不同类型食品添加剂对全蛋液性质的影响

佟 平， 林志银,2， 侯裕梁,2， 陈红兵,3， 高金燕

（1. 食品科学与资源挖掘全国重点实验室， 南昌大学， 江西 南昌 330047；2. 南昌大学 食品学院， 江西 南昌 330031；3. 南昌大学 中德联合研究院，江西 南昌 330047）

鸡蛋具有丰富的蛋白质和其他高质量的营养物质，自古以来就被人们食用[1]。 同时，鸡蛋因具有优良的功能特性（起泡性、乳化性、凝胶性），在食品加工行业中被广泛应用[2]。 全蛋液是鲜鸡蛋去壳后蛋清和蛋黄的混合液，因其更有利于运输、储存和加工，越来越受到食品生产企业的青睐[3]。

虽然全蛋液能有效解决鲜蛋易碎、难运输、难贮藏的问题，但仍存在一些问题。 在全蛋液加工过程中，其蛋白质溶解度、起泡性、乳化性和凝胶性均会发生一定程度的降低[4-6]，不能满足食品工业和消费者需求。 有研究表明添加抗坏血酸可以维持全蛋液凝胶特性， 但可能会使全蛋液蛋白质靠近等电点，降低蛋白质溶解度[7]。添加浓度为1.6 mol/L 的氯化钠可以降低全蛋液的浊度，改善全蛋液的起泡性和凝胶特性[8]，但添加浓度过高，可能会危害人体健康。 因此，如何建立保障全蛋液品质稳定性的加工工艺是全蛋液生产面临的一个主要问题，添加食品添加剂或许是一个有效选择，但用于全蛋液的添加剂需要既能保持全蛋液的多种功能特性又能健康无害。

柠檬酸钠和D-异抗坏血酸钠提取自天然产物，较其他添加剂更健康、安全[9]。 柠檬酸钠是一种有机盐，可以保护食品颜色、改善味道、抑制微生物等[10]。柠檬酸钠还可以与金属离子螯合，以增加酸奶凝胶的储存模量和损失切线值[11]。 在全蛋液中添加柠檬酸钠或许能改善全蛋液的凝胶特性。D-异抗坏血酸钠是一种抗氧化剂，可以“捕捉”氧气，具有防腐、保鲜作用[12]，可以抑制香肠中的蛋白质氧化和脂质氧化[13]。 D-异抗坏血酸钠还有助色作用[14]，将D-异抗坏血酸钠加入全蛋液或许能起到抗氧化和助色的作用。 添加碳酸氢钠可以增加乳清蛋白的水解度[15]。 碳酸氢钠的浸泡还可以使花生浆的蛋白质溶解度增大[16]。 添加碳酸氢钠至全蛋液中或许可以增大全蛋液的蛋白质溶解度。

因此， 选取上述3 种不同类型的食品添加剂（柠檬酸钠、D-异抗坏血酸钠和碳酸氢钠）， 通过研究其对全蛋液理化特性及功能特性的影响，阐明不同类型食品添加剂在全蛋液生产中应用的可能性及作用，以期为生产稳态化全蛋液提供食品添加剂的使用指南。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜白壳鸡蛋（48 h 之内）：购于南昌市江大南路天虹超市；食品级柠檬酸钠、D-异抗坏血酸钠、碳酸氢钠：河南万邦化工科技有限公司产品；其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

PB-10 pH 计： 德国Sartorius 公司产品；S18N-19G 高速分散机、RH basic 2 磁力搅拌器：德国IKA公司产品；NS810 分光测色仪：深圳三恩时科技有限公司产品；Centrifuge 5804 R 高速冷冻离心机、Varioskan Lux 多功能读数仪：美国Thermo Scientific公司产品； 激光粒度分析仪： 英国Malvern Mastersizer 公司产品； 质构分析仪： 英国Stable Micro System 公司产品；恒温磁力搅拌水浴锅：常州迈科诺仪器公司产品。

1.3 样品制备

取新鲜鸡蛋，清洗后打破，使用磁力搅拌器将蛋液在1 200 r/min 下搅拌30 min，全蛋液的系带用0.95 mm 筛网除去。 分别制备浓度为5、10、15、20 mmol/L 的柠檬酸钠全蛋液，浓度为2、4、6、8 mmol/L 的D-异抗坏血酸钠全蛋液， 浓度为25、50、100、200 mmol/L 的碳酸氢钠全蛋液。

1.4 pH 测定

使用pH 计测量各个样品的pH。

1.5 色差测定

首先校准测色仪，然后把样品倒入相同高度和角度的透明托盘中进行测量。ΔE*表示色差的变化，计算公式如下：

式中：ΔE*表示色差的变化；ΔL*表示亮度的变化；Δa*表示红/绿值的变化；Δb*表示黄/蓝值的变化。

1.6 粒径测定

根据张建文等的方法[17]，粒度由激光粒度分析仪测定，并绘制粒径分布图。

1.7 蛋白质溶解度测定

样品在4 ℃下，10 000 g 离心20 min。 取上清液，稀释100 倍，作为样品。 采用考马斯亮蓝法测定上清液蛋白质质量浓度和全蛋液总蛋白质质量浓度[18]。

样品的蛋白质溶解度计算公式如下：

式中：S 为蛋白质溶解度，%；ρ1为上清液蛋白质质量浓度，mg/mL；ρ0为全蛋液总蛋白质质量浓度，mg/mL。

1.8 浊度测定

使用10 mmol/L PBS（pH 7.0）将样品稀释100倍，在600 nm 处测定透过率，以超纯水为空白对照（透过率为100%），根据下式计算浊度[19]。

式中：T 为透过率，%；b 为浊度，FTU。

1.9 起泡特性测定

使用10 mmol/L PBS（pH 7.0）将样品稀释，得到蛋白质质量浓度约为1 mg/mL 的全蛋液稀释液。 用量筒量取40 mL 稀释液，在高速分散机下以10 000 r/min 搅打30 s，读取0、60 min 时的泡沫体积[20]。 根据下式计算起泡能力和起泡稳定性：

式中：QFA为起泡能力，%；QFS为起泡稳定性，%；V0表示初始的泡沫体积，cm3；V60表示60 min 时的泡沫体积，cm3。

1.10 乳化特性测定

使用10 mmol/L PBS（pH 7.0）将样品稀释，得到蛋白质质量浓度约为1 mg/mL 的全蛋液稀释液。 在烧杯中加入30 mL 样品稀释液和10 mL 葵花籽油，用高速分散机以10 000 r/min 乳化2 min。 分别取0、10 min 时的底层乳化液（50 μL），与5 mL 体积分数0.1%的SDS 溶液混匀。 采用体积分数0.1%的SDS 溶液为空白对照。 在波长500 nm 处读取吸光度[21]。 根据下式计算乳化能力和乳化稳定性：

式中：REAI为乳化能力，%；RESI为乳化稳定性，%；A0表示初始的吸光度；A10表示10 min 时的吸光度。

1.11 凝胶特性测定

1.11.1 质构特性 将样品加至方形模具，90 ℃水浴30 min，冷却，4 ℃过夜。 测样时，恢复至室温，采用质构仪的TPA 模式测定样品的质构特性[22]。

1.11.2 凝胶持水性 称取凝胶样品的质量， 然后使用高速离心机以4 000 r/min 离心10 min， 再次称量[23]。 凝胶持水性计算公式如下：

式中：w 为凝胶持水性，%；m1为离心后的凝胶质量，g；m0为离心前的凝胶质量，g。

1.12 数据统计与分析

实验均进行3 次重复， 数据采用SPSS 软件（19.0 版本） 统计分析， 在95%的置信区间比较均值。 使用Graphpad 9.0 绘图。

2 结果与分析

2.1 不同食品添加剂对全蛋液pH 的影响

由图1 可知， 添加不同类型食品添加剂可以改变全蛋液的pH。随着柠檬酸钠和碳酸氢钠浓度的增加，pH 显著上升。 这是因为柠檬酸钠和碳酸氢钠都是强碱弱酸盐，其添加会使溶液pH 上升。添加D-异抗坏血酸钠后，全蛋液的pH 没有明显变化。 在全蛋液中，大多数蛋白质的等电点都小于7[24]。 因此，pH 的升高可以使蛋白质远离等电点，使全蛋液中的蛋白质更不易于聚集，产生沉淀。 由此可见，添加柠檬酸钠和碳酸氢钠可以使全蛋液更稳定。

图1 不同食品添加剂对全蛋液pH 的影响Fig. 1 Effect of different food additives on the pH of liquid whole egg

2.2 不同食品添加剂对全蛋液色泽的影响

全蛋液的色泽影响消费者可接受度。 图2 显示了添加不同浓度的添加剂对全蛋液色泽的影响。 随着柠檬酸钠添加浓度的增大， 全蛋液的亮度减小，△a*和△b*增大， 色差显著增大。 添加不同浓度的D-异抗坏血酸钠后，全蛋液亮度减小，△a*和△b*先增大后减小，色差也随之先增后降，其中添加浓度为4 mmol/L 的D-异抗坏血酸钠全蛋液的△a*和△b*最大，使该样品的色差最大。随着碳酸氢钠浓度的增加， 全蛋液亮度减小，△a*增加，△b*先增后减，色差呈增大趋势。 碳酸氢钠的添加浓度为200 mmol/L 时，全蛋液亮度最低、△a*最大、△b*最小，总体偏暗、偏红，会降低消费者的感官接受度。

图2 不同食品添加剂对全蛋液色泽的影响Fig. 2 Effect of different food additives on the colour of liquid whole egg

2.3 不同食品添加剂对全蛋液粒径分布的影响

粒径分布关乎全蛋液的功能特性。 添加各种不同浓度食品添加剂的全蛋液粒径分布见图3。 添加D-异抗坏血酸钠后，全蛋液粒径无明显变化，可能是因为添加浓度较低。 添加柠檬酸钠和碳酸氢钠后，5.0~50.0 μm 的粒子减少， 而0.2~10.0 μm 的粒子逐渐增加，这表明全蛋液中一些大颗粒物质正逐渐分离成小颗粒物质。 可能是因为盐的添加增加了蛋白质分子表面电荷数量，分子胶束发生离散[25]。同时， 随着碳酸氢钠添加浓度的增大，50.0~300.0 μm的粒子也略微增加，可能是因为碳酸氢钠引起了全蛋液中蛋白质的交联[26]。

图3 不同食品添加剂对全蛋液粒径分布的影响Fig. 3 Effects of different food additives on the particle size distribution of liquid whole egg

2.4 不同食品添加剂对全蛋液蛋白质溶解度的影响

蛋白质溶解度与全蛋液的功能性相关，这一参数的降低表明全蛋液的蛋白质功能降低[27]。 如图4所示， 随着柠檬酸钠和D-异抗坏血酸钠添加浓度增大， 全蛋液的蛋白质溶解度均先增大后减小，柠檬酸钠添加浓度为10 mmol/L 时， 蛋白质溶解度最大，与未添加组相比，提高了6.29%。吴梨研究发现，添加柠檬酸钠可以使全蛋液中蛋白质更稳定，在一定程度上抑制蛋白质聚集[28]。 D-异抗坏血酸钠具有很强的抗氧化作用， 可以减少全蛋液的含氧量[29]。D-异抗坏血酸钠添加浓度为4 mmol/L 时， 蛋白质溶解度最大，与未添加组相比，提高了17.50%。它可能会打开蛋白质分子的二硫键， 使蛋白质分散，使其溶解度增大。 当添加浓度过大时，可能由于溶液电荷的增加，破坏了蛋白质的水合作用，导致蛋白质聚集，蛋白质溶解度又逐渐降低。 碳酸氢钠的浓度从0~100 mmol/L 时，全蛋液的蛋白质溶解度与未添加组没有显著性差异， 但当添加浓度为200 mmol/L 时，蛋白质溶解度显著增大，与未添加组相比，提高了14.5%。这可能是由于高浓度的碳酸氢钠在全蛋液中会形成大量HCO3-和OH-， 能够与蛋白质相结合，使蛋白质带上相同的负电荷，产生静电斥力，聚合能力下降，蛋白质溶解度增大[30]。

图4 不同食品添加剂对全蛋液蛋白质溶解度的影响Fig. 4 Effects of different food additives on the protein solubility of liquid whole egg

2.5 不同食品添加剂对全蛋液稀释液浊度的影响

浊度可以反映全蛋液组分的聚集、 交联程度，蛋白质溶解度和浊度呈一定的负相关性[31]。 不同食品添加剂对全蛋液稀释液浊度的影响如图5 所示。随着添加浓度的增大， 柠檬酸钠和D-异抗坏血酸钠都使全蛋液稀释液浊度先减小后增大，全蛋液稀释液浊度分别在柠檬酸钠浓度为10 mmol/L 和D-异抗坏血酸钠浓度为4 mmol/L 时最小，与未添加组相比，分别降低了24.00%、33.11%。而随着碳酸氢钠添加浓度的增大， 全蛋液稀释液浊度先增大后减小。在碳酸氢钠添加浓度为50 mmol/L 时，全蛋液稀释液蛋白质溶解度最小，而浊度最大，为0.53 FTU；在碳酸氢钠添加浓度为200 mmol/L 时， 浊度最小，为0.39 FTU。

图5 不同食品添加剂对全蛋液稀释液浊度的影响Fig. 5 Effects of different food additives on the turbidity of diluted liquid whole egg

2.6 不同食品添加剂对全蛋液稀释液起泡特性的影响

全蛋液起泡特性主要取决于蛋清蛋白和卵磷脂。 蛋清蛋白在搅拌过程中可以快速吸附到空气-水界面，因此具有天然的优良发泡性能[32]。蛋黄的卵磷脂作为两性分子，具有良好的乳化能力[33]，也可增强全蛋液的起泡性能。 全蛋液起泡特性通常用起泡能力和起泡稳定性这两个参数表征。 如图6 所示，添加柠檬酸钠没有增强全蛋液稀释液的起泡能力和起泡稳定性， 不能改善全蛋液稀释液的起泡特性。当D-异抗坏血酸钠添加浓度为8 mmol/L 时，起泡能力和起泡稳定性有显著提升，可以改善全蛋液稀释液的起泡特性。 可能是高浓度的D-异抗坏血酸钠抑制了卵磷脂的氧化，增强了全蛋液稀释液的起泡能力和起泡稳定性[34]。 碳酸氢钠的添加对全蛋液稀释液的起泡特性没有显著改变，添加低浓度的碳酸氢钠反而会减小全蛋液稀释液的起泡稳定性，不利于维持全蛋液稀释液的起泡特性。 可能是由于蛋白质分子分散使全蛋液稀释液黏度降低，泡沫稳定性也降低[35]。随着碳酸氢钠添加浓度的增大，蛋白质溶解度增大，起泡稳定性回升。

图6 不同食品添加剂对全蛋液稀释液起泡特性的影响Fig. 6 Effects of different food additives on the foaming properties of diluted liquid whole egg

2.7 不同食品添加剂对全蛋液稀释液乳化特性的影响

由乳化能力和乳化稳定性来表征全蛋液稀释液的乳化特性。 由图7 可知，添加浓度为5 mmol/L和10 mmol/L 的柠檬酸钠增大了全蛋液稀释液的乳化能力，由47.18%显著提高至59.97%、60.70%。 但柠檬酸钠的添加却会降低全蛋液稀释液的乳化稳定性。 乳化稳定性是指维持蛋白质乳化液稳定且不出现油水两相明显分离的能力[36]。 添加柠檬酸钠导致乳化稳定性降低可能是因为粒径变大，使蛋白质更容易积聚，油滴更容易絮凝[37]。 D-异抗坏血酸钠添加浓度为2 mmol/L 和4 mmol/L 时使全蛋液稀释液的乳化能力从49.07%显著提高至57.33%和55.97%， 使乳化稳定性从20.18%显著提高至24.71%和21.28%。 由此可知，添加浓度为2 mmol/L和4 mmol/L D-异抗坏血酸钠的全蛋液稀释液的乳化特性得到增强。 乳化能力增强可能是因为蛋白质溶解度增大，蛋白质与水分子作用增强，乳化能力增大[38]。 随着添加浓度的增大，蛋白质又重新聚合，乳化能力下降。 碳酸氢钠的添加不会显著改变全蛋液稀释液的乳化能力，但添加浓度为100 mmol/L 的碳酸氢钠可以增强全蛋液稀释液的乳化稳定性。 可能是由于蛋白质分子静电斥力的增强，导致液滴不易重聚[38]。

图7 不同食品添加剂对全蛋液稀释液乳化特性的影响Fig. 7 Effects of different food additives on the emulsifying properties of diluted liquid whole egg

2.8 不同食品添加剂对全蛋液凝胶质构特性的影响

凝胶化是变性蛋白质分子在一定作用力条件下有秩序地发生聚合，最终形成一个持续网状结构的过程[39]。由图8 可知，柠檬酸钠的添加使全蛋液凝胶的硬度上升，添加浓度为5、10、15、20 mmol/L 时，硬度分别提高了8.09%、11.52%、10.14%、14.69%。原因可能是柠檬酸钠螯合了全蛋液中的金属离子，有效地防止了少量金属离子引起的凝胶硬度下降[40]。 马洁等研究发现柠檬酸钠能使全蛋液凝胶的硬度增加[41]，与该实验结果相同。添加柠檬酸钠对全蛋液凝胶弹性没有改变。 因此，添加柠檬酸钠可以提高全蛋液凝胶质构特性。D-异抗坏血酸钠的添加对全蛋液凝胶质构特性无显著改善。 添加不同浓度的碳酸氢钠均会降低全蛋液凝胶的硬度，在添加浓度为25 mmol/L 时，硬度最小，之后逐渐增大。 可能是因为碳酸氢钠在加热过程中分解， 释放二氧化碳，使凝胶疏松，硬度降低[42]。随着添加浓度的增大，可能由于pH 升高，蛋白质分子的静电斥力增大，无序聚集减缓，使凝胶硬度增加[43]。添加碳酸氢钠对弹性没有影响，因此，添加碳酸氢钠反而会降低全蛋液凝胶的质构特性。

图8 不同食品添加剂对全蛋液凝胶质构特性的影响Fig. 8 Effects of different food additives on the texture properties of gelled liquid whole egg

2.9 不同食品添加剂对全蛋液凝胶持水性的影响

全蛋液凝胶具有良好的持水能力， 持水性为95.87%。 如图9 所示，柠檬酸钠的添加可以增大全蛋液凝胶的持水性。 添加浓度为5、10、15、20 mmol/L的柠檬酸钠使持水性分别增大至96.91%、97.14%、97.61%、97.30%。 可能是因为柠檬酸钠螯合金属离子，减少金属离子与水的结合，使蛋白质结合更多水分，从而提高持水性[44]。 较低浓度D-异抗坏血酸钠的添加对全蛋液凝胶持水性没有显著影响，当添加浓度为8 mmol/L 时，凝胶持水性下降。 可能是蛋白质分子分散，形成网状结构时不紧密导致的。 碳酸氢钠的添加对凝胶持水性没有显著影响。

3 结 语

作者研究了食品添加剂柠檬酸钠、D-异抗坏血酸钠和碳酸氢钠对全蛋液理化特性和功能特性的影响。 结果表明，食品添加剂的类型和浓度对全蛋液理化特性和功能特性有重要影响。 添加3 种食品添加剂都使全蛋液色泽有较大改变。 添加柠檬酸钠和碳酸氢钠会使全蛋液pH 显著增大， 粒径发生较大改变。 添加浓度为10 mmol/L 的柠檬酸钠使蛋白质溶解度较未添加组提高了6.29%， 改善了凝胶的质构特性和持水性，凝胶硬度和持水性分别提高了11.52%、1.32%。 添加浓度为4 mmol/L 的D-异抗坏血酸钠使蛋白质溶解度提高了17.50%，改善了全蛋液稀释液的乳化性，乳化能力和乳化稳定性分别增加了14.06%、5.45%，还使全蛋液色泽得到增强。 添加碳酸氢钠对全蛋液功能特性没有太大改善，添加高浓度的碳酸氢钠（200 mmol/L）反而会使全蛋液的色泽难以被消费者接受。 不同食品添加剂对全蛋液功能特性的改变不尽相同。 考虑到食品添加剂种类的不同，作者并没有设置相同添加量。 在实际生产过程中，食品添加剂并不是单一使用，混合的食品添加剂对全蛋液的功能特性影响还需更多的研究。