普魯蘭多糖涂膜劑的制作及其在雞蛋保鮮中的應用

胡云峰，張利蘋，位錦錦，魏增宇

（天津科技大學食品營養與安全國家重點實驗室，天津300457）

雞蛋是重要的動物蛋白質來源，其含有大量的脂肪、礦物質、維生素、卵磷脂，以及甜菜堿、玉米黃素、葉黃素等多種營養物質，深受廣大消費者喜愛[2]。雞蛋涂膜可以達到保鮮的效果，以延長其貨架期[2]。多糖是目前較為常見的一種應用于雞蛋的涂膜保鮮方式，應用較為廣泛的多糖類涂膜材料有是殼聚糖、普魯蘭多糖、魔芋多糖等[3-4]。殼聚糖是目前研究最多的多糖類天然高分子，因具有良好的成膜性、氣體阻隔性和特有的抗菌性，來源廣泛，因此在雞蛋的涂膜保鮮中已有廣泛研究[5-7]。普魯蘭多糖（pululan polysaccharide，PLA）無味、無色、無臭，是非還原性、非離子性多糖，其含有非常豐富的羥基，其不溶于油脂、醇類、醚、丙酮和氯仿等有機溶劑[8]，其極易溶于水中并呈中性，可與羧甲基纖維素、淀粉和海藻酸鈉等水溶性高分子物質互溶[9-10]。普魯蘭多糖是一種天然的水溶性中性葡聚糖，安全無毒、對環境無污染，具有良好的成膜性，比其他多分子薄膜的透氣性低，O2、N2、CO2等均不能通過，且其與其他疏水性物質配置成穩定的乳化劑也可作為涂層，耐水性較高，因此在涂膜保鮮方面值得深入研究[11-12]。

本試驗研究了普魯蘭多糖涂膜保鮮劑的加工工藝以及對雞蛋貯藏期間品質的影響，以期為雞蛋的保鮮提供更多的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮雞蛋：天津市團泊湖養雞場；普魯蘭多糖：中科鴻基生物技術有限公司；殼聚糖：河南金誠生物科技有限公司；甘油：天津市大茂化學試劑廠；冰乙酸：天津市風船化學試劑科技有限公司。

1.2 儀器與設備

游標卡尺：天津精密儀器廠；MP522 型PH 計：上海理達儀器廠；78-1 型磁力攪拌器：金壇市江南儀器廠；PL203/01 電子分析天平：特勒-托利多儀器（上海）有限公司；HTC 型溫濕度計：長春泰恒儀器表有限公司；DL-1 型萬能電爐：北京中興偉業儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 普魯蘭多糖雞蛋涂膜工藝優化

1.3.1.1 普魯蘭多糖添加量對涂膜效果的影響

分別取 3、5、7、9、11 g 的普魯蘭多糖粉末樣品，加入到100 mL 的蒸餾水中，40 ℃的加熱并攪拌，待充分溶解后冷卻備用，觀察溶液狀態，并對雞蛋進行涂覆，晾干后觀察涂覆效果。

1.3.1.2 普魯蘭多糖的溶解溫度對涂膜效果的影響

取5 g 普魯蘭多糖粉末，加入到100 mL 的蒸餾水中，設置溫度分別為 30、35、40、45、50 ℃進行加熱并攪拌，觀察溶解狀態和速度。

1.3.1.3 甘油添加量對涂膜效果的影響

取5 g 普魯蘭粉末樣品加入到100 mL 的蒸餾水中，40 ℃的加熱并攪拌，待充分溶解后冷卻，加入0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%的甘油，攪拌均勻備用，測定其形成薄膜的抗拉強度和斷裂拉伸率。

1.3.2 普魯蘭多糖涂膜雞蛋保鮮效果評價

1.3.2.1 應用效果試驗

試驗選擇產后3 d 內的大小均勻，表面無暗斑、無破損的雞蛋，清水沖洗晾干備用。分別按照未涂膜、7%的普魯蘭多糖涂膜、2%的殼聚糖涂膜3 種涂膜方法對雞蛋進行涂膜處理[13]，然后將其放在溫度為35 ℃，濕度為40%的環境中貯藏，貯藏11 d 后取樣，測定雞蛋在貯藏期間的品質變化。

1.3.3 指標測定

1.3.3.1 抗拉強度和斷裂伸長率測定

根據GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的測定第3 部分：薄膜和薄片的試驗條件》，將制成的薄膜在萬能拉伸試驗機上以150 mm/min 的速度測定膜的抗拉強度和斷裂伸長率，每個試驗至少做5 個平行樣品，取平均值。

1.3.3.2 掃描電鏡觀察蛋殼

用導電膠帶將制備好的雞蛋殼小塊樣品粘于樣品臺上，進行樣品噴金處理，然后置于電鏡樣品倉中，在高真空下，對樣品各個部位，在不同倍率下分別進行觀察拍照[14]。

1.3.3.3 雞蛋貯藏期間質量變化

各取10 枚雞蛋用精度為0.001 g 電子天平稱重。

1.3.3.4 雞蛋貯藏期間氣室直徑變化

用照蛋燈從雞蛋小的一端打光，用游標卡尺測量雞蛋氣室最大部分的直徑，每次測量10 枚雞蛋，取平均值[15]。

1.3.3.5 雞蛋貯藏期間蛋清pH 值變化

用pH 計測定雞蛋蛋清的酸堿值，重復3 次取平均值，每次檢測10 枚雞蛋，取平均值[16]。

1.3.3.6 雞蛋貯藏期間蛋黃系數變化

將蛋內容物全部倒入水平放置的玻璃板上，用精度為0.2 mm 的游標卡尺測量蛋黃豎直方向最大厚度，即為蛋黃高度；同時測定蛋黃直徑，取10 枚雞蛋的平均值[17]。

蛋黃系數=蛋黃高度（cm）/蛋黃直徑（cm）

1.3.3.7 雞蛋貯藏期間哈夫單位值變化

根據雞蛋質量與蛋白高度的回歸關系得出，先用0.2 mm 的游標卡尺測量雞蛋的濃蛋白高度，再根據下式計算得出哈夫單位值[17]：

式中：Hu 為雞蛋的哈夫單位值；H 為濃蛋白高度，mm；W 為雞蛋質量，g。

2 結果與分析

2.1 普魯蘭多糖涂膜工藝的研制

2.1.1 普魯蘭多糖添加量對涂膜效果的影響

普魯蘭多糖添加量對涂膜效果的影響見表1。

表1 普魯蘭多糖溶解量結果Table 1 The solubility of PLA

由表1 可以看出在100 mL 蒸餾水中，在加熱和不斷的攪拌下，隨著時間的增加，普魯蘭溶解量逐漸增加，30 min 后添加 3、5、7 g 普魯蘭多糖粉末樣品組能完全溶解，9 g 樣品組基本溶解，而添加11 g 普魯蘭粉末樣品組有少量未溶解。故普魯蘭多糖最佳添加量為7 g。

2.1.2 普魯蘭多糖的溶解溫度對涂膜效果的影響

普魯蘭多糖的溶解溫度對涂膜效果的影響見表2。

表2 普魯蘭多糖溶解溫度結果Table 2 The dissolved temperature of PLA

由表2 可以看出，隨著加熱溫度的提高，普魯蘭多糖溶解程度不斷增加，加熱30 min 后，加熱溫度為40、45、50 ℃的樣品組普魯蘭多糖已完全溶解，而30 ℃和35 ℃組部分樣品未能溶解。但是在后面的試驗中發現，40 ℃下溶解的普魯蘭多糖保鮮劑溶液在涂膜到雞蛋上后形成的薄膜厚度不是很均勻。45 ℃和50 ℃的加熱條件比較適宜于制作流程，考慮到加熱溫度的升高會造成普魯蘭多糖溶液的蒸發造成保鮮劑的質量損失，故選擇普魯蘭粉末樣品的最佳溶解溫度為45 ℃。

2.1.3 甘油添加量對涂膜效果的影響

甘油添加量對膜抗拉強度的影響見圖1。

圖1 甘油添加量對膜抗拉強度的影響Fig.1 Effect of methyl cellulose concentration on tensile strength

由圖1 可以看出，在不添加甘油的時候，膜的抗拉強度為6.633 MPa，隨著甘油添加量的增加，膜的抗拉強度顯著下降。這是因為甘油是小分子親水性增塑劑，每個小分子含有3 個羥基，容易插入普魯蘭多糖的分子鏈中，這樣就增大了單位體積的羥基數，結合了更多的水分子，降低了分子間作用力，表現為抗拉強度變小。當甘油的添加量超過2%后，膜的抗拉強度下降幅度變緩，這是因為此時膜體系中的增塑劑的含量已過高，分子間不能有效的連接，膜變的很黏，抗拉強度也降到很低，已不具備可操作性。甘油添加量對斷裂拉伸率的影響見圖2。

圖2 甘油添加量對斷裂拉伸率的影響Fig.2 Effect of methyl cellulose concentration on elongation

由圖2 看出，隨著甘油添加量的增加，斷裂伸長率是逐漸增大的。當甘油添加量很小時膜較脆，主要是因為分子間作用力的存在使得膜流動性差，而形成薄膜剛性結構，且表面粗糙。且由所制得膜也能夠看出，隨甘油添加量增加，膜變得越來越柔軟，表面越來越富有光澤。隨著甘油添加量增大，膜逐漸變得很柔軟，這是因為甘油為極性小分子，進入普魯蘭多糖分子中發生氫鍵結合，從而降低了其分子間作用力，軟化了薄膜的剛性結構，增加了其流動性，使膜變得柔軟而富有光澤。因此，2%的添加量適于普魯蘭多糖涂膜保鮮劑的制作。

2.2 普魯蘭多糖涂膜雞蛋保鮮效果評價

2.2.1 普魯蘭多糖涂膜保鮮劑對蛋殼微觀結構的影響

蛋殼上的氣孔是蛋內水分和二氧化碳氣體向外擴散、蛋外微生物侵染雞蛋的主要途徑，因此蛋殼表面氣孔的大小和數量與雞蛋品質變化顯著相關，改善蛋殼表面結構，減少氣孔數量可有效延長雞蛋的貨架期。不同涂膜處理蛋殼的微觀結構見圖3。

圖3 可以看出，未涂膜蛋殼表面稍有凹凸，且有氣孔存在。而涂膜組雞蛋蛋殼表面較光滑平整，有亮光，在高倍電鏡下觀察，仍看不到氣孔存在，尤其是普魯蘭涂膜組蛋殼，蛋殼表面層完全被普魯蘭多糖涂膜液覆蓋，雞蛋表面較光滑明亮。這表明普魯蘭涂膜的雞蛋基本可以完全將蛋殼的氣孔覆蓋，阻止了外界微生物侵入雞蛋內部造成的污染和雞蛋內容物通過蛋殼氣孔產生的流失，因此可以極大的延長了雞蛋的貨架期。

2.2.2 普魯蘭多糖涂膜保鮮劑對雞蛋品質的影響

普魯蘭多糖涂膜保鮮劑對雞蛋品質的影響見表3。

圖3 不同涂膜處理蛋殼的微觀結構Fig.3 The microstructure of eggshell treated with different coating

表3 普魯蘭多糖涂膜保鮮劑對雞蛋內容物和品質的影響Table 3 Effect of PLA coating on egg content and quality

如表3 所示，通過對新鮮雞蛋在貯藏期間質量、氣室直徑、蛋清pH 值、蛋黃系數以及哈夫單位值的變化進行分析。結果顯示，普魯蘭涂膜組雞蛋與未涂膜組雞蛋和殼聚糖涂膜組雞蛋相比，在第11 天時，其質量損失率分別降低了80.8%、68.7%；哈夫單位值分別提高了40.9%、4.4%。這表明普魯蘭多糖保鮮劑對雞蛋涂膜保鮮有較好的效果。

3 結論

在雞蛋的保鮮方面，首先確定了普魯蘭多糖涂膜保鮮劑的制作工藝：在100 mL 蒸餾水中加入9%的普魯蘭多糖粉末，45 ℃加熱和攪拌30 min，冷卻后再添加2%的甘油混勻。通過對新鮮雞蛋在貯藏期間質量、氣室直徑、蛋清pH 值、蛋黃系數以及哈夫單位值的變化進行分析，結果顯示普魯蘭多糖涂膜組雞蛋在貯藏期間質量損失率為1.03%，較其它組都要小。在第11天，哈夫單位值未涂膜組已經降低到43.12，殼聚糖涂膜組為58.22，普魯蘭多糖涂膜組為60.77。這表明普魯蘭多糖保鮮劑對雞蛋涂膜保鮮有較好的效果。