阻抗法檢測雞蛋新鮮度

余錦露，張 磊，孫雅靜，張 璟，郭愛玲,2,*

阻抗法檢測雞蛋新鮮度

余錦露1，張 磊1，孫雅靜1，張 璟1，郭愛玲1,2,*

（1.華中農業大學食品科技學院，湖北 武漢 430070；2.國家蛋品加工技術研發分中心，湖北 武漢 430070）

雞蛋在貯存過程中會發生一系列物理化學變化。在實際生活中，多以感官來衡量雞蛋的新鮮度。本實驗通過設立不同貯存條件，對不同溫度（4、25 ℃）、不同相對濕度（75%、85%、98%）組合下的6 組不同條件貯存過程中雞蛋的哈夫單位、蛋黃指數、pH值以及相對應的阻抗進行檢測。結果表明，在不同條件貯存過程中雞蛋新鮮度指標哈夫單位、蛋黃指數、pH值與阻抗之間表現出了較好的相關性，建立標準曲線，通過阻抗值的大小對應標準曲線可計算雞蛋新鮮度。阻抗法檢測雞蛋新鮮度具有操木作簡便、快速、結果準確等優點，可為蛋品企業雞蛋的保存提供一定的理論依據。

雞蛋；新鮮度；哈夫單位；蛋黃指數；pH值；阻抗法

雞蛋營養豐富，是人們日常生活中經常食用的食品。雞蛋的新鮮度直接影響著雞蛋的食用價值，因此對雞蛋新鮮度的檢測非常重要。雞蛋在新鮮度下降過程中往往伴隨著一系列物理、化學變化，這些變化會導致雞蛋的內外部指標以及一些其他指標發生變化，外在指標如蛋殼質量（顏色、結構、強度）、蛋形指數、蛋質量；內部指標主要包括蛋白品質（哈夫單位、蛋白高度與pH值）、蛋黃品質（蛋黃顏色、蛋黃膜強度）；其他指標如血斑和肉斑、滋味和氣味、衛生指標、化學成分、功能特性等。通過對這些指標檢測可以判別雞蛋的新鮮度[1-10]。

阻抗法由英國科學家Stewart[11]于1898年提出，最初是用于檢測微生物，其原理則是培養過程中，微生物的生長代謝會將培養基中的大分子電惰性物質分解為小分子的電活性物質，從而使培養基的導電性增加，阻抗減小。但直至上世紀70年代，該方法才開始在微生物檢測方法大規模開展研究并使用。1975年，自Ur和Brown根據阻抗變化檢測細菌濃度以來[12]，阻抗法在微生物檢測方面的研究越來越多[13-16]。相較于微生物的傳統檢測方法，利用阻抗法大大縮短檢測時間[17-19]。但是將阻抗法應用在微生物則要求所測定的樣品為純種微生物，無雜菌且阻抗變化圖已知，因此實用性不強。目前，大多數研究則是利用阻抗法來檢測食品的品質，檢測時間短且結果準確。張麗娜等[20]利用解凍草魚和冰鮮草魚的阻抗變化速率顯著差異的特點來區分魚體為冰鮮魚還是解凍魚。鄭應家[21]對腌制鴨蛋的理化品質及電學阻抗特性進行相關性分析，結果表明二者之間存在良好的相關性。本實驗建立了雞蛋在不同溫度和濕度貯存條件下，阻抗與哈夫單位、蛋黃指數、pH值3個指標之間的關系模型，研究利用阻抗法檢測雞蛋新鮮度的可行性，為雞蛋新鮮度的檢測提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞蛋樣品由武漢市洪山區九峰新躍養雞場提供。

1.2 儀器與設備

SHP-250型生化培養箱 上海精宏實驗設備有限公司；SF2000三按鍵電子數顯卡尺 桂林廣陸數字測控股份有限公司；pH計 杭州聯測自動化檢測有限公司；WK-6420阻抗儀 廣東東莞益源電子有限公司。

1.3 方法

1.3.1 貯存條件設立

將雞蛋置于溫度分別為4、25 ℃，相對濕度（relative humidity，RH）分別為75%、85%、98%，共6種不同條件下貯藏。分別將500 mL飽和NaCl（RH 75%）、KCl（RH 85%）、K2SO4（RH 98%）溶液裝入內徑300 mm的玻璃干燥器中，玻璃干燥器中置一隔板，隔板下為飽和鹽溶液，隔板上為雞蛋樣品。然后分別置于4、25 ℃的培養箱中貯藏。每隔6d取樣進行檢測，進行3次平行實驗。雞蛋新鮮度指標為哈夫單位[22]、蛋黃指數以及pH值[23]。

1.3.2 指標測定

1.3.2.1 哈夫單位

雞蛋稱質量后，打開蛋殼，將內容物平鋪在一塊平整玻璃板上。選取約距蛋黃1 cm處的濃厚蛋白，為3 個點，保證所取的3 個點分布均勻，且3 個點連接起來組成的三角形為等邊三角形，用游標卡尺測定蛋白高度。利用下式計算哈夫單位：

哈夫單位=100×lg（H-1.7×w0.37＋7.6）

式中：H為蛋白高度/mm，即雞蛋平攤在水平面上時蛋白的厚度；w為雞蛋質量/g。

1.3.2.2 蛋黃指數

參考孫俊等[24]的方法并稍加改進。雞蛋敲開放在平板上，先用游標卡尺測量蛋黃直徑即為蛋黃寬度。選擇蛋黃最高點處，用游標卡尺測其高度，所得結果為蛋黃高度。蛋黃指數為蛋黃高度與蛋黃寬度的比值。

1.3.2.3 雞蛋蛋清阻抗

雞蛋打入潔凈的25 mL燒杯中后，將阻抗儀的2 個電極分別插入蛋黃兩側的蛋清中，待阻抗值穩定后，記錄數據，平行3 次實驗取平均值。

2 結果與分析

2.1 雞蛋在不同溫度、濕度貯藏過程中哈夫單位的變化

圖1 4 ℃（A）和25 ℃（B）貯存過程中雞蛋的哈夫單位變化Fig. 1 Change in Haugh unit of eggs stored under different conditions

按照哈夫單位大小可將雞蛋新鮮度分為AA級、A級、B級和C級。其中哈夫單位大于等于72為AA級，可食用；哈夫單位在60～72之間為A級，可食用；哈夫單位在30～60之間為B級，不可食用；哈夫單位小于等于30為C級，不可食用。由圖1可以看出，當貯存溫度為4℃時，哈夫單位隨著貯存時間的延長逐漸下降，但均大于72，為AA級。當貯存溫度為25 ℃，RH為75%和85%時，雞蛋在前15 d為AA級，22 d后雞蛋的新鮮度降為A級。而RH為98%時，雞蛋在前8 d哈夫單位大于72，為AA級。15 d后哈夫單位為63，降為A級，22 d后哈夫單位為59，降為B級，不可食用。

2.2 雞蛋在不同溫度、濕度貯存過程中蛋黃指數的變化

雞蛋蛋清中含濃厚蛋白和稀薄蛋白，且兩者均含有卵黏蛋白，卵黏蛋白中的卵磷蛋白溶解酶會破壞蛋白結構，導致蛋白稀化，隨著貯藏時間延長，濃厚蛋白的含量降低，蛋質量下降，因此可通過蛋質量以及蛋白高度來衡量雞蛋新鮮度。再者，雞蛋的含水量大于70%，其中蛋黃含水量為50%左右，而蛋白含水量高達86%，蛋白中的水分除了通過蛋殼氣孔蒸發之外，由于蛋黃與蛋白間的蛋黃膜彈性在貯存過程中減弱，蛋白中的水分會滲入到蛋黃中，使蛋黃高度下降，寬度增加，蛋黃指數逐漸下降[24]。從圖2可知，在貯存過程中，蛋黃指數隨著貯存時間的延長逐漸減小。當貯存溫度為4 ℃，RH為75%、85%時，貯存15 d的蛋黃指數約為0.4左右，隨后逐漸減小；RH為98%時，雞蛋貯存8 d，其蛋黃指數遠低于0.4。而當貯存溫度為25 ℃，RH為75%時，貯存8 d后蛋黃指數低于0.4，36 d后蛋黃指數達到最小值0.32；RH為85%時，雞蛋貯存8 d的蛋黃指數為0.39，貯存36 d的蛋黃指數為0.31；RH為98%時，貯存22 d的蛋黃指數為0.31，29 d后蛋黃指數只有0.29。

圖2 4 ℃（A）和25 ℃（B）貯存過程中雞蛋蛋黃指數變化Fig. 2 Change in egg yolk index under different storage conditions

比較相同溫度、不同濕度下蛋黃指數可知，隨著濕度的增加，蛋黃指數下降更快。同時，比較相同濕度、不同溫度下蛋黃指數的變化，可發現溫度越高，蛋黃指數下降越快。因此，溫度、濕度越高，蛋黃指數下降越快。

2.3 雞蛋在不同溫度、濕度貯存過程中pH值的變化

圖3 4 ℃（A）和25 ℃（B）貯存過程中雞蛋pH值隨時間變化Fig. 3 Change in pH of eggs stored under different conditions

由圖3可以看出，隨著貯存時間的延長，雞蛋pH值在貯存期間呈上升趨勢。雞蛋初始pH值為8.0，之后上升至9以上。pH值在堿性范圍內，有助于增加雞蛋的抗菌性。相同溫度不同濕度條件下，濕度越大，pH值上升越快。相同濕度不同溫度條件下，溫度越高，pH值上升越快。

2.4 不同條件貯存過程中雞蛋蛋清阻抗的變化

圖4 4 ℃（A）和25 ℃（B）不同濕度貯存過程中雞蛋蛋清阻抗變化Fig. 4 Change in impedance of egg white stored under different conditions

由圖4可以看出，雞蛋蛋清阻抗隨著時間延長而減小。而且隨著濕度增大，阻抗減小也越快。在貯存過程中，隨著貯存時間的延長，雞蛋內部會發生一系列物理化學變化，如蛋白質分解產生揮發性鹽基氮、脂肪分解成游離脂肪酸等。這些變化的共同特點均為大分子的導電性弱的物質分解成為小分子導電性強的物質，因此蛋清的導電性增強，阻抗減小。同時，雞蛋貯存過程中蛋內產生的物理化學變化也會導致雞蛋品質的下降，因此可以推測蛋品質變化與阻抗之間存在一定的相關性。

2.5 貯存過程中雞蛋品質與雞蛋蛋清阻抗的相關性

表1 4 ℃、RH 75%貯存過程中雞蛋品質與阻抗相關性Table 1 Correlation between quality and impedance of eggs stored at 4 ℃and RH 75%

表2 4 ℃、RH 85%貯存過程中雞蛋品質與阻抗相關性Table 2 Correlation between quality and impedance of eggs stored at 4 ℃and RH 85%

表3 4 ℃、RH 98%貯存過程中雞蛋品質與阻抗相關性Table 3 Correlation between quality and impedance of eggs stored at 4 ℃and RH 98%

表4 25 ℃、RH 75%貯存過程中雞蛋品質與阻抗相關性Table 4 Correlation between egg quality and impedance during storage at 25 ℃ and RH 75%

表5 25 ℃、RH 85%貯存過程中雞蛋品質與阻抗相關性Table 5 Correlation between egg quality and impedance during storage at 25 ℃ and RH 85%

表6 25 ℃、RH 98%貯存過程中雞蛋品質與阻抗相關性Table 6 Correlation between egg quality and impedance during storage at 25 ℃and RH 98%

由表1～6可以看出，哈夫單位與蛋黃指數2 個指標與阻抗的線性擬合結果較好，相關系數均在0.94以上。pH值跟阻抗的線性關系比哈夫單位、蛋黃指數跟阻抗的線性關系差。4 ℃、RH 85%條件下，pH值與阻抗線性關系最好，但是相關系數也僅有0.72。25 ℃條件下，pH值跟阻抗線性關系比4 ℃條件下的效果好，相關系數均在0.8以上，其中RH 85%和RH 98%條件下相關系數在0.92以上。綜合來看，25 ℃條件下阻抗與蛋品質之間的線性關系較好，尤其是25 ℃、RH 85%和RH 98% 2 種條件下阻抗與蛋品質的線性關系最好。

2.6 擬合結果對雞蛋分級的影響

表7 4 ℃不同濕度貯藏條件下雞蛋等級與阻抗的關系Table 7 Correlation between egg grade and impedance during storage at 4 ℃and different humidities

利用哈夫單位與阻抗的擬合結果對雞蛋進行分級，確定不同條件下不同等級雞蛋對應的阻抗。從表7和表8可以看出，不同條件下相同等級雞蛋對應的阻抗值存在一定差異，這是因為不同條件下擬合曲線不同。因此采用阻抗評定雞蛋等級時，需要針對不同的貯存條件下的雞蛋建立不同的擬合曲線。

表8 25 ℃不同濕度貯存過程中雞蛋等級與阻抗關系Table 8 Correlation between egg grade and impedance during storage at 25 ℃and different humidities

3 結 論

本實驗采用哈夫單位、蛋黃指數以及蛋清pH值3 個指標檢測不同貯存條件下雞蛋的新鮮度。研究表明，隨著貯存時間的延長，雞蛋哈夫單位、蛋黃指數下降，pH值上升。雞蛋品質隨貯存時間的延長而下降，與杜丹萌[25]、Jones[26]等研究結果一致。經實驗發現，在同一溫度下，濕度越大，雞蛋品質下降越快。而在同一濕度下，溫度越高，雞蛋品質下降越明顯，因此，貯存條件的溫度和濕度是影響雞蛋品質的重要因素[27]，低溫、干燥的貯存環境可延長雞蛋的貯存時間。

經研究發現，不同貯存條件下，阻抗與哈夫單位、蛋黃指數表現出了較好的線性關系，相關系數均在0.94以上。另外，在25 ℃條件下，阻抗與pH值的線性關系較好，相關系數高于0.8。一般認為，相關系數的絕對值在0.8以上才可能是高度相關的[28-29]，而4 ℃條件下，阻抗與pH值的線性相關系數菌低于0.73，則表明當貯存溫度為25 ℃時，可利用阻抗快速檢測雞蛋品質。

通過擬合結果測定雞蛋不同等級對應的阻抗值，阻抗的檢測比哈夫單位的檢測簡單快速。但是，不同條件下雞蛋相同等級所對應的阻抗存在一定的差異，因此針對不同條件下雞蛋樣品建立了不同的標準曲線。研究表明蛋清阻抗與雞蛋品質之間存在著很好的相關性，利用蛋清阻抗判斷雞蛋的新鮮度，具有操作簡便、快速、結果準確等優點，是一種較為實用的方法。

[1] 劉明, 磊慶, 屠康, 等. 電子鼻檢測雞蛋貨架期新鮮度變化[J]. 農業工程學報, 2010, 26(4)∶ 317-321. DOI∶10.3969/j.issn.1002-6819.2010.04.054.

[2] 王巧華, 周平, 熊利榮, 等. 雞蛋光反射特性及其與新鮮度的關系[J]. 華中農業大學學報, 2008, 27(1)∶ 140-143. DOI:10.3321/j.issn:1000-2421.2008.01.030.

[3] 王樹才, 魏小彪. 雞蛋敲擊響應特性與其新鮮度的相關性[J]. 華中農業大學學報, 2009, 28(3)∶ 73-76. DOI:10.3321/j.issn:1000-2421.2009.03.027.

[4] 劉艷, 李慶武, 黃小微, 等. 雞蛋透光圖像特征提取與新鮮度檢測模型研究[J]. 科學技術與工程, 2015, 15(25)∶ 73-76. DOI:10.3969/j.issn.1671-1815.2015.25.013.

[5] 付丹丹, 王巧華. 雞蛋新鮮度、pH值及黏度的高光譜檢測模型[J].食品科學, 2016, 37(22)∶ 173-176. DOI∶10.7506/spkx1002.6630-201622026.

[6] 熊利榮, 丁幼春, 劉儉英, 等. 雞蛋新鮮度隨貯藏時間變化規律的研究[J]. 湖北農業科學, 2004(4)∶ 118-119. DOI∶10.3969/j.issn.0439-8114.2004.04.042.

[7] 王巧華, 任奕林, 文友先. 基于BP神經網絡的雞蛋新鮮度無損檢測方法[J]. 農業機械學報, 2006, 37(1)∶ 104-106. DOI:10.3969/j.issn.1000-1298.2006.01.028.

[8] 劉鵬, 屠康, 潘磊慶, 等. 基于D-S證據理論的雞蛋新鮮度多傳感器融合識別[J]. 農業機械學報, 2011, 42(8)∶ 122-127. DOI:10.3969/j.issn.1000-1298.2011.08.024.

[9] 詹小琳, 楊璐, 鄭麗敏, 等. 基于電子舌系統的雞蛋新鮮度檢測[J]. 農業網絡信息, 2015(6)∶ 21-25. DOI:10.3969/j.issn.1672-6251.2015.06.006.

[10] 徐彥偉, 崔建鵬, 頡潭成, 等. 基于多信息融合的雞蛋新鮮度檢測研究[J]. 中國家禽, 2014, 36(8)∶ 32-36. DOI:10.3969/j.issn.1004-6364.2014.08.008.

[11] STEWART G N. The changes produced by the growth of bacteria in the molecular concenrration and eletrical conductivity of culture media[J]. Journal of Experiment Medicine, 1899(4)∶ 235-243.

[12] UR A, BROWN D F. Impedance monitoring of bacterial activity[J]. Journal of Medical Microbiology, 1975, 8(1)∶ 19-28.DOI∶10.1099/00222615-8-1-19.

[13] HARDY D, KRAEGER S J, DUFOUR S W. Rapid detection of microbial contamination in frozen vegetables by automated impedance measurements[J]. Applied & Environmental Microbiology, 1977,34(1)∶ 14-17. DOI:10.3161/150811011X578624.

[14] DUPONT J, DUMONT F, MENANTEAU C, et al. Calibration of impedance method for rapid quantitative estimation of Escherichia coli in live marine bivalve mollusks[J]. Journal of Applied Microbiology,2004, 96(4)∶ 894-902. DOI∶10.1111/j.1365-2672.2004.02218.x.

[15] WEIHE J L, SEIBT S L, HATCHER W S. Estimation of microbial populations in frozen concentrated orange juice using automated impedance measurements[J]. Journal of Food Science, 1984, 49(1)∶243-245. DOI∶10.1111/j.1365-2621.1984.tb13718.x.

[16] FIRSTENBERG-EDEN R, VAN SISE M L, ZINDULIS J. Impedimetricestimation of coliforms in dairy products[J]. Journal of Food Science, 1984,49(6)∶ 1449-1452. DOI∶10.1111/j.1365-2621.1984.tb12818.x.

[17] ORIS C, TORRIANI S, BATTISTOTTI B. Impedance measurements to assess microbial contamination of ready-to-use vegetables[J].European Food Research and Technology, 1997, 205(3)∶ 248-250.DOI∶10.1007/s002170050160.

[18] GROSSI M, LANZONI M, POMPEI A. Detection of microbial concentration in ice-cream using the impedance technique[J].Biosensors & Bioelectronics, 2008, 23∶ 1616-1623. DOI∶10.1016/j.bios.2008.01.032.

[19] 杜寒春, 莫建光, 盧安根. 電阻抗法檢測低酸性罐頭食品商業無菌的方法研究[J]. 廣西科學院學報, 2010(26)∶ 329-332. DOI∶10.13657/j.cnki.gxkxyxb.2010.03.026.

[20] 張麗娜, 沈慧星, 羅永康. 草魚貯藏過程中導電特性變化規律的研究[J]. 淡水漁業, 2010, 40(5)∶ 59-62. DOI:10.3969/j.issn.1000-6907.2010.05.011.

[21] 鄭應家. 鴨蛋腌制中電學阻抗性質與品質變化規律的研究[D].無錫∶ 江南大學, 2013∶ 40-43.

[22] 張玉華, 侯成杰, 孟一, 等. 雞蛋物流過程中品質變化規律研究[J].食品科技, 2011, 36(8)∶ 50-53. DOI∶10.13684/j.cnki.spkj.2011.08.042.

[23] 翁志龍. 蛋白制主要指標之一∶ 哈夫單位[J]. 家禽, 1981(1)∶ 40.DOI∶10.16372/j.issn.1004-6364.1981.01.022.

[24] 孫俊, 劉彬, 毛罕平, 等. 基于介電特性與蛋黃指數回歸模型的雞蛋新鮮度無損檢測[J]. 農業工程學報, 2016, 32(21)∶ 290-295.DOI∶10.11975/j.issn.1002-6819.2016.21.040.

[25] 杜丹萌, 王風諾, 王世平. 雞蛋新鮮度隨貯藏條件變化規律的研究[J].食品科技, 2014, 39(5)∶ 26-29. DOI∶10.13684/j.cnki.spkj.2014.05.007.

[26] JONES D R, ANDERSON K E, CURTIS P A, et al. Microbial contamination in inoculated shell eggs∶ Ⅰ. Effects of layer strain and hen age[J]. Poultry Science, 2002, 81(5)∶ 715-720. DOI∶10.1093/ps/83.1.95.

[27] BISHWO P M, UN T L. Quality assessment of Riptortus pedestris(Hemiptera∶ Alydidae) eggs cold-stored at different temperature and relative humidity regime[J]. Bilolgical Control, 2013, 64(2)∶ 132-137.DOI∶10.1016/j.biocontrol.2012.10.012.

[28] 賴蔚冬, 黃吉城, 戴昌芳. 電阻抗法快速測定食品中菌落總數的應用研究[J]. 中國食品衛生雜志, 2001(13)∶ 13-15. DOI∶10.13590/j.cjfh.2001.04.004.

[29] 黃吉城, 賴蔚冬, 戴昌芳. 電阻抗法快速測定飲用純凈水中細菌和真菌總數的研究[J]. 中國衛生檢驗雜志, 2001, 11(1)∶ 19-20.DOI:10.3969/j.issn.1004-8685.2001.01.007.

Detection of Egg Freshness Using Impedance Method

YU Jinlu1, ZHANG Lei1, SUN Yajing1, ZHANG Jing1, GUO Ailing1,2,*
(1. College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China;2. National Research and Development Center for Egg Processing, Wuhan 430070, China)

A series of physical and chemical changes occur during the storage of eggs. In reality, the freshness of eggs is mostly measured by sensory evaluation. In this study, we tested the freshness of eggs stored under different conditions of temperature (4 and 25 ℃) and humidity (RH 75%, RH 85%, and RH 98%) by Haugh unit, egg yolk index, pH and impedance. The results showed good correlations of impedance with three other properties. The correlations were plotted,indicating that the freshness of eggs can be determined by using impedance values. The method could be performed simply and rapidly with accurate results, providing a promising tool for the detection of egg freshness in the egg industry.

egg; freshness; Haugh unit; egg yolk index; pH; impedance

DOI∶10.7506/spkx1002-6630-201724033

TS253.4

A

1002-6630（2017）24-0208-05

余錦露, 張磊, 孫雅靜, 等. 阻抗法檢測雞蛋新鮮度[J]. 食品科學, 2017, 38(24)∶ 208-212. DOI∶10.7506/spkx1002-6630-201724033. http∶//www.spkx.net.cn

YU Jinlu, ZHANG Lei, SUN Yajing, et al. Detection of egg freshness using impedance method[J]. Food Science, 2017,38(24)∶ 208-212. (in Chinese with English abstract) DOI∶10.7506/spkx1002-6630-201724033. http∶//www.spkx.net.cn

2017-01-18

公益性行業（農業）科研專項（201303084）

余錦露（1992—），女，碩士研究生，研究方向為食品安全。E-mail：yjl2690307424@163.com

*通信作者：郭愛玲（1965—），女，教授，博士，研究方向為食品微生物和食品安全。E-mail：ailingguo234@163.com