增強蛋清起泡力及泡沫穩定性配比優化

張麗芳，曹陽，許旖旎，孫兆松

1.江蘇食品藥品職業技術學院（淮安 223003）；2.淮安瑞可滋食品有限公司（淮安 223001）

蛋糕按照制作工藝，分為乳沫類、戚風類、面糊類3種，其中戚風類蛋糕以其組織膨松、水分多、口感滋潤嫩爽，成為最受歡迎的蛋糕之一[1-4]。戚風蛋糕盡管較為松軟，但其帶有一定彈性，且無軟爛的感覺。此外，戚風蛋糕還可制作成各種蛋糕卷、波士頓派等。很多裝飾蛋糕，如多種的生日蛋糕，都以戚風蛋糕作為蛋糕胚。而戚風蛋糕都采用蛋清、蛋黃分開攪打，白砂糖添加在蛋清中，起到穩定泡沫的作用[5]。因此蛋清作為蛋糕制作的主要原料，起泡性及泡沫穩定性的好壞對蛋糕的品質影響巨大[6-7]。傳統的蛋糕制作時主要依靠白砂糖溶解后所形成的黏稠度以增強蛋清泡沫的穩定性，但也正是由于白砂糖的黏稠度抑制蛋清的起泡能力[8]。由于蛋糕中糖的添加量較高，一些人群對于高糖、美味、易消化的蛋糕望而卻步。雖然近年來有少量研究使用木糖醇代替白砂糖，以減少糖的添加量，擴大消費群體，但是添加木糖醇后蛋清的起泡能力和泡沫穩定性都受到一定程度的影響，進而影響蛋糕的脹發度、出品率及感官特性。尋找白砂糖的替代物，一直以來都是烘焙企業關注的焦點。親水性膠體是食品中重要的食品添加劑，具有增稠、乳化、凝膠等多種功能，大部分親水膠體是天然多糖大分子及其衍生物，可以充分水合形成黏稠的溶液，能夠提升溶液的穩定性[9-10]。試驗選擇食品工業常用的親水性膠體，重點探討不同親水性膠體對蛋清起泡能力和泡沫穩定性的影響，旨在確定增強蛋清起泡能力和泡沫穩定性最佳配比，以減少蛋清中白砂糖的使用量，為研究系列低糖蛋糕奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與器具

雞蛋（市售）；羧甲基纖維素鈉（CMC）；羧甲基淀粉鈉（CMS）；果膠；魔芋膠；瓜爾膠；白砂糖；食鹽；塔塔粉。

電子秤；打蛋器；比重杯等。

1.2 試驗方法

1.2.1 蛋清起泡能力測定

選用50 mL比重杯，稱量其凈重。將打發的蛋清至于比重杯中，稱量其總質量，從而得到50 mL打發蛋清的質量。同時測量50 mL水的質量，進而按式（1）計算出打發蛋清的比重[11-12]。

1.2.2 蛋清泡沫穩定性

使用蛋清泡沫消泡率表示蛋清的穩定性。將一定體積攪打后的蛋清泡沫至于塑料杯中，塑料杯質量記為m0，蛋清與塑料杯質量記為m1，隔0.5 h將液體倒出后稱重，記為m2[13]。消泡率按式（2）計算。

1.3 基本配方

以蛋清100%計算，白砂糖10%，食鹽0.1%，塔塔粉1.5%。

1.4 蛋清攪打工藝

將塔塔粉、食鹽加入稱量好的蛋清中，快速攪打1 min后，改為高速，分3次加入增稠劑和白砂糖的混合物，攪打4 min，最后低速攪打20 s。

2 結果與分析

2.1 CMC添加量對蛋清起泡及泡沫穩定性的影響

相對密度大小表示蛋清打發后充入氣體量的多少。由圖1可以看出，隨著CMC添加量的增大，蛋清打發后的相對密度在0.04%~0.12%，增加不明顯，添加量繼續增大，蛋清泡沫的密度持續增大，由此可見，CMC添加量低于0.12%時，不會影響蛋清的起泡能力，但添加量增大后可能由于CMC所攜帶的羥基和羧基等親水基團增加蛋清的黏稠度，在相同的打發時間下，蛋清的發泡能力受到影響，致使蛋清打發后相對密度增大，攪打充入的氣體量減少。攪打后的蛋清泡沫在靜置過程中隨著CMC添加量的增大，消泡率逐漸降低，添加量0.12%時，消泡率最低，但隨著CMC添加量的增大，消泡率逐漸上升，可能是由于蛋清攪打充入的氣體量少、大氣泡多、泡沫的穩定性差，導致蛋清泡沫在放置的過程中，泡沫損失較多。

圖1 不同CMC添加量對蛋清起泡能力及泡沫穩定性的影響

2.2 CMS添加量對蛋清起泡及泡沫穩定性的影響

由圖2可以看出，隨著CMS添加量的增大，蛋清打發后的相對密度呈現先緩慢上升后快速增長的趨勢，CMS添加量超過1.2%，增速較為明顯。分析原因，可能是CMS的黏稠度較CMC低，不會大幅提升蛋清的黏稠度，因此蛋清在攪打時易于充入氣體。攪打后的蛋清在放置過程中，隨著CMS添加量的增大，其消泡率出現明顯下降，分析原因，可能是CMS較CMC溶解速度快，溶解的CMS只有達到一定濃度后，才能提升蛋清的黏稠度，有助于提升泡沫的穩定性。通過實踐發現添加CMS打發的蛋清組織較為綿密。

圖2 不同CMS添加量對蛋清起泡能力及泡沫穩定性的影響

2.3 果膠添加量對蛋清起泡及泡沫穩定性的影響

由圖3可知，果膠添加量不超過于0.16%時，打發后蛋清泡沫的相對密度變化不明顯，但果膠添加量超過0.16%后，蛋清打發后泡沫的相對密度呈現增大的趨勢，分析原因，可能是果膠添加量超過0.16%后，會增大蛋清的黏稠度，導致蛋清充氣能力下降。攪打后的蛋清在放置過程中，隨著果膠添加量的增大，攪打后蛋清泡沫的消泡率呈現先緩慢下降，后快速下降趨勢，這也說明隨著果膠添加量的增大，蛋清溶液黏稠度上升，促使蛋清泡沫穩定性增強，其消泡率下降。

圖3 果膠不同添加量對蛋清起泡能力及泡沫穩定性的影響

2.4 魔芋膠添加量對蛋清起泡能力和泡沫穩定性的影響

由圖4可知，蛋清泡沫的相對密度隨著魔芋膠添加量的增大，呈現緩慢上升趨勢，攪打后蛋清泡沫的消泡率隨著魔芋膠添加量的增大，呈現緩慢下降趨勢，可以說魔芋膠添加對于蛋清起泡能力和泡沫的穩定性均較低，可能是由于魔芋膠作為一種水溶性膠體，在溶解過程中，水分子的擴散遷移速度遠超過魔芋葡甘聚糖大分子的擴散遷移速度，導致魔芋膠顆粒發生溶脹，在顆粒表面產生薄薄一層高聚糖的黏稠溶液，從而使魔芋膠顆粒互相粘聯而結塊，阻礙了魔芋膠的進一步溶解。因此，盡管魔芋膠具有較高的黏稠度，但其溶解性上的欠佳，其不能增強蛋清泡沫的穩定性，不會影響蛋清的充氣能力。

圖4 不同魔芋膠添加量對蛋清起泡能力及泡沫穩定性的影響

2.5 瓜爾膠添加量對蛋清起泡能力和泡沫穩定性的影響

由圖5可知，隨著瓜爾膠添加量的增大，蛋清的相對密度呈現先下降后上升趨勢，說明瓜爾膠由于本身是一種表面活性物質，可以降低蛋清的表面張力，利于蛋清快速充入氣體，但隨著瓜爾膠添加量增大，其黏稠度也在上升，由于瓜爾膠黏稠較CMC高，因此瓜爾膠添加量超過0.16%時，蛋清的充氣能力快速下降。攪打后蛋清泡沫的消泡率隨著瓜爾較添加量的上升呈現先快速下降，后緩慢下降趨勢，說明瓜爾膠添加量的增大并不能較大提升泡沫的穩定性。

2.6 正交試驗

選取CMS、果膠和瓜爾膠進行正交試驗，以檢驗3種增稠劑配合使用能否提升蛋清的充氣能力和提升泡沫穩定性。

以CMS、果膠、瓜爾膠為三因素，每個因素設三水平，采用L9(33)正交試驗，設計9組試驗進行試驗，優化篩選出最佳配方。由表2可知，通過極差結果分析得出各因素對蛋清起泡能力與泡沫穩定性影響次序相同，均為CMS＞瓜爾膠＞果膠。但通過極差分析可以發現能夠促進蛋清打發的最佳配比為A3B3C1，在此基礎上經過3次驗證試驗，蛋清打發后相對密度為0.200，消泡率為1.7。但從蛋清打發后泡沫的穩定性來看，最佳配比為A2B3C3，通過3次驗證試驗發現，蛋清打發后泡沫的相對密度為0.220（g/mL），消泡率為1.6%。綜合考慮選取A3B3C1為最佳組合。

表1 不同因素和水平試驗設計表 單位：%

表2 不同親水性膠體組成篩選的L9(33)正交試驗結果

3 結論

CMC、CMS、果膠、瓜爾膠、魔芋膠對蛋清起泡力及泡沫穩定性的影響存在較大差異。其中CMS和魔芋膠不能增強蛋清起泡力，且不能增強泡沫穩定性。而其他三種均能提升蛋清起泡力和泡沫穩定性，在CMC、果膠、瓜爾膠最佳配比分別為1.4%，0.14%和0.14%時，蛋清攪打后的相對密度為0.20，消泡率為1.7%。后續可進一步研究系列低糖戚風蛋糕的最佳配比，為開發系列低糖蛋糕提供參考。