昝沛清程裕東金銀哲
(1. 上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306;2. 上海海洋大學(xué)食品熱加工工程中心,上海 201306;3. 上海海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程國家級實驗教學(xué)示范中心,上海 201306)
咸鴨蛋是一種傳統(tǒng)特色蛋類加工制品,其蛋黃起沙富油、營養(yǎng)成分豐富,風(fēng)味獨特,深受消費者喜愛。中國山東微山、江蘇高郵、廣西北海等地均有生產(chǎn),其中以高郵的咸蛋制品最為出名。咸蛋加工工藝包括浸漬法、鹽泥涂布法和草灰法[1],其中浸漬法所用時間較短,研究和應(yīng)用也最為廣泛。
咸鴨蛋腌制過程中,食鹽是促使其理化性質(zhì)改變、獲得良好風(fēng)味和起沙冒油質(zhì)感的主要因素[2]。蛋黃組成成分為水分、蛋白質(zhì)、脂質(zhì),以及少量礦物質(zhì)和維生素,蛋清主要由水分和蛋白質(zhì)組成。腌制期間,腌制液依次通過蛋殼上的氣孔、蛋殼膜、蛋清膜和蛋黃膜向蛋內(nèi)傳遞,由于蛋殼內(nèi)外存在滲透壓差,蛋清中的水分通過氣孔向外排出,含鹽量升高[3],黏性降低。在NaCl的作用下,蛋黃中游離的水分子向外擴散,原來的乳化型脂肪族中親油基團聚集,形成油滴,蛋白質(zhì)被組織成膠束和顆粒狀結(jié)構(gòu)[4],阻礙食鹽繼續(xù)滲透,這是咸蛋黃形成“起沙冒油”的主要原因[5],也是咸蛋黃比蛋清含鹽量低的原因。由于蛋殼氣孔小,蛋內(nèi)容物除水分子流失外,蛋白質(zhì)與脂質(zhì)因分子量大而停留在蛋內(nèi),含量均無明顯改變。此外,腌制過程中還有一些理化性質(zhì)的改變,如蛋黃變硬,蛋黃指數(shù)增大,色度升高[6];蛋清pH下降,由堿性變?yōu)樗嵝?,可能是由于食鹽的滲入破壞了蛋清蛋白中的溶菌酶等堿性蛋白質(zhì),同時與蛋內(nèi)碳酸氣體的排出也有關(guān)系[7]。
研究[8]發(fā)現(xiàn),可使用鹽酸增大蛋殼氣孔以促進物質(zhì)交換來提高腌制速率,再添加白酒提高蛋黃出油率。腌制成熟的咸蛋,蛋白黏度下降,且含鹽量高,口感欠佳,而咸蛋黃因其獨特的口感及豐富的營養(yǎng)在中國市場上需求量頗大[9]。咸鴨蛋除直接食用外,還有相當一部分是取咸蛋黃作為制作糕點等食物的主要原料,因此每年會產(chǎn)生數(shù)萬噸咸蛋清副產(chǎn)物[10]。咸蛋清蛋白質(zhì)含量為11%~13%,含有6種主要蛋白質(zhì)和8種必需氨基酸,是一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)[4],但因缺乏風(fēng)味、有腥味且含鹽量高,除少部分咸蛋清作為飼料和焙烤配料外[11],其余被丟棄,造成蛋白質(zhì)及其他可利用資源的大量浪費[12],同時由于咸蛋清霉變、發(fā)酵產(chǎn)生的分解物污染水資源,因此咸蛋清的利用亟待開發(fā)。
目前,關(guān)于咸鴨蛋的研究較多,如咸蛋腌制機理、成品保鮮、腌制液的調(diào)配等,而快速腌制咸鴨蛋技術(shù)正成為當前研究熱點,腌制副產(chǎn)物咸蛋清的利用也正逐步開發(fā)。文章擬介紹咸鴨蛋的各種快速腌制技術(shù)及其原理以及咸蛋清的加工利用,在此基礎(chǔ)上,從效率、經(jīng)濟、環(huán)境、可操作性等方面分析不同技術(shù)的優(yōu)缺點,并進行總結(jié)和展望,以期為蛋類加工和綜合利用提供依據(jù)。
咸蛋腌制時間受溫度、壓力、食鹽濃度及香辛料等因素影響[13]。傳統(tǒng)咸蛋腌制技術(shù)并未對這些因素進行控制,為提高咸蛋腌制速率,降低蛋清含鹽率,實現(xiàn)咸蛋的大規(guī)模生產(chǎn),開發(fā)了腌制咸蛋的輔助技術(shù)[14]。目前,快速腌制鴨蛋技術(shù)主要有超聲波輔助腌制技術(shù)、脈動壓技術(shù)、超聲波—脈動壓聯(lián)用輔助腌制技術(shù)、磁電輔助快速腌制工藝、真空減壓法腌制技術(shù)、循環(huán)水腌制工藝等。
振動頻率達20 kHz以上的機械振動波稱為超聲波,這種波可產(chǎn)生強烈振動[15]。超聲波較好的傳質(zhì)效果主要是由于其熱效應(yīng)、機械效應(yīng)及空化效應(yīng)[16],利用超聲強化傳質(zhì)、傳熱效應(yīng),可提高食品加工生產(chǎn)效率,縮短工藝時間,已被廣泛應(yīng)用于食品加工工業(yè)中[17]。超聲波技術(shù)腌制咸鴨蛋時,其空化效應(yīng)可使大分子物質(zhì)分解,傳質(zhì)通道擴大,同時減少蛋清蛋白質(zhì)顆粒的聚合,從而降低蛋清黏度[18],加快腌制液進入,增強鹽分以及風(fēng)味物質(zhì)的滲透[19];此外機械震蕩效應(yīng)也可以增強蛋內(nèi)生物膜的通透性,加快腌制液中離子的運動,從而提高腌制速度。
目前,超聲波技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各類肉制品的腌制加工中,而早在1996年,鄭玉錆等[15]就將超聲波技術(shù)應(yīng)用于咸鴨蛋腌制。林向陽等[18]在腌制前對鴨蛋進行一次超聲波預(yù)處理,當超聲時間為5 min,超聲頻率為80 kHz,超聲功率為180 W時,25 d即可完全腌制成熟。范娟娟[16]發(fā)現(xiàn),相比僅在腌制前進行一次超聲波處理,腌制過程中多次進行超聲波處理,腌制時間明顯降低,間隔3 d 對鴨蛋進行40 min的超聲波處理,共處理3次,腌制時間可縮短為15 d,且出油率增高,此時的超聲波頻率為45 kHz,超聲功率為357 W。孫秀秀等[14]在腌制過程中采用超聲波處理鴨蛋3次,每次30 min,超聲功率為350 W,超聲頻率為20 kHz,蛋黃出油率達57.53%,腌制時間縮短為20 d左右,較范娟娟[16]的腌制天數(shù)長5 d,可能是因為超聲時間短、頻率低。利用超聲波腌制咸蛋時,腌制次數(shù)和超聲時間不能過多,否則蛋清液會產(chǎn)生小氣泡,煮熟后蛋白出現(xiàn)蜂窩狀現(xiàn)象;超聲波處理時間間隔不能過長,因為蛋殼孔道不能被及時疏通,傳質(zhì)效果減弱,導(dǎo)致蛋白含鹽率下降,成熟度不達標。
脈動壓技術(shù)是指在腌制鴨蛋時對腌制容器進行加壓的一項技術(shù),通過控制電磁閥的通斷來實現(xiàn)對壓力容器的加壓與卸壓。腌制液壓力在加壓階段大于鴨蛋內(nèi)部壓力,鹽分可從外界通過蛋殼和蛋殼膜的氣孔迅速滲入到鴨蛋內(nèi)部;而鴨蛋內(nèi)部壓力在卸壓階段大于外部腌制液,因此蛋內(nèi)水分和氣體會加速滲出,蛋殼及殼膜氣孔不易形成堵塞,此時鹽分快速滲入,從而縮短了咸蛋腌制時間[20]。王曉拓等[21]自行研制了脈動壓腌制設(shè)備,發(fā)現(xiàn)高壓幅值以及高壓時間/常壓時間是影響咸蛋品質(zhì)的重要因素;當高壓幅值為135 kPa,高壓時間/常壓時間為7.5 min/15 min,腌制液為飽和食鹽溶液時,48 h可將咸蛋腌制成功;蛋白含鹽率隨高壓時間的增長先高后低。吳玲[22]將連續(xù)加壓與脈動加壓腌制咸蛋進行對比,發(fā)現(xiàn)脈動壓腌制咸蛋時在相同時間內(nèi)蛋清含鹽量增加較快,6 d 即可腌制成功,節(jié)約了電能,降低了產(chǎn)品成本。
上述兩個試驗中均出現(xiàn)蛋黃鹽分滲透較少,咸蛋黃口感下降的問題。王石泉等[19]將超聲波—脈動壓技術(shù)聯(lián)合使用腌制咸蛋,3 d即可腌制成熟,此時蛋白含鹽量4.61%,蛋黃含鹽量2.12%,差值僅2.49%,減緩了上述問題,為快速腌制咸蛋提供了一條新途徑。
磁電技術(shù)是指將信號發(fā)生器、功率放大器、環(huán)形硅鋼鐵芯、線圈繞組、螺旋管等主要部件按所需安裝,裝置內(nèi)具有一定變化規(guī)律的磁通產(chǎn)生感應(yīng)電場,腌制溶液中的金屬離子在感應(yīng)電場的“源動力”下往復(fù)運動,同時自由離子因徑向旋轉(zhuǎn)磁場的作用而受到洛倫茲力,加速了自身的擴散效果[20,23]。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,磁電技術(shù)已應(yīng)用于食品各領(lǐng)域,如提取松茸多糖,探究電解質(zhì)流體對馬鈴薯片品質(zhì)的影響等[24-25]。李楠[26]從微觀結(jié)構(gòu)和宏觀能量兩個方面探究了旋轉(zhuǎn)電磁場對NaCl溶液中離子運動的影響,建立了活度系數(shù)模型,并對其機理進行了研究,發(fā)現(xiàn)磁電效應(yīng)可使NaCl溶液活度系數(shù)增大。楊哪等[20]將體系場強設(shè)置為3 V/cm,磁場強度0.09 T,電場頻率100 Hz,磁場頻率5 Hz,腌制第7天時,蛋清含鹽量和蛋黃出油率分別是常規(guī)腌制的4.9,3.3倍,出油率隨體系場強的增大而提高。
真空腌制是將真空技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)腌漬過程的一項技術(shù)[27-28],已被應(yīng)用于肉制品和果蔬的腌漬過程以及魚制品中[29]。此項技術(shù)是利用由壓差引起的流體動力學(xué)(HDM)機理和變形松弛現(xiàn)象(DRP)來提高腌制速率,當溫度較低且真空度合適時,食品原料內(nèi)部液體易發(fā)生汽化現(xiàn)象,形成氣泡向外界環(huán)境逸出,產(chǎn)生體積很小的泡孔,此時物料內(nèi)外存在壓強差,同時由于毛細管效應(yīng),使外部腌制液進入食品內(nèi)部結(jié)構(gòu),蛋白和蛋黃中的水分快速滲出蛋殼進入腌制液;DRP現(xiàn)象是由于真空條件下,物料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,細胞間距增大,整體體積膨脹,由此腌制液快速滲透進入固體間質(zhì)中。由于HDM和DRP雙重效應(yīng)的影響使食品腌制速度提高[27]。
歐陽玲花等[30]在腌制初期使用負壓腌制咸鴨蛋,將腌制容器的真空度調(diào)為-0.090~0.095 MPa,保持時間20 min,腌制第10天時蛋白含鹽量與對照組第20天的含鹽量相差0.11%,腌制速度顯著提高。邵萍等[31]將減壓腌制工藝與酸浸前處理相結(jié)合,先用檸檬酸處理鴨蛋以改變蛋殼的通透性,再調(diào)節(jié)真空度為0.1 MPa,每天維持23 h,于40 ℃下進行腌制,第6天時各指標達成熟標準,說明延長真空腌制時間或者將減壓技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合也可有效提高腌制效率。此外,徐嬌嬌[32]認為隨著真空度的增大,蛋清含鹽量增加速度顯著提升,但真空度不能無限減小,因為鴨蛋殼可能會因此破碎。
蒲躍進等[33]利用水泵使咸蛋腌制液整體循環(huán),保證缸內(nèi)腌制液系統(tǒng)濃度均一,咸蛋品質(zhì)均勻,成熟度一致,同時也降低了蛋白含鹽量差異;與對照組相比,循環(huán)水工藝的蛋白含鹽量明顯提高,是因為蛋內(nèi)一些親水性物質(zhì)的化合鍵與水的羥基或氫形成氫鍵,部分性質(zhì)改善,食鹽滲透阻力減弱,故蛋白對其利用率提高;與靜態(tài)水相比,循環(huán)水成品咸蛋合格率提高了25%,但該工藝的具體參數(shù)還需進一步探索。
除上述各快速腌制技術(shù)外,向腌制液內(nèi)添加香辛料、白酒、酸堿添加劑等在一定程度上也可加快咸蛋腌制時間。徐明生等[34]在腌制液中加入砂仁、茴香、白芷等香辛料,與僅添加食鹽的腌制液相比,香辛料組咸蛋蛋白含鹽量在第15天時已高于食鹽組第25天的蛋白含鹽量,表明香辛料中某些成分可以促進食鹽向蛋內(nèi)滲透,加快腌制時間。添加酒精腌制劑可加速鹽分滲入,因為蛋殼膜通道在酒精小分子的促進作用下會被打開,劉國慶等[13]發(fā)現(xiàn)5%的酒精濃度腌制出的鴨蛋品質(zhì)較好。采用酸處理鴨蛋時,酸中游離的H+與蛋殼作用,產(chǎn)生溶于水的CO2和Ca2+,蛋殼氣孔變大,可以促進鹽分進入。
傳統(tǒng)咸蛋腌制工藝存在咸蛋清過咸的問題,吳玲等[35]采用KCl代替部分NaCl腌制咸蛋,當其取代量不高于NaCl質(zhì)量分數(shù)的26%時,咸蛋鈉含量明顯降低;而孫靜等[36]將山梨糖醇、麥芽糖醇等食品添加劑代替部分NaCl,也發(fā)現(xiàn)可以有效降低蛋清咸度。后續(xù)可以嘗試將咸蛋的低鈉腌制工藝與快速腌制技術(shù)相結(jié)合,在縮短生產(chǎn)周期的同時,解決蛋清含鹽量高的問題。
溶菌酶是一種沒有毒性的堿性蛋白質(zhì),可以將細菌細胞壁溶解而殺死細菌,因此具有抗菌作用,是一種天然的、安全的防腐劑。溶菌酶存在于哺乳動物的乳汁、唾液以及眼淚中,部分植物體內(nèi)也有少量存在,而蛋清中溶菌酶含量最高,是提取溶菌酶的主要來源[37]。據(jù)報道[38],溶菌酶還能幫助人體抵抗病毒,提高人體免疫力,同時還具有消炎作用。由于溶菌酶的天然防腐作用,在食品行業(yè)中主要用于食品保鮮,其作用機理為冷殺菌,對食品營養(yǎng)成分和口感無影響。此外,將溶菌酶與輻照保鮮技術(shù)、高壓超聲波處理技術(shù)、氣調(diào)包裝技術(shù)等結(jié)合應(yīng)用,利用其抑菌性對食物進行雙重防腐和保鮮,更有效地延長產(chǎn)品貨架期[39]。
蛋清中其他蛋白質(zhì)種類多,因此溶菌酶的提取工藝比較繁雜[40]。根據(jù)溶菌酶的來源不同,一般采用結(jié)晶法、色譜法、超濾法、雙水相萃取法、反膠團萃取法、分子印跡技術(shù)[39]、親和沉淀[40]、離子交換[41]、離子液體親和萃取[42]等方法進行提取。張黎麗等[40]利用等電點沉淀、熱沉淀、陽離子交換的方法從新鮮雞蛋清中提取溶菌酶,并對溶菌酶酶液進行純度檢測,所得溶菌酶含量最高可達80%以上;該方法操作簡便,但用蛋清進行粗酶液提取時會有部分溶菌酶損失,且提取的溶菌酶僅對某一菌種有明顯抑菌作用,抑菌范圍窄。馬曉彤等[42]將雞蛋清制成蛋清粉提取溶菌酶,將離子液體[C4MIM]3Cl與辛巴藍萃取體系相結(jié)合,得到新型離子液體[C4MIM]3[CB];該離子液體可以與溶菌酶特異性結(jié)合,經(jīng)萃取和反萃取,將雞蛋清中的溶菌酶與其他蛋白高效分離,純度高達97.56%,活性為35 000 U/mg,提取效果遠高于其他技術(shù),但操作較為繁瑣,需控制多項參數(shù)。Duan等[43]采用堿催化水解腈基制備羧基化的新型吸附劑β-環(huán)糊精聚合物(P-CDPs),羧基的引入大大提高了溶菌酶的吸附能力,將P-CDPs 的最大溶菌酶吸附量從615 mg/g提高至1 520 mg/g。以上均是從新鮮蛋清中提取溶菌酶,可以為咸蛋清中溶菌酶的提取提供思路。Ding等[44]利用pH響應(yīng)聚合物與L-甲狀腺素配體結(jié)合,采用親和沉淀法從咸蛋清中純化溶菌酶,得到溶菌酶蛋白回收率為94.32%,活性回收率為96.79%,說明咸蛋中溶菌酶可利用率高,該法可行且高效。目前,中國溶菌酶研究已取得一些成果,但其高端產(chǎn)品依然需從國外進口,發(fā)展仍受制約[45]。
肽是氨基酸的有機合成物,當以蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)存在時無生物活性,只有經(jīng)酶解成分子量<6 000 U的肽段才能發(fā)揮其生物活性[46]。李晶晶[10]發(fā)現(xiàn)酶解肽DPPH自由基清除率較未水解蛋清蛋白顯著增高。除作為營養(yǎng)素外,肽還具備很多重要的人體生理活性功能[47],如抗氧化、降血壓等。Fujita等[48]發(fā)現(xiàn)蛋清蛋白質(zhì)酶解產(chǎn)物對人體有益。鄭穎等[46]對蛋清活性肽的制備方法及活性研究現(xiàn)狀進行了分析,指出了中國蛋清活性肽存在產(chǎn)品率低的問題。
目前,通過降解咸鴨蛋清來制備肽類物質(zhì),提高咸蛋清的附加利用值的同時又可促進活性肽產(chǎn)品商業(yè)化生產(chǎn),一般采用溶劑萃取、酸堿水解、酶解、生物發(fā)酵等方法。以蛋白酶酶解—脫鹽、生物發(fā)酵的方法制備蛋清活性肽,由于其對蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值無損害而成為主要的研究方向。王曉玲[49]研究發(fā)現(xiàn),多種酶聯(lián)用可增加酶切位點,加酶的順序與酶作用的時間長短會影響復(fù)合酶的作用效果;先加入木瓜蛋白酶酶解4 h,滅酶后繼續(xù)加入酸性蛋白酶反應(yīng)2 h后滅酶,二者加入配比為3∶2時酶解效果最好。陳遠哲等[50]認為,酶解時酶的活性因咸蛋清含鹽量高受到抑制,且酶的選擇和作用也難以控制,故在咸蛋清中接種耐鹽菌株,利用發(fā)酵過程中菌株產(chǎn)生的耐鹽蛋白酶高效降解蛋白,再經(jīng)超濾膜過濾得到分子量<3 000 U 的抗氧化活性極強的小肽。生物發(fā)酵方法的優(yōu)點在于將微生物產(chǎn)酶、蛋清液脫鹽、酶水解相結(jié)合,簡化了生產(chǎn)工藝,較其他方法的生物污染低,因此成為熱門的研究方向。
咸蛋清中由于含鹽量過高,導(dǎo)致大量優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和其他高價值成分不能被直接利用,因此將咸蛋清脫鹽成為提高其利用率的主要途徑。咸蛋清常用的脫鹽技術(shù)有超濾、絮凝、等電點法、電滲析、強酸性陽離子交換樹脂等,通常以脫鹽率和蛋白回收率作為評價指標[49]。李晶晶[10]采用超濾法進行脫鹽處理,當膜通量為30 kDa,壓力為0.22 MPa、溫度為50 ℃時,脫鹽效果最好。Zhou等[51]研究表明,與未經(jīng)預(yù)處理樣品相比,超聲波和微波預(yù)處理的脫鹽率分別提高了10%,3%,產(chǎn)品質(zhì)量也得到了改善。謝穎等[52]研究發(fā)現(xiàn),當溫度為10 ℃,pH為6,殼聚糖濃度為1%時,咸蛋清蛋白脫鹽率高達78%,且蛋白不改性,氨基酸組成和比例也未改變。工業(yè)生產(chǎn)中,咸蛋清的脫鹽與酶解通常聯(lián)用,一般有脫鹽后酶解或者酶解后脫鹽兩種工藝。若先脫鹽再酶解,咸蛋清液對蛋白酶友好,酶解速率快,但水解過程中由于pH的調(diào)節(jié)導(dǎo)致鹽分的引入,后期可能二次脫鹽;咸蛋清經(jīng)酶解形成的酶解液含有大量的蛋白肽、部分游離氨基酸和鹽分,有效利用酶解出來的蛋清活性肽,需對酶解液再進行脫鹽處理。
咸蛋清因具有含鹽量高、乳化、凝膠、起泡等特性,可直接加入至食品原料中以改善食品特性。Tan等[53]以咸鴨蛋清代替食鹽發(fā)現(xiàn),當面條中添加咸鴨蛋清時,蛋白質(zhì)含量、黃度、黏聚性、咀嚼型顯著增加,pH、蒸煮特性與食鹽組差異不大。蛋清蛋白凝膠因含有大量水分以及風(fēng)味物質(zhì),同時可以提高產(chǎn)品的風(fēng)味、嫩度和咀嚼性。楊慧娟等[54]研究發(fā)現(xiàn),當熟制時間為120 min,熟制溫度為115 ℃,添加3%的馬鈴薯淀粉時,產(chǎn)品的凝膠性能最佳。
近年來人們對咸蛋的研究層次更加深入,關(guān)于咸蛋的腌制機理也有了更深刻的認識。雖然在咸蛋加工方面已有不少成果,但關(guān)于快速腌制咸蛋技術(shù)與咸蛋清的利用仍具有廣闊的研究空間,今后可從以下幾方面進行更加系統(tǒng)的研究。
(1) 咸蛋腌制的不同階段,依據(jù)其成熟程度改變腌制液的濃度以及脈沖壓強的高低,在提高咸蛋腌制速率的同時還可能降低咸蛋的含鹽量;將高濃度腌制液按配比添水加料進行二次循環(huán)腌制,可減少腌制原材料的浪費,實現(xiàn)咸鴨蛋的經(jīng)濟化生產(chǎn)。
(2) 目前,腌制咸鴨蛋存在設(shè)備自動化程度不高、控制系統(tǒng)復(fù)雜的問題,暫未實現(xiàn)大規(guī)模的工廠化生產(chǎn)。因此,在確定各快速腌制技術(shù)參數(shù)后,應(yīng)進一步探索自動化腌制裝置,以減少人力資源的浪費,也可以促進咸蛋規(guī)范化生產(chǎn),達到產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)一的目的。
(3) 多層次利用咸蛋清。如對咸蛋清的酶解液進行深入研究,提取目標活性肽后,經(jīng)處理的酶解液是否可以作為肥料繼續(xù)利用。此外,加工產(chǎn)物如溶菌酶、活性肽等可以向醫(yī)療、美容行業(yè)發(fā)展,一方面提高相關(guān)產(chǎn)品的安全性,另一方面刺激需求以促進咸蛋清的高值化利用。