Introduction

蛋清蛋白因其优异的起泡性在烘焙食品等领域应用广泛，但其起泡能力（foaming capacity，FC）极易受冷冻贮藏影响。此前的研究发现，超临界二氧化碳（supercritical carbon dioxide，SCCD）虽能大幅提升蛋清蛋白的FC，但同时也严重损害其起泡稳定性（foaming stability，FS）。为解决这一关键产业难题，华中农业大学食品科学技术学院、国家蛋品加工技术研发分中心蔡朝霞教授团队创新性地引入蔗糖，与SCCD协同处理蛋清蛋白，系统考察并阐释了其在提升FC和冻融稳定性方面的潜力与机制。

Results

研究结果表明，SCCD-蔗糖协同处理显著增强了蛋清蛋白的FC，在9 MPa压力下处理60 min并添加10 g/100 mL蔗糖时，FC较对照组提升了4.6 倍，达到139.5%，同时弥补了SCCD单独处理对FS的负面影响。在反复冻融循环中，协同处理后的蛋清蛋白FC保持良好，FS未出现显著下降。

图1 SCCD-蔗糖处理对FC/FS的影响（A），泡沫体积随时间的变化（B）；冻融循环后样品的FC/FS（C）和冻融循环后泡沫体积随时间的变化（D）

机制分析表明，蔗糖主要通过两方面发挥关键作用。一方面，蔗糖与蛋清蛋白通过疏水作用及氢键结合，诱导形成更大尺寸的蛋白质聚集体，提高体系黏度，有效减缓泡沫排水速率；另一方面，圆二色光谱和傅里叶变换红外光谱分析表明，蔗糖有利于促进蛋清蛋白二级结构中α-螺旋相对含量增加，使界面蛋白膜更致密有序，显著提升弹性模量。扫描电镜图像进一步显示，经协同处理后，蛋清蛋白在气泡界面形成了更为连贯致密的网络结构，有力抑制了泡沫破裂和聚结。综合来看，蔗糖的加入不仅弥补了SCCD造成的蛋白结构松散，还协同性地稳定了气泡界面膜，从而显著提升了冻融过程中的FC。

图2 用SCCD-蔗糖处理的蛋清在粒径（A）、粒径分布（B）、冻融循环后的粒径（C）和冻融循环后的粒径分布（D）方面的变化

图3 SCCD-蔗糖处理后的蛋清的SEM（×2000）

Conclusion

此项研究揭示了SCCD与蔗糖协同提升蛋清蛋白FC及冻融稳定性的分子机制，为实现高起泡性及高稳定性蛋液产品的物理改性提供了可行路径，对于推动蛋品加工行业的技术升级具有重要意义。

Abstract

This study investigated the synergistic effects of supercritical carbon dioxide (SCCD) combined with sucrose treatment on the foaming properties and freeze-thaw stability of egg white protein (EWP). The results demonstrated that SCCD-sucrose treatment significantly enhanced the foaming capacity, achieving a maximum of 139.5% (4.6-fold increase over the control) at 9 MPa for 60 min with 10 g/100 mL sucrose, while maintaining the foaming stability (FS) which was compromised by SCCD treatment alone. Furthermore, the treated EWP exhibited markedly improved stability against repeated freeze-thaw cycles. Mechanism analysis revealed that sucrose promoted the formation of larger protein aggregates, as evidenced by increased particle size, and significantly reduced surface tension, enhancing adsorption at the air-water interface. Fourier transform infrared spectroscopy indicated a rise in α-helix relative content, contributing to structural ordering, while rheological measurements showed improved elastic modulus (G′), supporting FS. Scanning electron microscopy further revealed a more cohesive and dense protein network of SCCD-sucrose treated group. These synergistic modifications counteracted the structural loosening induced by SCCD and facilitated the formation of a robust interfacial film. The findings provide an effective and promising physical modification strategy for enhancing the functional performance of frozen-stored egg white liquid in the egg processing industry.

引文格式

Ding L, Xia M, Zhang X, et al. Boosting foam performance of egg white protein: synergy between supercritical carbon dioxide and sucrose for superior freeze-thaw stability. Food Science of Animal Products, 2026, 4(3): 9240170. https://doi.org/10.26599/FSAP.2026.9240170

蔡朝霞   教授

华中农业大学食品科学技术学院蛋品加工技术国家地方联合工程研究中心 主任

主要研究领域为蛋与蛋制品加工与高值化利用。获得湖北省杰出青年基金项目，中国蛋品加工业“十大杰出人物”、江苏省“双创计划”领军人才、山东省发改委重点扶持区域引进急需紧缺人才以及华中农业大学“狮山硕彦”计划拔尖人才B岗；现任亚洲蛋品协会常务理事、湖北洪山实验室独立研究员以及湖北省科技特派员；主持制订《禽蛋中卵黄免疫球蛋白的测定》《食用蛋粉生产操作规范》《蛋与蛋制品分类与代码》及《洁蛋流通技术规范》等行业标准。主持国家自然科学基金，科技部重大星火项目，公益性行业专项子课题，湖北省重点研发以及山东省省级项目等。获得湖北省科技进步一等奖2 项，二等奖1 项，2022年美国家禽协会PSA蛋品科学年度研究奖1 项。担任国际期刊《Food Science of Animal Products》副主编以及《Food Science and Animal Resource》国际编辑。作为主编与副主编出版蛋品专著《蛋品加工新技术》、教材《蛋与蛋制品工艺学》。授权发明专利8 项、主持成果鉴定1 项，参与完成鉴定成果5 项。以第一作者和通信作者在国内外发表相关研究学术论文110余篇，其中SCI 80 篇、EI收录7 篇。

丁礼贤 讲师

丁礼贤，女，现为湖北经济学院讲师。主要研究方向为蛋清蛋白的高值化加工、固定化酶体系的构建，目前发表SCI论文5 篇，EI论文1 篇。

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