“枸杞”雞蛋涂膜保鮮技術的研究

陳桂芳,馬洪鑫,程 浩,丁功濤,馬忠仁,高丹丹,陳士恩

(西北民族大學生命科學與工程學院,甘肅蘭州 730030)

枸杞含有豐富的營養物質,枸杞種植和加工產業的發展呈逐年遞增的趨勢,而大量的枸杞皮渣會帶來嚴重的環境壓力,已成為枸杞加工業迫切需要解決的瓶頸問題。枸杞皮渣中常規營養成分包括干物質、粗纖維、粗灰分、脂肪、無氮浸出物、鈣、磷,另外還含有豐富的纖維素、半纖維素、氨基酸、糖類化合物等。枸杞皮渣中含有一定量的酵母菌細胞,細胞含有50%～55%蛋白質,還有豐富的脂肪、維生素以及各種醇類、激素,可提高畜禽免疫力,補充維生素和氨基酸等營養物質,是動物良好的飼料[1]。基于此,課題組研發了一系列含有枸杞添加成分的雞飼料,與當地土雞養殖農戶聯合養殖,生產枸杞雞肉和枸杞雞蛋。鮮蛋在產出后一個星期左右,其自身表面的一層生物膜會自行脫落,微生物和空氣可以通過蛋殼進入蛋內,加快蛋白膜氧化、水分蒸發、哈夫單位下降、蛋黃系數下降和蛋黃變質,終導致雞蛋商品價值和食用價值下降[2]。經檢測分析發現,枸杞雞蛋與普通雞蛋相比,維生素A、維生素E、類胡蘿卜素的含量高出一倍,其營養價值普通雞蛋無法比擬,枸杞雞蛋還具有蛋黃粘度大等特點[3]。枸杞雞蛋與普通雞蛋營養成分的差異以及其作為新產品市場接受度的不確定性,使得研究枸杞雞蛋的保鮮技術尤為重要,可為其市場流通奠定基礎。

涂膜法是運用具有成膜作用且成薄膜、氣密性較好、無毒害的物質作為保鮮劑,將保鮮劑涂抹在蛋殼的表面,使氣孔處于密封的狀態以避免外界微生物污染,阻止蛋內水分蒸發和CO2外逸,達到較長時間保持鮮蛋品質和營養價值的方法。此外,此法操作簡便,成本低,能增強蛋殼硬度,減少碰撞破碎等[4]。Zak等[5]采用花生油、棉籽油和椰子油3種植物油對雞蛋進行涂膜處理發現,雞蛋在溫度為25～32 ℃,相對濕度40%～85%條件下可以貯藏36 d。Suppakul等[6]以甲基纖維素為涂膜基質,2%甲基纖維素、1%聚乙二醇400和4%棕櫚酸復合制成的膜具有較低的透水性和較好的抗伸展性,雞蛋貯藏28 d品質仍為A級。用于雞蛋涂膜的還有南五味子提取液[7]、普魯蘭糖[8]、超微細化淀粉[9]、環氧乙烷高級脂肪醇[10]、蟲膠[11]、海藻酸鈉[12]、濃縮乳清蛋白[13]、鈣制劑[14]等。本實驗則以雞蛋內部理化指標來衡量貯藏期間雞蛋鮮度的變化,討論在相同條件下,五種不同復合保鮮劑對“枸杞”雞蛋的保鮮作用,選出最佳涂膜保鮮劑,優化涂膜工藝,運用無害保鮮技術,延長雞蛋的保鮮時間,為其進一步加工利用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

“枸杞”雞蛋 蘭州瑞源農業科技有限公司;殼聚糖 青島云宙生物科技有限公司;山梨酸鉀 南通醋酸化工股份有限公司;玉米醇溶蛋白 武漢遠城科技發展有限公司;面筋粉 封丘縣華豐粉業有限公司;普魯蘭糖 河南萬邦實業有限公司；以上試劑皆為食品級;乙酸 上海展云化工有限公司;氫氧化鈣 天津博迪化工股份有限公司;甘油 天津市百世化工有限公司;95%乙醇 無錫市亞泰聯合化工有限公司;氫氧化鈉 天津市致遠化學試劑有限公司;油酸 上海埃彼化學試劑有限公司;冰醋酸 天津市科客歐化學試劑有限公司;吐溫80 上海埃彼化學試劑有限公司；以上試劑皆為分析純。

JINGHONG-53L培養箱 上海-恒科學儀器有限公司;DK-S26電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司;PHS-3C數顯酸度計 濟南恒安商貿有限公司;BS223S電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司;數顯式游標卡尺 寧波巨融電子有限公司;DGY-II蛋白高度測定儀 中國農科院家禽科學研究所監制。

1.2 實驗方法

1.2.1 雞蛋的涂膜保鮮 浸涂法為常用的涂膜方法,相關研究發現,雞蛋浸入涂膜液的時間一般為20 s～1 min[15],本文采用浸涂法對雞蛋進行涂抹,雞蛋分別用各涂膜液浸涂40 s,涂膜一次,觀察各保鮮劑的保鮮效果。

1.2.2 不同涂膜保鮮劑的篩選 新鮮雞蛋首先要進行檢驗,剔除有裂紋、有大塊血斑的殘蛋廢蛋,挑選大小適中的雞蛋作為實驗用蛋,清除蛋表面的污雜物,并用蒸餾水清洗干凈后備用。將新鮮雞蛋分為六組,一組為對照組,其余為實驗組,按照表1做如下處理,處理后置于室內常溫下貯藏,每隔5 d測定雞蛋的失重率、蛋黃系數、哈夫單位、蛋白pH、濃稀蛋白比各項鮮度指標。

表1 保鮮劑的分組及制備

1.2.3 響應面優化試驗 通過上述對雞蛋進行不同保鮮工藝的處理,依據測定的各項鮮度指標篩選出最佳的涂膜劑種類,陳文亮等[18]、齊欣等[19]研究發現浸涂時間和涂膜次數對雞蛋涂膜效果有影響,因此,利用Design-Expert 8.0軟件設計了以浸涂時間、涂膜次數為考察因素,以失重率為響應值的兩因素三水平響應面試驗,各因素的試驗水平及編碼見表2。

表2 響應面試驗設計因素水平表

1.2.4 檢測指標及方法

1.2.4.1 失重率的測定 失重率的測定公式如下:

1.2.4.2 蛋黃系數的測定 在測定時將蛋打到水平玻璃板上,在蛋白與蛋黃不分離的狀態下,用游標卡尺量出蛋黃高度,用普通游標卡尺量出蛋黃寬度,量時以卡尺剛接觸蛋黃為宜,并在垂直和水平方向上各測兩次,求其平均數。

1.2.4.3 哈夫單位的測定 測定時先取蛋稱質量,然后開蛋,將其內容物放在玻璃平皿上,選擇距蛋黃1 cm處,濃蛋白最寬的部位作為測定點。

H.U=100×lg(H-1.7×W0.37+7.6)

式中:H為蛋白高度,mm;W為蛋質量,g。

1.2.4.4 蛋白pH的測定 將蛋黃和蛋清分離,將蛋清充分混勻,用pH計進行測量。

1.2.4.5 濃稀蛋白比的測定 將蛋白倒入40目標準篩,靜置2 min,將濃稀蛋白分離,用精度為0.01 g的電子天平分別稱重。

1.3 數據處理

運用軟件OriginPro 8.5 繪制圖表,分析不同保鮮劑的保鮮效果。運用Design-Expert 8.0軟件進行數據分析,響應面試驗數據采用F檢驗進行方差分析,以評價模型的統計意義。

2 結果與分析

2.1 不同保鮮劑對失重率的影響

不同保鮮劑對失重率的影響,如圖1所示。相關研究表明,失重率可以反應雞蛋新鮮度,失重率越低,雞蛋越新鮮[20]。齊欣等[19]用殼聚糖-冰醋酸復合涂膜液處理普通雞蛋,貯藏25 d后,失重率為6.30%,安全等[16]用殼聚糖-飽和氫氧化鈣復合涂膜液處理普通雞蛋,貯藏25 d后,失重率為6.10%,遠高于實驗中飼喂枸杞皮渣所產的枸杞雞蛋,可見飼喂枸杞對雞蛋保鮮有一定貢獻。由圖1可以看出,隨著貯藏時間的延長,雞蛋的失重率不斷增大,貯藏5 d之后,各組保鮮劑與空白組相比有顯著差異(p<0.05),說明各組保鮮劑都具有保鮮效果。經過20 d貯藏,空白組與殼聚糖-山梨酸鉀復合涂膜液組的失重率急劇上升,貯藏25 d時,空白組失重率為6.2%,殼聚糖-冰醋酸復合涂膜液組、殼聚糖-飽和氫氧化鈣復合涂膜液組、普魯蘭糖-甘油-油酸-吐溫80復合涂膜液組,失重率分別為4.8%、4.9%、5.1%,這三種保鮮劑保鮮效果較好。

圖1 不同保鮮劑對失重率的影響

2.2 不同保鮮劑對蛋黃系數的影響

不同保鮮劑處理雞蛋的蛋黃系數,如圖2所示。涂膜材料通過阻塞氣孔減少雞蛋內CO2和水分的散失,降低了雞蛋的新陳代謝速率,從而抑制蛋白水樣化和蛋黃對水的吸收,維持了蛋黃品質[21],蛋黃系數是反映雞蛋新鮮程度的重要指標。齊欣等[19]用殼聚糖-冰醋酸復合涂膜液貯藏25 d后,蛋黃系數為0.17,王益等[22]用殼聚糖-山梨酸鉀復合涂膜液處理普通雞蛋,貯藏25 d后,蛋黃系數為0.25,遠遠低于實驗材料枸杞雞蛋,由此可見,枸杞雞蛋比普通雞蛋貯藏時間更長。通過分析圖2可知,隨貯藏時間的延長,蛋黃系數整體呈下降趨勢,蛋黃系數與蛋黃膜強度有關,由于蛋黃膜具有滲透性,貯存期間蛋白中水分向蛋黃內部擴散,使蛋黃逐漸變稀、體積增大,導致蛋黃膜彈性降低,蛋黃指數逐漸下降[21]。LSD多重比較顯示,貯藏時間至5 d之后,空白組與各組保鮮劑之間均有顯著性差異(p<0.05),貯藏時間10 d以后,空白組蛋黃系數下降速率增大,貯藏25 d時,空白組的蛋黃系數為0.24,相比各組,普魯蘭糖-甘油-油酸-吐溫80復合涂膜液組的蛋黃系數為0.31,保鮮效果最好。

圖2 不同保鮮劑對蛋黃系數的影響

2.3 不同保鮮劑對哈夫單位的影響

哈夫單位與雞蛋的濃蛋白高度及其質量有關,能非常客觀地反映雞蛋的新鮮度。由圖3可知,隨貯藏時間的延長,各組哈夫單位均呈下降趨勢,在貯藏過程中由于蛋清中的水分轉移到蛋黃,使得濃蛋白高度下降,哈夫單位下降[23],貯藏時間至10 d以后,空白組哈夫單位急劇下降,各保鮮劑處理組與空白組相比有顯著差異(p<0.05),表明各組保鮮劑均具有一定的保鮮效果,貯藏時間為25 d時,空白組處理對應雞蛋的哈夫單位為26,為最次質蛋。普魯蘭糖-甘油-油酸-吐溫80復合涂膜液處理雞蛋的哈夫單位為40,顯著高于其他各組雞蛋(p<0.05),由此可見,普魯蘭糖-甘油-油酸-吐溫80復合涂膜液能明顯阻礙水分氣體的交換,使得濃厚蛋白水樣化速率降低,保鮮時間延長。

圖3 不同保鮮劑對哈夫單位的影響

2.4 不同保鮮劑對蛋白pH的影響

不同保鮮劑處理雞蛋的蛋白pH變化如圖4所示。通過分析圖4可知,隨著貯藏時間的延長,雞蛋的pH基本呈現先上升后下降的趨勢。雞蛋內CO2通過氣孔向外逸散,導致蛋清pH上升。蛋在貯存過程中,受到微生物作用時,蛋白分解成膘和胨等物質,CO2逸散也減少,使蛋白由堿性變為酸性,pH下降。如果蛋白繼續分解,蛋內氨含量逐漸增加,蛋白pH又上升,蛋白又呈現堿性,因此雞蛋蛋白的pH變化是一個復雜的反復過程[23]。在貯藏期間,空白組pH上升速度最快,在15 d時出現峰值后開始下降,多重比較結果顯示,空白組與各處理組相比有顯著差異(p<0.05),說明經各保鮮劑處理對雞蛋pH變化有一定抑制作用。在貯藏25 d時,空白組的雞蛋的蛋白pH為10.28,普魯蘭糖-甘油-油酸-吐溫80復合涂膜液組的雞蛋的蛋白pH為8.93,相比各組對蛋殼氣孔的封閉效果最明顯,對雞蛋保鮮效果最好。

圖4 不同保鮮劑對蛋白pH的影響

2.5 不同保鮮劑對濃稀蛋白比的影響

不同保鮮劑處理雞蛋的濃稀蛋白比的對比曲線如圖5所示。由圖5可以看出,隨貯藏時間的延長,各組濃稀蛋白比呈下降趨勢,貯藏期間,空白組雞蛋的濃稀蛋白比下降最快,空白組與各處理組相比具有顯著差異(p<0.05),說明各處理組對雞蛋濃稀蛋白比的下降都具有一定的抑制作用。在25 d時,空白組濃稀蛋白比低至0.3,普魯蘭糖-甘油-油酸-吐溫80復合涂膜液組濃稀蛋白比為0.53,相比各組,普魯蘭糖-甘油-油酸-吐溫80復合涂膜液對雞蛋濃稀蛋白比下降的抑制作用最明顯。

圖5 不同保鮮劑對濃稀蛋白比的影響

2.6 響應面法優化涂膜工藝條件

2.6.1 多元二次模型方程的建立與檢驗 選取對雞蛋的失重率有影響作用的2個因素:浸涂時間(A)、涂膜次數(B),設計兩因素三水平的響應面試驗優化涂膜工藝。實驗設計了13組實驗,其中包括5組中心點重復實驗,每組實驗平行重復三次,數據結果如表3所示。

表3 響應面試驗設計及結果

利用Design-Expert軟件對試驗數據進行回歸分析,得到以下二元多次回歸方程:

Y=1.59333+0.089A-0.91167B-0.01675AB-0.00075A2+0.385B2

表4 方差分析

2.6.2 響應面分析和優化 通過響應面二次多項模型方程的建立,得出響應面圖,從響應面圖中可以直觀地觀察到各因素對失重率的影響規律,如圖6所示。等高線圖的形狀(圓形或橢圓形)反應了兩被測變量間交互作用顯著與否,橢圓形等高線表明兩被測變量間交互作用是顯著的,圓形等高線則意味著兩被測變量間交互作用不顯著,以忽略不計[25]。由等高線圖可以看出,浸涂時間和涂膜次數交互作用極顯著。

圖6 各因素交互作用對失重率影響的響應曲面圖

2.6.3 模型驗證實驗 由實驗結果以及二次多項回歸方程,并利用Design Expert8.0軟件,獲得本實驗運用普魯蘭糖-甘油-油酸-吐溫80復合涂膜液,得到失重率最小的最優涂膜工藝條件為:浸涂時間為20 s,涂膜次數為3次,在此條件下,雞蛋的失重率為2.80%,對此優化條件進行驗證實驗,重復進行三次,測得雞蛋失重率為2.76%、2.84%和2.73%,平均值為2.78%±0.06%,與理論計算值的誤差(0.007%)在±1%以內,說明該模型能較好地預測雞蛋的涂膜工藝條件,應用響應面法優化涂膜參數是可行的。

3 結論

雞蛋經五種不同涂膜液處理,通過對各項量化指標(失重率、蛋黃系數、哈夫單位、蛋白pH、濃稀蛋白比等)的分析,得到了保鮮效果最好的涂膜液為普魯蘭糖-甘油-油酸-吐溫80復合涂膜液。再利用 Design-Expert 軟件做響應面得到的最佳涂膜工藝條件為:浸涂時間為20 s,涂膜次數為3次,進行驗證試驗時,測得雞蛋失重率為2.78%±0.06%。普魯蘭糖-甘油-油酸-吐溫80復合能夠阻止細菌侵入雞蛋內部,防止雞蛋腐敗,阻止雞蛋內水分的蒸發,使氣室變化緩慢,保持雞蛋的新鮮度,此外,普魯蘭糖復合涂膜材料天然、無毒、安全,符合涂膜劑天然、無毒、可食的發展趨勢,是一種優質的雞蛋涂膜保鮮材料,可以考慮運用到實際生產中。