黃芩苷-姜辣素-海藻酸鈉-蔗糖酯復合保鮮膜在雞蛋保鮮中的應用

殷佳琦，張曉虎，高夢蝶

（商洛學院生物醫藥與食品工程學院/陜西秦嶺特色生物資源產業技術研究院，陜西商洛 726000）

0 引言

國內外目前對鮮蛋的儲藏保鮮主要有4 種方法，相比于液浸、二氧化碳氣調、冷藏，涂膜法成本低廉，可有效延長儲藏時間[1]。涂膜保鮮是通過控制雞蛋表面的透氣性和透水性，有效降低雞蛋的呼吸作用達到保鮮效果。常用的涂膜材料有殼聚糖、蔗糖脂肪酸酯、海藻酸鈉等[2-8]。防腐保鮮主要是采用植物源和微生物源的有效成分，利用其抑菌和抗氧化作用抑制微生物生長，達到防腐保鮮目的[9]。

黃芩苷是從唇形科植物黃芩干燥的根部提取分離出來的黃酮類化合物，具有顯著的抗氧化、抗炎等作用，且具有廣譜抑菌效果，對副傷寒桿菌、溶血性鏈球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、肺炎球菌等均有抑制作用[10-11]。霍峰巖等[12]將黃芩提取物用于芒果保鮮。姜辣素既是生姜特殊辛辣味的主要呈味物質，又是多種藥理作用的主要功能因子之一，對細菌有一定的抑制作用，抑菌效果屬于中度敏感[13-14]。

現有文獻多探討單一生物保鮮劑的保鮮效果，而復合生物保鮮劑的研究鮮有報道。為探討各保鮮劑間的協同作用，以新鮮雞蛋為試驗對象，研究黃芩苷、姜辣素、海藻酸鈉、蔗糖酯對雞蛋保鮮效果的影響，在單因素試驗基礎上應用響應面試驗對復合保鮮劑配方進行優化，確定最佳的黃芩苷-姜辣素-海藻酸鈉-蔗糖酯復合保鮮劑配方，以期研制天然復合保鮮膜為雞蛋貯藏和保鮮提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料 黃芩苷標品，購于成都埃法生物公司；姜辣素標品，購于江蘇永健醫藥科技有限公司；當日產新鮮雞蛋，購于商洛市商州區楊峪河鎮養雞場。

1.1.2 試劑95%乙醇、乙酸、瓊脂、牛肉膏、蛋白胨、蔗糖脂肪酸酯、海藻酸鈉。

1.1.3 供試菌種 沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、變形桿菌，購于成都埃法生物公司。

1.1.4 儀器設備 恒溫培養箱(DPH-9082)，常州市凱航儀器有限公司；電子天平(SI-234)，濟南來寶器械有限公司；電熱鼓風干燥箱(DHG-9030A)，南京宇盼機械科技有限公司；數顯恒溫水浴鍋(HH-4)，常州市金坦普瑞斯機械有限公司；高壓滅菌鍋(BKQP-75)，濟南來寶器械有限公司。

1.2 研究方法

1.2.1 抑菌試驗 測定不同濃度黃芩苷、姜辣素對沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、變形桿菌4 種供試菌的抑菌圈大小[15-17]。

1.2.2 保鮮劑配制和使用方法 稱取適量黃芩苷加入適量熱乙酸，配制黃芩苷溶液；稱取適量的姜辣素加入適量95%乙醇，配制姜辣素溶液；稱取適量海藻酸鈉加入適量蒸餾水，配制海藻酸鈉溶液；稱取適量蔗糖酯加入適量95%乙醇，配制蔗糖酯溶液。上述4 種溶液混合并攪拌均勻，配制成不同濃度的復合保鮮劑。將干凈雞蛋分別浸入保鮮液中浸泡1 min 后撈出，對照組浸入超純水中1 min，自然曬干后37℃恒溫貯藏，每隔5天取樣，分別測定失重率、哈夫單位、蛋黃指數，每次取3枚雞蛋，重復測定3次，取平均值[18]。

1.2.3 測定指標及方法 參考雞蛋新鮮度檢測方法，測定失重率、哈夫單位、蛋黃指數[19]。

1.2.4 單因素試驗 以CK 作對照，探討不同濃度黃芩苷(1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)、姜辣素(1.0%、2.0%、3.0%、4.0%)、海藻酸鈉(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)、蔗糖酯(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)對雞蛋新鮮指標的影響。

1.2.5 響應面試驗 選取3個對雞蛋新鮮度影響顯著的因素為自變量，分別以哈夫單位、蛋黃指數、失重率為響應值，設計響應面試驗，優化保鮮膜配方。

2 結果與分析

2.1 黃芩苷抑菌效果

表1 表明黃芩苷對供試菌均有抑制作用，濃度越大，抑菌效果越強。抑菌效果由強到弱表現為：沙門氏菌＞金黃色葡萄球菌＞大腸桿菌＞變形桿菌。

2.2 姜辣素抑菌效果

表2 表明姜辣素對供試菌均有抑制作用，濃度越大，抑菌效果越強。抑菌效果由強到弱表現為：金黃色葡萄球菌＞沙門氏菌＞大腸桿菌＞變形桿菌。

2.3 單因素試驗結果與分析

2.3.1 黃芩苷對雞蛋的保鮮效果 由表3 可知，不同濃度黃芩苷處理新鮮雞蛋，隨著貯藏時間的延長，失重率不斷增大，哈夫單位和蛋黃指數均逐漸減小，新鮮雞蛋哈夫單位為83.8±2.33，37℃貯藏25 天后，CK 組已散黃，為低劣雞蛋，A 組、B 組、C 組哈夫單位均低于60，而D 組哈夫單位為63.14，新鮮度較好；各組蛋黃指數由大到小依次為D 組＞C 組＞B 組＞A 組＞CK 組，表明2%黃芩苷能有效抑制微生物的生長，延緩雞蛋的腐敗，對雞蛋保鮮效果顯著。同一貯藏期各濃度黃芩苷處理新鮮雞蛋后失重率低于對照組，哈夫單位和蛋黃指數高于對照組。

表1 黃芩苷對供試菌的抑菌結果 mm

表2 姜辣素對供試菌的抑菌結果 mm

表3 黃芩苷對失重率、哈夫單位、蛋黃指數的影響

2.3.2 姜辣素對雞蛋的保鮮效果 由表4 可知，不同濃度姜辣素處理新鮮雞蛋，隨著貯藏時間的延長，失重率逐漸增大，當姜辣素濃度為3%～4%時，雞蛋失重率增大較為緩慢。哈夫單位和蛋黃指數隨著貯藏時間的延長均逐漸減小，其中CK 組的雞蛋在37℃貯藏25 天時已散黃，D組貯藏20天的新鮮度相當于C組貯藏15天的效果，表明2%姜辣素能有效維持雞蛋新鮮度。同一貯藏期，各濃度姜辣素處理新鮮雞蛋后的失重率均低于對照組，哈夫單位和蛋黃指數均高于對照組，可見姜辣素能有效抑制細菌對雞蛋的污染，延長雞蛋的保藏時間。

2.3.3 海藻酸鈉對雞蛋的保鮮效果 由表5 可知，不同濃度海藻酸鈉處理新鮮雞蛋，隨著貯藏時間的延長，其失重率逐漸增大，哈夫單位不斷減小，37℃貯藏25 天時，CK 組已散黃，A 組、B 組、C 組、D 組分別降低了53.4、40.89、27.31、32.41。新鮮雞蛋的蛋黃指數為0.45，隨著貯藏時間的增加，蛋黃指數逐漸減小，C 組減小最為緩慢，C組蛋黃指數在貯藏25天時降至0.26，而D 組蛋黃指數在貯藏20 天時已經降至0.26，表明1.5%海藻酸鈉對雞蛋的保鮮效果優于2.0%海藻酸鈉。原因可能是海藻酸鈉一方面可改善雞蛋內部組織的均一性和持水性，延長貯藏時間；另一方面會在雞蛋表面形成一層薄膜，可有效防止水分的蒸發和抑制細菌的生長[20]。當薄膜過厚時會對雞蛋的正常生理代謝起到負面作用，導致其蛋黃指數下降較快。

表4 姜辣素對失重率、哈夫單位、蛋黃指數的影響

2.3.4 蔗糖酯對雞蛋的保鮮效果 由表6 可知，不同濃度蔗糖酯處理新鮮雞蛋，隨著貯藏時間的延長，其失重率逐漸增大。哈夫單位不斷減小，各組哈夫單位由大到小依次D 組＞C 組＞B 組＞A 組＞CK 組。新鮮雞蛋的蛋黃指數為0.45，37℃貯藏25 天后，CK 組已散黃，A組、B 組、C 組、D 組蛋黃指數分別降低了0.26、0.25、0.25、0.23。同一貯藏期，各濃度蔗糖酯處理新鮮雞蛋后的失重率低于對照組，哈夫單位和蛋黃指數均高于對照組。分析原因可能是蔗糖酯在雞蛋表面形成一層可食性薄膜，封閉雞蛋的氣孔而減緩雞蛋的新陳代謝，保持了新鮮度[21]。

2.4 響應面試驗結果與分析

2.4.1 響應面試驗結果 基于單因素試驗，固定蔗糖酯濃度2%，以黃芩苷(A)、姜辣素(B)、海藻酸鈉(C)3個對雞蛋保鮮效果影響顯著的因素為自變量，以哈夫單位、蛋黃指數、失重率為響應值設計響應面試驗。響應面試驗設計方案與結果分析見表7。

2.4.2 響應面試驗回歸分析 利用軟件進行多元回歸擬合，得到哈夫單位(Y1)、蛋黃指數(Y2)、失重率(Y3)對自變量黃芩苷濃度(A)、姜辣素濃度(B)、海藻酸鈉濃度(C)的編碼值二次多項回歸方程分別為公式(1)～(3)。

方程中各因素對響應值的影響程度取決于各項系數絕對值的大小，影響方向以系數的正、負值反映[22]。依據方程式(1)可知影響雞蛋哈夫單位順序為：海藻酸鈉＞黃芩苷＞姜辣素。失擬項概率僅為0.053，相關系數R2=0.9988，校正系數R2Adj=0.9974，表明該回歸模型可以解釋99.74%的響應值變化。變異系數C.V=0.13%，說明模型能較好地反映真實的試驗值。

表5 海藻酸鈉對失重率、哈夫單位、蛋黃指數的影響

表6 蔗糖酯對失重率、哈夫單位、蛋黃指數的影響

表7 響應面設計方案與結果分析

依據式(2)可知影響雞蛋蛋黃指數的順序為：黃芩苷＞海藻酸鈉＞姜辣素。失擬項概率僅為0.051，相關系數R2=0.9974，校正系數R2Adj=0.9940，表明該回歸模型可以解釋99.40%的響應值變化。變異系數C.V=0.35%，說明模型能較好地反映真實的試驗值。

由于式(3)的二次項系數均為正值，推斷出拋物面開口向上，可知影響雞蛋失重率的順序為：海藻酸鈉＞黃芩苷＞姜辣素。相關系數R2=0.9986，校正系數R2Adj=0.9967，表明該回歸模型可以解釋99.67%的響應值變化。變異系數C.V=0.19%，說明模型能較好反映真實試驗值。

2.4.3 響應面交互作用分析 由圖1 可知，當姜辣素濃度一定時，哈夫單位隨著黃芩苷濃度的增大而上升，當黃芩苷濃度為1.3%～1.9%時，哈夫單位為68，隨著黃芩苷濃度的增大，哈夫單位逐漸減小；當黃芩苷濃度一定時，隨著姜辣素濃度的增加，哈夫單位先上升后下降，約在濃度為1%～2%時，哈夫單位達到68。兩因素交互作用顯著。

由圖2可知，當黃芩苷濃度一定時，哈夫單位隨著海藻酸鈉濃度的增大而上升，當海藻酸鈉濃度為0.8%～1.1%時，哈夫單位為68，隨著海藻酸鈉濃度的增大，哈夫單位逐漸減小；當海藻酸鈉濃度一定時，隨著黃芩苷濃度的增加，哈夫單位先上升后下降，約在濃度為1.3%～1.6%時，哈夫單位達到68。兩因素交互作用十分顯著。

由圖3可知，當固定姜辣素濃度，蛋黃指數隨著海藻酸鈉濃度的增大先升后降；固定海藻酸鈉濃度，隨著姜辣素濃度的增大，蛋黃指數呈現先升后降的趨勢。兩因素交互作用不顯著。

由圖4可知，當姜辣素濃度一定時，蛋黃指數隨著黃芩苷濃度的增大而上升，當黃芩苷濃度為1.3%～1.9%時，蛋黃指數為0.385，隨著黃芩苷濃度的增大，蛋黃指數逐漸減小；當黃芩苷濃度一定時，隨著姜辣素濃度的增加，蛋黃指數先上升后下降，濃度為1.6%～2.2%時，蛋黃指數為0.38。兩因素交互作用十分顯著。

由圖5可知，當黃芩苷濃度一定時，雞蛋哈夫單位隨著海藻酸鈉濃度的增大而上升，當海藻酸鈉濃度為0.8%～1.4%時，蛋黃指數為0.375，隨著海藻酸鈉濃度的增大，蛋黃指數逐漸減小；當海藻酸鈉濃度一定時，隨著黃芩苷濃度的增加，蛋黃指數先上升后下降，濃度為1.3%～1.6%時，蛋黃指數為0.38。兩因素交互作用比較顯著。

由圖6可知，當姜辣素濃度一定時，蛋黃指數隨著海藻酸鈉濃度的增大先升后降；當海藻酸鈉濃度一定時，隨著姜辣素濃度的增大，蛋黃指數呈現先升后降的趨勢。兩因素交互作用不顯著。

由圖7可知，當黃芩苷濃度一定時，雞蛋失重率隨著姜辣素濃度的增大而下降，當姜辣素濃度為2.2%～2.8%時，失重率為4.7%，隨著姜辣素濃度的增大，失重率逐漸增大；當姜辣素濃度一定時，隨著黃芩苷濃度的增加，失重率先減小后增大，當濃度約為1.6%時，失重率為4.75%。兩因素交互作用比較顯著。

由圖8可知，當黃芩苷濃度一定時，雞蛋失重率隨著海藻酸鈉濃度的增大而下降，當海藻酸鈉濃度為1.1%～1.4%時，失重率約為4.8%，隨著海藻酸鈉濃度的增大，失重率逐漸增大；當海藻酸鈉濃度一定時，隨著黃芩苷濃度的增加，失重率先減小后增大，當黃芩苷濃度約為1.6%時，失重率為4.8%。兩因素交互作用不顯著。

由圖9可知，當海藻酸鈉濃度一定時，隨著姜辣素濃度的增加，失重率先減小后增大，當姜辣素濃度為2.2%～2.8%時，失重率為4.8%。兩因素交互作用比較顯著。當姜辣素濃度一定時，隨著海藻酸鈉濃度的增加，失重率先減小后增大，當海藻酸鈉濃度為1.1%～1.4%時，失重率為4.8%。兩因素交互作用比較顯著。

以哈夫單位為響應值，分析優化配方為黃芩苷濃度1.91%、姜辣素濃度2.77%、海藻酸鈉濃度1.47%；以蛋黃指數為響應值，分析優化配方為黃芩苷濃度1.87%、姜辣素濃度2.68%、海藻酸鈉濃度1.48%。；以失重率為響應值，分析優化配方為黃芩苷濃度1.6%、姜辣素濃度2.52%、海藻酸鈉濃度1.41%。

綜合考慮到試驗的可操作性和雞蛋保鮮指標顯著性[23]，修正配方為黃芩苷濃度1.90%、姜辣素濃度2.70%、海藻酸鈉濃度1.45%、蔗糖酯濃度2.0%。在此條件下，進行3組平行驗證試驗，測得雞蛋在37℃貯藏25 天后的哈夫單位為69，蛋黃指數為0.38，失重率為4.8%。

3 討論

本研究首次通過響應面法對黃芩苷-姜辣素-海藻酸鈉-蔗糖酯復合保鮮膜配方進行優化，制備天然復合保鮮膜，克服了傳統單一涂膜劑存在保鮮效果不佳的不足。文獻報道對雞蛋涂膜保鮮實驗常采用的貯藏溫度有4、20、23、25、35℃等[24-25]。基于多數微生物的最適生長溫度在37℃左右，本研究采用37℃貯藏溫度，并證實研制的復合保鮮膜在該溫度下對雞蛋有較好的保鮮效果，則可推測在低溫保藏時則更能延長雞蛋的貯藏期。

蔗糖酯是一種非離子表面活性劑，具有廣泛的HLB值。作為成膜材料使用時，需選擇高HLB值的蔗糖酯。海藻酸鈉和蔗糖酯均具有成膜性，由于研究時間、實驗室條件有限，本研究未探索膜的厚度、延伸性對保鮮效果的影響，在后續研究中應對雞蛋表面形成的涂膜層進行機械強度等指標測定。

任何單一的保鮮技術都有一定的局限性，相互復配發揮協同作用更能提高保鮮效果，在未來發展中，利用柵欄技術將多種保藏方法相結合，研發綜合保鮮體系將具有較好的發展前景。在可食性復合保鮮膜的大規模自動化生產中，如何優選成膜材料及成膜工藝，使其在食品保鮮中推廣應用將是未來可食性復合保鮮膜的發展方向。

4 結論

（1）姜辣素和黃芩苷對4 種供試菌的抑制作用均較顯著。100 mg/mL黃芩苷抑菌圈直徑分別為沙門氏菌16.3 mm、金黃色葡萄球菌15.7 mm、大腸桿菌14.8mm、變形桿菌14.3 mm，即黃芩苷的抑菌效果為：沙門氏菌＞金黃色葡萄球菌＞大腸桿菌＞變形桿菌。200 mg/mL姜辣素抑菌圈直徑分別為金黃色葡萄球菌16.2 mm、沙門氏菌15.5 mm、大腸桿菌15.1 mm、變形桿菌14.8 mm。即姜辣素的抑菌效果為：金黃色葡萄球菌＞沙門氏菌＞大腸桿菌＞變形桿菌。

（2）以新鮮雞蛋為研究對象，在單因素試驗的基礎上，采用響應面分析法，對雞蛋復合保鮮膜配方進行優化，獲得的優化配方為黃芩苷濃度1.90%，姜辣素濃度2.70%，海藻酸鈉濃度1.45%，蔗糖酯濃度2.0%。在此條件下，雞蛋在37℃下保藏25天后，其哈夫單位為69、蛋黃指數為0.38、失重率為4.8%。該保鮮膜配方能夠作為雞蛋貯藏保鮮的參考依據。