《Food Chemistry: X》：Effects of ultrasound–heat pretreated egg white powder addition on the quality, gel properties, and metatranscriptomic profiles of yogurt
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摘要专业翻译
蛋清粉掺入高蛋白酸奶中可能会干扰发酵剂菌种的性能和酸诱导凝胶的形成。本研究通过超声-热处理预处理后喷雾干燥制备蛋清粉（UHSD-prepared egg white powder），并评估其对凝固型酸奶的影响。与新鲜蛋清相比，UHSD制备的蛋清粉
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蛋清粉掺入高蛋白酸奶中可能会干扰发酵剂菌种的性能和酸诱导凝胶的形成。本研究通过超声-热处理预处理后喷雾干燥制备蛋清粉（UHSD-prepared egg white powder），并评估其对凝固型酸奶的影响。与新鲜蛋清相比，UHSD制备的蛋清粉表观溶菌酶活性降低了90.3%。添加1% UHSD制备蛋清粉的酸奶表现出改善的质构特性、持水能力和黏弹性能，而4%添加量则提高了pH值、降低了滴定酸度并削弱了部分质构参数。宏转录组学分析（metatranscriptomic analysis）显示，1%添加组中乳酸菌相关分类群的转录本代表性更高，而4%添加组中糖酵解/糖异生、丙酮酸代谢、糖苷水解酶（glycoside hydrolases）和糖基转移酶（glycosyltransferases）的转录代表性降低。UHSD制备的蛋清粉显示出作为调节酸奶品质的功能性成分的潜力。需要与常规喷雾干燥蛋清粉进行进一步比较，以阐明超声-热处理预处理的具体贡献。
论文解读
一、研究背景与问题
鸡蛋是优质膳食蛋白质的重要来源，蛋清蛋白占鸡蛋总蛋白的80.8%–88.3%，主要包含卵清蛋白、卵转铁蛋白、卵黏蛋白、卵类黏蛋白和溶菌酶等组分。蛋清蛋白凭借优异的凝胶性、起泡性和乳化性，在食品工业中具有广阔的应用前景，可作为天然蛋白质基成分改善食品体系的质构和稳定性。与液态蛋清相比，喷雾干燥蛋清粉具有货架期长、储运便捷、品质稳定和工业适配性高等优势，有利于其在发酵乳制品工业化生产中的应用。
然而，蛋清粉直接掺入酸奶等发酵乳制品仍面临挑战。首先，蛋清中天然存在的溶菌酶（lysozyme）通过特异性水解细菌细胞壁肽聚糖中N-乙酰胞壁酸与N-乙酰葡糖胺之间的β-1,4-糖苷键，表现出强抗菌活性，可能干扰酸奶发酵剂中部分乳酸菌的生长和发酵行为，进而影响产酸和凝胶网络形成。其次，喷雾干燥过程可引起蛋清蛋白的构象变化和蛋白质聚集，改变其功能特性，可能影响其在复杂食品体系中的表现。因此，在维持甚至改善蛋清蛋白功能特性的同时降低溶菌酶活性，是蛋清粉在发酵乳制品中应用的关键挑战之一。
超声、热处理及其联合预处理是改善蛋清粉功能特性并降低溶菌酶活性的有前景的策略。已有研究表明，超声预处理可有效破坏以溶菌酶为中心的蛋白质聚集体，增强蛋清粉的复水特性和界面功能性；干热处理可改善蛋清粉的界面特性并降低溶菌酶相关活性和抗原性；超声与温和热处理联合不仅能显著降低溶菌酶活性，还能改善喷雾干燥蛋清粉的乳化性、消化性和凝胶相关特性。然而，以往研究多聚焦于蛋清蛋白或蛋清粉基本理化与功能特性的改善，或通过添加蛋清/蛋清蛋白改善酸奶品质，但鲜有研究探索超声-热处理预处理后喷雾干燥制备的蛋清粉在酸奶发酵体系中的应用，尤其是其对酸奶凝胶网络形成、乳酸菌发酵以及相关微生物功能通路表达的影响尚不清楚。
二、研究内容与意义
本研究旨在评估添加不同量（0%、1%、2%和4%）的超声-热处理预处理后喷雾干燥制备的蛋清粉对酸奶理化性质、质构特性、凝胶结构和微生物转录谱的影响。研究结果表明，UHSD制备的蛋清粉表观溶菌酶活性较新鲜蛋清降低90.3%，有利于减少蛋清源溶菌酶对发酵剂菌种的潜在干扰。适量添加（1%）可改善酸奶的质构、持水能力和黏弹性能，而高添加量（4%）则提高了pH、降低了滴定酸度并削弱了部分质构参数。宏转录组学分析揭示了不同添加量下乳酸菌转录活性和碳水化合物代谢通路表达的差异。该研究为UHSD制备的蛋清粉作为功能性成分调节酸奶品质提供了实验依据，拓展了蛋清粉在发酵乳制品中的应用潜力。
三、主要技术方法
研究人员采用了以下关键技术方法：超声-热处理联合预处理结合喷雾干燥制备蛋清粉（UHSD-prepared egg white powder）；基于GB/T 25879-2010的溶菌酶含量和表观活性分光光度法测定；凝固型酸奶制备（以商业双菌株酸奶发酵剂接种，含德氏乳杆菌保加利亚亚种和唾液链球菌嗜热亚种）；色差分析；扫描电子显微镜（SEM）微观结构观察；pH和滴定酸度测定；持水能力（WHC）测定；质构剖面分析（TPA）；旋转流变仪稳态剪切和动态黏弹性能测试；宏转录组学测序分析（包括RNA提取、rRNA去除、文库构建、Illumina平台测序、de novo组装、基因预测与功能注释，分别比对NR、KEGG、eggNOG和CAZy数据库）。
四、研究结果
3.1 喷雾干燥和超声-热处理预处理后蛋清样品表观溶菌酶活性的变化
以溶壁微球菌为底物测定新鲜蛋清（FEW）、喷雾干燥蛋清粉（SD）和UHSD制备蛋清粉的表观溶菌酶活性。FEW的表观溶菌酶活性最高，达5660 U/mg。与FEW相比，SD和UHSD的表观溶菌酶活性分别显著降低54.6%和90.3%。喷雾干燥可能部分降低了蛋清溶菌酶的表观裂解活性，而超声-热处理联合预处理后喷雾干燥与更显著的活性降低相关。这种降低可能与超声诱导的构象变化和增强的分子间相互作用，以及后续72°C加热和喷雾干燥过程中溶菌酶与其他蛋清蛋白的进一步变性、聚集或复合物形成有关。
3.2 添加UHSD制备蛋清粉对酸奶外观、色泽和质构特性的影响
所有酸奶样品倒置后均保持稳定的凝固型凝胶结构，无明显乳清分离，表明UHSD制备蛋清粉的添加未破坏酸奶凝胶形成。色差分析显示，与对照组（CK）相比，添加组表现出更高的L值和更低的a和b*值，表明亮度增加、红色和黄色成分减少。质构分析显示，硬度在CK、1%和2%组间无显著差异，而4%组硬度显著降低；1%组弹性最高，4%组最低；1%组与4%组之间胶黏性存在显著差异。适量添加（1%–2%）可维持酸奶质构特性，而高添加量（4%）对部分质构参数产生负面影响。
3.3 添加UHSD制备蛋清粉对酸奶酸化行为的影响
酸奶pH总体上随UHSD制备蛋清粉添加量增加而升高，4%添加组（Y4）pH较CK组显著升高2.3%（pH 4.38）。滴定酸度呈相反趋势，随添加量增加逐渐降低，Y4组滴定酸度为93.8°T，较CK组显著降低4.4%。高添加量下pH升高和滴定酸度降低可能与配方组成变化、缓冲特性改变以及营养可利用性和基质条件变化有关。尽管如此，Y4组93.8°T的滴定酸度仍高于GB 19302-2025规定的发酵乳最低60°T要求，所有样品均满足基本酸度要求。
3.4 添加UHSD制备蛋清粉对酸奶凝胶网络特性的影响
1%添加组持水能力最高，显著高于CK、2%和4%组；CK组持水能力为64.3%，与2%和4%组无显著差异。SEM观察显示，所有样品均呈现典型酸奶凝胶网络结构。CK组凝胶结构相对松散、孔隙较大；添加UHSD制备蛋清粉后凝胶颗粒减小、网络结构更均匀致密，其中4%组效果最明显。流变学分析显示，所有样品均呈现典型剪切变稀行为；添加UHSD制备蛋清粉后表观黏度整体升高，且随添加量增加黏度曲线整体上移。频率扫描中所有样品的储能模量（G′）始终高于损耗模量（G″），表明体系以弹性行为为主，呈现典型弱凝胶或类固体特征；G′和G″均随添加量增加而整体升高，表明体系黏弹性增强。尽管SEM显示高添加量使凝胶结构更致密，但持水能力和质构参数并未随高添加量持续改善，这可能与酸化程度降低影响酪蛋白胶束的酸诱导聚集和连续凝胶网络形成有关。
五、讨论与结论总结
讨论部分指出，溶菌酶活性的降低有利于减少蛋清源溶菌酶对发酵剂菌种的潜在干扰，但现有溶菌酶测定方法并不能直接证明其对酸奶发酵过程中发酵剂活性的影响。UHSD制备蛋清粉添加后酸奶凝胶网络结构的变化可能与总固形物和蛋白质组成的改变以及蛋清蛋白作为外源蛋白组分参与酸诱导凝胶体系构建有关。高添加量下微结构致密化与宏观凝胶强度或持水性能的改善并不一致，酸化程度降低可能限制了酪蛋白胶束的酸诱导聚集和连续凝胶网络的形成。流变学增强可能与蛋白质和总固形物含量增加、水分流动性受限以及蛋清蛋白对混合蛋白体系组成和结构特性的影响有关。
研究结论表明，UHSD制备的蛋清粉作为一种功能性成分，具有调节酸奶品质的潜力。适量添加（1%）可改善酸奶的质构、持水能力和凝胶网络结构，而高添加量（4%）则通过改变酸化行为和蛋白质聚集过程限制了凝胶稳定性。宏转录组学分析揭示了不同添加量下乳酸菌转录活性和碳水化合物代谢通路表达的差异。未来需与常规喷雾干燥蛋清粉进行进一步比较，以阐明超声-热处理预处理的具体贡献。
