高場(chǎng)強(qiáng)超聲對(duì)蛋清液起泡特性的影響

鄒 婕，王 琪，馬美湖，黃 茜，盛 龍

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院 國(guó)家蛋品加工技術(shù)研究中心 武漢 430070）

雞蛋營(yíng)養(yǎng)豐富，含有人體所必需的多種蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、無(wú)機(jī)鹽及維生素等，被稱為“人類理想的營(yíng)養(yǎng)庫(kù)”。其所含的必需氨基酸量與人體基本相符，生物效價(jià)高，是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)來(lái)源，在食品領(lǐng)域具有很高的加工價(jià)值。除了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外，其蛋清蛋白還具有許多功能特性，如起泡性、凝膠性、乳化性等，特別是蛋清蛋白的起泡性，廣泛應(yīng)用于蛋糕、冰淇淋等食品中。蛋清中含有40 多種蛋白質(zhì)，其主要蛋白組分為卵清蛋白（～54%）、卵類黏蛋白（～11%）、卵轉(zhuǎn)鐵蛋白（～12%）、卵黏蛋白（～3.5%）和溶菌酶（～3.4%）[1]。蛋清蛋白出色的起泡能力歸因于其不同組分蛋白在攪打過(guò)程中，吸附在空氣-水界面上相互作用的能力[2]。優(yōu)化蛋清蛋白的起泡性，研究烘焙類食品的專用蛋液十分必要，將有利于提高該類食品加工的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

蛋清蛋白的起泡性受諸多因素影響，如蛋白質(zhì)濃度[3]、pH[4]、溫度[5]、離子強(qiáng)度[6]、分子間的相互作用[7]等。此外，貯藏條件對(duì)雞蛋新鮮度有很大影響。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋清中濃厚蛋白逐漸稀化，稀薄蛋白的含量越來(lái)越高，這在一定程度上會(huì)影響蛋清蛋白的起泡性?；谶@些因素，國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用不同的方法來(lái)改善蛋清蛋白的起泡特性，主要有化學(xué)改性、物理改性、酶法改性和基因工程改性。其中，化學(xué)改性中使用的化學(xué)試劑可能會(huì)對(duì)健康造成不利影響，如引起中毒、食物過(guò)敏和營(yíng)養(yǎng)受損等，在食品工業(yè)中的應(yīng)用十分有限[8]。酶法改性由于成本高，作用時(shí)間長(zhǎng)，滅酶困難等弊端限制了其廣泛應(yīng)用，而基因工程改性因其技術(shù)周期長(zhǎng)，操作繁瑣，見(jiàn)效慢等原因而沒(méi)有重大進(jìn)展。相比以上方法，物理改性受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。超聲作為非熱處理中物理改性方式之一，以能耗低，安全、環(huán)保，對(duì)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)特性影響較小等優(yōu)點(diǎn)而引起研究人員的關(guān)注[9]。超聲可分為高頻低場(chǎng)強(qiáng)超聲（100 kHz～1 MHz，場(chǎng)強(qiáng)＜1 W/cm2）和低頻高場(chǎng)強(qiáng)超聲（20～100 kHz，場(chǎng)強(qiáng)為10～1 000 W/cm2）。其中，高頻低場(chǎng)強(qiáng)的超聲主要用于食品的無(wú)損檢測(cè)，低頻高場(chǎng)強(qiáng)的超聲通常用于食品蛋白質(zhì)分子的改性修飾[10]。高場(chǎng)強(qiáng)超聲的改性作用主要與其產(chǎn)生的空化作用、動(dòng)態(tài)攪拌、剪切應(yīng)力以及湍流有關(guān)[8]。空穴的循環(huán)生成和坍塌在黏性介質(zhì)中引起理化變化，氣泡的快速坍塌在周圍的液體中產(chǎn)生剪切力，當(dāng)剪切力足夠強(qiáng)時(shí)，就可破壞在體相聚集體中的共價(jià)鍵[11]。

一些研究表明，高場(chǎng)強(qiáng)超聲可以通過(guò)改變蛋白質(zhì)的分子特性，從而引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能特性發(fā)生變化。Gülseren 等[12]研究了高強(qiáng)度超聲處理對(duì)牛血清白蛋白水溶液結(jié)構(gòu)和功能特性的影響，發(fā)現(xiàn)超聲處理牛血清蛋白，其表面活性和表面疏水性明顯增強(qiáng)，游離巰基基團(tuán)數(shù)量減少，且蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)變得更為有序。Jambrak 等[13]分別采用20 kHz 和40 kHz 超聲處理乳清蛋白，觀察到乳清蛋白的電導(dǎo)率下降，溶解度增加，起泡能力和起泡穩(wěn)定性均有明顯改善。Stefanovic等[14]用超聲處理蛋清蛋白溶液，發(fā)現(xiàn)超聲處理增強(qiáng)了起泡性，這可能與超聲處理引起蛋清蛋白的部分展開(kāi)有關(guān)。部分展開(kāi)的柔性蛋白在界面處快速吸附并展開(kāi)。本試驗(yàn)主要探究不同超聲功率和時(shí)間對(duì)蛋清蛋白起泡性的影響，找出超聲處理改善蛋清蛋白起泡性的最優(yōu)組合。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮海蘭褐雞蛋，湖北武漢市九峰新月雞場(chǎng)。磷酸鹽緩沖液 （Phosphate buffered saline，PBS），中國(guó)Biosharp 生物技術(shù)有限公司；其它化學(xué)試劑均為分析純級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

XHF－DY 高速均質(zhì)器，浙江賽德儀器設(shè)備有限公司；FS-600N 超聲分散儀，上海生析超聲儀器有限公司；FE20 數(shù)顯pH 計(jì)、AR2140 電子分析天平，上海梅特勒-托利多儀器有限公司；IKA Works Inc 磁力攪拌器，德國(guó)IKA 公司；IM-25 制冰機(jī)，常熟市雪科電器有限公司；APA2000 激光粒度分布儀、Nano-ZS Zeta 電位-激光粒度儀，英國(guó)馬爾文儀器有限公司；AR2000ex 流變儀，美國(guó)TA儀器公司；TRACKER-S 界面流變張力儀，法國(guó)泰克利斯公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備 在 （4±1）℃下貯存的新鮮雞蛋經(jīng)洗滌、人工破碎后，將蛋清與蛋黃分離。使用磁力攪拌器在4 ℃下攪拌2 h，以得到均勻的蛋清液樣品。將所有樣品用1 mol/L 鹽酸和1 mol/L 氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH 值至8.0 左右，隨后進(jìn)行超聲處理，設(shè)置不同超聲功率（120，240 W），不同超聲時(shí)間（0，1，5，10，20，30 min）。將80 mL 蛋清液放入100 mL 燒杯中，使超聲探頭置于蛋清液面下2～3 cm 處，整個(gè)超聲過(guò)程中在冰水浴中進(jìn)行，以防止超聲處理導(dǎo)致蛋清液的局部過(guò)熱，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響。

1.3.2 起泡性的測(cè)定 采用An 等[15]的方法測(cè)定發(fā)泡性能，稍加修改。將超聲處理后的20 mL 新鮮蛋清溶液在25 ℃下9 000 r/min 均質(zhì)1 min。通過(guò)比較2 min 時(shí)的泡沫體積與樣品的初始液體體積來(lái)測(cè)量起泡力（FA），將靜置30 min 時(shí)的泡沫體積與樣品的初始泡沫體積進(jìn)行比較，以確定泡沫穩(wěn)定性（FS）。

式中，V0——2 min 時(shí)的泡沫體積（mL）；V30——靜置30 min 時(shí)的泡沫體積（mL）。

1.3.3 Zeta 電位的測(cè)定 將蛋清液用PBS 溶液（pH=7.4）稀釋至0.1 mg/mL，用膠頭滴管往Zeta 電位皿中加入3 mL 左右蛋清液，排出Zeta 電位皿中的氣泡。使用Zeta 電位-激光粒度儀測(cè)定蛋清液的Zeta 電位。所有測(cè)量均在25 ℃下進(jìn)行，重復(fù)3 次。

1.3.4 粒徑的測(cè)定 使用激光粒度分布儀測(cè)定超聲處理后的新鮮蛋清溶液，設(shè)定蛋白折射率為1.450，吸收指數(shù)為0.001。所有測(cè)量均在25 ℃下進(jìn)行，重復(fù)3 次。

1.3.5 表面張力的測(cè)定 參考Lajnaf 等[16]的方法，使用界面流變張力儀進(jìn)行動(dòng)態(tài)表面張力的測(cè)定。在計(jì)算機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，注射器針尖形成軸對(duì)稱的氣滴，該注射器浸沒(méi)在含有蛋白質(zhì)溶液的比色皿中。將注射器-比色皿系統(tǒng)放置在光源和高速電荷耦合器件（CCD）相機(jī)之間的光學(xué)平臺(tái)上。CCD 攝像機(jī)連接到視頻采集卡板上，以1 幀/s 的速度將圖像記錄到計(jì)算機(jī)的硬盤驅(qū)動(dòng)器上，然后根據(jù)拉普拉斯方程，通過(guò)分析所產(chǎn)生的氣滴輪廓來(lái)計(jì)算界面張力。所有測(cè)試均在控制儀器溫度為 （20±1）℃下進(jìn)行。

1.3.6 流變特性的測(cè)定 按照Wang 等[17]的描述，使用流變儀測(cè)定蛋清的動(dòng)態(tài)流變。將蛋清蛋白樣品放置在直徑為60 mm 的平板上，設(shè)置平板間隙為1.0 mm。除去平板以外多余的樣品溶液，表面涂上甘油，以防止水分蒸發(fā)。恒定頻率為1 Hz，在0.01%～100%的應(yīng)變范圍內(nèi)，確定振動(dòng)振幅模式下的線性黏彈性區(qū)域。隨后，在黏彈性線性范圍內(nèi)，得到了0.1～10 Hz 頻率范圍內(nèi)的彈性模量G' （儲(chǔ)能模量）和黏性模量G''（損耗模量）。最后，在剪切速率模式下，得到了剪切速率在1～100 1/s 之間變化時(shí)的表觀黏度。所有程序均在25 ℃下恒溫進(jìn)行。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有試驗(yàn)均一式3 份，每個(gè)樣品均一式2 份進(jìn)行分析測(cè)定。數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，并使用單因素方差分析（ANOVA）進(jìn)行分析（P＜0.05）以評(píng)估結(jié)果的顯著性。使用SPSS 軟件（版本19.0）通過(guò)Duncan 的多范圍測(cè)試比較數(shù)據(jù)。使用Origin軟件（版本8.5）繪制圖片。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲處理對(duì)蛋清蛋白起泡性的影響

通常泡沫是一種兩相體系，泡沫的形成取決于蛋白質(zhì)分子在空氣-水界面上的遷移、展開(kāi)和重排[18]。蛋白質(zhì)的起泡力由蛋白質(zhì)的溶解度、表面活性決定，而泡沫穩(wěn)定性是由蛋白質(zhì)的黏度、成膜性決定。圖1a、圖2a 表明了蛋清蛋白在120 W 超聲處理?xiàng)l件下，隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，起泡力呈先增大后降低的趨勢(shì)，在20 min 處達(dá)到最大為266.7%，是未處理蛋清（38.89%）的6.9 倍；而泡沫穩(wěn)定性則先降低后有所增加，在5 min 時(shí)最低，為77.27%。由此可見(jiàn)，高場(chǎng)強(qiáng)超聲有效地提高了蛋清蛋白的起泡力，超聲的空化效應(yīng)和機(jī)械作用能夠降低蛋白質(zhì)分子的聚集程度，提高蛋白質(zhì)吸附到空氣-水界面的速率。然而在起泡力有所改善的同時(shí)，泡沫穩(wěn)定性卻有所下降，這可能主要與超聲處理降低蛋清液的黏度有關(guān)。由圖1b 可知，相較于120 W 超聲處理，在240 W 超聲處理下，蛋清液的起泡力沒(méi)有得到明顯改善，最大起泡力僅為68.75%，這可能是由于在更高功率的超聲作用下，蛋清中的蛋白質(zhì)重新發(fā)生聚集，表面張力變大所致。因此適當(dāng)?shù)某曌饔媚軌蛱岣叩扒宓鞍椎钠鹋萘?，使蛋清中的蛋白質(zhì)在溶液中分散得更廣，折疊蛋白打開(kāi)的更多，有利于蛋白質(zhì)在界面上的擴(kuò)散吸附，而超聲作用增強(qiáng)到一定程度，則會(huì)導(dǎo)致起泡力下降。也有一些研究表明超聲處理是一種快速提高蛋白質(zhì)起泡性能的有效方法，Arzeni等[19]研究了超聲對(duì)于蛋清蛋白功能特性的影響，發(fā)現(xiàn)超聲處理后，蛋白質(zhì)的表觀黏度降低，表面疏水性增強(qiáng)，顯著提高了蛋清蛋白的起泡特性。朱建華等[20]認(rèn)為隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)以及超聲功率的增大，大豆分離蛋白表面張力顯著降低，表面疏水性有所提高，從而顯著改善了大豆分離蛋白的起泡性能。

圖1 不同超聲條件下蛋清蛋白起泡力隨超聲時(shí)間的變化Fig.1 Changes of foaming ability at different ultrasonic time

圖2 不同超聲條件下蛋清蛋白泡沫穩(wěn)定性隨超聲時(shí)間的變化Fig.2 Changes of foaming stability at different ultrasonic time

2.2 超聲時(shí)間對(duì)蛋清蛋白粒徑分布的影響

蛋白質(zhì)的粒徑分布直接取決于蛋白質(zhì)分子間的分散和聚集狀況，因此可以將粒徑的分布變化作為測(cè)量蛋白質(zhì)聚集程度的一項(xiàng)指標(biāo)。如圖3所示，在120 W 超聲處理下，超聲前20 min 內(nèi)，蛋清液粒徑整體隨超聲時(shí)間的增加呈左移趨勢(shì)，且小粒徑區(qū)域面積顯著增大。與未經(jīng)超聲處理的蛋清液相比，超聲20 min 的蛋清液中小粒徑部分（＜100 nm）占比明顯增加，由20.92%增加到43.39%；相應(yīng)地，大粒徑區(qū)域（＞100 nm）占比由79.08%減小到56.31%。這可能是由于超聲處理破壞了氫鍵、疏水和靜電相互作用等非共價(jià)結(jié)合力，使蛋白質(zhì)顆粒破裂，促進(jìn)顆粒解體，減小了蛋白質(zhì)的粒徑；而超聲30 min 時(shí)大粒徑區(qū)域面積有所增大（由56.31%增大到74.4%），這可能是由于更高強(qiáng)度的超聲作用暴露出更多的疏水性基團(tuán)，這些基團(tuán)通過(guò)疏水和靜電作用相互交聯(lián)，使蛋白質(zhì)重新生成聚集體，從而增加了蛋白質(zhì)的粒徑大小。蛋白質(zhì)的聚集程度對(duì)其在氣液界面上的界面吸附有著很大影響，因此顯著影響了起泡性能。較小尺寸的蛋白分子可以迅速擴(kuò)散并吸附到界面上，有利于提高蛋白質(zhì)的起泡性。而較大的蛋白分子可以增加界面膜的厚度，并減慢泡沫中液體的排放速度，因而提高了蛋白質(zhì)的泡沫穩(wěn)定性[21]。李弓中等[10]也報(bào)道了類似的結(jié)果，在超聲15 min 內(nèi)，蛋清蛋白的粒徑向小粒徑方向移動(dòng)，平均粒徑明顯降低；然而隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋清蛋白的粒徑向大粒徑方向移動(dòng)，平均粒徑顯著增大。然而Gülseren等[12]和Jiang 等[9]卻得到不同的結(jié)果，即超聲處理分別增加了牛血清蛋白和黑豆分離蛋白的粒徑。在相對(duì)較低的超聲處理下，湍流力可能會(huì)增加碰撞和聚集速度，使得蛋白質(zhì)形成不穩(wěn)定的聚集體而導(dǎo)致粒徑增大。

圖3 不同超聲時(shí)間下蛋清蛋白粒徑分布變化Fig.3 Changes of egg white particle size distribution under different ultrasound time

2.3 超聲時(shí)間對(duì)蛋清蛋白Zeta 電位的影響

Zeta 電位可以用來(lái)評(píng)估膠體分散體系的穩(wěn)定性，并表明蛋白質(zhì)分子之間的靜電斥力和相互作用的程度[22]。由于蛋白質(zhì)是以膠體形式分散在水溶液中，因此Zeta 電位是描述蛋白質(zhì)表面電荷的關(guān)鍵參數(shù)。蛋白質(zhì)的起泡特性在接近其等電點(diǎn)時(shí)達(dá)到最佳，這是因?yàn)閮糁行噪姾傻鞍踪|(zhì)的靜電排斥作用最小，蛋白質(zhì)吸附到界面的速度最快。

由圖4可知，隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，Zeta 電位的絕對(duì)值呈先下降后上升的趨勢(shì)，未處理蛋清的絕對(duì)電位（-14.47 mV）明顯高于超聲處理20 min（-8.16 mV），這表明超聲處理后，蛋白質(zhì)的表面負(fù)電荷減少了，這可能是因?yàn)槌曁幚肀┞读烁鄮д姷幕鶊F(tuán)，從而中和了帶電粒子的電位。蛋白質(zhì)表面凈電荷含量減少，氣液界面上的吸附能壘降低，從而提高了蛋白質(zhì)的界面吸附速率，有利于起泡性。然而，Zeta 電位絕對(duì)值的降低表明蛋清液體系的不穩(wěn)定性增加，不利于泡沫穩(wěn)定性，這也就可以解釋超聲處理能提高蛋清液的起泡性，卻降低了其泡沫穩(wěn)定性。同樣X(jué)iong 等[23]在研究高強(qiáng)度超聲對(duì)卵清蛋白的改性作用中，得到了超聲處理會(huì)引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)象發(fā)生不可逆變化，導(dǎo)致卵清蛋白表面凈電荷減少，提高了其界面吸附速率。

圖4 不同超聲時(shí)間下蛋清蛋白Zeta 電位變化Fig.4 Zeta potential changes of egg white under different ultrasound time

2.4 超聲時(shí)間對(duì)蛋清蛋白表面張力的影響

空氣-水界面的表面張力稱為兩親性分子之間的范德華相互作用。這些兩親性蛋白分子吸附到界面上，導(dǎo)致表面張力降低[24]。表面張力是起泡性的主要決定因素，并且表面張力降低的速度越快，則說(shuō)明蛋白質(zhì)的吸附速度越快[25]。圖5顯示了不同超聲時(shí)間處理下，蛋清蛋白在空氣-水界面處表面張力的變化。隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，所有樣品的表面張力都顯示出逐漸降低的趨勢(shì)，在最初的1 500 s 中表面張力迅速降低，這表明蛋白質(zhì)分子在空氣-水界面迅速擴(kuò)散并重排，而后表面張力下降趨于平穩(wěn)，這意味著蛋白質(zhì)在界面上的吸附逐漸趨于飽和，從而在吸附和重排過(guò)程中形成了能壘。

圖5 不同超聲時(shí)間下蛋清蛋白表面張力的變化Fig.5 Changes of egg white surface tension under different ultrasound time

由圖6可知，超聲20 min 時(shí)的表面張力（43.18 mN/m）明顯低于未處理蛋清液（49.62 mN/m），這表明超聲處理顯著降低了蛋清蛋白的表面張力，并且隨超聲時(shí)間的延長(zhǎng)呈先下降后上升的趨勢(shì)，這也與起泡性的趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。Xiong 等[23]發(fā)現(xiàn)較低的表面張力與較小的粒徑大小及較少的表面凈電荷有關(guān)，這可以減小靜電勢(shì)壘，加快蛋白質(zhì)在空氣-水界面的吸附速率，蛋白質(zhì)分子能快速擴(kuò)散至界面，并有利于蛋白質(zhì)分子在界面上的展開(kāi)和重排，從而有利于提高起泡性。

圖6 吸附時(shí)間為550 s 時(shí)蛋清液的表面張力Fig.6 The surface tension of egg white with adsorption time of 550 s

2.5 超聲處理對(duì)蛋清蛋白流變特性的影響

幾乎所有蛋白質(zhì)都具有發(fā)泡能力，然而由于不同蛋白質(zhì)的流變特性不同，其起泡性和泡沫穩(wěn)定性往往也存在差異[26]。圖7、8 顯示了不同超聲時(shí)間對(duì)蛋清液剪切流變特性的影響，可以看出在120 W 超聲處理下前20 min 內(nèi)，彈性模量（G'）和黏性模量（G''）均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這可能是由于超聲處理減弱了蛋白質(zhì)之間的相互作用，導(dǎo)致其黏彈性降低，有利于蛋白質(zhì)分子吸附到界面處，有利于泡沫的形成，而不利于泡沫穩(wěn)定性。超聲30 min時(shí)，G' 和G'' 有所回升，這可能是由于更高強(qiáng)度的超聲處理使得更多的巰基基團(tuán)暴露，蛋白質(zhì)分子

圖7 不同超聲時(shí)間下蛋清蛋白G' 的變化Fig.7 Changes of egg white protein G'under different ultrasound time

圖8 不同超聲時(shí)間下蛋清液G'' 的變化Fig.8 Changes of egg white protein G''under different ultrasound time

由圖9所示，蛋白的表觀黏度隨剪切速率的增加而降低，表現(xiàn)出剪切變稀的假塑性流體特征。剪切稀化行為可能是由于在剪切力的作用下蛋白質(zhì)分子之間的非共價(jià)鍵斷裂，從而引起蛋白質(zhì)聚集體破碎導(dǎo)致；并且在剪切過(guò)程中蛋白質(zhì)分子也會(huì)向剪切方向進(jìn)行定向重排，導(dǎo)致流動(dòng)阻力減小。在相同的剪切速率下，與未經(jīng)超聲處理的蛋清液相比，超聲處理顯著減小了蛋清液的表觀黏度，在超聲處理20 min 時(shí)降至最低。這主要與超聲處理減小了蛋清蛋白的粒徑有關(guān)。隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，超聲30 min 時(shí)表觀黏度又有所增大，可能是由于更高強(qiáng)度的超聲作用引起蛋白質(zhì)重新聚集，蛋清蛋白粒徑增大所致。這與超聲處理對(duì)蛋清液黏彈性模量的影響一致，表明適當(dāng)?shù)某晱?qiáng)度破壞了蛋白分子內(nèi)部的非共價(jià)鍵，使得蛋白質(zhì)分子間的相互作用減弱。

圖9 不同超聲時(shí)間下蛋清蛋白表觀黏度的變化Fig.9 Changes of egg white apparent viscosity under different ultrasonic time

為了更加直觀的觀察到蛋清蛋白流變特性隨超聲時(shí)間的變化，記錄了角頻率為1 rad/s 時(shí)G'，G'' 和損耗角正切（tanδ）的數(shù)據(jù)，以及擬合powerlaw 模型得出的相關(guān)參數(shù)（圖10，表1）。原蛋清溶之間重新生成二硫鍵[27]，相互作用增強(qiáng)，該現(xiàn)象也與粒徑的增大相對(duì)應(yīng)。在整個(gè)頻率掃描過(guò)程中，蛋清蛋白的G' 和G'' 均隨角頻率的增加迅速增加，且G' 總是大于G''，這表明蛋清蛋白在氣液界面的界面膜一直以彈性為主導(dǎo)，表現(xiàn)出黏彈性固體的性質(zhì)。液的G' 和G'' 顯著高于超聲處理20 min 時(shí)（分別為0.35 Pa 下降到0.09 Pa，0.21 Pa 下降到0.05 Pa）。通常tanδ 的降低表明樣品傾向變得更具彈性，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)更接近于固態(tài)，這不利于泡沫的形成?？梢钥吹匠?0 min 時(shí)tanδ 最小，這也與超聲30 min 時(shí)起泡性的下降有關(guān)。此外，所有擬合曲線的R2都大于0.9，說(shuō)明不同超聲時(shí)間處理下的蛋清液對(duì)power-law 模型具有很高的相關(guān)性，擬合效果較好。由表1可知，黏度系數(shù)k 也隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)呈先降低后上升的趨勢(shì)，k 值的降低說(shuō)明超聲處理降低了蛋清液體系的黏度和流動(dòng)阻力，與表觀黏度曲線的變化趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。所有樣品的流動(dòng)特性指數(shù)n<1，也表明樣品均呈假塑性流體特征，延長(zhǎng)超聲時(shí)間并沒(méi)有改變蛋清液的流體特征。

表1 角頻率為1 rad/s 時(shí)頻率掃描的數(shù)據(jù)記錄（G'，G'' 和tanδ）以及擬合power-law 模型的相關(guān)參數(shù)（k，n）Table 1 The frequency sweep data （G'，G'' and tanδ） were obtained at an angular frequency of 1 rad/s，and the parameters （k，n） of fitting the power-law model

圖10 不同超聲時(shí)間下蛋清液剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系曲線Fig.10 Relationship between shear stress and shear rate of egg white under different ultrasonic time

3 結(jié)論

本試驗(yàn)利用超聲技術(shù)來(lái)處理蛋清蛋白溶液以期改善其起泡性，發(fā)現(xiàn)相比240 W 超聲處理，120 W 超聲條件下更能顯著提高蛋清蛋白的起泡性，這可能是由于高強(qiáng)度的超聲作用使原本松弛展開(kāi)的蛋白質(zhì)又重新聚集，不利于蛋白質(zhì)快速吸附到氣液界面。延長(zhǎng)超聲時(shí)間，蛋清蛋白的起泡性呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，然而均明顯高于未處理蛋清；泡沫穩(wěn)定性則呈先降低后緩慢上升的趨勢(shì)。最終得出在超聲功率為120 W，超聲時(shí)間為20 min時(shí)獲得最大起泡力。隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋清液的表面張力、粒徑和絕對(duì)Zeta 電位值均呈先下降后上升的趨勢(shì)，在20 min 時(shí)達(dá)到最低，較低的表面張力、粒徑和絕對(duì)Zeta 電位值有利于蛋白質(zhì)的界面吸附、展開(kāi)和重排。流變分析結(jié)果表明，隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，黏彈性模量、表觀黏度均表現(xiàn)出先下降后升高的趨勢(shì)。擬合power-law 模型的結(jié)果顯示所有樣品均具有較好的擬合效果，且流動(dòng)特性指數(shù)n<1，表明樣品均呈假塑性流體特征，延長(zhǎng)超聲時(shí)間并沒(méi)有改變蛋清液的流體特征。本研究通過(guò)超聲處理顯著提高了蛋清液的起泡特性，并對(duì)其改善機(jī)理進(jìn)行了探究，拓寬了超聲波技術(shù)在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。