孫任寬，阮征，2，李汴生，2＊

（1.華南理工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510640；2.廣東省天然產(chǎn)物綠色加工與產(chǎn)品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640）

雞蛋具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，它含有人體必需的蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)及維生素等，營(yíng)養(yǎng)成分全面而均衡，而鹵蛋作為一種歷史悠久的傳統(tǒng)蛋制品而廣受消費(fèi)者青睞。隨著人們快節(jié)奏生活需求的發(fā)展和食品加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，以真空軟包裝鹵蛋為代表的工業(yè)化方便鹵蛋產(chǎn)品也越來(lái)越受到市場(chǎng)的歡迎。這類(lèi)產(chǎn)品是以生鮮禽蛋為原料，經(jīng)清洗、煮制、去殼、鹵制、包裝、殺菌、冷卻等工藝加工而成的整蛋型制品［1，2］。其中的鹵制環(huán)節(jié)耗時(shí)最長(zhǎng)，能耗高。由于禽蛋鹵制前先進(jìn)行了煮制熟化，蛋清蛋白質(zhì)變性形成的致密凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得風(fēng)味物質(zhì)從外到內(nèi)的滲透變得十分困難。傳統(tǒng)的烹飪方式需要將熟蛋在鹵汁中浸泡10h甚至更長(zhǎng)的時(shí)間以便“入味”，而工業(yè)化生產(chǎn)鹵雞蛋采用高溫高壓加速滲透的工藝，通常也要4h左右的鹵制時(shí)間。對(duì)于鹵制終點(diǎn)的判定，目前主要是感官評(píng)價(jià)結(jié)合風(fēng)味物質(zhì)含量的檢測(cè)，一方面，樣品的消耗量比較大，物質(zhì)含量的檢測(cè)結(jié)果波動(dòng)性比較大；另一方面，對(duì)于決定鹵制效果的物質(zhì)滲透快慢和內(nèi)滲程度也無(wú)法把握。如果調(diào)味料達(dá)到了預(yù)期含量，但僅僅密集在鹵蛋表層，則鹵制還要繼續(xù)進(jìn)行。如果能通過(guò)快速檢測(cè)技術(shù)分析鹵制過(guò)程風(fēng)味物質(zhì)的滲透效果，將有利于選擇合理的鹵制終點(diǎn)，進(jìn)行鹵制工藝的優(yōu)化和控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

低場(chǎng)核磁共 振技術(shù) （low－field nuclear magnetic resonance，LF－NMR）是基于原子核磁性的一種弛豫譜分析技術(shù)，對(duì)于水分的研究有著快捷、高效、無(wú)損樣品及價(jià)格低等諸多優(yōu)點(diǎn)［3］，已成功應(yīng)用于食品中水分和脂肪等信息的檢測(cè)［4，5］，如范萌萌等［6］對(duì)不同堿處理的蛋清和蛋黃凝膠T2弛豫時(shí)間進(jìn)行了分析，說(shuō)明了不同濃度堿對(duì)蛋清蛋黃凝膠水分的影響；趙婷婷等［7］結(jié)合主成分分析法研究了低場(chǎng)核磁共振在食用油品質(zhì)分析中的應(yīng)用；Bertram等［8］論證了由傳統(tǒng)方法測(cè)定的豬肉持水性與用NMR測(cè)定的橫向弛豫時(shí)間T2之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性，說(shuō)明了低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在豬肉持水性的測(cè)定上是一個(gè)很有效的方法。自旋回波－單點(diǎn)成像（spin echo－single point imaging，SE－SPI）序列是一種新型的測(cè)試序列，它可以在無(wú)損樣品的情況下將樣品分為若干層面，對(duì)樣品每個(gè)層面的橫向弛豫時(shí)間T2進(jìn)行測(cè)試，其反演圖以各個(gè)層面橫向弛豫時(shí)間T2、位置及相對(duì)振幅的三維圖呈現(xiàn)出來(lái)，能夠直觀地反映樣品不同層面橫向弛豫時(shí)間T2的變化。

當(dāng)風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)入到熟蛋凝膠中，原蛋中均勻的水分狀態(tài)及分布會(huì)有所變化。本研究選擇食鹽和蔗糖作為典型的鹵制風(fēng)味物質(zhì)，使用SE－SPI序列測(cè)定不同食鹽和蔗糖含量的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠橫向弛豫時(shí)間T2，探討橫向弛豫時(shí)間T2變化規(guī)律及與食鹽和蔗糖含量之間的關(guān)系。通過(guò)風(fēng)味成分對(duì)凝膠不同位置水分狀態(tài)的影響，反映溶質(zhì)的滲透效果，以期為基于低頻核磁共振技術(shù)實(shí)現(xiàn)蛋清熱凝膠中風(fēng)味物質(zhì)的快速和無(wú)損檢測(cè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮雞蛋、食鹽、蔗糖：購(gòu)于華南理工大學(xué)后勤綜合樓。

NMI20－025V－I核磁共振成像分析儀：上海紐邁電子科技有限公司；水浴鍋；多功能攪拌器。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)樣品的制作

蛋清前處理：取新鮮雞蛋數(shù)枚，洗凈后去殼，分離蛋清蛋黃，用鑷子除去系帶。取蛋清液在1000r/min條件下攪拌2min，靜置2h備用。

蛋清熱誘導(dǎo)凝膠的制作：將處理過(guò)的蛋清液中按比例加入食鹽或蔗糖，攪拌均勻后將蛋清液注入橡膠管中，并封住兩端置于90℃水浴鍋加熱30min，凝固后冷卻備用。

滲透：采取溶質(zhì)一維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的方式，即將未添加食鹽或蔗糖的蛋清凝膠保留一個(gè)滲透面，其余部分與滲透液隔離，放入90℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的滲透液中滲透30min，取出擦干表面殘留的滲透液。

1.2.2 橫向弛豫時(shí)間T2的測(cè)定

從滲透面開(kāi)始截取2cm長(zhǎng)蛋清熱誘導(dǎo)凝膠，用保鮮膜包裹住放入16mm直徑玻璃試管，將試管置于NMR探頭中，使用CPMG序列測(cè)試樣品橫向弛豫時(shí)間T2，條件為90度脈寬P1＝9μs，180度脈寬P2＝19μs，采樣點(diǎn)數(shù) TD＝105006，接收機(jī)帶寬SW＝100kHz，重復(fù)采樣時(shí)間間隔TW＝3500ms，采樣起始點(diǎn)控制參數(shù) RFD＝0.08ms，模擬增益 RG1＝20db，數(shù)字增益DRG1＝3，累加掃描冊(cè)數(shù)NS＝4，回波時(shí)間TE＝0.3ms，回波個(gè)數(shù)NECH＝3500，射頻功放幅值RFA1＝25%，數(shù)據(jù)半徑DR＝1，前置放大倍數(shù)PRG＝1，回波峰點(diǎn)偏移時(shí)間D3V0＝319μs。截取2cm含不同濃度食鹽或蔗糖的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠，使用SE－SPI序列測(cè)試樣品各個(gè)層面橫向弛豫時(shí)間T2，條件為P1＝7μs，P2＝14μs，TD＝120068，SW＝100kHz，TW＝4000ms，RFD＝0.08ms，RG1＝10db，DRG1＝1，NS＝4，TE＝0.3ms，NECH＝4001，分層層數(shù)NTI＝21，RFA1＝100%，DR＝1，PRG＝2，成像方向GM＝1，視野FOV＝60mm，D3V0＝319μs。取同一樣品不同層面的橫向弛豫時(shí)間T2為1個(gè)平行，每個(gè)樣品共11個(gè)平行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行結(jié)果處理，相關(guān)性分析采用PASW Statistics 18軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 食鹽與蔗糖的滲透對(duì)蛋清熱誘導(dǎo)凝膠T2弛豫時(shí)間的影響

不同物質(zhì)的滲透對(duì)蛋清熱誘導(dǎo)凝膠橫向弛豫時(shí)間T2的影響見(jiàn)圖1。

圖1 食鹽與蔗糖的滲透對(duì)蛋清熱誘導(dǎo)凝膠弛豫時(shí)間T2的影響Fig.1Effect of salt and sucrose penetration on relaxation time T2of egg white heat－induced gel

利用低場(chǎng)核磁共振檢測(cè)了蛋清熱誘導(dǎo)凝膠的橫向弛豫時(shí)間T2的分布，同時(shí)以未滲透的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠的橫向弛豫時(shí)間T2分布為空白對(duì)照。結(jié)果顯示：經(jīng)食鹽與蔗糖滲透對(duì)蛋清熱誘導(dǎo)凝膠橫向弛豫時(shí)間T2分布有顯著的影響（p＜0.05）。由圖1可知，對(duì)CPMG序列得到的衰減曲線進(jìn)行多組分?jǐn)M合后，發(fā)現(xiàn)T2弛豫時(shí)間在0.1～10000ms的時(shí)間分布上出現(xiàn)了4個(gè)峰。由圖1分析得出，這4個(gè)峰對(duì)應(yīng)時(shí)間T20為0.43～1.75ms；T21為 4.04～16.30ms；T22為 28.48～100.00ms；T23為403.70～811.13ms，分別對(duì)應(yīng)凝膠中水的不同狀態(tài)。有學(xué)者對(duì)乳清濃縮蛋白熱誘導(dǎo)凝膠進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其LF－NMR弛豫時(shí)間也擬合為4個(gè)峰，他們將這4個(gè)峰分為4種水分子狀態(tài)：不可移動(dòng)水（immobilized solid phase）、弱 可 移 動(dòng) 水 （weak mobile phase）、中度可移動(dòng)水（moderate mobile phase）和可移動(dòng)水（mobile phase）［9］。

未經(jīng)滲透的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠的NMR T2弛豫時(shí)間圖上有3個(gè)峰，其中不可移動(dòng)水T20弛豫時(shí)間為0.87ms，所占峰面積比例為（10.88±0.11）%；弱可移動(dòng)水T21弛豫時(shí)間為9.33ms，所占峰面積比例為（2.00±0.17）%；中度可移動(dòng)水T22弛豫時(shí)間為65.79ms，所占峰面積比例為（87.12±0.23）%；未檢出可移動(dòng)水，表明在未經(jīng)過(guò)滲透的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠中不可移動(dòng)水占比較小，中度可移動(dòng)水占絕大多數(shù)，可移動(dòng)水比例極小可忽略不計(jì)，這可能是由于在加熱過(guò)程中，蛋清中天然蛋白的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)受到破壞而發(fā)生變性，變性后使得蛋白的內(nèi)部親水區(qū)域暴露出來(lái)，與相鄰結(jié)構(gòu)相似的未展開(kāi)蛋白質(zhì)分子相互作用，這種相互作用導(dǎo)致了蛋白質(zhì)分子的聚集現(xiàn)象，在這種聚集過(guò)程中，吸引力和排斥力處于平衡，以致于形成能保持大量水分的高度有序的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或基體［10］，而吸附填充在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或基體里的水則由蛋液中的可移動(dòng)水變?yōu)槟z中的中度可移動(dòng)水。經(jīng)食鹽或者蔗糖滲透的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠的T2弛豫時(shí)間圖上有4個(gè)峰，相比未滲透的凝膠多了可移動(dòng)水T23峰，其弛豫時(shí)間分別為705.48，533.67ms，峰面積占比分別為（0.64±0.04）%，（0.67±0.04）%。此外，經(jīng)食鹽和蔗糖滲透的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠T22弛豫時(shí)間均為49.77ms，峰面積占比分別為（81.02±0.03）%，（82.35±0.20）%，顯著低于未經(jīng)滲透的蛋清凝膠。蛋清凝膠的T22弛豫時(shí)間和峰面積占比隨著滲透過(guò)程的產(chǎn)生而顯著下降，說(shuō)明體系中填充于三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水分?jǐn)?shù)量及可移動(dòng)程度有所下降。這可能是在滲透過(guò)程中，由于滲透壓的作用將一小部分蛋清凝膠中的水分從三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中吸引出來(lái)，進(jìn)入滲透液中，致使T22弛豫時(shí)間及峰面積占比下降；而這部分水分中未來(lái)得及進(jìn)入滲透液的則成為可移動(dòng)水分布在蛋清凝膠中，出現(xiàn)T23峰。

使用SE－SPI序列測(cè)試樣品各個(gè)層面橫向弛豫時(shí)間T2，對(duì)得到的衰減曲線進(jìn)行多組分?jǐn)M合后得到的反演圖見(jiàn)圖2。

圖2 蛋清熱誘導(dǎo)凝膠橫向弛豫時(shí)間T2三維圖Fig.2Transverse relaxation time T2three－dimensional map of egg white heat－induced gel

D1S代表SE－SPI序列分層測(cè)試區(qū)域的相對(duì)位置，擬合后各分層的T2弛豫時(shí)間平均分布在－1～1的視野里，形成三維圖。顏色變化代表信號(hào)強(qiáng)弱，表示某個(gè)相應(yīng)的T2弛豫時(shí)間下凝膠水分的相對(duì)含量。由圖2可知，對(duì)SE－SPI序列得到的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠衰減曲線進(jìn)行多組分?jǐn)M合后，發(fā)現(xiàn)各個(gè)層面的橫向弛豫時(shí)間T2主要為T(mén)22峰，其他峰占比極小。

2.2 食鹽和蔗糖的滲透對(duì)蛋清熱誘導(dǎo)凝膠T2弛豫時(shí)間的影響

經(jīng)食鹽滲透的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠各個(gè)層面T22弛豫時(shí)間的變化見(jiàn)圖3。

圖3 經(jīng)食鹽滲透的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠橫向弛豫時(shí)間T22Fig.3Salt penetrated egg white heat－induced gel transverse relaxation time T22

由圖3可知，滲透面方向（左側(cè)）蛋清凝膠T22峰與凝膠滲透末端（右側(cè)）相比稍有下移，即T22弛豫時(shí)間有所降低，與經(jīng)CPMG序列得到的規(guī)律相符。

將對(duì)SE－SPI序列得到的含不同含量食鹽的蛋清凝膠衰減曲線進(jìn)行多組分反演得到的結(jié)果匯總成ANOVA表，見(jiàn)表1。

表1 含有不同濃度食鹽的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠橫向弛豫時(shí)間T22峰峰屬性的方差分析結(jié)果Table 1Analysis of variance of transverse retardation time T22 peak properties of egg white heat－induced gels containing different concentration of salt

由表1可知，峰起點(diǎn)時(shí)間、峰頂點(diǎn)時(shí)間（即T22弛豫時(shí)間）及峰寬差異極顯著，峰終點(diǎn)時(shí)間差異不顯著；峰起點(diǎn)時(shí)間的F值最大，表明食鹽含量對(duì)蛋清凝膠T22峰的峰起點(diǎn)時(shí)間影響最大。

表2 含有不同濃度食鹽的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠橫向弛豫時(shí)間T22峰峰屬性Table 2Transverse relaxation time T22peak properties of egg white heat－induced gels containing different concentration of salt

由表2可知，不同含量食鹽的蛋清凝膠T22峰的峰起點(diǎn)時(shí)間與峰頂點(diǎn)時(shí)間具有良好的趨勢(shì)性，即隨著鹽含量的增加呈下降趨勢(shì)；而峰終點(diǎn)時(shí)間與峰寬隨著鹽含量的增加有上下波動(dòng)的情況。

表3 蛋清熱誘導(dǎo)凝膠中食鹽含量與其T22峰峰屬性間的相關(guān)性分析Table 3The correlation of salt content and T22peak properties of egg white heat－induced gel

由表3可知，凝膠中的食鹽含量與T22峰峰起點(diǎn)時(shí)間之間存在極強(qiáng)的負(fù)相關(guān)，與峰頂點(diǎn)時(shí)間之間存在強(qiáng)的負(fù)相關(guān)，而與峰終點(diǎn)時(shí)間和峰寬之間的相關(guān)性較弱。

食鹽含量與峰起點(diǎn)時(shí)間和峰頂點(diǎn)時(shí)間的擬合關(guān)系見(jiàn)圖4，采用多項(xiàng)式擬合效果較佳，R2均大于0.9，有較好的擬合效果，可以以峰起點(diǎn)時(shí)間和峰頂點(diǎn)時(shí)間對(duì)蛋清熱誘導(dǎo)凝膠中的食鹽含量做出初步判斷。

圖4 峰起點(diǎn)（a）和峰頂點(diǎn)（b）與食鹽含量的關(guān)系擬合情況Fig.4Fitting curves of peak starting time（a）and peak apex time（b）with salt content

2.3 蔗糖添加量對(duì)蛋清凝膠T2弛豫時(shí)間的影響

經(jīng)蔗糖滲透的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠各個(gè)層面T22弛豫時(shí)間的變化見(jiàn)圖5。

圖5 經(jīng)蔗糖滲透的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠橫向弛豫時(shí)間T22Fig.5Sucrose penetrated egg white heat－induced gel transverse relaxation time T22

由圖5可知，滲透面方向蛋清凝膠T22弛豫時(shí)間的變化不大，而T22峰的范圍即峰寬與凝膠滲透末端相比稍有增加。

將對(duì)SE－SPI序列得到的含不同濃度蔗糖的蛋清凝膠衰減曲線進(jìn)行多組分反演得到的結(jié)果匯總成ANOVA表，見(jiàn)表4。

表4 含有不同濃度蔗糖的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠橫向弛豫時(shí)間T22峰峰屬性的方差分析結(jié)果Table 4Analysis of variance of transverse retardation time T22peak properties of egg white heat－induced gels containing different concentration of sucrose

由表4可知，T22峰的4個(gè)屬性差異都極顯著；峰終點(diǎn)時(shí)間的F值最大，為34.624，峰寬次之，為32.486，表明蔗糖濃度對(duì)蛋清凝膠T22峰的峰終點(diǎn)時(shí)間影響最大。

表5 含有不同濃度蔗糖的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠橫向弛豫時(shí)間T22峰峰屬性Table 5Transverse relaxation time T22peak properties of egg white heat－induced gels containing different concentration of sucrose

由表5可知，含不同濃度蔗糖的蛋清凝膠T22峰的峰終點(diǎn)時(shí)間和峰寬均具有良好的趨勢(shì)性，即隨著糖含量的增加呈上升趨勢(shì)，由表4可知，峰起點(diǎn)時(shí)間的波動(dòng)在1ms以?xún)?nèi)，相對(duì)于峰終點(diǎn)時(shí)間波動(dòng)范圍不大，這應(yīng)該是峰寬顯示出良好趨勢(shì)性的原因；而峰起點(diǎn)時(shí)間與峰頂點(diǎn)時(shí)間隨著糖含量的增加有上下波動(dòng)的情況。

表6 蛋清熱誘導(dǎo)凝膠中蔗糖含量與其T22峰峰屬性間的相關(guān)性Table 6The correlation of sucrose content and T22 peak properties of egg white heat－induced gel

由表6可知，凝膠中的蔗糖含量與T22峰峰起點(diǎn)時(shí)間之間的相關(guān)性較弱，與峰頂點(diǎn)時(shí)間之間的相關(guān)性不顯著，而與峰終點(diǎn)時(shí)間和峰寬之間均存在極強(qiáng)的正相關(guān)。

蔗糖含量與峰頂點(diǎn)時(shí)間和峰寬的擬合關(guān)系見(jiàn)圖6，采用線性擬合效果較佳，R2均大于0.9，有較好的擬合效果，可以以峰頂點(diǎn)時(shí)間和峰寬對(duì)蛋清熱誘導(dǎo)凝膠中的蔗糖含量做出初步判斷。

圖6 峰終點(diǎn)（a）和峰寬（b）與蔗糖含量的關(guān)系擬合情況Fig.6Fitting curves of peak end time（a）and peak width（b）with sucrose content

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)比滲透前后的蛋清熱誘導(dǎo)凝膠的橫向弛豫時(shí)間T2可知，蛋清凝膠的T22弛豫時(shí)間和峰面積占比隨著滲透過(guò)程的產(chǎn)生而顯著下降。

SE－SPI序列測(cè)試的結(jié)果表明：食鹽含量對(duì)蛋清凝膠T22峰的峰起點(diǎn)時(shí)間影響最大，并存在極強(qiáng)的負(fù)相關(guān)；對(duì)峰頂點(diǎn)時(shí)間的影響次之，存在強(qiáng)的負(fù)相關(guān)；而與峰終點(diǎn)時(shí)間和峰寬之間的相關(guān)性較弱。蔗糖對(duì)蛋清凝膠T22峰的峰終點(diǎn)與峰寬均有顯著性影響，并存在極強(qiáng)的正相關(guān)；而峰起點(diǎn)時(shí)間與峰頂點(diǎn)時(shí)間隨著糖含量的增加有上下波動(dòng)的情況。通過(guò)對(duì)結(jié)果進(jìn)行擬合，說(shuō)明通過(guò)T22峰峰屬性來(lái)判斷蛋清熱誘導(dǎo)凝膠中食鹽或蔗糖的含量是可行的。