卤制品是中国的传统食品,因其独特的风味和丰富的品种,倍受消费者欢迎。卤制品加工主要采用传统卤制加工工艺,即将食品原料置于由食品调味料和香辛料组成的卤制液中进行高温煮制。然而,传统工艺通常存在原辅料利用率低、风味物质损失严重且无法定量、反复卤煮安全隐患大、工业化品质不可控等问题[1]。卤制液中的风味物质来源于香辛料与调味料,桂皮是卤制品加工中常见的一种香辛料。桂皮中肉桂油(cinnamon oil,CO)的主要成分肉桂醛[2],具有抗菌、抗氧化与抗癌等生物活性。然而,由于肉桂醛具有强挥发性和高度疏水性,在食品加工、贮藏与流通中容易损失[3]。

乳液凝胶是一种含乳液液滴的凝胶材料,具有凝胶网络结构和固体质地[4],不仅便于运输和储藏,且对负载的活性物质具有良好的保护作用[5]。因此,设想利用乳液凝胶对风味物质进行包封,控制其释放。大量研究表明,蛋白质与多糖复合制备乳液凝胶可有效增强凝胶结构以及提高对活性物质的保护作用[5-7]。结合卤制品的加工工艺,乳液凝胶需具有一定的热不可逆性,因此选择蛋清蛋白和可得然胶作为凝胶基质。蛋清蛋白(egg white protein, EWP)具有优良的热凝胶特性,与大豆分离蛋白(形成凝胶的温度通常为90 ℃,质量分数大于9%[8])相比,蛋清蛋白在60 ℃下流动性减弱[9],在较低的温度(72 ℃)[10]与质量分数(6%)条件下即可形成凝胶。可得然胶(curdlan, CU)是由300～500个葡萄糖单元通过β-1,3-糖苷键连接而成的中性线性聚合物[11]。当可得然胶水悬液加热至55～60 ℃,随后冷却至40 ℃时,可形成热可逆的低度凝胶;当加热至80 ℃以上,则形成热不可逆的高度凝胶,且随着温度的升高凝胶强度增强[12]。关于蛋白质与可得然胶的热不可逆性的应用,已有较多研究。Cui等[6]将大豆分离蛋白与可得然胶制备的热致乳液凝胶开发成猪肉背部脂肪模拟物;Jiang等[13]将可得然胶加入肉馅中改善了香肠的理化性质与质构性质;Wu等[14]在带鱼肌原纤维蛋白中添加可得然胶,增强了带鱼凝胶的凝胶特性。同时,风味物质通常具有良好的反应活性,我们前期发现肉桂醛的添加可以调控乳清蛋白乳液凝胶的微观结构、热稳定性及流变性能等[15]。然而,已有研究均只是强调了蛋白质与可得然胶的复合体系在食品质地的开发与调控中的应用,较少考虑在这些体系中添加风味物质或将其作为风味物质的释放载体。

本研究拟以肉桂油为卤制品中风味组分代表,以蛋清蛋白和可得然胶作为凝胶基质材料,同时利用基质材料的热凝胶性能与热不可逆性以及肉桂醛与蛋白质的反应活性,制备具有热稳定性的乳液凝胶。探究肉桂油的添加对乳液凝胶特性的影响,进而研究在模拟高温卤制食品加工环境中乳液凝胶对肉桂油中活性成分肉桂醛的释放性能及乳液凝胶质构及微观结构的变化。本研究旨在为卤制品风味物质调控技术的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蛋清蛋白(食品级),湖北神地农业科贸有限公司;可得然胶 (食品级),上海鑫泰食品配料商城;大豆油(soybean oil, SO) (食品级),中粮福临门食品营销有限公司;肉桂油、大豆分离蛋白(生化试剂)、木薯淀粉(食品级)、尼罗蓝(生化试剂),上海源叶生物科技有限公司;明胶(食品级),成都明成捷康食品科技有限公司;Calcofluor White Stain (生化试剂),上海懋康生物科技有限公司;尼罗红(>97% HPLC),美国Sigma公司;其他试剂均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Ultra-Turrax T25型高速均质机,德国IKA公司;VT1200S型振动切片机,美国Bio-Rad公司;FV3000型激光共聚焦扫描显微镜,日本Olympus公司;TA-XT plus型质构仪,英国Stable Micro System公司;AR2000 ex型流变仪,美国TA公司;Master型光学微流变仪,法国Formulaction公司;CR-400型色差计,日本Konica-Minolta公司;Nexus 470型红外光谱仪,美国Nicolet公司;CF16RN型冷冻离心机,日本Hitachi公司;UV-1800型紫外可见分光光度计,日本Shimadzu公司。

1.3 实验方法

1.3.1 乳液凝胶的制备

称取9 g蛋清蛋白粉末与1 g可得然胶粉末同时分散于100 mL蒸馏水中,在25 ℃下持续搅拌3 h后于4 ℃放置过夜,即制得水相。称取5、7、9、11 g肉桂油,分别加入95、93、91、89 g水相,采用高速均质机以12 000 r/min的转速均质3 min,即制得肉桂油乳液。将所制备的乳液在90 ℃水浴中加热30 min形成肉桂油乳液凝胶,冷却后于4 ℃放置过夜待进一步使用与分析。乳液凝胶的制备过程如 图1。称取5 g大豆油与95 g水相混合,采用与制备肉桂油乳液凝胶相同的方法制备大豆油乳液凝胶,并将其作为对照组。根据蛋清蛋白、可得然胶与油相的比例,将乳液凝胶分别命名为9E1C-5SO、9E1C-5CO、9E1C-7CO、9E1C-9CO和9E1C-11CO。

1.3.2 乳液凝胶显微结构的观察

采用振动切片机将乳液凝胶切成厚度为80 μm的薄片,将切片在荧光染料中浸泡5 min后,在激光共聚焦扫描显微镜中观察,物镜放大倍数为20倍。荧光染料中含Calcofluor White Stain 100 μL、1 mg/mL尼罗蓝乙醇溶液100 μL、1 mg/mL 尼罗红异丙醇溶液100 μL,分别对可得然胶、蛋清蛋白与油相染色。

1.3.3 乳液凝胶持水率的测定

取5 g新鲜制备的乳液凝胶置于50 mL离心管中,在2 000 r/min下离心10 min。离心前后用滤纸除去乳液凝胶表面过量的水分。持水率(water holding capacity,WHC)采用式(1)计算。

(1)

式(1)中,WHC表示持水率,%;mt表示乳液凝胶离心前总质量,g;m表示乳液凝胶离心后质量,g。

1.3.4 乳液凝胶质构的测定

采用配备P/0.5探头的质构仪在TPA模式下测定乳液凝胶的质构性质,测试前、中、后的速度分别为1.5、1.0、1.0 mm/s,触发力为0.029 4 N,压缩至原来高度的30%,停留时间为5 s。

1.3.5 乳液凝胶色度的测定

乳液凝胶的色度采用色差计进行测定[16],记录L*、a*和b*值。其中L*表示亮度,“+”为偏白,“-”为偏暗;a*值表示红绿,“+”为偏红,“-”为偏绿;b*值表示黄蓝,“+”为偏黄,“-”为偏蓝。

1.3.6 乳液凝胶机械流变性能的测定

采用配备40 mm钢平板的流变仪监测样品凝胶化过程,间隙设置为1 mm。样品以2 ℃/min的速率从25 ℃升至90 ℃,保持30 min,并以相同速率从90 ℃降至25 ℃。应变(0.05%)与频率(1 Hz)分别由动态应变扫描和频率扫描结果确定。在样品边缘覆盖一层薄薄的硅油,以避免蒸发。

1.3.7 乳液凝胶微流变性能的测定

取20 mL新鲜乳液装入平底圆柱形玻璃瓶,置于光学微流变仪中,选择凝胶模式。样品以2 ℃/min的速率从25 ℃升至90 ℃,保持30 min,然后从90 ℃降至25 ℃。记录均方根位移(mean square displacement, MSD)随去相关时间的变化,采用RheoSoft Master v1.4.0.0软件自动计算弹性指数(elasticity index, EI)。

1.3.8 乳液凝胶化学组成表征

取冻干后的乳液凝胶样品与溴化钾以1∶100的质量比进行研磨并压片,于红外光谱仪中在分辨率4 cm-1、扫描次数32次、扫描范围4 000～400 cm-1的条件下进行测定。

1.3.9 肉桂醛释放率的测定

模拟食品加工环境中的释放介质。1) 用水、氯化钠(100 mmol/L)、醋酸(200 mmol/L)、乙醇(体积分数2%)溶液分别模拟调味环境中的盐、食醋和料酒;2) 用质量分数为5 mg/mL的明胶、大豆分离蛋白、木薯淀粉和果胶分散液模拟食品基质中的蛋白质和多糖。将模拟介质煮沸以模拟食品加工环境,再以固液比(g/mL) 1∶10的比例加入肉桂油乳液凝胶,煮制10、20、30、50、60、90、120、150、180、240、300 min后,分别从煮制不同时间的体系中取出 1 mL 溶液,同时补充相同体积的介质溶液[17]。

将取出的溶液离心(8 000 r/min, 10 min, 4 ℃)后收集上清液,并将上清液用无水乙醇稀释300倍,采用紫外可见分光光度计在波长285 nm下测定肉桂醛质量浓度。本研究中肉桂醛的释放率以水相中的肉桂醛残留率为准,不包括挥发与降解的量。肉桂醛质量浓度通过外标法定量,累积释放率(cumulative release percent, CRP)按照式(2)计算[17]。

(2)

式(2)中,cj与ci分别表示肉桂醛在j min和i min时的质量浓度,g/mL;Vtotal与Vtaken分别表示溶液体积和取出的溶液体积,mL;m表示样品中肉桂醛的质量,g。

1.3.10 乳液凝胶损失率的测定

参照Xue等[18]的方法,将经过在不同介质中煮制后的凝胶样品取出,在保证凝胶整体结构不破坏的情况下将凝胶块放入50 mL离心管中,以2 000 r/min的速度离心3 min。用滤纸除去凝胶中可挤出的水分,相对于凝胶的初始质量,计算损失率,每个样品设置3个重复样。

1.4 数据处理

所有定量实验重复3次,数据以均值±标准偏差表示。采用单因素方差分析(ANOVA)和邓肯(Duncan)多重比较分析数据的差异显著性,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 肉桂油的添加对乳液凝胶特性的影响

2.1.1 对乳液凝胶形貌与持水率的影响

不同肉桂油添加量的蛋清蛋白/可得然胶乳液凝胶的宏观与微观形貌以及持水率的观察和测定结果如图2。由图2(a)可知,所有乳液凝胶均呈现完整且表面光滑的块状形貌。含大豆油的乳液凝胶呈乳白色,添加肉桂油的样品呈亮黄色,这可能是因为肉桂油中的肉桂醛与蛋清蛋白发生席夫碱反应[19]。图2(b)中的绿色、蓝色与红色区域分别代表蛋清蛋白、可得然胶与油相。所有样品中的可得然胶均以颗粒状形式填充在蛋清蛋白中。大豆油乳液凝胶的液滴独立于蛋白相存在,且液滴粒径与分布不均匀;与大豆油乳液凝胶相比,肉桂油乳液凝胶中的液滴主要分布在蛋白相中,反映肉桂油形成的液滴与凝胶基质中的蛋清蛋白发生了相互作用,肉桂油液滴作为一种活性填料[20],增强了凝胶基质结构;同时肉桂油液滴粒径小且分布均匀,这可能与席夫碱反应使油水界面张力下降有关[21]。此外,随着肉桂油添加量的增加,凝胶逐渐出现孔洞,表明过量的肉桂油对凝胶结构的形成是不利的。从图2(c)可得,肉桂油乳液凝胶的持水率显著高于大豆油乳液凝胶,且当肉桂油添加量为5%时,持水率最高(达92%);但随着肉桂油添加量的增加,持水率逐渐减小。原因是大豆油乳液凝胶的基质结构相对较弱,导致较低的毛细管力,使保水能力较弱;肉桂油的添加增强了凝胶基质结构,从而增强了毛细管力,能截留住较多的水,但过量的肉桂油对凝胶结构有破坏作用。本研究表明,与大豆油乳液凝胶相比,肉桂油的添加改善了凝胶的基质结构与持水能力,且肉桂油质量分数为5%的样品,凝胶结构最强、持水率最高。

2.1.2 对乳液凝胶质构特性与色度的影响

不同肉桂油添加量的乳液凝胶质构特性与色度测定结果见表1。由表1可见,与大豆油乳液凝胶相比,肉桂油的添加显著增加乳液凝胶的硬度,可能是因为肉桂油中肉桂醛可与凝胶基质中蛋白质发生席夫碱反应,使凝胶网络结构更为致密,从而使硬度增加[12]。当肉桂油质量分数为5%时,凝胶硬度最大,达3.47 N;但肉桂油增加至7%以上,乳液凝胶的硬度降低(P<0.05)。 凝胶硬度降低的原因,一是随着油添加量的增加,液滴粒径增大,乳化剂的缺乏不能完全覆盖浓度较高的油滴[22];二是随肉桂油添加量增加,过多蛋白被肉桂醛吸附,使水相中的蛋清蛋白含量降低,从而减弱了水相中蛋白质之间的相互作用,难以在连续相中形成较强的网络结构[23],表明活性填料的数量对凝胶性质有较大影响[24]。同时肉桂油的质量分数为5%时,样品的弹性与大豆油乳液凝胶无明显差异,此后随着肉桂油添加量的增加,样品弹性均低于大豆油乳液凝胶(P<0.05)。内聚性是样品经第一次挤压形变后所表现出的对第二次挤压的相对抵抗能力,反映样品内部收缩力,结果表明,肉桂油的添加对凝胶内聚性无显著影响。本研究结果说明,与大豆油乳液凝胶相比,肉桂油的添加可改善乳液凝胶的硬度,当肉桂油质量分数为5%时,样品硬度最大。

由图1可看出,肉桂油添加后乳液凝胶由乳白色变为黄色。表1显示,肉桂油乳液凝胶L*值(亮度)明显大于大豆油乳液凝胶,且随着肉桂油添加量的增加,L*值逐渐增加,这是因为油相添加量越高,形成的乳液液滴就越多,凝胶表面光散射越强。所有样品的a*值均为负(偏绿色),肉桂油乳液凝胶a*的绝对值明显小于大豆油乳液凝胶。肉桂油乳液凝胶的b*值明显大于大豆油乳液凝胶,当肉桂油质量分数为5%时,b*值最大(超过40),但随着肉桂油添加量的增加,样品的b*值依次减小(P<0.05),这可能是因为反应产物的量发生变化,也可能是因为凝胶网络结构发生变化。本研究结果表明,当肉桂油质量分数为5%时,b*值最大,随着肉桂油的继续添加,b*值减小。

2.1.3 对乳液凝胶流变特性的影响

不同肉桂油添加量的乳液凝胶在形成过程中的机械流变特性变化如图3。由图3可见,在升温、恒温和降温过程中,所有样品的储能模量(G′)均大于损耗模量(G″),说明这些凝胶样品均以固体状态为主。在升温阶段,所有样品的G′和G″均快速增加,因为蛋清蛋白在升温过程中发生变性与聚集形成凝胶[25],同时可得然胶由热可逆凝胶转变为热不可逆凝胶[12],当温度达到90 ℃时(恒温阶段),乳液凝胶的形成趋于稳定。与大豆油乳液凝胶相比,肉桂油乳液凝胶模量快速升高的拐点提前,可能是因为肉桂油中的肉桂醛与蛋白质间的化学反应加快蛋清蛋白和可得然胶复合体系的凝胶化。在降温阶段,所有样品的G′和G″继续增加,因为蛋清蛋白和可得然胶形成的热致凝胶在冷却过程中均伴随着氢键的形成[26-27],提高了样品的凝胶强度。同时,质量分数为5%和7%的肉桂油乳液凝胶在降温阶段的G′和G″较为接近,且大于质量分数为9%和11%肉桂油样品凝胶的黏弹性值,这与质构性质分析中的硬度测定结果一致。本研究结果表明,与大豆油乳液凝胶形成过程相比,肉桂油的添加促进了凝胶网络的形成。

光学微流变仪可在无损条件下表征样品的黏性或黏弹性随时间的变化,实时监测乳液转化为乳液凝胶的过程[28]。不同肉桂油添加量的乳液凝胶在形成过程中的微流变特性变化见图4。由图4(a)可得,在升温阶段(25 ℃到90 ℃),所有样品的均方根位移(MSD)与去相关时间均呈线性相关,说明这些样品大部分液滴可以自由移动[29],更接近液体性质。与大豆油乳液凝胶相比,相同油添加量的肉桂油乳液凝胶去相关时间增加,且去相关时间随肉桂油添加量的增加而延长,可能是因为席夫碱反应加快网络结构的形成,限制液滴的运动。图4(b)显示,在恒温阶段(90 ℃),所有样品的MSD与去相关时间的线性关系减弱,表明该阶段样品产生了黏弹性,由于液滴网络相互作用,使液滴不能自由移动[28]。从图4(c)可知,进入降温阶段(90 ℃到25 ℃)后,所有样品的MSD曲线均出现明显的平台区,平台区的斜率接近于0,说明样品具有固体性质;在降温过程中凝胶网络结构的形成趋于稳定,样品弹性指数增加并趋于稳定,表明液滴的运动受凝胶网络结构限制,导致其运动速度的降低,但不同样品之间弹性指数差异并不明显。此外,所有样品经平台区后MSD曲线斜率增加,表明样品黏性下降[15]。由图4(d)可见,升温过程中所有样品的弹性指数增加[30],在降温过程中凝胶网络结构的形成趋于稳定,样品弹性指数增加并趋于稳定,表明液滴的运动受凝胶网络结构限制,导致其运动速度的降低,但不同样品之间弹性指数差异并不明显。本研究结果表明,与大豆油乳液凝胶形成过程相比,肉桂油的添加促进乳液向乳液凝胶的转变。

2.2 肉桂油的添加对乳液凝胶化学组成的影响

肉桂醛与蛋清蛋白是否发生了席夫碱反应可通过红外光谱证实,如图5。由图5可见,蛋清蛋白凝胶在1 657、1 522、1 230 cm-1处的特征峰分别为CO键的伸缩振动(酰胺Ⅰ带)、N—H键的面内弯曲(酰胺Ⅱ带)、C—N键的伸缩振动(酰胺Ⅲ带)[31-32]。蛋清蛋白/可得然胶复合凝胶与蛋清蛋白凝胶的吸收峰更接近,可得然胶的添加使蛋清蛋白凝胶的酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带发生了红移,说明两者发生了分子间相互作用[33]。与蛋清蛋白/可得然胶复合凝胶相比,肉桂油乳液凝胶的酰胺Ⅰ带峰变宽、强度增加,这是因为肉桂醛与蛋清蛋白之间发生席夫碱反应生成的亚胺键(CN) (位于 1 668～1 663 cm-1)与酰胺Ⅰ带部分重叠。同时,肉桂油中1 731 cm-1 (CO)处峰的消失以及肉桂油乳液凝胶的酰胺Ⅱ带发生蓝移(从1 540 cm-1蓝移至1 538～1 534 cm-1)且峰强度减弱(蛋清蛋白分子中氨基的消耗),说明席夫碱反应的发生。此外,肉桂油中748 cm-1与689 cm-1处为单取代苯的苯环上C—H键的面外弯曲振动,该单取代苯可能来自肉桂醛,在肉桂油乳液凝胶中由于亚胺键的形成使748 cm-1红移至752～750 cm-1,689 cm-1红移至690～698 cm-1。当肉桂油质量分数为11%时,谱图中存在较多肉桂油吸收峰,说明该样品中存在较多游离的肉桂油。本研究结果表明,肉桂油乳液凝胶中的肉桂醛与蛋清蛋白发生了席夫碱反应。

2.3 肉桂油的添加对乳液凝胶释放肉桂醛性能的影响

2.3.1 在模拟卤制食品加工环境下对乳液凝胶中肉桂醛的释放行为分析

图6为肉桂油乳液凝胶中肉桂醛在不同介质(水、氯化钠、醋酸、乙醇溶液及蛋白质、多糖溶液)中的释放情况。从图6可得,所有乳液凝胶中肉桂醛在前1 h内均快速释放,与介质特性无关,之后趋于平衡,但累积释放率均低于40%,达到持续释放的效果。随着肉桂油添加量增加,肉桂醛的释放受到抑制,肉桂油质量分数从5%增加至11%的乳液凝胶在水、氯化钠、醋酸和乙醇溶液中释放1 h后,肉桂醛的累积释放率分别从30.28%降至19.55% (降低35.44%) [图6(a)],从31.35%降至18.41% (降低41.28%) [图6(b)],从35.11%降至20.11% (降低42.72%) [图6(c)],从31.10%降至19.23% (降低38.17%) [图6(d)]。同时,肉桂醛的释放受介质的影响,与在水中释放相比,含5%肉桂油的乳液凝胶在氯化钠、醋酸与乙醇中的累积释放率分别增加了3.53%、15.95%、2.74%,其中酸性环境下肉桂醛的释放率增幅最大(15.95%);但在明胶、大豆分离蛋白及木薯淀粉、果胶中的累积释放率分别降低了25.30%、47.58%、20.48%、9.58%,其中果胶中的肉桂醛累积释放率降低最小(9.58%) [图6(e)至(f)]。这是因为乳液凝胶中肉桂醛的释放与下列因素相关:1) 油滴由于包埋在乳液凝胶的黏弹性网络中,肉桂醛在油水界面和基质中的迁移受到限制[24];2) 肉桂醛与凝胶基质共价交联,阻止其向外界的扩散[7, 24];3) 较高的油添加量,可以保留更多的挥发性化合物[34-35];4) 不同介质组分对乳液凝胶的影响不同,导致肉桂醛释放率有差异,比如蛋白质和多糖可能吸附于凝胶表面,使肉桂醛穿过凝胶表面变得困难,同时释放的肉桂醛可能与介质中的蛋白结合[36-37];5) 肉桂醛对热和氧敏感[38],在释放过程中存在部分肉桂醛的挥发与降解,影响肉桂醛的释放率。本研究结果表明,肉桂油质量分数为5%的乳液凝胶具有最高的肉桂醛累积释放率,释放介质中的调味料促进了肉桂醛的释放,其中在醋酸溶液中累积释放率最高,但蛋白质与多糖的存在会抑制其释放。

2.3.2 乳液凝胶在释放介质中物性结构的变化

添加质量分数为5%肉桂油的乳液凝胶在水、氯化钠、醋酸和乙醇溶液中煮制1 h后的形貌与损失率差异的实验结果见图7。图7(a)显示,乳液凝胶在不同介质中煮制1 h后仍可以保持较完整的块状结构,但表面出现孔洞,在醋酸溶液中样品体积略有缩小。煮制后释放介质变浑浊,可能是乳液凝胶中的液滴流出所致。表2为在不同释放介质中煮制1 h后,乳液凝胶质构特性测定结果。由表2可知,与煮制前的凝胶相比(表1),在醋酸中煮制后的凝胶变硬而弹性减弱,其余介质中煮制后变软但弹性增加,所有样品在煮制后内聚性有所增加。图7(b)表明,凝胶在氯化钠、醋酸与乙醇溶液中的损失率显著大于其在水中的损失率,且在酸性条件下损失率最大,达到35.54%,因此凝胶体积缩小最严重。由图7(c)可得,不同释放介质中的样品在煮制过程中仍保持凝胶结构,但随着煮制时间的延长,出现较多孔洞,且在醋酸中煮制1 h的凝胶孔洞最多、最大,这可能促进了肉桂醛的释放(图6)。本研究结果表明,乳液凝胶在醋酸中煮制后宏观与微观形貌、物性变化最大,从而对肉桂醛的释放性能影响最大。

3 结 论

本研究利用蛋清蛋白与可得然胶的热不可逆性制备了肉桂油乳液凝胶,探讨了肉桂油的添加对乳液凝胶宏观与微观形貌、质构与流变特性、色度及在不同介质中胶体释放风味组分肉桂醛性能的影响。与添加大豆油的乳液凝胶相比,肉桂油乳液凝胶形成得更快,凝胶网络结构更致密,其硬度、黏弹性、持水率显著增加,模量快速升高的拐点提前,最终产品的亮度与黄度也增加。乳液凝胶在模拟卤制品加工环境下能控制肉桂醛的释放,肉桂醛的释放行为与肉桂油添加量、介质性质有关。肉桂油添加量越高,肉桂醛释放率越低,在水中释放1 h后,肉桂油质量分数从5%增加至11%的乳液凝胶中肉桂醛的累积释放率降低35.44%。与在水中释放相比,含5%肉桂油的乳液凝胶在酸性环境下肉桂醛释放率增幅最大(15.95%),但蛋白质和多糖的存在使其至少降低9.58%。本研究表明,肉桂油的添加不仅可调控蛋清蛋白/可得然胶乳液凝胶的形成与凝胶特性,同时与释放介质共同影响肉桂醛的释放性能。本研究结果旨在为促进卤制品风味调控技术的发展,为卤制品品质标准化控制提供理论指导。

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Effects of Cinnamon Oil on Physicochemical Properties of Egg White Protein/Curdlan Gels and Release Behaviors of Cinnamaldehyde

ZHOU Tingting, GONG Jinhua, YANG Wen, LI Yan*

(College of Food Science and Technology/Key Laboratory of Environmental Correlative Dietology, Ministry of Education, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

Abstract：Controlling release of flavor components during brining process can potentially benefit to regulate the industrial standardization degree of brined product qualities. The heat-induced emulsion gels were fabricated after two-phase homogenization of water and oil by using egg white protein and curdlan as matrix material and cinnamon oil as the typical flavor component. The effects of cinnamon oil addition on gel properties and release behaviors of cinnamaldehyde were investigated. The results showed that the emulsion gels containing cinnamon oil became yellowish, the microstructures were denser, and the parameters of water holding capacity, hardness, storage and loss moduli were significantly improved compared with the emulsion gel containing soybean oil. Besides, when the mass fraction of cinnamon oil was 5%, the emulsion gel had the best gel properties. With the increase of cinnamon oil additions, the gel transition time of emulsion gels shortened, while their viscoelasticity decreased, with higher brightness and lower yellowness values. The Schiff base reaction occurred between cinnamaldehyde in cinnamon oil and egg white protein confirmed by infrared spectra, which thus promoted the formation and gel properties of emulsion gels. The release of cinnamaldehyde could be well controlled by the emulsion gels under simulated brined product processing environments. The release rate of cinnamaldehyde in aqueous phase reduced as cinnamon oil additions increased, and when the mass fraction of cinnamon oil was increased from 5% to 11%, cumulative release rate decreased by 35.44% after the emulsion gels cooked in water for 1 hour. Compared with cooking in water, the seasonings of sodium chloride, acetic acid, and ethanol promoted the release of cinnamaldehyde in the aqueous phase, and the cumulative release rate increased the most in acetic acid (15.95%). However, protein and polysaccharide in the simulated brine matrix inhibited cinnamaldehyde release, and the cumulative release rate decreased by more than 9.58%. During the simulated brine products processing, the original bulk morphology of emulsion gels kept intact. However, under the acidic condition, the texture of emulsion gels became stiffer after cooking, and meanwhile their volume decreased, their cooking loss rate was the highest, and their gel structure damaged the most severe. These factors promoted the release of cinnamaldehyde. Therefore, the textural and release properties of egg white protein/curdlan emulsion gels could be regulated by the addition of cinnamon oil as the active filler. The findings would potentially provide a technical reference for the development of flavor control release strategies in food industry.

Keywords：cinnamon oil; egg white protein; curdlan; emulsion gels; cinnamaldehyde; release behaviors

中图分类号：TS201.7; TS225.3; TS253.4

文献标志码：A

doi：10.12301/spxb202300122

文章编号：2095-6002(2023)04-0082-12

引用格式：周婷婷,宫金华,杨雯,等.肉桂油对蛋清蛋白/可得然胶凝胶理化特性及释放肉桂醛性能的影响[J]. 食品科学技术学报,2023,41(4):82-93.

ZHOU Tingting, GONG Jinhua, YANG Wen, et al. Effects of cinnamon oil on physicochemical properties of egg white protein/curdlan gels and release behaviors of cinnamaldehyde[J]. Journal of Food Science and Technology, 2023,41(4):82-93.

收稿日期：2023-03-03

基金项目：国家自然科学基金面上项目(31972976)。

Foundation: National Natural Science Foundation of China(31972976).

第一作者：周婷婷,女,博士研究生,研究方向为天然产物化学与功能食品。

*通信作者：李 艳,女,教授,博士,主要从事食品乳液方面的研究。

(责任编辑：叶红波)