《食品科学》：山西农业大学于智慧副教授等：低糖超声波卤煮技术改善翻砂卤蛋凝胶特性及其机理|于智慧|凝胶|山西农业大学|木糖醇|翻砂卤蛋|蛋黄|食品科学

卤蛋是通过卤制工艺加工的蛋制品，它既保留了鸡蛋的营养成分，又融入了卤料的香气，适宜各年龄层人群食用。翻砂卤蛋采用先卤后烤的工艺，使用糖卤制后采用70 ℃条件下烘烤2 h，使其具有蛋黄紧致绵密甘甜、蛋白弹韧有嚼劲的特点。卤蛋的凝胶化过程显著影响卤蛋的硬度和弹性等感官品质，对整体品质至关重要。

高强度超声（HIU）是一种频率超过20 kHz的机械振动波。研究表明，HIU处理能够诱导蛋白质结构发生改变，促进蛋白质展开形成可溶性聚集体，从而增强蛋白质的溶解性并优化蛋白凝胶特性。木糖醇是一种天然存在的功能性糖醇，具有多种保健功能，且甜度与蔗糖相近，可作为蔗糖的替代品。

因此，山西农业大学食品科学与工程学院的郑丹、于丹蓉、于智慧* 等旨在开发一种绿色高效的低糖翻砂卤蛋腌制技术。首先，通过部分使用木糖醇替代蔗糖的方法制备低糖卤蛋，以降低产品中的糖分含量。随后，对卤蛋样品施加不同功率（100、200、300 W）的HIU处理，系统研究HIU对卤蛋蛋白及卤蛋蛋黄的质构特性、持水性、体外消化率、色度、含糖量、Zeta电位和平均粒径等理化指标的影响。此外，研究还采用红外光谱、圆二色谱（CD）、电子显微镜和电子鼻等分析技术，对卤蛋蛋白质的结构变化及感官属性进行综合评估。本方法的成功构建，不仅为卤蛋产品的创新开发提供了新的视角，也为HIU技术在食品加工领域的应用奠定了理论基础。

1 HIU处理对卤蛋质构的影响

如图1所示，在蔗糖组卤蛋中，随着HIU功率的增加，卤蛋蛋白的咀嚼性、内聚性和胶黏性均呈现先下降后上升的趋势。未经HIU处理组的卤蛋蛋白的弹性最低，为2.57 mm。当HIU功率为300 W时，蔗糖组卤蛋蛋白的弹性和硬度达到最大值，分别为2.83 mm和0.49 N。对于复合糖组卤蛋，卤蛋蛋白的弹性和硬度随着HIU功率的增加表现出先增加后减少的趋势。未进行HIU处理的复合糖组的卤蛋蛋白的弹性、咀嚼性和黏附性显著低于未进行HIU处理蔗糖组。100 W HIU处理后，复合糖组卤蛋蛋白的内聚性和胶黏性显著高于蔗糖组，这可能是因为木糖醇中的羟基加强了蛋白质、糖醇和水分子间的相互作用，并促进蛋白质分子更易聚集，形成更稳定的凝胶网络，提升了凝胶的强度。蔗糖组和复合糖组卤蛋蛋白的黏附性在经过HIU处理后，呈现出先降低后升高的趋势，其中300 W功率条件下的蔗糖组卤蛋蛋白黏附性最高。这可能是因为复合凝胶的内聚性与其抗破坏能力相关，HIU处理会引起蛋白质分子中疏水基团的暴露，并形成更加致密的三维网状结构，从而增强了其抗破坏能力。复合糖组卤蛋蛋白的内聚性在经过HIU处理后，呈现出先升高后降低的趋势，这是由于蛋白质在受热诱导下发生变性并聚集，形成凝胶网状结构。在100 W功率条件下，复合糖组的内聚性最大，可达0.46，与200 W功率条件下无显著性差异。当HIU功率进一步增至300 W时，内聚性开始下降，更强的凝胶网络结构有助于吸收更多的水分。综上所述，适宜的HIU处理结合木糖醇的添加能够改变蛋白的空间结构，提高蛋白的功能性。特别是在100 W功率条件下，复合糖组相比于蔗糖组能够显著提升蛋白的咀嚼性和内聚性。

不同HIU处理条件及木糖醇添加对蛋黄质构特性的影响如图2所示。未施加HIU处理的复合糖组较蔗糖组蛋黄的黏附性和硬度显著提升。这一现象可归因于木糖醇的渗透效应，该效应导致蛋黄内部水分丢失，增加了蛋黄的相对密度，促使蛋黄从黏稠状态向凝固状态转变，硬度因此增加。木糖醇的渗透作用增加了维持蛋白质结构稳定的次级键和配位键，导致蛋白质分子由松散的柔性伸直状态转变为刚性卷曲状态，从而引起黏附性提高。此外，当HIU功率维持在100 W时，复合糖组相比蔗糖组的蛋黄质构特性均获得显著改善。具体表现为100 W条件下，复合糖组蛋黄的弹性、咀嚼性、黏附性、内聚性、硬度和胶黏性均显著高于蔗糖组。综上所述，适宜功率的HIU处理结合木糖醇的添加，可以有效改善蛋黄的凝胶特性，增强其质构特性。

2 HIU处理对卤蛋可溶性还原糖含量和WHC的影响

未经HIU处理的复合糖组的卤蛋蛋白和卤蛋蛋黄可溶性还原糖含量显著低于蔗糖组。同时，不同功率HIU处理复合糖组的卤蛋蛋白的可溶性还原糖含量显著低于蔗糖组，200 W和300 W HIU处理复合糖组的卤蛋蛋黄的可溶性还原糖含量显著低于蔗糖组（图3A）。这一现象可能与HIU处理提高了溶液中木糖醇的溶解度和扩散性有关，尤其在较低HIU功率下，更有效地降低了糖含量。当HIU功率≤200 W时，HIU处理提升蔗糖组和复合糖组卤蛋蛋白和卤蛋蛋黄的WHC，其中在200 W功率下WHC达到最高，分别为93.71%、96.36%和94.60%、92.51%（图3B）。这可能是因为在200 W功率作用下，蛋白质分子可能经历了适度的解折叠，暴露了更多的疏水残基和巯基，增强了分子间的相互作用，从而促进了均匀小空腔凝胶结构的形成，这种结构有利于水分子的捕获和保持，提高了WHC 。然而，在更高的HIU功率下，如300 W，静电排斥可能进一步增强，导致凝胶形成较大的空腔。虽然这能捕获更多的水分子，但这些水分子的稳定性较差，容易在离心等外力作用下从凝胶结构中丢失，从而降低WHC。因此，适宜的HIU处理（200 W）不仅能降低翻砂卤蛋中的糖含量，还能通过优化蛋白质的凝胶结构提高WHC。

3 HIU处理对卤蛋色度的影响

观察卤蛋外观可知，复合糖各组卤蛋表面色泽较蔗糖组更深，且颜色更偏向棕褐色。切开卤蛋内部发现，复合糖各组卤蛋蛋白内部着色更深且更均匀（图4A）。由图4B、C可知，未HIU处理的复合糖组较未HIU处理的蔗糖组，卤蛋蛋白外侧的黄蓝色度（

b

*值）上升，蛋黄的红绿色度（

a

*值）和亮度（

L

*值）上升。这可能是复合糖组加快了卤液的渗透，导致卤制过程中卤蛋蛋白表面颜色加深，

b

*值上升，而蛋黄的亮度则因色素的沉积而增加。当施加200 W HIU处理后，蔗糖组和复合糖组卤蛋蛋白内部的

a

*值均显著提高，其中在200 W功率下复合糖组的

a

*值最高，达到2.86。复合糖组在200 W功率下卤蛋蛋黄

a

*值最高，为6.30。这表明卤蛋的颜色逐渐加深，向红色转变。同时，在复合糖组中，经200 W HIU腌制的卤蛋，其蛋黄

L

*值低于未经HIU处理的样品。在200 W功率下，添加木糖醇的卤蛋蛋白在红度方面表现更佳，这表明适宜的HIU处理结合木糖醇的添加可以有效提升卤蛋的外观品质。且在200 W功率下，复合糖组卤蛋蛋白外部色差（Δ

E

值）较蔗糖组显著增加，这可能是因为木糖醇在烘制过程中，样品水分蒸发更快，促使色素在卤蛋蛋白表面沉淀，引起Δ

E

值的增加。

4 HIU处理对卤蛋电位及平均粒径的影响

电位的变化是样品表面电荷分布的直接反映，而平均粒径则与样品的物理稳定性和分散性紧密相关。由图5A 1 、B 1 可知，在未进行HIU处理的情况下，复合糖组显著提高了卤蛋蛋白和卤蛋蛋黄的Zeta电位绝对值，并降低了平均粒径。溶液中颗粒带同种电荷越多，Zeta电位绝对值越高，颗粒表面的静电斥力也随之增加，颗粒间聚集的可能性越小，溶液稳定性越高，说明添加木糖醇可以提高卤蛋蛋白和卤蛋蛋黄的颗粒稳定性。HIU处理后，卤蛋蛋白和卤蛋蛋黄分子的负电位显著增强，特别是在300 W功率下复合糖组卤蛋蛋白以及在200 W功率下复合糖组蛋黄的负电位绝对值最高，分别为-1.655 mV和-0.915 mV。这一现象表明HIU引起的空化效应促使大量带电氨基酸暴露于分子表面，导致电荷量增加，进而增加了Zeta电位的绝对值。当蛋白质分子表面电荷较小，分子间的静电斥力减弱时，可能会导致蛋白质分子间的聚合反应，最终形成沉淀，使Zeta电位绝对值减小，引起体系的不稳定。

5 卤蛋红外图谱和二级结构

如图6A所示，在3 100～2 800 cm -1 和1 000～2 000 cm -1 区间内，各组均显示出特征吸收带，其中3 100～2 800、1 900～1 650、1 420～1 400 cm -1 的吸收峰分别对应蛋白质中的N—H/O—H伸缩振动、C＝O伸缩振动以及C—N伸缩振动吸收。在未进行HIU处理时，复合糖组的酰胺I和酰胺II吸收带较蔗糖组明显变宽，这表明蛋白质结构发生了变化，可能涉及氢键的减少。HIU处理后，蔗糖组在750 cm -1 时峰吸收强度增加，且峰强度随着HIU功率的增加而逐渐减小。而复合糖组在750 cm -1 时峰吸收强度降低。这可能归因于HIU功率的变化，导致蛋白质中的氢键、离子键等弱键被破坏。进一步观察蛋白质的二级结构变化，如图6B所示，在未进行HIU处理时，与蔗糖组相比，复合糖组的无规卷曲和

-螺旋含量降低，

-折叠和

-转角含量增加，表明木糖醇与蛋白质发生了结合作用，导致二级结构的改变，这种结合可能涉及木糖醇与肽链上的—C＝O—和—C—N—基团的相互作用。HIU处理后，随着HIU功率的增大，蔗糖组和复合糖组的无规卷曲和

-螺旋逐渐减少，

-折叠和

-转角逐渐增多。在蔗糖组300 W时，

-折叠相对含量最高，达到26.9%；在复合糖组300 W时，

-转角相对含量最高，达到33.3%。HIU作用可能导致蛋白质分子内某些类型氢键的断裂，暴露出疏水区，促使氢键重排，将

-螺旋转化为

-折叠状态。这种结构转变增加了

-折叠和无规卷曲的比例，提高了蛋白质分子的柔性水平，使蛋白分子结构变得更加松散。综上所述，HIU和木糖醇处理改变了卤蛋蛋白的二级结构，

-螺旋含量的减少和

-折叠含量的增加均有利于凝胶化，使蛋白质结构变得更加有序紧凑。

6 HIU处理对卤蛋质构的影响

如图7所示，在未进行HIU处理时，与蔗糖组相比，复合糖组的卤蛋蛋白和卤蛋蛋黄消化率无显著性差异。然而，HIU处理后，蔗糖组和复合糖组的卤蛋蛋白体外消化率显著提高。具体而言，蔗糖组在300 W时和复合糖组在200 W时的卤蛋蛋白消化率最高，分别为78.1%和79.2%。对于蛋黄，蔗糖组在HIU功率为300 W时消化率最高，达到84.67%，而复合糖组的蛋黄在HIU处理后的消化率与未HIU处理时相比无显著性差异。这一现象可能归因于多肽链的化学键重新排列，导致多肽形成更稳定的空间结构，例如

-螺旋含量的增加。随着HIU功率的提高，

-螺旋含量减少，蛋白质分子尺寸变小，分子间变得更稳定，但内部稳定性降低，从而显著提高了消化率。综上所述，HIU处理能够改变蛋白质的二级结构，从而提高其体外消化率。

7 卤蛋感官评价及电子鼻分析

卤蛋制品的感官品质，包括色泽、气味和口感，是影响消费者接受度的关键因素。如图8A所示，在HIU处理下，蔗糖组和复合糖组卤蛋的感官品质，除颜色外，均明显优于未处理组。尽管蔗糖组卤蛋在表面质地和内部质地上略优于复合糖组，但在200 W HIU功率条件下，复合糖组在香气、基本味感、复杂味感和总体接受度方面均优于蔗糖组。这表明木糖醇的添加结合HIU处理可以优化卤蛋的制作工艺。特别是，在HIU 200 W功率下复合糖组的卤蛋整体可接受性最高，其卤蛋蛋白表面呈红褐色，内部色泽均匀，蛋黄呈鲜黄色。卤蛋蛋白表面光泽，具有熟香和酱卤香气，咸淡适宜，口感鲜香，味感醇厚、持久且分布均匀，表面平整有弹性，湿润度适中，紧实滑嫩，蛋黄绵密，为最优工艺。

电子鼻作为一种模拟人类嗅觉的检测系统，具有操作简单和结果快速的优点。主成分分析（PCA）作为一种有效的分析工具，能够突出和区分样本间的差异。如图8B所示，PC1（82.08%）和PC2（16.25%）共占总方差的98.33%，表明该模型能全面覆盖所有样本信息。样品间的差异主要体现在PC1上。挥发性气味的PCA显示，不同处理组之间存在显著差异，且各组响应值无重叠，区分度良好。SME+0 W、SME+100 W、SME+300 W和SXME+300 W的风味轮廓较为相似，而SXME+200 W在图谱上与其他样品明显区分，表明其风味特征有显著差异。如图8C所示，所有样品中传感器W3S、W3C、W6S、W5C的响应值无显著差异，说明HIU处理或添加木糖醇对长链烷烃化合物、氨和芳香族化合物、氢化合物以及短链烷烃、芳香族烯烃的影响不显著。然而，200 W功率下SXME组的W5S、W1S、W1W、W2S、W2W、W1C传感器响应值高于其他实验组。在未进行HIU处理时，SXME组的W2S、W1S、W1C传感器响应值大于蔗糖组。SXME组中，200 W的HIU处理下的W5S、W2W、W1C传感器响应值高于未HIU处理组。这表明，适宜的HIU处理结合木糖醇的添加可以提高卤蛋中芳香物质、氮氧化合物、甲烷、无极和有机硫化物的含量，进一步提升卤蛋的风味品质。

8 卤蛋微观结构

如图9所示，在未进行HIU处理的条件下，蔗糖组的卤蛋蛋白呈相对平坦而致密的不均匀片状，卤蛋蛋黄呈现均匀的颗粒球状结构，颗粒完整、圆润，排列有序。相比之下，复合糖组的卤蛋蛋白表面更加平整，蛋黄颗粒分布不均匀，且出现了聚集现象。HIU处理后，蔗糖组和复合糖组的卤蛋蛋白出现了裂纹或凹陷，粗糙度增加，且具有多孔的胶体网络结构，而且在200 W的处理下，孔隙负载结构更加均匀。蛋黄颗粒表面均表现出不同程度的聚集现象，且随着HIU功率的增加，聚集程度加剧。特别是复合糖组，其表面皱缩程度较蔗糖组更为显著。HIU处理中，空化泡的破裂释放出的冲击波和剪切力可能破坏蛋白质分子间的氢键和范德华力，解构蛋白质分子间的交联，导致微观结构发生改变。这种松散的孔隙结构有利于疏水性基团的暴露，从而增强其疏水性，改善蛋白质凝胶的构象。

结论

本研究成功开发了一种基于低糖HIU卤煮技术的翻砂卤蛋制备方法，并对其凝胶特性和机理进行了深入研究。通过部分木糖醇替代蔗糖，显著降低了卤蛋中的糖分含量，同时结合不同功率的HIU处理，优化了卤蛋的质构特性和WHC。结果表明，HIU处理能够显著改善卤蛋蛋白的内聚性、WHC以及体外消化率，其中在200 W功率下，复合糖组的卤蛋蛋白表现出最佳的加工性质。此外，HIU处理还改变了卤蛋蛋白的二级结构，促进了

-折叠含量的增加，有利于凝胶化过程。电子鼻分析和感官评价结果进一步证实，适宜的HIU处理结合木糖醇的添加能够提升卤蛋的风味品质和感官可接受性。扫描电子显微镜观察发现，HIU处理破坏了蛋白质分子间的交联结构，形成了更松散的孔隙结构，有助于疏水性基团的暴露，从而增强了卤蛋蛋白凝胶的疏水性。综上所述，本研究不仅为卤蛋制品的创新开发提供了新的视角，也为HIU技术在食品加工领域的应用奠定了理论基础，并为开发低糖健康卤蛋产品提供了科学依据。

作者简介

通信作者：

于智慧，山西农业大学食品科学与工程学院副教授，硕士生导师。主要研究非热加工技术（超声波、超高压等）对蛋白加工及营养特性的机制；传统蛋制品品质研究及深加工；禽蛋脂质营养及禽蛋脂质图谱检测；新型技术（非热技术）对畜产品品质研究及应用。主持山西省基础研究计划面上及青年项目等科研项目7 项，以第一作者在Trends in Food Science & Technology、Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Food Research International等杂志发表SCI论文16 篇，其中中科院1区TOP论文10 篇。

第一作者：