热处理对改善皮蛋白碱伤效果研究

□ 孙静 杜金平(通讯作者) 湖北省农业科学院畜牧兽医研究所动物胚胎工程及分子育种湖北省重点实验室

□ 卢立志 浙江省农业科学院

□ 陈国宏 扬州大学动物科学与技术学院

□ 刘华侨 湖北神丹健康食品有限公司

前言

皮蛋是中国独特的蛋加工品，在国内，松花皮蛋的生产数量及工业化生产程度均位居蛋制品之首[1]。

皮蛋形成的基本原理主要是蛋白质遇碱发生变性而凝固。制作皮蛋常用的配料有纯碱、生石灰、烧碱、食盐、茶叶、氧化铅等，这些物质综合起来作用于新鲜鸭蛋，其中起主导作用的物质是氢氧化钠，但NaOH溶液的浓度不能过高或过低，以4%～6%为宜[2]。皮蛋加工过程中所使用的生石灰（碳酸钙）和纯碱在水中生成强碱，而鸭蛋蛋白和蛋黄中的蛋白质在强碱作用下有了不同程度的凝胶化[3]，正是这种凝胶化对皮蛋的品质起了决定性作用。凝胶是指在分散介质中的胶体粒子或高分子溶质形成整体构造而失去了流动性，或胶体含有大量液体但处于固化状态[4]。禽蛋蛋白中90%以上都是蛋白质，因此蛋清蛋白中优质的凝胶性使相关食品的质构、形态、持水力等皆发生变化。禽蛋蛋白受碱液作用而形成的凝胶程度受内因(如疏水相互作用、氢键、二硫键等)和外因（料液碱度、金属离子的种类和数量、腌制温度和时间等）的影响[5]，碱液从蛋外慢慢渗入到蛋内，从蛋白渗入到蛋黄。若碱液进入蛋白的速度大于碱液由蛋白进入蛋黄的速度，那么就会使已经凝固的蛋白发生“液化”，造成皮蛋碱伤；反之，皮蛋仍保持凝固状态，松花和溏心逐渐形成[6]。

皮蛋蛋白的液化会对皮蛋的外观和营养品质产生很大影响，而且在大型工业生产中，这种液化会使优质皮蛋的生产效率严重下降。因此，在生产过程中对不同液化程度的皮蛋加以控制，能有效提高优质皮蛋的生产效率，创制更大的市场需求。目前，有关皮蛋液化改进技术的文献并不多见，但从其液化的程度不难发现，要想控制皮蛋蛋白的液化就必须控制影响皮蛋蛋白胶凝的一系列因素，如碱液浓度、腌制时间与温度、金属添加种类与数量等。如料液中加入的碱量过多，作用时间过长，会使蛋白质重新水化为液体，这种变化称为“碱伤”，严重的碱伤会导致皮蛋难以成型[7]。腌制温度过高，会使蛋白质受到破坏，造成已经形成凝胶的蛋白质再度液化，从而导致产品的品质下降[8]。当前，很多文献中都有对皮蛋腌制过程加以改良与优化的措施，从而避免皮蛋的“碱伤”。吕峰[9]、孙静[10]等在皮蛋腌制过程中采用梯度控温工艺和热处理的方式增加皮蛋的成品率、提高生产效率、缩短腌制周期；李军鹏[11]等在皮蛋腌制过程中通过控制腌制条件的剂量来达到最优品质；吴汉东[12]研究不同腌制温度对皮蛋的品质影响。以上方法虽好，但是都仅涉及提高腌制过程中腌制液渗入皮蛋的速率和含量来提高皮蛋的生产效率和品质，忽视了一批因各种因素而未能成熟或轻微碱伤的皮蛋，而工厂只能选择丢弃这类皮蛋，这意味着工厂将损失一笔不小的费用。因此，对轻度碱伤的皮蛋进行优化，减小其碱伤程度对于皮蛋的生产加工工艺又是另一种程度的优化。近年来，将热处理应用到食品研究的文献很多，例如黄丽燕[13]将热处理应用于卤蛋蛋白质构的研究，其通过TPA方法与感官评价方法，研究了卤蛋加工过程中预煮时间、卤制时间、灭菌方式及时间对卤蛋蛋白质构的影响；陈蔚辉[14]采用蒸、炒、炸3种烹调方法对马铃薯进行热处理，研究处理后马铃薯所含VC、蛋白质、可溶性固形物、胡萝卜素、淀粉等营养成分的变化。但这些研究也仅仅停留在制作阶段的品质优化，也未涉及到后续成品的改善。

本试验对采用铜锌混合盐对在常温下腌制的皮蛋进行热处理，研究蛋白的感官品质、水分含量及质构特性变化规律，旨在为皮蛋相关研究与实际生产提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验材料

新鲜鸭蛋，湖北离湖禽蛋股份有限公司提供；红茶末，购于湖北省农科院集贸市场。

1.1.2 实验试剂

氢氧化钠 分析纯 国药集团化学试剂有限公司食盐 分析纯 国药集团化学试剂有限公司生石灰（CaO） 分析纯 国药集团化学试剂有限公司硫酸铜（CuSO4） 分析纯 国药集团化学试剂有限公司硫酸锌（ZnSO4） 分析纯 国药集团化学试剂有限公司浓盐酸（HCl） 分析纯 国药集团化学试剂有限公司无水乙醇 分析纯 国药集团化学试剂有限公司

1.1.3 实验设备

分析天平 AR-2140 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司质构仪 MJ33TextureAnalyzer 英国StableMicroSystems公司鼓风干燥箱 101-00A 南京鑫旺制药机械设备厂

1.2 方法

1.2.1 皮蛋加工工艺流程

原料鸭蛋→检蛋→清洗→按配方配制浸泡液→浸泡腌制→定期检验→出缸→热处理→检测。

1.2.2 样品处理

根据前期预实验确定皮蛋腌制较优配方：NaOH浓度6%、金属盐4%、CaO2%、茶叶2%。将新鲜鸭蛋在室温（25℃左右）下进行腌制，从腌制的第10天开始，每隔3天取样观察，直至皮蛋出现碱伤为止。挑选出腌制皮蛋当中出现轻度碱伤的皮蛋，将蛋黄去除，留下蛋白，进行不同温度和时间的热处理。

将碱伤皮蛋白切成1cm3的小立方体，分别放入温度为40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃的干燥箱当中进行热处理，观察皮蛋白在热处理时间为0h、2h、4h、6h、8h时的感官性状，测定其水分含量和质构特性。

1.2.3 皮蛋的感官品质评价

以热处理前作为对照，从皮蛋白的颜色、质地、弹性、形状、大小等方面进行观察并比较。

1.2.4 皮蛋白含水量的测定

参照GB/T 5009.3《食品中水分的测定方法》[15]将皮蛋剥壳，称取3.00g左右皮蛋白样品，记作W0。将W0放入烘烤至质量恒定的洁净铝盒在鼓风干燥箱内，设置105℃烘烤至质量恒定，取出后放入干燥器中冷却后再称质量，记做W1。含水率（%）=（W0-W1）/W0×100%。

1.2.5 质构的测定

使用型号为P/36R的探头测定皮蛋的硬度、弹性、粘结性、凝胶性、咀嚼性、回复性等指标。

测试条件：测前后速率为5.00mm/s，测中速率为1.00mm/s，压缩程度为40%，停留间隔为5s，数据采集速率为10pps，触发值为0.1N。

2 结果与分析

2.1 热处理对皮蛋白感官品质的影响

在新鲜鸭蛋腌制的第10d开始进行观察—鸭蛋的表面开始均匀的出现灰黑色小斑点，且随着腌制时间的延长，斑点的颜色越来越深，面积越来越大，蛋壳的颜色也慢慢由乳白色便成了暗灰色，蛋的底部开始逐渐区域式的变黑。当黑色区域即将延展到顶部时（22d），用手电筒照射蛋顶部，若亮光中出现了黑暗区域，则表明其开始出现碱伤。不同热处理温度和时间下，皮蛋白感官情况有所差异。

40℃下，标准皮蛋表面的色泽随热处理时间的延长其颜色逐渐加深，在2h时光泽度最好，4h时其光泽度有明显的下降。从质地看，皮蛋白在热处理6h之后依次出现了形态收缩和干裂的现象；而碱伤皮蛋在4h时，整体的弹性、质地和光泽度都处于最佳状态，在之后的热处理时间当中便出现稍许外层干硬的现象。

42℃下，标准皮蛋白表面在4h时便出现白色花纹，这是由于皮蛋白长时间受热处理后使其表面收缩，从而让蛋白表面的结晶“花纹”暴露在外；而碱伤皮蛋在4h时光泽感和质地相对较佳。从热处理之前的原样可以看出，皮蛋碱伤的程度有些严重，表面出现了比较严重的液化现象，因此尽管对其进行了热处理，但是从感官上的改善情况却不太明显。

44℃下的标准样品较42℃下的标准样品而言，其过早出现了较为严重的干裂现象，且随着热处理时间的延长，标准的皮蛋白变得更加干硬。44℃下的碱伤样品则在2h左右出现较好的感官性状，在4h时出现的感官性状远不如2h。

46℃下的碱伤样品经热处理的效果不如较低处理温度的样品，2h便对原来的碱伤样品无太大的影响，只是使原本的样品变得更加的坚硬。48℃下的碱伤样品与46℃下的碱伤样品相比其热处理的效果变得更加严重，甚至在处理6h时其形态有了明显的缩小，不再具有原本的性状。50℃下的碱伤样品由于温度过高，皮蛋原本的光泽度和弹性已经基本上不复存在。

从横向上看，随着热处理时间的延长，皮蛋清在色泽、光泽度、颜色、形态等方面的最佳时间处于2h左右，之后便逐渐减弱，且会出现形态逐渐缩小、颜色分布不均匀、色泽变暗、光泽度降低的现象，甚至有明显的白色结晶“花纹”出现。

在硬度上，从0～9h皮蛋白一直处于不断加强的状态。随着热处理温度的逐渐升高，原本9h出现的形态会慢慢缩短到6h，在硬度方面甚至会更强。低温状态时（40～44℃），在感官上其处理效果在2～4h左右为最佳状态，高温状态时（44℃以上）最佳状态出现的时间便逐渐缩短。这是因为，高温加快了轻度碱伤皮蛋当中的水分流失，从而使得最佳热处理时间缩短。因此，在感官方面，对碱伤皮蛋白进行热处理最优的温度和时间分别是：40～44℃，2～4h。

2.2 热处理对碱伤皮蛋白含水率的影响

由图1可知，随着热处理时间的延长，皮蛋白的含水率呈现逐渐下降的趋势。在0～4h左右，皮蛋白含水率下降的趋势较缓，特别是在40℃和42℃的温度下，在4h内其皮蛋白的含水率下降幅度仅仅为5%左右，4～8h皮蛋白的含水率逐步下降20%的比例—从原本75%左右的含水率降到了55%左右。在热处理温度方面，温度越高，其含水率下降的幅度越大，并且在热处理时间为2h时便开始有大幅度下降的趋势—与热处理对皮蛋白感官性状的变化相吻合。但高温长时的热处理使皮蛋的含水率下降到非正常状态，影响了皮蛋正常的感官品质，因此，46℃以上温度的热处理不适合碱伤皮蛋的改良。因此，就皮蛋白的含水率而言，最佳的热处理温度和时间为：40～44℃，0～4h。

图1 热处理对皮蛋含水率的影响

图2 热处理对皮蛋白硬度的影响

图3 热处理对皮蛋白弹性的影响

2.3 热处理对皮蛋白质构特性的影响

2.3.1 热处理对皮蛋白硬度的影响

由图2可知，40～50℃时，随着热处理时间的延长，标准皮蛋白和碱伤皮蛋白的硬度指标都呈逐渐上升的趋势。40℃时，两者曲线的走向大致相同；42℃时，碱伤皮蛋白的曲线更为陡峭，而标准皮蛋白的硬度值却随热处理时间的延长变化相对缓慢；从44℃、46℃、48℃和50℃的曲线当中大致可以看出，随着热处理时间的延长，碱伤皮蛋白的硬度值变化较小，总体上都较为平缓。

2.3.2 热处理对皮蛋白弹性的影响

由图3可知，皮蛋白经过热处理之后的弹性值基本在0.9～1.1之间波动，说明热处理对其影响较小。40℃时，标准皮蛋白和碱伤皮蛋白的弹性值均在0～2h左右有所增长，碱伤皮蛋白的弹性值在4h左右达到最高峰；42℃时，碱伤皮蛋白的弹性值在热处理时间为0～2h左右有急剧的增长，2h达到最高峰；44℃时，两条曲线的波动较大，但是在2h左右，两者的弹性值较为接近；46℃、48℃、50℃时，3条曲线大致都呈现随时间的延长而缓慢上升的趋势。结合水分和感官研究，温度过高对皮蛋的物理性状有不良影响。因此，在弹性方面，热处理温度在40～44℃，时间在2h左右时，碱伤皮蛋白的弹性较佳。

2.3.3 热处理对皮蛋白粘结性的影响

由图4可知，40℃时，标准皮蛋白及碱伤皮蛋白的粘结性数值均在热处理时间为0～4h内有缓慢上升，在4h之后呈下降趋势；42℃时，标准皮蛋白的粘结性数值均在4h之内较为稳定，碱伤皮蛋白的粘结性数值波动较大；44℃时，两曲线在0～2h变化相对较小，在2h之后变化趋势较大；46℃、48℃、50℃时，碱伤皮蛋白的粘结性数值变化便相对平稳。整体来看，在较低热处理温度时（40～42℃）皮蛋白的粘结性在4h之后出现明显的下降趋势；但随着热处理温度的升高，下降趋势相对较缓。

2.3.4 热处理对皮蛋白凝胶性的影响

由图5可知，在较低热处理温度时（40～42℃）皮蛋白的凝胶性的变化随着热处理时间的延长均有上升的趋势且幅度较大，而高温对其影响却不太明显。碱伤皮蛋在低温时凝胶性的增长率较大，随着热处理温度的升高，其凝胶性增长幅度相对减缓，在热处理时间在为6h左右时出现最高峰，之后便有下降的趋势。

图4 不同热处理温度对皮蛋白粘结性的影响

图5 不同热处理温度对皮蛋白凝胶性的影响

图6 不同热处理温度对皮蛋白咀嚼性的影响

2.3.5 热处理对皮蛋白咀嚼性的影响

由图6可知，随着时间的延长，热处理对皮蛋白咀嚼性的影响曲线呈逐渐上升趋势，在2～6h曲线的增长幅度较大，标准和碱伤皮蛋受热处理温度和时间的影响大致相同。总体而言，温度较低时其增长幅度要高于较高温度。

2.3.6 热处理对皮蛋白回复性的影响

由图7可知，40℃时，碱伤及标准皮蛋白的回复性在数值上的变化大致相似—均出现先上升后下降的趋势，两者的最高分均出现在4h左右，4h之后便呈现下降趋势；42℃时，两者下降的趋势减缓，碱伤皮蛋白的回复性受温度的影响较标准皮蛋白的回复性较小；44℃时，碱伤皮蛋白的回复性在数值上较标准的皮蛋白而言更大；46℃、48℃、50℃碱伤皮蛋白的回复性变化曲线较为平缓，特别是相对高温的50℃，在0～8h内其回复性未出现下降情况。

综上所述，热处理对皮蛋白的质构影响较为明显，特别是热处理温度在40～46℃、时间在0～6h左右时对皮蛋蛋白综合物理指标有一定程度的改善，这是对轻度碱伤的皮蛋进行热处理使轻微“液化”的皮蛋白中的碱物质及水分挥发，使皮蛋白的凝胶网状结构的弹性稍微恢复，咀嚼性增大，并且流失部分水分使得皮蛋白表面更加光滑透亮。但是，热处理温度的升高和时间的延长使皮蛋白中的水分过度流失，破坏了凝胶结构的稳定性，促使皮蛋蛋白出现干硬，甚至干缩的现象。

3 讨论

从感官、水分、质构方面综合分析热处理对皮蛋白的影响—最佳热处理温度和时间为40～44℃、0～4h。在此温度和时间区间内，轻度碱伤的皮蛋基本恢复原来的形态—皮蛋白的光泽度、弹性加强，质地更加致密，色泽更加晶莹透亮。同时，在这一区间内，皮蛋白经过热处理后降低的水分较少，使原本轻微“液化”的皮蛋白的含水率恢复到正常的范围之内；皮蛋质构的有关指标也更加证实了此温度和时间对其内部理化性质的影响。

图7 不同热处理温度对皮蛋白回复性的影响

皮蛋白在高温长时的热处理之后出现干裂、干硬等不理想状态，是皮蛋严重缺水所致。对处于严重碱伤的皮蛋白来说，热处理效果不大，因为严重碱伤的皮蛋白其内部因过量的碱液侵入使其凝胶状态被不可逆破坏，使得凝胶结构中的氢键、二硫键等出现了不可逆的变化，故适当的热处理只对轻度碱伤皮蛋的品质改善有意义。