《Food Hydrocolloids》：A colorimetric and fluorescent label based on water-soluble curcumin encapsulated by casein for real-time visual monitoring of food freshness
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蛋清泡沫的形成机制、影响因素及改性方法综述，涵盖物理（热处理、冻融、超声等）、化学（糖基化、磷酸化等）和生物（酶处理、发酵等）改性，提升其在烘焙和糖果等食品加工中的应用。
马彦秋|刘子木|杨晓雪|张华江|邢玉燕|高欣|刘耀通
中国东北农业大学食品科学学院，哈尔滨，150030
摘要
中国是全球最大的禽蛋生产国。蛋清作为这些鸡蛋的关键成分，富含营养，是食品工业中广泛用于食品生产和加工的重要原料。发泡是指通过搅打或搅拌蛋清来使其吸收空气，从而形成轻盈、蓬松的泡沫的过程。泡沫的形成主要是由于蛋清蛋白（EWP），尤其是卵白蛋白（OVA）的作用。当卵白蛋白加入液体中时，会展开并稳定气泡。蛋清蛋白的发泡在食品加工中至关重要，尤其是在烘焙食品和糖果制造中。本文综述了近年来关于蛋清蛋白发泡机制、影响因素及改进方法的最新研究进展。重点介绍了蛋清蛋白的改性方法，包括物理改性（热诱导变性、冻融改性、超声改性、脉冲电场改性、高压改性、球磨改性及紫外线辐照改性）、化学改性（添加剂修饰、糖基化修饰、磷酸化修饰、氧化修饰、亚临界水修饰和多酚修饰）以及生物改性（酶处理和发酵改性）。该综述旨在为蛋清蛋白在食品加工中的发泡研究和实际应用提供有价值的参考。
引言
鸡蛋富含多种营养成分，包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、无机盐和维生素，被誉为“理想的营养来源”（Réhault-Godbert等人，2019；Shidara等人，2023）。鸡蛋含有人体所需的所有必需氨基酸，具有很高的生物价值，因此成为食品加工中高质量的蛋白质来源（Puglisi & Fernandez，2022）。蛋清蛋白（EWP）是禽蛋蛋白的重要组成部分，由于其丰富的营养成分和功能性特性，在食品工业中发挥着重要作用。其中，蛋清蛋白形成稳定泡沫的能力尤为重要（Abeyrathne等人，2013；Narsimhan & Xiang，2018；Razi等人，2023；Stefanova等人，2021）。通过搅打蛋清蛋白来吸收空气的过程对于创造许多食品（尤其是烘焙食品和糖果）所需的轻盈蓬松质地至关重要（Jin等人，2023；Yang & Baldwin，2017）。泡沫的稳定性和质量对最终产品的质地和结构至关重要，因此理解和改进这些特性是食品科学研究的重点（Dong & Zhang，2021；Sangamithra等人，2015）。由蛋清蛋白制成的泡沫被广泛应用于烘焙、糖果制作以及充气食品的生产中（Brice?o-Ahumada等人，2022；Murray，2020；Stefanova等人，2021；Yazici & Ozer，2021）。
鉴于蛋清蛋白泡沫在食品生产中的广泛应用及其重要性，近年来人们在理解其发泡机制方面取得了显著进展（Ding等人，2020，2022；Fan等人，2024；Liu等人，2019）。研究人员重点分析了影响泡沫形成和稳定的内在和外在因素，特别是蛋白质组成、pH值、温度、机械搅拌以及脂质和蛋黄的存在（Li等人，2023b；Luo等人，2022；Sun等人，2023；Van der Plancken等人，2007；Zhang等人，2023）。这些因素都对泡沫的质量和稳定性起着关键作用，直接影响其在食品产品中的性能。基于这些基础研究，最近的研究探索了多种改进蛋清蛋白发泡特性的创新方法，包括物理改性（如预热、微波处理和超声处理，这些方法可以改变蛋白质结构以提高泡沫稳定性和体积）、化学改性（如糖基化、磷酸化和多酚修饰，以增强蛋白质与气泡的相互作用，从而形成更坚固且富有弹性的泡沫）以及生物改性（如酶处理，这些方法可以有针对性地改善特定蛋白质功能而不影响蛋清蛋白的整体质量）。这些进展促进了多种改性技术的发展，进一步拓展了蛋清蛋白在食品工业中的应用。
本文综述了该领域的最新进展，重点讨论了泡沫形成的机制、影响发泡行为的因素以及用于改善蛋清蛋白发泡的各种物理、化学和生物改性方法。通过整合现有知识并强调实际应用，本文旨在为致力于优化蛋清蛋白在食品加工中应用的研究人员和行业专业人士提供有价值的参考。
蛋清蛋白发泡与消泡机制
蛋白质主要因其表面活性和蛋白质膜的形成而具有发泡作用。例如，蛋清蛋白中的水溶性蛋白质可以吸附在气泡表面，降低表面张力（Murray，2020；Razi等人，2023）。在搅打过程中，这些蛋白质逐渐在气液界面固化，形成一层坚固且有弹性的薄膜，从而稳定泡沫。在泡沫形成过程中，蛋白质首先快速扩散并吸附在气液界面
影响蛋清蛋白发泡的因素
如图2所示，影响蛋白质发泡的因素可分为内在因素和外在因素。内在因素与蛋白质的分子组成和结构特性有关，包括蛋白质组成和大小、亚基大小和组成、疏水性和亲水性、二硫键、氧化或还原状态、亚基的结合或解离、热变性及聚集、功能基团的修饰等
改善蛋清蛋白发泡特性的方法
改善蛋清蛋白发泡特性的方法包括物理改性、化学改性和生物改性（见图3），具体细节如下。
结论
食品中的蛋白质具有很高的营养价值，被广泛应用于面包和啤酒等泡沫食品中，对食品的质地、风味和加工特性有显著影响。本文总结了物理改性、化学改性和生物改性对蛋清蛋白泡沫特性的影响及其机制，发现尽管不同改性方法对泡沫特性的影响程度不同，但某些方法可能会产生负面影响
作者贡献声明
马彦秋：项目监督、资源调配、项目管理和资金申请、数据整理。刘子木：初稿撰写、内容验证和正式分析。杨晓雪：撰写、审稿和编辑。张华江：方法论设计和概念构建。邢玉燕：数据可视化。高欣：撰写、审稿和编辑、项目监督。刘耀通：撰写、审稿和编辑、项目监督。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
我们感谢国家重点研发计划（2022YFD2101005）提供的财政支持。
