徐麗蘭 趙 燕 徐明生 姚 瑤 涂勇剛*
(1 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 南昌330045 2 南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南昌330047)
凝膠化是蛋黃蛋白質(zhì)的一個(gè)重要功能特性。禽蛋蛋黃含有豐富的低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)、卵黃高磷蛋白和卵黃球蛋白等多種蛋白質(zhì),豐富的蛋白質(zhì)組成對(duì)凝膠的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。凝膠的形成不僅可以改善食品的形態(tài)和質(zhì)地,而且在提高持水力、增加黏度、保持脂肪和粘結(jié)性等方面有諸多的應(yīng)用。加熱、高壓、冷凍、乳化表面活性劑、酶、金屬離子等均能誘導(dǎo)蛋黃蛋白質(zhì)形成凝膠,而形成凝膠的物化特性、微觀結(jié)構(gòu)、凝聚機(jī)制上均有差異。
禽蛋在腌制過程中,高濃度食鹽的作用,使咸蛋黃出現(xiàn)收縮、凝固和硬化,經(jīng)過高溫熟化后形成獨(dú)特的“鮮、細(xì)、嫩、松、沙、油”等品質(zhì)。在獲得諸多特異品質(zhì)的同時(shí),大量的食鹽被引入禽蛋中,尤其使咸蛋白中食鹽含量高達(dá)7%~10%[1]。眾所周知,過量鈉的攝入會(huì)導(dǎo)致高血壓,引起各類心腦血管疾病的發(fā)生[2]。近年來,全球掀起了降低食鹽含量,開發(fā)食鹽替代品的研究熱潮。咸蛋作為一種大宗蛋制品,首當(dāng)其沖成為重要的降低食鹽含量的研究對(duì)象之一。隨著蛋制品加工行業(yè)的蓬勃發(fā)展和咸蛋加工規(guī)模的日益增長,科研工作者對(duì)咸蛋加工做了大量的研究,并取得一定的進(jìn)展[3-6],然而在低鹽化技術(shù)方面的結(jié)果卻不甚理想。究其原因在于目前咸蛋的成熟過程與凝膠形成機(jī)制尚不完全明確,使低鹽化工藝改進(jìn)缺乏針對(duì)性。
本文在闡述蛋黃凝膠化行為的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)綜述食鹽誘導(dǎo)下蛋黃凝聚行為的研究進(jìn)展,為咸蛋品質(zhì)的控制與工藝改進(jìn)提供理論指導(dǎo)。
蛋黃的組成成分復(fù)雜且多樣,其通過輕微的離心可被分成漿液(plasmas)和顆粒(granules)兩個(gè)部分,且不會(huì)引起蛋白質(zhì)變性[7]。漿液由LDL(85%)和卵黃球蛋白(15%)組成,占蛋黃干物質(zhì)的78%;顆粒主要是由HDL(70%)、LDL(12%)和卵黃高磷蛋白(16%)組成,占蛋黃干物質(zhì)的22%[8]。無論是蛋黃還是其組分漿液和顆粒均能在適當(dāng)?shù)臈l件下發(fā)生凝膠化作用。蛋黃凝膠化行為經(jīng)過蛋白質(zhì)分子鏈的展開、結(jié)合和聚集等幾個(gè)歷程,充分伸展的蛋白質(zhì)分子鏈相互交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),并能固定大量的水分,形成凝膠[9]。目前,蛋黃凝膠誘導(dǎo)方法主要可分為物理 (加熱、 高壓、冷凍)、化學(xué)(金屬離子、乳化表面活性劑)和生化(各種酶反應(yīng))等誘導(dǎo)方法,且這些不同的誘導(dǎo)方法均能使蛋黃蛋白質(zhì)分子鏈發(fā)生改變,引起蛋白質(zhì)構(gòu)象與構(gòu)型發(fā)生改變,但凝聚的分子作用力不同,從而使蛋黃蛋白質(zhì)形成不同類型和功能各異的凝膠結(jié)構(gòu),具體總結(jié)如表1。
表1 不同誘導(dǎo)方式對(duì)蛋黃凝膠形成的影響Table 1 Effect of different induction methods on yolk gelation formation
蛋黃隨著食鹽的腌制作用會(huì)發(fā)生物理和化學(xué)性狀的改變,如水分含量、食鹽含量、pH 值、出油率、流變與質(zhì)構(gòu)特性等。腌制成熟的咸蛋黃可以劃分為外層蛋黃和內(nèi)層蛋黃兩個(gè)區(qū)域,在食鹽作用下兩區(qū)域的理化特性變化略有不同。
2.1.1 水分與食鹽含量 隨著腌制時(shí)間的延長,蛋黃的水分含量逐漸下降,食鹽含量逐漸上升。Chi 等[24]研究發(fā)現(xiàn)鴨蛋在腌制7 周后外部蛋黃的水分含量下降了9.3%,內(nèi)部蛋黃的水分也下降了10%左右。在之后Kaewmanee 等[25]的研究結(jié)果顯示在鴨蛋腌制2 周后,內(nèi)部蛋黃的水分含量下降了7.3%,外部蛋黃的水分含量下降了23.46%。雖然,水分含量下降的幅度在兩者的研究中不一樣,但總體的趨勢(shì)相似,其原因可能是腌制方法、腌制液食鹽濃度、腌制時(shí)間等差異所產(chǎn)生。但是過長時(shí)間的腌制蛋黃中的水分含量增加。Lai 等[4]長期采用鹽水浸泡法對(duì)鴨蛋蛋黃品質(zhì)的變化研究發(fā)現(xiàn)將蛋黃腌制24 周后,水分含量增加,可能是隨著鹽含量的增加削弱了蛋黃膜,使得蛋白中的水分進(jìn)入蛋黃中。這也提示將蛋黃蛋清分離腌制時(shí),要注意蛋黃膜不能被破壞。
在食鹽的作用下,蛋黃內(nèi)的親水基團(tuán)和親脂基團(tuán)分離,蛋黃內(nèi)自由的水分子相對(duì)增加,并透過膜結(jié)構(gòu)和蛋白層,逐漸擴(kuò)散轉(zhuǎn)移到蛋殼外,且隨著食鹽腌制的深入,蛋黃食鹽含量愈多,含水量越低、蛋黃脫水加劇,腌制成熟的咸蛋黃含水量降至20%以下,較腌制前下降了30%以上[25-26]。
2.1.2 出油率 高出油率是咸蛋黃獨(dú)特理想的特征之一,Lai 等[27]在研究鴨蛋在腌制過程中生熟蛋黃的出油率時(shí)發(fā)現(xiàn),在腌制第5 周后,生咸蛋的內(nèi)部蛋黃的出油率值不到0.03,而外部蛋黃的出油率明顯比內(nèi)部蛋黃的高;加熱處理后的咸蛋蛋黃在腌制任何時(shí)期都比未加熱處理的咸蛋蛋黃出油率高。蛋黃出油增加的原因可能是,在食鹽的作用下,使得LDL 結(jié)構(gòu)被破壞和鹽析導(dǎo)致出油率增加。
2.1.3 pH 值 由于食鹽的滲入和脫水作用,會(huì)破壞蛋清中的溶菌酶等堿性蛋白、 蛋內(nèi)含水量下降與蛋內(nèi)二氧化碳的排出及蛋黃脂肪百分含量的增加,促使蛋內(nèi)pH 值發(fā)生變化。在腌制的30 d 中,蛋清pH 值下降,由堿性向中性發(fā)展;而蛋黃的pH值則繼續(xù)向酸性發(fā)展,從腌制前的6.42 下降到6.03,下降趨勢(shì)較緩[28]。Haiyang 等[5]研究表明蛋黃pH 值輕微的減小對(duì)LDL 凝膠的形成有重要的影響,會(huì)增加LDL 表面的電荷密度;pH 值接近等電點(diǎn),蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)分子間的靜電斥力減小,促進(jìn)蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與溶劑之間的相互作用,促進(jìn)凝膠的形成。
2.1.4 流變與質(zhì)構(gòu)特性 隨著腌制時(shí)間的延長,蛋黃內(nèi)食鹽的含量增加,脫水作用增加,蛋黃本身穩(wěn)定的溶膠狀態(tài)被破壞,黏度增加,密度增大,由原來溶膠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)地堅(jiān)硬而具有彈性的凝膠。Harrison 等[29]研究發(fā)現(xiàn),添加食鹽含量為10%時(shí),能夠增加鴨蛋黃的黏性。后來,Kaewmanee等[30]研究指出食鹽含量和滲透脫水作用對(duì)鴨蛋黃的黏度和加熱誘導(dǎo)凝膠性質(zhì)有著重要的影響,當(dāng)食鹽含量在0%~3%范圍內(nèi)時(shí)就能誘導(dǎo)蛋黃溶膠-凝膠的轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致黏彈性發(fā)生顯著的變化;當(dāng)用高濃度食鹽處理蛋黃時(shí),能夠?qū)е碌包S蛋白質(zhì)分子的聚集,形成較好的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);加熱處理時(shí),當(dāng)食鹽含量達(dá)到1.5%時(shí),脫水作用是凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成的主要原因,鴨蛋黃添加食鹽能夠穩(wěn)定蛋白質(zhì)分子并提高變性溫度延緩凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成。
蛋黃在腌制過程中鹽分由外向內(nèi)滲入,造成蛋黃中水分不斷由內(nèi)向外遷移,水分減少,蛋黃由外向內(nèi)變硬,硬度不斷增加。Kaewmanee 等[31]研究發(fā)現(xiàn)隨著腌制時(shí)間的增加,蛋黃硬度增加,到達(dá)2~3 周時(shí)蛋黃的硬度達(dá)到最大,再繼續(xù)腌制后硬度又減小。同時(shí),衛(wèi)惠萍等[32]研究也得出相似的結(jié)論。隨著腌制的進(jìn)行,蛋黃油逐漸被析出與蛋黃球顆粒隨之破裂,導(dǎo)致蛋黃硬度逐漸減小。
2.2.1 蛋黃球的微觀結(jié)構(gòu) Bellairs 等[33]用掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)蛋黃球顆粒主要有深色蛋黃球顆粒(25~150 μm)和淺色蛋黃球顆粒(4~75 μm)兩種,兩者的表面均有次顆粒結(jié)構(gòu),且黃色蛋黃球顆粒的次顆粒結(jié)構(gòu)較小而多,淺色蛋黃球顆粒的次顆粒結(jié)構(gòu)緊密。Hsu 等[34]利用冷凍掃描電鏡觀察蛋黃球體的結(jié)構(gòu)特征,指出其為表面和邊緣形狀不均勻、大小為50~100 μm 的球形多面體。目前沒有證據(jù)表明這些相鄰的蛋黃多面球體之間發(fā)生了交聯(lián)作用[35]。
Kaewmanee 等[36]用透射電子顯微鏡觀察咸蛋黃發(fā)現(xiàn),蛋黃球體表面有球形的油滴(droplets),而在新鮮蛋黃球體中沒有發(fā)現(xiàn),這可能是食鹽的腌制作用,LDL 結(jié)構(gòu)被破壞和部分脂質(zhì)從蛋黃內(nèi)被釋放出來而變得游離;利用共焦激光掃描顯微鏡中可以看出,新鮮蛋黃中的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分布均勻,而在腌制14 d 后的咸蛋黃中的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的形狀、大小不同,可能原因是,隨著腌制的進(jìn)行,咸蛋黃黏度和硬度變大導(dǎo)致蛋黃很難分散在染色液中。隨著食鹽腌制時(shí)間的延長,蛋黃球體呈接近球形表面平滑的多邊體結(jié)構(gòu),蛋黃球體逐漸變小,直徑在30~75 μm 范圍變動(dòng),蛋黃球體之間連接得更加緊密,但是蛋黃球體之間有裂縫,這些裂縫的形成可能是由于蛋黃球水化作用煮熟后流露出的蛋黃油填充在蛋黃球顆粒之間;在腌制期間蛋黃球表面出現(xiàn)纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這些絲狀結(jié)構(gòu)蛋白可能是LDL[27]。早先,有研究指出蛋黃球體的完整性是咸蛋黃具有堅(jiān)韌質(zhì)地的原因[24-25]。后來,Lai 等[27]的研究也證明了蛋黃在腌制過程中,蛋黃球體雖然在構(gòu)像上發(fā)生了變化,但是蛋黃球體結(jié)構(gòu)依舊完好無損;然而,Chi 等[23]卻發(fā)現(xiàn)鹽能夠使蛋黃球發(fā)生破裂。上述兩者研究出現(xiàn)差異的原因可能是由于食鹽腌制液濃度、腌制時(shí)間、腌制方法等不同導(dǎo)致。近來,Kaewmanee 等[30]用不同濃度食鹽和不同程度脫水作用對(duì)蛋黃微觀結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn),在不加食鹽處理時(shí),發(fā)現(xiàn)有大量的圓形小球(粒徑為1~5 μm)被困于纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,這些圓形小球代表的是蛋黃顆粒,懸浮在凝膠結(jié)構(gòu)中;隨著食鹽含量的增加,這些蛋黃顆粒結(jié)構(gòu)被破壞、孔洞直徑變小和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加致密,蛋黃凝膠體是由被破壞的蛋黃顆粒和類似毛孔的結(jié)構(gòu)組成。
2.2.2 蛋黃顆粒蛋白的微觀結(jié)構(gòu) 蛋黃顆粒是由HDL、LDL 和卵黃高磷蛋白通過鈣磷橋連接在一起,在它們連接之間會(huì)有絲氨酸殘留,形成不溶性的復(fù)合物[37]。Chang[38]用透色電子顯微鏡觀察蛋黃顆粒的微觀結(jié)構(gòu)指出蛋黃顆粒是由復(fù)雜的、 高度致密的電子子單元構(gòu)成。HDL 與LDL 相比,含脂質(zhì)量少,并且脂質(zhì)大部分存在于分子的內(nèi)部,通過5 個(gè)二硫鍵、一些離子和疏水相互作用,與卵黃高磷蛋白形成復(fù)體,存在于顆粒結(jié)構(gòu)中。Causeret 等[39]認(rèn)為顆粒蛋白形成球形結(jié)構(gòu)的原因是HDL、LDL和卵黃高磷蛋白通過離子鍵的連接而導(dǎo)致的。另外,有研究[40]指出LDL 被困于HDL-卵黃高磷蛋白的復(fù)合結(jié)構(gòu)體中,連接在HDL 之間,如圖1所示。
圖1 蛋黃顆粒在pH 6.5 時(shí)模型示意圖Fig.1 Schematic model proposed for egg yolk granule at pH 6.5
電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)生蛋黃顆粒表面是由完整的圓形體緊密地堆積在一起,每個(gè)圓形顆粒形體的直徑平均在0.5~2 μm 范圍內(nèi)變化[41]。之前Chang 等[37]研究指出蛋黃顆粒的直徑在0.3~2 μm范圍內(nèi)變動(dòng)。然而,最近Strixner 等[39]使用不同的離心力測(cè)定蛋黃顆粒的直徑在0.8~10 μm 范圍內(nèi)變化。由此可見,在不同的操作條件下,蛋黃顆粒的分子結(jié)構(gòu)差異顯著。Chang 用透射電子顯微鏡觀察蛋黃顆粒的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),HDL 是致密的電子微粒。Naderi[42]利用共焦激光掃描電鏡觀察生蛋黃顆粒得出,在低濃度食鹽時(shí),蛋黃顆粒被破壞并朝著同一個(gè)方向形成致密的結(jié)構(gòu);當(dāng)食鹽濃度達(dá)到0.25~0.55 mol/L 時(shí),顆粒被溶解,形成假顆粒(顆粒結(jié)構(gòu)被擴(kuò)展)的直徑變得比原來大。直徑變大的原因可能是卵黃高磷蛋白被破壞,離子橋減少。然而,Causeret 等[7]采用電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),不論蛋白質(zhì)濃度為多少,當(dāng)?shù)包S的食鹽濃度達(dá)到0.58 mol/L 時(shí),這時(shí)就會(huì)發(fā)生顆粒體的崩裂,是因Na+取代Ca2+致使顆粒中的磷-鈣架裂解。
總的來說,蛋黃在食鹽腌制期間會(huì)發(fā)生一系列物理化學(xué)性狀和微觀結(jié)構(gòu)的變化,隨著腌制時(shí)間的延長,蛋黃水分含量和pH 值降低;食鹽含量、出油率、黏度和硬度增加。在低濃度的食鹽作用下,蛋黃顆粒蛋白的溶解度較低,大量鈣磷橋?qū)е翲DL-卵黃高磷蛋白通過離子鍵的連接形成復(fù)雜的顆粒蛋白球形體和微弱的疏水作用;在高濃度食鹽作用下,使蛋黃球體和蛋黃顆粒破裂,蛋黃球體直徑變小,逐漸從不規(guī)則的多面體結(jié)構(gòu)變成圓形的球體結(jié)構(gòu);蛋黃顆粒破裂后,Na+取代Ca2+的位置使形成的新的顆粒蛋白或HDL、 卵黃高磷蛋白等顆粒的釋放,被釋放的蛋白質(zhì)聚集體與蛋黃球高度交聯(lián),促進(jìn)蛋黃的凝膠,蛋黃產(chǎn)生沙質(zhì)感可能是由于蛋黃球和顆粒結(jié)構(gòu)的變化引起的。
蛋黃中的LDL、 HDL、 卵黃高磷蛋白及卵黃球蛋白均能吸附到油水界面,具有較低的表面張力,所以蛋黃具有極佳的乳化能力。在較低離子強(qiáng)度下,顆粒主要是由不溶解的HDL-卵黃高磷蛋白通過鈣磷橋連接在一起,這是因?yàn)镠DL 和卵黃高磷蛋白含有較高含量的磷酸絲氨酸能夠與Ca2+較好地結(jié)合在一起,大量的鈣磷橋使得顆粒的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,疏水性更弱,從而導(dǎo)致外部因素的作用下使蛋白質(zhì)變性形成凝膠[7]。漿液的主要成分是LDL,由于LDL 具有相對(duì)較低的密度,因此能夠在任何溶液中溶解。乳化特性與蛋白質(zhì)的溶解性有著密切的關(guān)系,漿液在任何離子強(qiáng)度下都能被溶解[43]。漿液和顆粒乳化和溶解特性的相關(guān)研究總結(jié)見表2、表3。
由于漿液和顆粒的各自結(jié)構(gòu)不同,在不同的條件擁有不同的乳化性。顆粒在高食鹽濃度和中性條件下溶解性較好,相反地,在酸性條件下溶解性較差。然而,漿液在任何條件下都能溶解。隨著食鹽濃度的增加,漿液和顆粒的溶解度也隨之增加。食鹽能夠降低漿液和顆粒的乳化穩(wěn)定性,在酸性條件下漿液對(duì)乳化特性的影響最大;在中性條件下,乳化特性是由漿液和顆粒共同維持。在較低食鹽濃度作用時(shí),顆粒溶解度低與它的結(jié)構(gòu)有關(guān),此時(shí),顆粒主要以HDL-Phosvitin 通過鈣磷橋形成復(fù)合物的形式存在。當(dāng)食鹽濃度增大到一定值時(shí),鈣磷橋中的鈣離子被鈉離子取代,由于Phosvitin是可溶性蛋白質(zhì),HDL 也表現(xiàn)出溶解性,因此蛋黃顆粒蛋白質(zhì)溶解度是隨著食鹽濃度的增加而增加。食鹽濃度會(huì)影響蛋黃蛋白質(zhì)的溶解度,從而影響其乳化性。然而,Chung 等[44]研究得出食鹽濃度大于或等于0.5 mol/L 時(shí),乳化穩(wěn)定性會(huì)降低,分析其原因可能是脂肪小滴融合造成。遲玉杰等[45]研究不同的食鹽濃度對(duì)全蛋粉乳化性質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn),在較低的鹽濃度范圍內(nèi),隨著食鹽濃度的增加,全蛋粉的乳化活性和乳化穩(wěn)定性呈先增加后減小的趨勢(shì),在0.5 mol/L 時(shí)達(dá)到最大。這可能是因?yàn)?,加入較低濃度食鹽會(huì)產(chǎn)生鹽溶作用,蛋白質(zhì)分子中帶相反電荷的物質(zhì)與粒子相互作用,形成了粒子群雙分子層,加大了蛋白質(zhì)分子之間的靜電相互作用,從而增強(qiáng)了蛋白質(zhì)的溶解作用[46];然而,在高濃度食鹽的作用下,膠體的擴(kuò)散雙電層厚度被鹽離子壓縮,使得乳狀液油滴表面電位減小,乳狀液體系的斥力電位下降,油滴之間容易產(chǎn)生聚集,乳化穩(wěn)定性減低。Nandi 等[47]指出添加食鹽或破壞蛋白質(zhì)之間的離子吸引力,影響氫鍵而間接加強(qiáng)蛋白質(zhì)疏水性區(qū)的相互作用,也就是鹽類會(huì)抑制水分與蛋白質(zhì)親水基的交互作用,進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的溶解度。從中我們也可以看出食鹽對(duì)蛋黃蛋白質(zhì)的溶解性及功能性都有較大影響。因此在研究蛋黃及其組成成分的功能特性時(shí)要盡量保證其蛋白質(zhì)溶解度盡可能大,比較三部分的功能特性時(shí)也盡量在相同溶解度條件下比較。
表2 蛋黃漿液和顆粒的乳化特性的相關(guān)研究Table 2 Survey of the literature on egg yolk plasma and granule related to emulsifying properties
表3 蛋黃漿液和顆粒的溶解特性的相關(guān)研究Table 3 Survey of the literature on egg yolk plasma and granule related to solubility properties
3.2.1 二硫鍵 二硫鍵是維持蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)主要的次級(jí)鍵之一,在許多物理、化學(xué)及其他作用的條件下,二硫鍵會(huì)被破壞,形成巰基,從而破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。有研究表明蛋黃中主要參與凝膠行為的蛋白質(zhì)是LDL[54]。薛慧君[55]利用SDSPAGE 檢測(cè)證實(shí)了LDL 中蛋白質(zhì)成分包含5 種分子質(zhì)量分別為130,80,65,60,15 ku 脫輔基蛋白,并且?guī)€基基團(tuán)存在于分子質(zhì)量為15 ku 的唯一脫輔基蛋白中。鄭華等[56]研究了食鹽對(duì)咸蛋黃蛋白質(zhì)特性的影響。結(jié)果表明,在食鹽腌制過程中,蛋黃蛋白質(zhì)中的巰基含量發(fā)生了變化,且在第3 周時(shí),巰基含量達(dá)到最大值,而隨后巰基含量逐漸減少。分析認(rèn)為隨著蛋黃中食鹽含量的增加,維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的二硫鍵在食鹽作用下被破壞而斷裂,生成巰基;而巰基含量的減少可能是由于蛋黃脫水,使蛋黃逐漸失去流動(dòng)性,蛋白質(zhì)濃度升高,且蛋黃中食鹽含量也逐漸增加,蛋白質(zhì)在食鹽的進(jìn)一步作用下,使巰基在新作用力的作用下又結(jié)合形成新的二硫鍵。
3.2.2 疏水相互作用 疏水相互作用是非極性分子之間的一種弱的、非共價(jià)的相互作用。這些非極性分子(如一些中性氨基酸殘基,也稱之疏水殘基)在水相環(huán)境中具有避開水而相互聚集的傾向。疏水相互作用為蛋白質(zhì)分子的折疊提供了主要的推動(dòng)力,與蛋白質(zhì)凝膠的形成直接相關(guān)。一定的疏水性對(duì)于蛋白質(zhì)凝膠的組成和功能性質(zhì)有較大的影響[18]。然而,食鹽誘導(dǎo)蛋黃凝膠對(duì)疏水性的影響,在國內(nèi)外鮮有研究。早前Harrison 等[29]的研究中指出,在低離子(食鹽)強(qiáng)度下,食鹽能夠改變蛋黃蛋白質(zhì)的靜電相互作用;在高離子(食鹽)強(qiáng)度下,食鹽能夠穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),是因?yàn)槭雏}的誘導(dǎo)作用使蛋白質(zhì)周圍的水分重新排列,水分子會(huì)優(yōu)先和Na+結(jié)合,可能會(huì)引起蛋白質(zhì)表面疏水性減弱,疏水相互作用增強(qiáng)。因此,這可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子之間的相互作用超過了蛋白質(zhì)與溶劑之間的相互作用,從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子發(fā)生凝集作用[57]。
3.2.3 氫鍵 氫鍵是一類數(shù)量極大的弱偶極鍵,是蛋白質(zhì)凝膠形成和維持凝膠結(jié)構(gòu)的重要的分子作用力。有關(guān)蛋白質(zhì)凝膠形成過程中氫鍵的變化研究較多,但有關(guān)食鹽誘導(dǎo)蛋黃蛋白質(zhì)凝膠的形成過程中氫鍵的變化,在國內(nèi)外的研究中均鮮見報(bào)道。蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)指的是蛋白質(zhì)分子局部區(qū)域內(nèi),多肽鏈沿一定方向盤繞和折疊的方式,主要是由分子內(nèi)的氫鍵維系的局部空間排列,包括α 螺旋、β 折疊、轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲等,而α 螺旋和β折疊結(jié)構(gòu)中都含有大量的氫鍵,轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲無氫鍵。有研究表明:蛋黃在腌制過程中,二級(jí)結(jié)構(gòu)中氫鍵變化較為明顯,腌制成熟過程蛋白質(zhì)的α 螺旋和β 折疊結(jié)構(gòu)含量下降明顯,成熟以后(第5 周)幾乎無變化。而咸蛋黃呈現(xiàn)起沙現(xiàn)象的初期(第3 周)出現(xiàn)外部含量明顯低于內(nèi)部蛋黃的現(xiàn)象,這是由于外部脫水作用比內(nèi)部強(qiáng)烈,導(dǎo)致外部氫鍵減弱明顯,而內(nèi)部變化緩和,和新鮮蛋較為接近[56]。
蛋黃凝膠化的形成是由于蛋白質(zhì)天然分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,該變化使蛋黃由半流動(dòng)的黏稠狀變成固體或半固體(凝膠)狀態(tài)。蛋白質(zhì)的凝固分為兩個(gè)階段:變性和結(jié)塊。變性就是在外界因素的作用下,(例如當(dāng)?shù)霸谑艿綗帷⒏邏?、鹽、機(jī)械等作用的干預(yù)時(shí)會(huì)發(fā)生變性凝固)蛋白質(zhì)分子構(gòu)象發(fā)生變化,主要是由于蛋白質(zhì)分子天然結(jié)構(gòu)中的次級(jí)鍵(如氫鍵、二硫鍵、鹽鍵等)的變化,使蛋白質(zhì)有規(guī)則的肽鏈結(jié)構(gòu)(二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu))打開呈松散型不規(guī)則結(jié)構(gòu)。鄭華等[56]通過研究FTIR 光譜對(duì)腌制過程中咸蛋黃中蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)腌制過程導(dǎo)致了咸蛋黃蛋白質(zhì)發(fā)生了二級(jí)結(jié)構(gòu)的改變,即是蛋白質(zhì)發(fā)生了變性;新鮮蛋黃蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)以α 螺旋和β 折疊結(jié)構(gòu)為主,食鹽腌制后的α、β 結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)化為T 轉(zhuǎn)角,二級(jí)結(jié)構(gòu)中氫鍵明顯減弱;SDS-PAGE 分析結(jié)果表明,腌制過程中盡管食鹽對(duì)蛋黃蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)造成了一定程度的改變,但并未對(duì)蛋白質(zhì)的肽鏈結(jié)構(gòu)發(fā)生作用,即使是腌制到第15 周,蛋白質(zhì)的肽鏈結(jié)構(gòu)與未經(jīng)腌制時(shí)幾乎是相同的;DSC 掃描表明鹽分對(duì)蛋黃蛋白質(zhì)的耐熱性有促進(jìn)作用。早先由Lydia等[58]的研究報(bào)道,在特定的加熱溫度以及加熱時(shí)間下,混有金屬鹽的蛋黃液的蛋白質(zhì)變性程度與離子濃度呈正相關(guān)性。近來,Drotleff 等[15]研究對(duì)蛋黃蛋白質(zhì)分子構(gòu)像的變化闡明,食鹽能夠增大蛋黃蛋白質(zhì)的耐熱性,且隨著食鹽濃度的增加,蛋黃蛋白質(zhì)的變性溫度上升;在高濃度食鹽作用下,能夠增強(qiáng)蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
綜上所述,蛋黃是一個(gè)復(fù)雜的乳化體系,食鹽誘導(dǎo)后蛋黃蛋白質(zhì)分子構(gòu)象發(fā)生變化,蛋黃出現(xiàn)凝膠化,蛋黃蛋白質(zhì)的乳化特性和溶解度發(fā)生變化,蛋黃蛋白質(zhì)二硫鍵被破壞,疏水相互作用、氫鍵和靜電力等作用力也可能發(fā)生改變。然而,目前國內(nèi)外對(duì)單一食鹽誘導(dǎo)蛋黃蛋白質(zhì)作用力的改變研究較為薄弱,多數(shù)研究集中在食鹽與其他誘導(dǎo)方式的協(xié)同作用對(duì)蛋黃蛋白質(zhì)內(nèi)在分子凝集的影響。因此,單一食鹽誘導(dǎo)對(duì)蛋黃蛋白質(zhì)內(nèi)在分子凝集作用機(jī)制的影響仍需要進(jìn)一步研究。
咸蛋加工歷史悠久,產(chǎn)量巨大,但科研者對(duì)咸蛋研究的重視程度卻與其重要性遠(yuǎn)不相匹配,使其加工方式仍處于較為落后的狀態(tài)。多年來,對(duì)咸蛋的研究主要集中在腌制過程中的物化特性變化、影響因素、加工工藝改進(jìn)等方面,也取得了一定成果,并對(duì)促進(jìn)咸蛋的科學(xué)生產(chǎn)起到了重要作用。但是,咸蛋加工過程中風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)、出油等品質(zhì)形成的機(jī)理仍然未被完全闡明,尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的蛋黃球體的凝聚機(jī)制研究極其薄弱,這已成為阻礙進(jìn)一步開展咸蛋工藝改進(jìn)研究的瓶頸。鑒于此,后續(xù)應(yīng)重點(diǎn)研究食鹽誘導(dǎo)蛋黃凝膠化過程中蛋白質(zhì)分子間的相互作用、 蛋白質(zhì)構(gòu)象變化以及蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)作用力和參與凝膠組裝的關(guān)鍵蛋白質(zhì)組分,另外,蛋黃中高含量的脂肪在凝聚過程中必然與蛋白質(zhì)發(fā)生交互作用,因此,脂肪在蛋黃凝聚過程中的作用也值得重點(diǎn)關(guān)注。