混合设计用于研究基于商业水胶体的鸡蛋替代品与单甘酯凝胶之间的相互作用,以实现马芬配方中部分鸡蛋的替代

时间:2026年2月21日
来源:Food Chemistry

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部分蛋替代品在松饼配方中的优化及功能特性研究。通过混合设计方法优化含商业蛋 replacer(CER)和单甘酯凝胶的新配方,以三个变量(蛋、水、CER和单甘酯凝胶)为参数,确定53%蛋替代率下的最佳配方。研究发现CER与单甘酯凝胶协同作用可提升松饼硬度(2.3N)、高度及保质期性能,同时通过FTIR和荧光光谱证实其抗氧化机制,感官评价显示优化配方更受认可。

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Ameni Dhieb|Haifa sebii|Abir Mokni Ghribi|Rihab Yahyaoui|Romdhane Karoui|Hamadi Attia|Souhail Besbes
突尼斯斯法克斯大学,斯法克斯国家工程学院,分析、增值与食品安全实验室

摘要

本研究探讨了在马芬配方中部分替代鸡蛋的可能性。采用混合设计方法优化了一种新配方,该配方基于三个变量:X1(鸡蛋)、X2(水和商业鸡蛋替代品CER)以及X3(单甘酯凝胶)。对CER的理化及技术功能特性进行分析后发现,其蛋白质和碳水化合物含量分别为23.71%和65.25%。在硬度(F)、高度(H)以及综合硬度与高度(FH)方面获得了三个最佳参数。鸡蛋替代比例达到53%时,F和H的性能最佳;而FH的最佳替代比例为41%。最终马芬的理化特性显示,最佳配方中的蛋白质和碳水化合物含量分别约为12%和50%,高于对照组(分别为10%和47%)。扫描电子显微镜观察发现,最佳配方下的马芬颜色更深,含有更多空气,结构也更疏松。傅里叶变换红外光谱(FTIR)和荧光光谱分析表明,CER和单甘酯凝胶限制了氧化剂的活性,降低了分子流动性,从而保护了色氨酸和维生素A免受降解。储存过程中对马芬硬度和高度的监测结果显示,最佳配方产品的硬度(2.3 N)和高度均优于对照组。感官评估表明,最佳配方的马芬得分最高,证实了其优越性。

引言

鸡蛋是食品尤其是烘焙产品中最重要的成分之一,它们具有乳化、发泡、稳定和凝固等关键功能,能够赋予产品体积、颜色、质地、风味和营养价值(Aslan & Ertaş 2020, Gallo et al., 2020, Cho et al., 2023)。此外,鸡蛋因其高蛋白质含量而在人类饮食中占据重要地位,被视为蛋白质的主要来源之一(Lomakina & Mikova, 2006)。然而,近年来鸡蛋在食品配方中的使用量有所减少,主要原因包括消费者过敏、与鸡蛋蛋白中的过敏原(如 avidin)相关的高胆固醇问题,以及制造商对降低成本和延长产品保质期的需求(Hedayati et al., 2021, Rondoni et al., 2020)。某些人群因宗教信仰、健康问题或生活习惯选择避免食用含鸡蛋的产品(Arozarena et al., 2001)。事实上,鸡蛋过敏反应的增多促使人们更早地开始食用植物基鸡蛋替代品(Pappos, 2024)。鸡蛋中的主要过敏原主要存在于蛋清中,尤其是卵白蛋白、卵转铁蛋白和溶菌酶,可能引发从潜在致命的过敏性休克到皮肤反应等多种症状(Zhu et al., 2018; Singh et al., 2017)。尽管有研究表明鸡蛋摄入与心血管疾病可能存在关联(Elkin, 2017; Fernandez & Murillo, 2022),但相关数据仍存在争议。如今,全球许多人遵循素食主义,尤其是乳素素食者和纯素食者(Key et al., 2006),他们的饮食选择受宗教法规影响。经济因素也是影响鸡蛋使用的重要因素,如高成本、冷链运输困难以及鸡蛋保质期短等问题。鸡蛋属于易腐食品,需要冷藏储存,增加了成本和物流难度。此外,禽流感爆发和饲料价格上涨等因素导致鸡蛋价格波动,使得食品生产商难以预测鸡蛋供应。因此,食品生产商正在寻找更可靠且经济实惠的替代品(Lin et al., 2017a)。鉴于这些限制,食品行业非常关注开发可用于各种产品的鸡蛋替代品,尤其是马芬,因为马芬的体积和质地很大程度上依赖于鸡蛋。马芬是一种广受欢迎的小吃,具有即食性、美味、低成本、柔软多孔的口感(Kaur & Kaur, 2018; Shih et al., 2020)。马芬面糊的主要成分(鸡蛋、小麦粉、糖、油和牛奶)对产品的质地、外观和营养价值有显著影响(Beegum et al., 2017; Xu et al., 2020)。许多研究者探索了用其他成分替代鸡蛋的可能性,其中植物蛋白被认为是一种良好的替代品(Rondoni et al., 2020)。这些替代品通常被认为比鸡蛋更环保、更健康(Grizio & Specht, 2018)。与鸡蛋相比,植物蛋白在保持食品质地和感官特性方面也发挥着重要作用,因为它们具有优异的技术功能(如保湿性、表面特性和质地特性)。多项研究评估了不同来源的植物蛋白作为鸡蛋替代品的潜力,如大豆(Rahmati & Mazaheri Tehrani, 2014)、豌豆(Lin et al., 2017)、扁豆(Jarpa-Parra et al., 2017)和奇亚籽凝胶(Gallo et al., 2020)。这些研究还强调了替代对最终产品质量的影响。Jarpa-Parra等人(2017)发现,用扁豆蛋白替代50-100%的鸡蛋/牛奶蛋白对蛋糕的体积没有明显影响,但硬度及咀嚼性的表现随储存时间延长而变差。研究表明,扁豆蛋白可以完全或部分替代鸡蛋/牛奶蛋白,作为蛋糕中的泡沫和乳化稳定剂,生产出质量可接受的产品。
除了植物蛋白外,商业鸡蛋替代品还包含多种其他成分(Lin et al., 2017),如羟丙基甲基纤维素、卡拉胶等水胶体,以及乳化剂(如卵磷脂、单甘酯和二甘酯、甘油单硬脂酸酯、硬脂酰乳酸钠等)(Yazici & Ozer, 2021)。多糖通常会改变流变性质,增加水分结合能力和凝胶形成,从而使食品基质变稠。此外,它们还可用于稳定泡沫和乳液。乳化剂有助于形成稳定的乳液,含有亲脂性和亲水性基团,可改善产品的流变性质、糊状物的凝胶化温度、质地、颜色和体积(Fakhernia et al., 2023)。
先前的研究表明,在马芬配方中部分或完全替代鸡蛋并不总能改善关键品质指标(如体积、质地或储存稳定性)。因此,本研究通过结合使用蛋白质分离物-多糖商业鸡蛋替代品(CER)和单甘酯凝胶来部分替代鸡蛋,以提升马芬品质。基于CER和单甘酯凝胶能同时模拟鸡蛋的多功能作用的假设,采用混合设计方法优化了马芬配方,并评估了替代对糊状物性质及优化后马芬的理化与结构特性的影响。最后,将评估储存对马芬品质的影响,并进行感官评价以验证部分替代鸡蛋的有效性。

材料说明

原材料

CER(含大豆、豌豆和乳清蛋白分离物及多糖)、单甘酯凝胶和柠檬酸购自突尼斯斯法克斯的食品添加剂与助剂协会(SGAAA)。蔗糖、鸡蛋(分别含37.64%、60.08%的脂肪、蛋白质和碳水化合物)、泡打粉、玉米油、盐、榛子香精和面粉均从当地市场采购。其他试剂均为分析级。

商业鸡蛋替代品的理化特性

使用pH计测量了pH值

商业鸡蛋替代品的理化及技术功能特性

确定CER的各种成分是了解其理化特性与技术功能特性的关键步骤。表1总结了CER的理化及技术功能特性。水分活度(0.290)表明其在室温下具有较长的保存期限,且不易受微生物侵袭(Masmoudi et al., 2020)。CER可归类为弱碱性混合物(pH值

结论

本研究通过使用不同组合的CER和单甘酯凝胶实现了马芬配方的部分鸡蛋替代优化。实验表明,用CER替代鸡蛋后,马芬的质量优于对照组。CER与单甘酯凝胶的结合在混合过程中增加了气泡数量,使得马芬更加蓬松柔软。

作者贡献

A.D和R.Y负责实验设计及数据分析,A.D撰写了论文。H·S、A.M.G和R.K指导实验、数据分析、审稿和编辑,S·B监督项目并审稿。所有作者均阅读并同意发表的论文版本。

作者贡献声明

Ameni Dhieb:撰写初稿、方法学设计、数据分析。Haifa sebii:撰写初稿、实验设计、数据分析、审稿和编辑。Abir Mokni Ghribi:撰写、审稿与编辑、项目监督、方法学设计、概念构思。Rihab Yahyaoui:数据分析。Romdhane Karoui:撰写、审稿与编辑、软件应用、方法学设计。Hamadi Attia:撰写、审稿与编辑、方法学设计、概念构思。Souhail Besbes:撰写、审稿与编辑、验证。

资金支持

本研究由突尼斯高等教育与科学研究部资助。

未引用参考文献

Muik, Lendl, Molina-Díaz和Ayora-Cañada, 2005

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

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