相比,脉动压力组蛋清的a*值显著增加（P＜0.05）,这说明脉动压力腌制能增加蛋清的红度。而对于蛋清的L*和b*值,对照组和脉动压力组无显著差异。在脉动压力组,高压幅值对卤蛋蛋清的色泽L*、a*和b*值都无显著影响（P＞0.05）,而蛋黄的a*和b*值随着高压幅值增大有升高的趋势,即蓝绿色减少而偏向红黄色,这主要与卤料中酱油的焦糖色、香辛料以及食盐的渗透等有关[2]。

表3 不同加工条件对卤蛋色泽的影响Table 3 Effects of different processing conditions on the color of marinated eggs

2.3.3 脉动压力腌制对卤蛋CDA和TBA值的影响

油脂的氧化过程非常复杂,脂肪酸被氧化后会生成共轭二烯双键,形成初级氧化产物共轭二烯,随后被分解成二级氧化产物,比如丙二醛等,所以CDA值可表征蛋黄内脂肪的初级氧化程度,TBA值可表征蛋黄中所含脂肪的二级氧化程度[26-27]。通过这两个指标来分析研究不同的脉动压力加工条件对卤蛋脂肪氧化的影响。

图5 不同加工条件对卤蛋CDA值（A）和TBA值（B）的影响Fig.5 Effects of different processing conditions on CDA value (A) and TBA value (B) of marinated eggs

由图5可知,在脉动压力腌制组,随着高压幅值由50 kPa增大至100 kPa时,CDA值显著增加而TBA值无明显变化,这说明蛋黄中脂肪初级氧化程度随着压力增大而加快,而二级氧化程度无显著变化（P＞0.05）。当高压幅值继续升高（100～200 kPa）,整体氧化程度都显著增大（P＜0.05）,这可能是由于压力的增大使更多的空气和卤汤中的金属离子进入了鸡蛋的内部,促进了脂肪发生氧化降解反应,造成CDA值和TBA值显著增大。这与Cava等[28]的实验结果相似,其发现压力（200、300 MPa）处理干燥-腌制的火腿和培根,会造成TBA值显著增大。但是,在本研究中,与对照组相比,脉动压力腌制后卤蛋CDA和TBA值显著降低（P＜0.05）,表明其氧化程度都要显著低于对照组,这可能是由于脉动压力技术大大缩短了腌制时间,从而减缓了脂肪氧化程度。

2.3.4 脉动压力腌制对卤蛋脂肪酸组成的影响

表4 不同加工条件对卤蛋蛋黄中脂肪酸组成的影响Table 4 Effects of different processing conditions on fatty acid profile in yolk of marinated eggs

在脉动比和腌制时间一定时,不同高压幅值对卤蛋蛋黄中饱和脂肪酸（saturated fatty acids,SFA）、单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acids,MUFA）和多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids,PUFA）含量的影响如表4所示,表5为与对照组相比脉动压力腌制后卤蛋蛋黄中主要脂肪酸（含量在0.05 g/100 g以上）的变化率。由表4可知,脉动压力腌制后卤蛋蛋黄中共检测出脂肪酸18 种,其中SFA 4 种、MUFA 7 种、PUFA 7 种。主要脂肪酸为棕榈酸（C16:0）、油酸（C18:1）和亚油酸（C18:2）。油酸在腌制后蛋黄中的含量最高,其为人体必需脂肪酸[1]。在脉动压力腌制组,随着高压幅值的逐渐增大,总脂肪酸的含量逐渐下降,即由50 kPa的74.34 g/100 g下降到200 kPa的62.46 g/100 g,其中SFA含量和MUFA含量也呈下降趋势,而PUFA含量随着高压幅值的增大变化不显著（除150 kPa 外）。Barba等[29]采用高压加工橙汁奶混合饮料,他们也发现一定压力幅值（300、400 MPa）能显著降低饮料中SFA含量,而对PUFA含量没有显著影响。当高压幅值增大到150 kPa时,各种SFA和大多数MUFA含量均显著下降,这说明压力幅值的增大促进了SFA和MUFA发生氧化、水解等反应,可能造成脂肪酸分解为短链的醛、酮、醇等小分子物质[30]。

表5 不同加工条件下卤蛋中主要脂肪酸含量的变化率（与对照组相比）Table 5 Percentage changes in contents of main fatty acids in marinated eggs under different processing conditions (compared with control group)

与对照组相比,脉动压力为50 kPa和100 kPa条件下总脂肪酸的含量较高,而当高压幅值增大到150 kPa时,其总脂肪酸的含量已经低于对照组。这可能是因为脉动压力腌制大大缩短了腌制时间,从而减缓了脂肪酸氧化分解的程度。而当脉动压力的高压幅值较高时（大于150 kPa）,会促进蛋黄中盐分、香辛料等小分子的迁移,在腌制过程中蛋黄脱水、含盐率增加会导致脂蛋白的结构发生变化,从而可能造成游离脂肪酸从脂蛋白中分离释放出来[31-32]；因此在较高的高压幅值下蛋黄的含盐率略高（见2.2.2节）,可能会导致蛋黄中游离脂肪酸增多,这样较容易发生脂肪酸氧化分解,使得在较高的脉动压力150 kPa和200 kPa下总脂肪酸的含量比对照组较小。经脉动压力腌制后,二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid,DHA）含量显著高于对照组（P＜0.05）。由此可见,当脉动压力腌制卤蛋时,高压幅值为50 kPa和100 kPa条件下能较好地保持蛋黄中脂肪酸的含量以及蛋黄的营养成分（DHA）。

3 结 论

本实验采用了脉动压力腌制代替传统常压腌制（对照组）卤蛋,得到4 min/8 min的脉动比,9 h的脉动压力腌制时间,50、100、150 kPa和200 kPa的高压幅值下,卤蛋蛋清的含盐率与对照组24 h腌制的样品接近。可见,脉动压力腌制9 h与对照组常压腌制24 h相比,大幅提高了腌制效率（腌制时间缩短62.5%）。

与对照组相比,脉动压力腌制能显著提高卤蛋蛋清的弹性、咀嚼性和红度值（a*值）（P＜0.05）。显著降低卤蛋CDA值和TBA值（P＜0.05）,说明脉动压力腌制技术能有效抑制卤蛋中脂肪的氧化程度。在脉动压力高压幅值为50 kPa和100 kPa时,能较好地保持卤蛋蛋黄中脂肪酸的含量以及营养成分DHA的含量（P＜0.05）。

综上,为了节省能耗,相对于100 kPa,选定脉动压力腌制的最优加工条件为高压幅值50 kPa,脉动比4 min/8 min,脉动压力腌制时间9 h。