微生物发酵改善蛋黄乳化加工性能的研究

熊 玮，李 菁，汪厚悦，邓丽君，张晨光，焦诗迪

（合肥学院生物食品与环境学院，安徽合肥 230601）

0 引言

蛋黄拥有良好的乳化性能和亲油性，常被用来制作蛋黄酱、糕点和色拉调味料等食品的天然乳化剂。但蛋黄对热极其敏感，在60 ℃左右开始变性形成凝胶，乳化性能大大降低，限制其作为乳化剂在食品加工中的大规模应用。目前，提高蛋黄乳化性的方法主要有物理改性、化学改性和酶改性3 类。赵红霞等人[1]研究表明，在一定的压力范围内，随着压力和剪切作用的升高，蛋黄颗粒不断变小，乳化性提高。阎微[2]研究了高压和热处理对蛋黄性质的影响，发现蛋黄的乳化稳定性在经过100 MPa 压力处理后，呈现先上升后下降的变化趋势。有研究表明，在一定糖和盐的浓度下，80 ℃下加热2 min 处理对蛋黄悬浮液的乳化性质没有显著影响。有研究表明，氯化钠通过构成刚性黏弹性蛋白质膜来改变存在于液滴附近的蛋白质分子结构，从而提高乳液的稳定性。刘剑秋等人[3]利用复合风味蛋白酶部分水解全蛋的蛋白，发现可以将鸡蛋的热凝固温度提高到75 ℃。胡新平[4]利用PLA2对蛋黄磷脂进行改性，制备的蛋黄粉乳化容量增加25%，耐热性增强。但物理改性法耗能大、产率低；化学改性法污染环境、安全系数低；酶改性法在酶水解过程伴随着苦味肽的生成，影响食品感官品质。因此，寻找一种高产率、绿色、方便的方法迫在眉睫。从发酵菌种添加量、发酵温度和发酵时间这3 个方面下，研究微生物发酵对蛋黄的溶解度、吸油性、乳化活性等理化特性和乳化加工特性的影响，为高乳化性蛋黄的工业化生产提供理论性依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鸡蛋，合肥悦康农副产品有限公司提供；保加利亚乳杆菌，山东中科嘉亿生物工程有限公司提供；大豆花生油，山东鲁花集团有限公司提供。

常规化学药品和试剂，均为化学纯或分析纯；氢氧化钠、磷酸二氢钾、SDS，西陇科学股份有限公司提供；四硼酸钠、混合磷酸盐，上海仪电科学仪器股份有限公司提供。

1.2 仪器与设备

DHG-9145A 型电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司产品；PHS-3C 型雷磁pH 计，上海仪电科学仪器股份有限公司产品；722 型可见分光光度计，上海光谱仪器有限公司产品；Alpha1-4lscplus 型真空冷冻干燥机，北京博劢行仪器有限公司产品；AH-20 型全自动均质器，睿科仪器有限公司产品。

1.3 试验方案

1.3.1 蛋黄液的前处理

将市售的鸡蛋通过分离器将蛋黄与蛋清分离，将蛋黄转移到滤纸上，并小心地滚动，以去除残留在卵黄膜表面的蛋清和霰粒。然后刺穿卵黄膜以收集卵黄。将购买的菌种接种在一定温度下发酵一段时间。发酵结束后装入烧杯中密封备用。

1.3.2 蛋黄发酵条件研究

（1） 发酵剂添加量的确定。分别向蛋黄中加入0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%的保加利亚乳杆菌，在42 ℃的环境下发酵6 h，研究发酵剂添加量对蛋黄乳化加工特性的影响。

（2） 发酵时间的确定。向蛋黄中加入0.15%的保加利亚乳杆菌，在42 ℃的环境下，分别发酵0，3，6，9，12 h，研究发酵时间对蛋黄乳化加工特性的影响。

（3） 发酵温度的确定。向蛋黄中加入0.15%的保加利亚乳杆菌，分别在33，36，39，42，45 ℃的环境下，发酵6 h，研究发酵温度对蛋黄乳化加工特性的影响。

1.3.3 溶解度测定

参考李欢欢等人[5]的方法测定蛋黄溶解度。将蛋黄样品（1.0 g） 溶解在水（40.0 g） 中，然后用高速搅拌器以5 000 r/min 分散2 min。将混合物以转速4 600 r/min，20 ℃下离心30 min，并小心地将上清液与不溶性固体分离，用真空冷冻干燥机干燥这2 个部分。根据下式计算溶解度：

式中：Wt——混合物的质量，g；

Wi——干燥后不溶性固形物质量，g。

1.3.4 吸油性和保水性测定

参考刘颖等人[6]的方法，采用质量法测定蛋黄吸油性和保水性。将0.5 g 样品与10 mL 大豆油或蒸馏水放入已称重的离心管，充分搅拌均匀后静置30 min，以转速3 000 r/min 离心20 min 后弃去上层油相或水相，称取离心管及沉淀的总质量。按以下公式计算样品的吸油性（OHC） 或保水性（WHC）。

式中：M0——样品的质量，g；

M1——离心管的质量，g；

M2——离心管与离心后所得沉淀的总质量，g。

1.3.5 乳化活性和乳化稳定性测定

参考张诗思[7]方法，采用浊度法测定蛋黄乳化活性和乳化稳定性。取冻干的样品溶解于pH 值7.4，0.1 mol/L 的磷酸盐溶液中，将溶液配制成1 mg/mL，然后取30 mL 的待测液样品于试管中，并加入大豆油，于室温（25 ℃） 下以转速为11 000 r/min 均质1 min，形成乳化液，在均质0 min 与10 min 后从乳化液底部吸取100 μL 于试管中，加入0.1% SDS 溶液5 mL 进行稀释，于波长500 nm 处测定吸光度A0，用其表示乳化性（EAI），10 min 后在测其吸光度A10，以0.1%的SDS 溶液作空白液，为对可计算乳化稳定性（ES）。计算公式如下：

2 结果与分析

2.1 发酵剂添加量对蛋黄乳化加工特性的影响

不同保加利亚乳杆菌添加量对蛋黄溶解度的影响见图1。

图1 不同保加利亚乳杆菌添加量对蛋黄溶解度的影响

由图1 可知，随着保加利亚乳杆菌添加量的增大，蛋黄的溶解度整体呈现上升趋势。与未发酵的蛋黄液相比，蛋黄溶解度整体提高。当保加利亚乳杆菌添加量为0.15%时，蛋黄的溶解度最大。导致蛋黄溶解度升高的原因可能是发酵作用使蛋白质发生部分水解，使分子亲水基团暴露出来，导致蛋白质与水分子之间的相互作用力增强；同时，蛋白质之间发生作用，形成了新的空间网状结构，使水分子被包裹进去，从而使得发酵后蛋黄溶解度提高。

不同保加利亚乳杆菌添加量对蛋黄吸油性和保水性的影响见图2。

图2 不同保加利亚乳杆菌添加量对蛋黄吸油性和保水性的影响

由图2 可知，随着保加利亚乳杆菌添加量的增加，蛋黄的吸油性有所下降，但在保加利亚乳杆菌添加量0.15%以内时，蛋黄的吸油性变化不显著，说明发酵剂的添加量对蛋黄的吸油性改变较小；随着保加利亚乳杆菌添加量的提高，蛋黄的保水性逐渐上升，当保加利亚乳杆菌添加量为0.15%时，保水性达到最大，之后随着添加量的增加，保水性基本保持不变。这与蛋黄溶解度的变化相一致，说明蛋黄经发酵其内部结构发生了变化，亲水性增强。

不同保加利亚乳杆菌添加量对蛋黄乳化性和乳化稳定性的影响见图3。

由图3 可知，蛋黄的乳化性和乳化稳定性经发酵后均有所改善，随着保加利亚乳杆菌添加量的增加，蛋黄的乳化活性逐渐增大，蛋黄的乳化稳定性随着发酵剂添加量的提高，呈现先上升后平稳的趋势，但保加利亚乳杆菌添加量为0.15%时，蛋黄的乳化稳定性达到最大值。

综合以上分析可得，当保加利亚乳杆菌添加量为0.15%时，对蛋黄的乳化加工特性产生较好的改善。

2.2 发酵时间对蛋黄乳化加工热性的影响

不同发酵时间对蛋黄溶解度的影响见图4。

图4 不同发酵时间对蛋黄溶解度的影响

由图4 可知，发酵时间对蛋黄的溶解度有较明显的影响，随着发酵时间的延长，蛋黄的溶解度逐渐增强，但发酵时间大于6 h 时，蛋黄的溶解度趋于稳定。分析原因可能是随着发酵时间的延长，蛋黄的结构特性产生了变化，体系的亲水基团增多，亲水性增强。

不同发酵时间对蛋黄吸油性和保水性的影响见图5。

图5 不同发酵时间对蛋黄吸油性和保水性的影响

由图5 可知，随着发酵时间的延长，蛋黄的保水性逐渐增强，吸油性逐渐下降，这与溶解度的变化趋势相呼应。说明发酵时间的延长，有利于蛋黄与水分子的结合，同时疏水性有所下降，导致蛋黄的保水性变弱。

不同发酵时间对蛋黄乳化性和乳化稳定性的影响见图6。

图6 不同发酵时间对蛋黄乳化性和乳化稳定性的影响

由图6 可知，随着发酵时间的延长，蛋黄的乳化性和乳化稳定性均随着时间的延长而不断上升，与对照组相比，乳化性和乳化稳定性均有所改善。说明发酵时间越长越有利于提高蛋黄的乳化加工特性。

2.3 发酵温度对蛋黄乳化加工特性的影响

不同发酵温度对蛋黄溶解度的影响见图7。

图7 不同发酵温度对蛋黄溶解度的影响

由图7 可知，随着发酵温度的提高，发酵蛋黄的溶解度逐渐增加随后趋于平缓，与未经发酵的蛋黄相比，发酵后蛋黄的溶解度均有所提高，当发酵温度为42 ℃时，蛋黄的溶解度达到最大值。说明发酵温度越高，越有利于蛋黄溶解度的提高，当温度高于42 ℃时，此时的温度可能不太适合保加利亚乳杆菌的生长，对蛋黄的改性效果变弱。

不同发酵温度对蛋黄吸油性和保水性的影响见图8。

图8 不同发酵温度对蛋黄吸油性和保水性的影响

由图8 可知，随着发酵温度的升高，蛋黄的保水性随着发酵温度的增加而增大，吸油性随着发酵温度的提高变化不显著。当发酵温度为42 ℃时，蛋黄的保水性最大，说明蛋黄经发酵后亲水性提高。

不同发酵温度对蛋黄乳化性和乳化稳定性的影响见图9。

图9 不同发酵温度对蛋黄乳化性和乳化稳定性的影响

由图9 可知，随着发酵温度的提高，蛋黄的乳化性随之增大，乳化稳定性也随之升高，与对照组比较，蛋黄的乳化性和乳化稳定性均有所提高。当发酵温度为42 ℃时，蛋黄的乳化性和乳化稳定性较高，此后再升高温度，对蛋黄的乳化性和乳化稳定性均影响不大。

3 结论

以保加利亚乳杆菌作为发酵剂，分别从发酵剂的添加量、发酵时间和发酵温度3 个方面，研究了微生物发酵对蛋黄乳化加工特性的影响。通过研究发现，当保加利亚乳杆菌添加量为0.15%，发酵时间6 h，发酵温度42 ℃时，蛋黄的溶解度提高显著，蛋黄的保水性、乳化性和乳化稳定性均有较大提高，此条件下改善蛋黄乳化加工特性的效果最好。由试验可知，微生物发酵能够改善蛋黄的乳化加工性能，为相关生产提供理论指导。