植物精油與殼聚糖復配涂膜保鮮劑對雞蛋的保鮮效果研究

劉麗莉，王　煥，康懷彬，段　續，李　丹

（河南科技大學食品與生物工程學院，河南洛陽471003）

植物精油與殼聚糖復配涂膜保鮮劑對雞蛋的保鮮效果研究

劉麗莉，王煥，康懷彬，段續，李丹

（河南科技大學食品與生物工程學院，河南洛陽471003）

探討了一種新型、安全的涂膜保鮮劑的配制，并對雞蛋保鮮效果進行了研究。選取植物精油和殼聚糖為涂膜保鮮劑中的抑菌物質，以沙門氏菌抑菌率為指標，確定了最佳的復合抑菌物質濃度組合為：桉葉精油0.8mg/mL、連翹精油1.1mg/mL、殼聚糖15mg/mL；同時確定以0.20%的明膠作為成膜劑，配制出雞蛋的涂膜保鮮劑。通過測定涂膜處理組和未涂膜對照組的雞蛋在高溫（37℃）條件下的貯藏過程中失重率、哈夫單位、蛋白系數、蛋黃指數、pH、游離脂肪酸和菌落總數等指標的變化。結果表明經過涂膜保鮮劑處理后的雞蛋在貯藏過程中的品質遠優于未涂膜的雞蛋；且在37℃下貯藏，經涂膜保鮮劑處理的雞蛋保鮮期至少延長了1周。

涂膜保鮮劑，雞蛋，成膜劑，保鮮效果，貯藏

雞蛋的產量逐年增加，但雞蛋在存放期間，其內部會發生一系列的物理、化學、生物學變化，其中雞蛋的呼吸作用導致雞蛋發生干耗現象，每年都給養雞業和蛋品企業帶來很大的經濟損失。因此，迫切需要一種簡便易行、低成本、行之有效的保鮮方法，既能使雞蛋較長時間貯存，又可長途運銷外地。

目前國內外研究雞蛋保鮮的主要方向之一就是涂膜保鮮法[1]，采用具有抑菌功能的涂膜保鮮劑，能更好的延長雞蛋的保存期[2]。而市場上大部分采用的涂膜保鮮劑都是人工合成的化學保鮮劑，不僅保鮮效果不佳，并且極易引起化學物質殘留，危害人體的健康，所以天然、高效、無毒的生物保鮮劑已成為很多專家和學者研究與開發的熱點[3-5]。國內外雞蛋保鮮的相關研究很多，如陳志周等[6]研究了大豆分離蛋白膜對雞蛋的保鮮作用。結果表明和對照相比，室溫下貯藏，經大豆分離蛋白膜處理的雞蛋保鮮期至少延長2周；通過干耗率、氣室高度、蛋黃指數三因素對貯存6周的雞蛋進行綜合質量評定，并確定了最佳的大豆分離蛋白膜的組合。劉會珍[7]選用具有抑菌和非抑菌作用的3種保鮮劑：殼聚糖、聚乙烯醇和液體石蠟對產后12h內的鮮雞蛋進行涂膜處理研究其保鮮效果，結果表明具有抑菌作用、透氣性好的殼聚糖的保鮮效果最差，而非抑菌作用、成膜致密性好的液體石蠟保鮮效果最好。洪怕鏗等[8]對常用的幾種涂膜保鮮劑做雞蛋保鮮實驗，綜合雞蛋減重率、蛋白指數、蛋黃指數和蛋黃pH4項指數，結果表明羧甲基殼聚糖的保鮮效果最好。C.Caner[9]研究了各種不同的涂膜材料（乳清分離蛋白、殼聚糖和蟲膠）對鮮雞蛋內部品質變化和感官變化的影響。結果表明隨著貯藏的時間延長，沒有進行涂膜的雞蛋的pH明顯地比進行過涂膜的雞蛋的pH高。殼聚糖和蟲膠有效地使雞蛋至少在2周內保持在“A”等級。Bhale等[10]采用殼聚糖對雞蛋進行涂膜，在25℃下保存5周對其內部品質和感官指標進行測定。制備高、中、低三種殼聚糖溶液，結果顯示，低分子量的殼聚糖處理雞蛋使雞蛋的失重率最低，比沒有進行涂膜的雞蛋保存期至少延長了3周。

由于雞蛋涂膜保鮮劑中的抑菌材料對整個保鮮劑的保鮮效果起著很重要的作用。本文選取殼聚糖和植物精油作為抑菌物質，通過確定最佳的抑菌物質的組合和選取合適的成膜劑，制備出安全、高效的雞蛋涂膜保鮮劑；同時針對涂膜后的雞蛋在貯藏期間的品質變化進行測定分析。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

新鮮雞蛋購于洛陽市丹尼斯超市；大腸桿菌Escherichia coli、沙門氏菌Salmonella均為河南科技大學微生物實驗室提供；桉葉精油（食品級） 江西省吉安振興香料廠；連翹精油（食品級） 江西省吉安振興香料廠；海藻酸鈉（AR） 北京奧博星生物技術有限公司；明膠（食品級） 河北省東盛蜂蠟公司；殼聚糖（食品級） 上海笛柏試劑廠；其他試劑均為市售分析純。

電熱恒溫培養箱北京光明醫療器械廠；雙人單面凈化工作臺蘇州凈化設備有限公司；不銹鋼立式電熱蒸汽消毒器上海申安醫療器械廠；5415R型冷凍離心機Eppendorf公司；游標卡尺上海精密科學儀器有限公司；JSM-6390LV型掃描電鏡日本NTC；AR2140型電子天平奧豪斯國際貿易公司；Beta2-8LD型真空冷凍干燥機德國CHRIST。

1.2實驗方法

1.2.1單一植物精油和殼聚糖的最小抑菌濃度和抑菌率的測定采用二倍稀釋法測定單一植物精油對大腸桿菌和沙門氏菌的最小抑菌質量濃度（MIC）[11]。取13cm×10cm試管7支編號，每個試管中均裝入2.00mL的葡萄糖酚紅肉湯培養基后滅菌。在無菌條件下，將植物精油加入到5支試管中，稀釋使植物精油的濃度依次為2.50、1.25、0.63、0.31、0.16mg/mL，然后再在這5支試管中分別加入已制備好的菌懸液0.10mL（菌體濃度107個/mL）；同時以第6支試管中只加入0.10mL菌懸液，作為陽性對照管和第7支試管中只加入植物精油2.00mL，作為試物對照。

取13cm×10cm試管7支編號，每個試管中均裝入2.00mL的葡萄糖酚紅肉湯培養基后滅菌。然后吸取不同濃度的殼聚糖5、10、15、20、25mg/mL依次加入到6支試管中，再在這6支試管中加入0.10mL菌懸液，第7支試管中只加入0.10mL菌懸液，作為陽性對照。

以上操作完畢后，將各支試管于37℃的生化培養箱中培養24h后，取出來觀察實驗結果，以沒有細菌生長的試管中最低的植物精油濃度作為最小抑菌濃度，以上實驗重復3次。

分別取1.00mL的抑菌組合物質與0.10mL的菌懸液混合均勻，培養2h后，分別取0.30mL混合液，用混勻法傾注瓊脂培養基于滅菌培養皿中，同時以無菌水作為對照組[28]。將以上培養皿倒置于37℃的生化培養箱中培養24h，觀察細菌生長的菌落數，計算抑菌率。計算公式見式（1）。

1.2.2復合抑菌物質正交實驗在確定了以上最小抑菌濃度的基礎上，針對桉葉精油、連翹精油和殼聚糖三因素進行的正交實驗，以大腸桿菌的抑菌率為指標，確定最佳的復合配比。正交因素水平表見表1。

表1　正交實驗的因素水平表Table.1　The orthogonal factors lever

1.2.3成膜劑的選擇選取海藻酸鈉和明膠作為成膜劑，以成膜時間為指標，確定最佳的成膜劑和濃度。

1.2.4SEM觀察涂膜后雞蛋氣孔的微觀結構變化將配制的涂膜保鮮劑采用噴涂的方法涂膜于新鮮的雞蛋上，并與未涂膜保鮮劑的雞蛋相對照，采用掃描電鏡（SEM）測定雞蛋氣孔的微觀結構，放大倍數為1000倍。

1.2.5雞蛋在貯藏過程中變化指標的測定采用兩組對照實驗，分為涂膜組和未涂膜組。處理后的雞蛋放置于在恒溫培養箱中，溫度為37℃，每隔3d分別取樣測定兩組樣品，同時每個指標平行測定3次。

a.失重率的測定采用質量差法[12]進行測定，測定貯藏前后雞蛋的重量差，計算公式見式（2）。

b.哈夫單位的測定先稱量雞蛋的重量，記錄下來，然后把雞蛋磕破于平臺上，用游標卡尺測定距離蛋黃1cm處濃厚蛋白的高度，測定3次，取平均值。根據雞蛋重量和蛋白高度可以計算出哈夫值，計算公式見式（3）[13]。

式中：H—濃厚蛋白的蛋白高度；G—整個蛋的重量。

c.蛋黃指數的測定參照楊素芳[14]的方法，用游標卡尺精確測量蛋黃高度和蛋黃直徑，蛋黃指數的計算公式見式（4）：

d.蛋白系數的測定將蛋殼磕破去除蛋黃，將蛋白倒入40目的標準檢驗篩中靜置過濾5min，然后濾去稀蛋白，剩下的蛋白即為濃蛋白，濾去的蛋白為稀蛋白，蛋白系數計算公式見式（5）[11]。

表2　植物精油對大腸桿菌和沙門氏菌的最小抑菌濃度（MIC）Table.2　MIC of the essential oils to Escherichia coli and Salmonella

e.蛋白pH的測定將雞蛋磕破后，分離出蛋白部分，然后用pH計進行測量。每次測定之前，pH計要用標準緩沖液校準。每個樣品做三個平行，結果以“均值±標準偏差”形式表示。

f.游離脂肪酸的測定采用酸價法測定[12]，計算公式見式（6）。

g.菌落總數的測定按照國標GB/T 4789.2-2003的方法進行測定。即取0.1g樣品于營養瓊脂培養皿上，涂布均勻，于恒溫培養箱中培養24h，測定菌落數。

h.水分含量的測定稱取一定量的蛋白（蛋黃）于潔凈干燥的干燥皿中，置于105℃的溫度下干燥3～4h，直至達到恒重狀態為止，待干燥器中冷卻，精確稱量此時樣品的質量[12]，計算公式見式（7）。

1.3數據分析

本文所有的數據分析均采用Excel建立數據庫，用數據統計SPSS 13.0軟件進行數據擬合及方差分析。

2　結果與分析

2.1雞蛋抑菌劑的選擇

2.1.1最小抑菌濃度采用二倍稀釋法測定2種植物精油對大腸桿菌和沙門氏菌的最小抑菌濃度，結果分別見表2和表3。

表2表明2種植物精油均對大腸桿菌和沙門氏菌表現出了不同程度的抑制作用。其中，桉葉精油對大腸桿菌和沙門氏菌兩種菌的最小抑菌濃度為0.63mg/mL；連翹精油對大腸桿菌和沙門氏菌兩種菌的最小抑菌濃度為1.25mg/mL；陽性對照組均有細菌生長，試劑對照組均沒有細菌生長。

表3　殼聚糖對大腸桿菌和沙門氏菌的最小抑菌濃度（MIC）Table.3　MIC of the essential oils to Escherichia coli and Salmonella

表3表明在殼聚糖6種濃度中，殼聚糖對大腸桿菌的最小抑菌濃度為5mg/mL，但對沙門氏菌的最小抑菌濃度為10mg/mL，由于沙門氏菌是雞蛋殺菌效果的指示菌，因此，選擇殼聚糖濃度選擇以10mg/mL作為最低抑菌濃度。

2.1.2復合抑菌物質的正交實驗結果根據表2和表3的結果，選擇殼聚糖、連翹精油與桉葉精油的最小濃度為基礎，進行濃度復配，采用L9（33）的正交實驗設計，以沙門氏菌抑菌率為指標，正交實驗結果見表4，方差分析見表5。

由正交實驗結果，表4中的極差R可知各因素影響抑菌率的主次順序為A＞B＞C，即桉葉精油＞連翹精油＞殼聚糖，結合方差分析表5，表明三因素對抑菌率影響顯著（p＞0.05）。由表4可知最佳組合A3B3C3，即抑菌組合物質選取桉葉精油0.8mg/mL、連翹精油1.1mg/mL、殼聚糖15mg/mL。由于該組合不在9組實驗中，需做驗證實驗。經驗證實驗表明在最佳組合條件下，沙門氏菌抑菌率為99.8%±1.02%，高于表4中其他組合中的抑菌率，證明結論是正確的。

表4　復合抑菌物質復配的正交實驗結果Table.4　The orthogonal test results of complex composite antibacterial substance

表5　正交實驗方差分析表Table.5　Variance analysis of the orthogonal experiment

2.2成膜劑的確定和雞蛋保鮮劑的配制

在參考相關研究的基礎上，本文以海藻酸鈉和明膠作為涂膜劑中的成膜成分，以成膜時間為指標，確定最佳的成膜劑及其濃度，結果見表6所示。

表6　成膜劑的成膜時間Table.6　Film time of filmogen

表6結果表明：海藻酸鈉在濃度為1.0%時成膜時間最短為8min；明膠濃度為0.2%時成膜時間最短為5.5min，對照兩者的結果實驗選取0.2%明膠作為成膜劑。

因此，綜合以上實驗結果，確定最佳的涂膜保鮮劑配方為（100mL水溶液）：明膠0.20g、桉葉精油0.08g、連翹精油0.11g、殼聚糖1.5g。該涂膜保鮮劑具有安全、高效的特點，在雞蛋表面干燥后呈無色透明狀態。

2.3涂膜保鮮劑覆蓋雞蛋殼表面氣孔的電鏡（SEM）掃描結果

圖1　涂膜保鮮劑的雞蛋的電鏡掃描微觀結構圖Fig.1　Structure of measuring the coating treatment group and the control group by SEM

由圖1涂膜前后的雞蛋氣孔經SEM觀察微觀結構的變化可知，涂膜保鮮劑后雞蛋的表面微觀結構變化顯著，與未涂保鮮劑的雞蛋的氣孔結構比較，涂膜后在雞蛋表面形成了一層致密的保護層，防止微生物的侵入，可以起到較好的保鮮作用。

2.4雞蛋保鮮劑保鮮效果的研究

2.4.1雞蛋失重率和哈夫單位的變化對雞蛋進行涂膜保鮮劑處理和未涂膜對照處理，放置于37℃條件下貯藏，測定不同時間雞蛋的失重率和哈夫單位的變化，結果見圖2和圖3。

圖2　貯藏期間雞蛋失重率變化Fig.2　Changs of egg weight loss during storage

圖3　雞蛋哈夫單位變化Fig.3　Changes of egg haugh units during storage

圖2表明隨著貯藏時間的延長，雞蛋因為呼吸作用，雞蛋內部水分通過蛋殼表面氣孔向外散發，內外進行氣體交換，失重率是持續增大的。對于不同處理組對照表明，雞蛋在貯藏期間失重率：未涂膜組顯著高于涂膜組（p＜0.05）。哈夫單位與雞蛋質量是密切相關的，一般新鮮的雞蛋的哈夫單位在72以上，這種蛋稱為“AA”級。由圖3可知，在37℃高溫條件下貯藏，隨著貯藏時間的延長，雞蛋的哈夫單位是下降趨勢。兩組對照表明，未涂膜對照組的哈夫單位下降顯著，在9d后出現雞蛋腐敗，因此，9d后的結果不再測定；而涂膜組在9d前一直保持“AA”級。綜合分析表明涂膜保鮮劑顯著抑制了雞蛋失重率和哈夫單位的下降。

2.4.2雞蛋蛋黃指數和蛋白系數的變化雞蛋經涂膜保鮮劑處理后，與對照組對比在37℃條件下貯藏，其蛋黃指數和蛋白系數的變化見圖4和圖5。

圖4　貯藏期間雞蛋蛋黃指數變化Fig.4　Changes of egg yolk index during storage

圖5　貯藏期間雞蛋蛋白系數的變化Fig.5　Changes of albumen index during storage

新鮮的雞蛋蛋黃指數很大，雞蛋的蛋黃指數的大小可以很好地反映雞蛋的新鮮度。圖4顯示，隨著貯藏時間的延長，經過涂膜的雞蛋的蛋黃指數顯著高于對照組（p＜0.05）；貯藏9d后，對照組出現散黃后，不再測定蛋黃指數。同時蛋白系數與雞蛋的新鮮度也具有相關性，由于雞蛋在貯藏過程中，濃蛋白會發生蛋白水樣化，濃蛋白質量減少，稀蛋白質量增加，蛋白系數降低，表明雞蛋的質量下降。圖5表明經過涂膜的雞蛋的蛋白系數顯著高于對照組（p＜0.05）。

2.4.3雞蛋蛋白pH和游離脂肪酸的變化涂膜組和對照組放置于高溫37℃條件下進行貯藏，測定其蛋白pH和游離脂肪酸的變化，結果見圖6和圖7。

隨著貯藏時間的延長，CO2的逸散會使雞蛋蛋白pH上升。從圖6可知，雞蛋在貯藏過程中，蛋白pH的變化趨勢是先上升后下降。涂膜的雞蛋的pH上升趨勢顯著低于對照組（p＜0.05）。圖7表明新鮮的雞蛋中游離脂肪酸含量很低，含量僅為1.79g/100g，隨著貯藏時間的延長，游離脂肪酸的含量呈上升趨勢。18d時涂膜組游離脂肪酸含量為6.03g/100g，對照組為6.71g/100g，對照組變化較大，表明其腐敗明顯。在貯藏過程中，由于微生物侵入雞蛋內部，雞蛋中的油脂在各種細菌和酶的作用下進行水解和氧化反應，產生出相應的產物，其中油脂的水解反應導致游離脂肪酸的增加[15]。

圖6　貯藏期間雞蛋蛋白pH的變化Fig.6　Changes of pH during egg storage time

圖7　貯藏期間雞蛋游離脂肪酸含量的變化Fig.7　 Changes of FFA during egg storage time

2.4.4雞蛋在貯藏期間菌落總數的變化規律在貯藏期間，隨著雞蛋新鮮度的降低，雞蛋內容物的菌落總數也會發生相應的變化，其測定結果見圖8。

圖8　雞蛋在貯藏期間菌落總數的變化Fig.8　Changes of total number of bacterial colony during egg storage time

圖8表明在貯藏初期，雞蛋內部的菌落總數很少，幾乎沒有；隨著貯藏時間的延長，雞蛋內部的菌落總數會慢慢增加；到了貯藏后期，雞蛋內部的菌落總數會迅速增加。同時涂膜組微生物顯著低于對照組（p＜0.05），說明在保鮮劑中添加的抑菌物質可以有效地抑制微生物的生長。

3　結論與討論

3.1雞蛋中的微生物除了大腸桿菌和沙門氏菌以外，還有很多其他微生物，它們都可能引起雞蛋的腐敗變質，本實驗采用精油和殼聚糖制備出復合抑菌劑，以達到更好的抑菌效果。得到最佳的涂膜保鮮劑的配方為：桉葉精油0.8mg/mL，連翹精油1.1mg/mL，殼聚糖15mg/mL，明膠為0.20%（w/v）。

3.2通過SEM觀測涂膜保鮮劑后的雞蛋氣孔微觀結構表明，涂膜保鮮劑在雞蛋表層形成一層保護層，能阻擋微生物從氣孔侵入。

3.3與目前國內外研究相關雞蛋涂膜保鮮相比較，本文將精油乳狀液與殼聚糖復合所形成的保鮮膜能夠更均勻地覆蓋在蛋殼上，感官上更易為消費者接受。S.Bhale等[10]采用2%殼聚糖溶液對雞蛋進行涂膜保鮮，在25℃下貯藏5周，貯藏結束后，雞蛋的失重率為6.69%，而哈夫單位下降了53.14%，蛋黃指數下降了21.05%。謝晶等[16]研究了丁香精油乳狀液對雞蛋涂膜保鮮在30℃的高溫條件下貯藏，失重率為2.656%，哈夫單位下降了50.82%，蛋黃指數下降了51.51%。本文所實驗的雞蛋涂膜保鮮劑，針對雞蛋在37℃高溫條件下貯藏，測定其各指標的變化，結果表明經過涂膜的雞蛋的質量要明顯優于沒有經過涂膜的雞蛋。如18d時，涂膜組的失重率為2.93%，遠遠低于對照組的7.11%；涂膜組的9d時，涂膜組哈夫單位為64.38，蛋黃指數為0.32，蛋白系數為0.83，樣品仍保持新鮮，而此時對照組已出現散黃；蛋白pH的變化趨勢表明涂膜的雞蛋比沒有經過涂膜的雞蛋的蛋白pH上升的速度顯著減慢；18d時游離脂肪酸含量對照組（6.71g/100g）顯著高于涂膜組（6.03g/100g）；6d時，涂膜組的菌落總數（CFU/100g）仍為0，對照組達是1.3×105；9d后對照組已顯著腐敗，而涂膜組的菌落總數變化不明顯。因此，分析以上指標變化，原因是由于雞蛋經過涂膜以后，蛋殼表面的氣孔被雞蛋涂膜保鮮劑堵塞了，減緩了雞蛋的品質變化，雞蛋經過涂膜處理后其保存期明顯地延長了1周（37℃）。

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Research of preservation effect of plant essential oils and
chitosan compound egg film coating antistaling agent

LIU Li-li，WANG Huan，KANG Huai-bin，DUAN Xu，LI Dan
（Food and Bioengineering College，Henan University of Science and Technology，Luoyang 471003，China）

A new，safe preservative coating eggs preparation was discussed，and its preservation effect was researched.Plant essential oil and chitosan was selected as coating antistaling agent of antibacterial substances，with salmonella antimicrobial rate as the index，to determine the best combination of composite antibacterial substance concentration for：eucalyptus oil 0.8mg/mL，forsythia oil 1.1mg/mL，chitosan 15mg/mL.While identifying with 0.20%gelatin as a film-forming agent.By measuring the coating treatment group and the control group which did not film at high temperature eggs（37℃）under the conditions of changes during storage，such as the change of weight loss，Haugh unit，albumen index，yolk index，pH，free fatty acids and total number of colonies. The results showed that after coating preservative treated eggs during storage was not much better than the quality of the coating eggs.Stored at 37℃，after handling eggs preservative coating to extend shelf life of at least 1 week.

coating antistaling agent；egg；filmogen；preservation effect；storage

TS253.4

A

1002-0306（2015）04-0328-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.04.063

2014－04－28

劉麗莉（1974-），女，博士，副教授，研究方向：畜產食品科學與技術。

農業部公益性行業（農業）科研專項（201303084）。