“枸杞”雞蛋涂膜保鮮技術(shù)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(yǎng)物質(zhì),枸杞種植和加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈逐年遞增的趨勢,而大量的枸杞皮渣會帶來嚴重的環(huán)境壓力,已成為枸杞加工業(yè)迫切需要解決的瓶頸問題。枸杞皮渣中常規(guī)營養(yǎng)成分包括干物質(zhì)、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(zhì),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(yǎng)物質(zhì),是動物良好的飼料[1]。基于此,課題組研發(fā)了一系列含有枸杞添加成分的雞飼料,與當?shù)赝岭u養(yǎng)殖農(nóng)戶聯(lián)合養(yǎng)殖,生產(chǎn)枸杞雞肉和枸杞雞蛋。鮮蛋在產(chǎn)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(nèi),加快蛋白膜氧化、水分蒸發(fā)、哈夫單位下降、蛋黃系數(shù)下降和蛋黃變質(zhì),終導致雞蛋商品價值和食用價值下降[2]。經(jīng)檢測分析發(fā)現(xiàn),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(yǎng)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(yǎng)成分的差異以及其作為新產(chǎn)品市場接受度的不確定性,使得研究枸杞雞蛋的保鮮技術(shù)尤為重要,可為其市場流通奠定基礎(chǔ)。

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(zhì)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(tài)以避免外界微生物污染,阻止蛋內(nèi)水分蒸發(fā)和CO2外逸,達到較長時間保持鮮蛋品質(zhì)和營養(yǎng)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(fā)現(xiàn),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(zhì),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(zhì)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(huán)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(nèi)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(yōu)化涂膜工藝,運用無害保鮮技術(shù),延長雞蛋的保鮮時間,為其進一步加工利用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

“枸杞”雞蛋 蘭州瑞源農(nóng)業(yè)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(fā)展有限公司;面筋粉 封丘縣華豐粉業(yè)有限公司;普魯蘭糖 河南萬邦實業(yè)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(lián)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(yǎng)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(shè)備有限公司;PHS-3C數(shù)顯酸度計 濟南恒安商貿(mào)有限公司;BS223S電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;數(shù)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(nóng)科院家禽科學研究所監(jiān)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(guān)研究發(fā)現(xiàn),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(nèi)常溫下貯藏,每隔5 d測定雞蛋的失重率、蛋黃系數(shù)、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(yīng)面優(yōu)化試驗 通過上述對雞蛋進行不同保鮮工藝的處理,依據(jù)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(fā)現(xiàn)浸涂時間和涂膜次數(shù)對雞蛋涂膜效果有影響,因此,利用Design-Expert 8.0軟件設(shè)計了以浸涂時間、涂膜次數(shù)為考察因素,以失重率為響應(yīng)值的兩因素三水平響應(yīng)面試驗,各因素的試驗水平及編碼見表2。

表2 響應(yīng)面試驗設(shè)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(shù)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(tài)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(shù)。

1.2.4.3 哈夫單位的測定 測定時先取蛋稱質(zhì)量,然后開蛋,將其內(nèi)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(zhì)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)分析,響應(yīng)面試驗數(shù)據(jù)采用F檢驗進行方差分析,以評價模型的統(tǒng)計意義。

2 結(jié)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(guān)研究表明,失重率可以反應(yīng)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(chǎn)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(jīng)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(shù)的影響

不同保鮮劑處理雞蛋的蛋黃系數(shù),如圖2所示。涂膜材料通過阻塞氣孔減少雞蛋內(nèi)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(zhì)[21],蛋黃系數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)整體呈下降趨勢,蛋黃系數(shù)與蛋黃膜強度有關(guān),由于蛋黃膜具有滲透性,貯存期間蛋白中水分向蛋黃內(nèi)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(shù)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(shù)下降速率增大,貯藏25 d時,空白組的蛋黃系數(shù)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(shù)為0.31,保鮮效果最好。

圖2 不同保鮮劑對蛋黃系數(shù)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(zhì)量有關(guān),能非?？陀^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(zhuǎn)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(yīng)雞蛋的哈夫單位為26,為最次質(zhì)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(xiàn)先上升后下降的趨勢。雞蛋內(nèi)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(zhì),CO2逸散也減少,使蛋白由堿性變?yōu)樗嵝?pH下降。如果蛋白繼續(xù)分解,蛋內(nèi)氨含量逐漸增加,蛋白pH又上升,蛋白又呈現(xiàn)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(xiàn)峰值后開始下降,多重比較結(jié)果顯示,空白組與各處理組相比有顯著差異(p<0.05),說明經(jīng)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(yīng)面法優(yōu)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(shù)(B),設(shè)計兩因素三水平的響應(yīng)面試驗優(yōu)化涂膜工藝。實驗設(shè)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(shù)據(jù)結(jié)果如表3所示。

表3 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

利用Design-Expert軟件對試驗數(shù)據(jù)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(yīng)面分析和優(yōu)化 通過響應(yīng)面二次多項模型方程的建立,得出響應(yīng)面圖,從響應(yīng)面圖中可以直觀地觀察到各因素對失重率的影響規(guī)律,如圖6所示。等高線圖的形狀(圓形或橢圓形)反應(yīng)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(shù)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(yīng)曲面圖

2.6.3 模型驗證實驗 由實驗結(jié)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(yōu)涂膜工藝條件為:浸涂時間為20 s,涂膜次數(shù)為3次,在此條件下,雞蛋的失重率為2.80%,對此優(yōu)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(nèi),說明該模型能較好地預測雞蛋的涂膜工藝條件,應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化涂膜參數(shù)是可行的。

3 結(jié)論

雞蛋經(jīng)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(shù)、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(yīng)面得到的最佳涂膜工藝條件為:浸涂時間為20 s,涂膜次數(shù)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(nèi)部,防止雞蛋腐敗,阻止雞蛋內(nèi)水分的蒸發(fā),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(fā)展趨勢,是一種優(yōu)質(zhì)的雞蛋涂膜保鮮材料,可以考慮運用到實際生產(chǎn)中。