微生物發酵改善蛋黃乳化加工性能的研究

熊 瑋，李 菁，汪厚悅，鄧麗君，張晨光，焦詩迪

（合肥學院生物食品與環境學院，安徽合肥 230601）

0 引言

蛋黃擁有良好的乳化性能和親油性，常被用來制作蛋黃醬、糕點和色拉調味料等食品的天然乳化劑。但蛋黃對熱極其敏感，在60 ℃左右開始變性形成凝膠，乳化性能大大降低，限制其作為乳化劑在食品加工中的大規模應用。目前，提高蛋黃乳化性的方法主要有物理改性、化學改性和酶改性3 類。趙紅霞等人[1]研究表明，在一定的壓力范圍內，隨著壓力和剪切作用的升高，蛋黃顆粒不斷變小，乳化性提高。閻微[2]研究了高壓和熱處理對蛋黃性質的影響，發現蛋黃的乳化穩定性在經過100 MPa 壓力處理后，呈現先上升后下降的變化趨勢。有研究表明，在一定糖和鹽的濃度下，80 ℃下加熱2 min 處理對蛋黃懸浮液的乳化性質沒有顯著影響。有研究表明，氯化鈉通過構成剛性黏彈性蛋白質膜來改變存在于液滴附近的蛋白質分子結構，從而提高乳液的穩定性。劉劍秋等人[3]利用復合風味蛋白酶部分水解全蛋的蛋白，發現可以將雞蛋的熱凝固溫度提高到75 ℃。胡新平[4]利用PLA2對蛋黃磷脂進行改性，制備的蛋黃粉乳化容量增加25%，耐熱性增強。但物理改性法耗能大、產率低；化學改性法污染環境、安全系數低；酶改性法在酶水解過程伴隨著苦味肽的生成，影響食品感官品質。因此，尋找一種高產率、綠色、方便的方法迫在眉睫。從發酵菌種添加量、發酵溫度和發酵時間這3 個方面下，研究微生物發酵對蛋黃的溶解度、吸油性、乳化活性等理化特性和乳化加工特性的影響，為高乳化性蛋黃的工業化生產提供理論性依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞蛋，合肥悅康農副產品有限公司提供；保加利亞乳桿菌，山東中科嘉億生物工程有限公司提供；大豆花生油，山東魯花集團有限公司提供。

常規化學藥品和試劑，均為化學純或分析純；氫氧化鈉、磷酸二氫鉀、SDS，西隴科學股份有限公司提供；四硼酸鈉、混合磷酸鹽，上海儀電科學儀器股份有限公司提供。

1.2 儀器與設備

DHG-9145A 型電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司產品；PHS-3C 型雷磁pH 計，上海儀電科學儀器股份有限公司產品；722 型可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司產品；Alpha1-4lscplus 型真空冷凍干燥機，北京博勱行儀器有限公司產品；AH-20 型全自動均質器，睿科儀器有限公司產品。

1.3 試驗方案

1.3.1 蛋黃液的前處理

將市售的雞蛋通過分離器將蛋黃與蛋清分離，將蛋黃轉移到濾紙上，并小心地滾動，以去除殘留在卵黃膜表面的蛋清和霰粒。然后刺穿卵黃膜以收集卵黃。將購買的菌種接種在一定溫度下發酵一段時間。發酵結束后裝入燒杯中密封備用。

1.3.2 蛋黃發酵條件研究

（1） 發酵劑添加量的確定。分別向蛋黃中加入0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%的保加利亞乳桿菌，在42 ℃的環境下發酵6 h，研究發酵劑添加量對蛋黃乳化加工特性的影響。

（2） 發酵時間的確定。向蛋黃中加入0.15%的保加利亞乳桿菌，在42 ℃的環境下，分別發酵0，3，6，9，12 h，研究發酵時間對蛋黃乳化加工特性的影響。

（3） 發酵溫度的確定。向蛋黃中加入0.15%的保加利亞乳桿菌，分別在33，36，39，42，45 ℃的環境下，發酵6 h，研究發酵溫度對蛋黃乳化加工特性的影響。

1.3.3 溶解度測定

參考李歡歡等人[5]的方法測定蛋黃溶解度。將蛋黃樣品（1.0 g） 溶解在水（40.0 g） 中，然后用高速攪拌器以5 000 r/min 分散2 min。將混合物以轉速4 600 r/min，20 ℃下離心30 min，并小心地將上清液與不溶性固體分離，用真空冷凍干燥機干燥這2 個部分。根據下式計算溶解度：

式中：Wt——混合物的質量，g；

Wi——干燥后不溶性固形物質量，g。

1.3.4 吸油性和保水性測定

參考劉穎等人[6]的方法，采用質量法測定蛋黃吸油性和保水性。將0.5 g 樣品與10 mL 大豆油或蒸餾水放入已稱重的離心管，充分攪拌均勻后靜置30 min，以轉速3 000 r/min 離心20 min 后棄去上層油相或水相，稱取離心管及沉淀的總質量。按以下公式計算樣品的吸油性（OHC） 或保水性（WHC）。

式中：M0——樣品的質量，g；

M1——離心管的質量，g；

M2——離心管與離心后所得沉淀的總質量，g。

1.3.5 乳化活性和乳化穩定性測定

參考張詩思[7]方法，采用濁度法測定蛋黃乳化活性和乳化穩定性。取凍干的樣品溶解于pH 值7.4，0.1 mol/L 的磷酸鹽溶液中，將溶液配制成1 mg/mL，然后取30 mL 的待測液樣品于試管中，并加入大豆油，于室溫（25 ℃） 下以轉速為11 000 r/min 均質1 min，形成乳化液，在均質0 min 與10 min 后從乳化液底部吸取100 μL 于試管中，加入0.1% SDS 溶液5 mL 進行稀釋，于波長500 nm 處測定吸光度A0，用其表示乳化性（EAI），10 min 后在測其吸光度A10，以0.1%的SDS 溶液作空白液，為對可計算乳化穩定性（ES）。計算公式如下：

2 結果與分析

2.1 發酵劑添加量對蛋黃乳化加工特性的影響

不同保加利亞乳桿菌添加量對蛋黃溶解度的影響見圖1。

圖1 不同保加利亞乳桿菌添加量對蛋黃溶解度的影響

由圖1 可知，隨著保加利亞乳桿菌添加量的增大，蛋黃的溶解度整體呈現上升趨勢。與未發酵的蛋黃液相比，蛋黃溶解度整體提高。當保加利亞乳桿菌添加量為0.15%時，蛋黃的溶解度最大。導致蛋黃溶解度升高的原因可能是發酵作用使蛋白質發生部分水解，使分子親水基團暴露出來，導致蛋白質與水分子之間的相互作用力增強；同時，蛋白質之間發生作用，形成了新的空間網狀結構，使水分子被包裹進去，從而使得發酵后蛋黃溶解度提高。

不同保加利亞乳桿菌添加量對蛋黃吸油性和保水性的影響見圖2。

圖2 不同保加利亞乳桿菌添加量對蛋黃吸油性和保水性的影響

由圖2 可知，隨著保加利亞乳桿菌添加量的增加，蛋黃的吸油性有所下降，但在保加利亞乳桿菌添加量0.15%以內時，蛋黃的吸油性變化不顯著，說明發酵劑的添加量對蛋黃的吸油性改變較小；隨著保加利亞乳桿菌添加量的提高，蛋黃的保水性逐漸上升，當保加利亞乳桿菌添加量為0.15%時，保水性達到最大，之后隨著添加量的增加，保水性基本保持不變。這與蛋黃溶解度的變化相一致，說明蛋黃經發酵其內部結構發生了變化，親水性增強。

不同保加利亞乳桿菌添加量對蛋黃乳化性和乳化穩定性的影響見圖3。

由圖3 可知，蛋黃的乳化性和乳化穩定性經發酵后均有所改善，隨著保加利亞乳桿菌添加量的增加，蛋黃的乳化活性逐漸增大，蛋黃的乳化穩定性隨著發酵劑添加量的提高，呈現先上升后平穩的趨勢，但保加利亞乳桿菌添加量為0.15%時，蛋黃的乳化穩定性達到最大值。

綜合以上分析可得，當保加利亞乳桿菌添加量為0.15%時，對蛋黃的乳化加工特性產生較好的改善。

2.2 發酵時間對蛋黃乳化加工熱性的影響

不同發酵時間對蛋黃溶解度的影響見圖4。

圖4 不同發酵時間對蛋黃溶解度的影響

由圖4 可知，發酵時間對蛋黃的溶解度有較明顯的影響，隨著發酵時間的延長，蛋黃的溶解度逐漸增強，但發酵時間大于6 h 時，蛋黃的溶解度趨于穩定。分析原因可能是隨著發酵時間的延長，蛋黃的結構特性產生了變化，體系的親水基團增多，親水性增強。

不同發酵時間對蛋黃吸油性和保水性的影響見圖5。

圖5 不同發酵時間對蛋黃吸油性和保水性的影響

由圖5 可知，隨著發酵時間的延長，蛋黃的保水性逐漸增強，吸油性逐漸下降，這與溶解度的變化趨勢相呼應。說明發酵時間的延長，有利于蛋黃與水分子的結合，同時疏水性有所下降，導致蛋黃的保水性變弱。

不同發酵時間對蛋黃乳化性和乳化穩定性的影響見圖6。

圖6 不同發酵時間對蛋黃乳化性和乳化穩定性的影響

由圖6 可知，隨著發酵時間的延長，蛋黃的乳化性和乳化穩定性均隨著時間的延長而不斷上升，與對照組相比，乳化性和乳化穩定性均有所改善。說明發酵時間越長越有利于提高蛋黃的乳化加工特性。

2.3 發酵溫度對蛋黃乳化加工特性的影響

不同發酵溫度對蛋黃溶解度的影響見圖7。

圖7 不同發酵溫度對蛋黃溶解度的影響

由圖7 可知，隨著發酵溫度的提高，發酵蛋黃的溶解度逐漸增加隨后趨于平緩，與未經發酵的蛋黃相比，發酵后蛋黃的溶解度均有所提高，當發酵溫度為42 ℃時，蛋黃的溶解度達到最大值。說明發酵溫度越高，越有利于蛋黃溶解度的提高，當溫度高于42 ℃時，此時的溫度可能不太適合保加利亞乳桿菌的生長，對蛋黃的改性效果變弱。

不同發酵溫度對蛋黃吸油性和保水性的影響見圖8。

圖8 不同發酵溫度對蛋黃吸油性和保水性的影響

由圖8 可知，隨著發酵溫度的升高，蛋黃的保水性隨著發酵溫度的增加而增大，吸油性隨著發酵溫度的提高變化不顯著。當發酵溫度為42 ℃時，蛋黃的保水性最大，說明蛋黃經發酵后親水性提高。

不同發酵溫度對蛋黃乳化性和乳化穩定性的影響見圖9。

圖9 不同發酵溫度對蛋黃乳化性和乳化穩定性的影響

由圖9 可知，隨著發酵溫度的提高，蛋黃的乳化性隨之增大，乳化穩定性也隨之升高，與對照組比較，蛋黃的乳化性和乳化穩定性均有所提高。當發酵溫度為42 ℃時，蛋黃的乳化性和乳化穩定性較高，此后再升高溫度，對蛋黃的乳化性和乳化穩定性均影響不大。

3 結論

以保加利亞乳桿菌作為發酵劑，分別從發酵劑的添加量、發酵時間和發酵溫度3 個方面，研究了微生物發酵對蛋黃乳化加工特性的影響。通過研究發現，當保加利亞乳桿菌添加量為0.15%，發酵時間6 h，發酵溫度42 ℃時，蛋黃的溶解度提高顯著，蛋黃的保水性、乳化性和乳化穩定性均有較大提高，此條件下改善蛋黃乳化加工特性的效果最好。由試驗可知，微生物發酵能夠改善蛋黃的乳化加工性能，為相關生產提供理論指導。