殼聚糖/納米銀復(fù)合涂膜對雞蛋的保鮮效果

王 晶 徐 丹 于嘉倫 -

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715)

雞蛋的蛋殼對于雞蛋內(nèi)容物有較好的保護作用，但在貯藏期間，蛋殼的氣孔[1]會成為外界微生物入侵,雞蛋內(nèi)部CO2和水分不斷散失的通道[2-3]。在運輸和貯藏過程中，蛋殼因其脆性也極易出現(xiàn)微小裂縫，加速雞蛋品質(zhì)的下降。

目前，雞蛋的保鮮方法有冷藏法[4-5]、氣調(diào)法[6-7]、輻照法[8]以及涂膜法[9-10]等。其中，涂膜法由于成本低、操作方便，且效果顯著而持久，受到了廣泛關(guān)注。常用的涂膜劑有動植物油脂[11]、礦物油[12]和有機高分子[13]等。殼聚糖是一種來源廣泛的堿性多糖類高分子，具有良好的抑菌性[14-15]和生物相容性[16]。采用殼聚糖對雞蛋涂膜后，可在蛋殼外表面形成一層致密的阻隔性薄膜，顯著降低雞蛋內(nèi)部CO2和水分逸出的速率，并可防止微生物入侵，延長雞蛋的貨架期。目前的研究[17-18]結(jié)果中，殼聚糖涂膜一般可將雞蛋的貨架期由15 d 延長至20～50 d。但殼聚糖中含有較多的羥基和氨基[1]等極性基團，對水蒸氣阻隔性較差，且在高濕度環(huán)境中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，因此純殼聚糖涂膜的保鮮效果有限。

近來的研究表明，將納米粒子添加到殼聚糖中，可增強殼聚糖涂膜的水蒸氣阻隔性[19]和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[20]，從而提高其保鮮效果[21]。更進一步地在殼聚糖中添加抗菌性納米材料如納米銀[22-23]，除了改善涂膜的阻隔性外，還將增強其抗菌效果[24-25]，從而有效防止微生物對雞蛋的侵染，因而有望進一步延長涂膜雞蛋貨架期。但目前尚未有納米銀與殼聚糖復(fù)合涂膜對雞蛋的保鮮效果研究。因此，本試驗擬將橘皮提取液制備的納米銀添加到殼聚糖中，對雞蛋進行涂膜，考察納米銀在涂膜液中的質(zhì)量分數(shù)對雞蛋貯藏品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及儀器

1.1.1 試驗材料及試劑

新鮮雞蛋(均為前1 d產(chǎn))：平均質(zhì)量60 g/枚，重慶北碚當?shù)仞B(yǎng)殖場；

殼聚糖：相對分子質(zhì)量為100 kDa，脫乙酰度為91%，濰坊海之源生物制品有限公司；

冰乙酸：分析純，成都市科隆化學(xué)品有限公司；

平板計數(shù)瓊脂(PCA)：杭州微生物試劑有限公司；

檸檬酸鈉、硝酸銀、氯化鈉：分析純，成都市科龍化工試劑廠；

新鮮天草柑：市售。

1.1.2 試驗儀器

pH計：PHS-3BW型，上海般特儀器有限公司；

LED照蛋器：AV4.817.9003型，青島興儀電子設(shè)備有限責任公司；

掃描電鏡(SEM)：JEM-2100型，日本電子株式會社。

1.2 樣品制備

1.2.1 納米銀的制備 采用天草柑的橘皮提取液還原制備納米銀。將天草柑用清水洗凈自然晾干后，將橘皮小心剝離，切小丁后稱取25 g，放入榨汁機中加入蒸餾水200 mL榨汁。將所得混合液95 ℃加熱20 min，冷卻至室溫后抽濾，所得濾液即為橘皮提取液。

將濃度均為10 mmol/L的硝酸銀與檸檬酸鈉溶液，以及上述制得的橘皮提取液按照體積比為1∶1∶1的比例加入至錐形瓶中，90 ℃下加熱攪拌2 h，得到納米銀懸浮液。該條件下制備的納米銀還原率為90%[26]，可計算得懸浮液中納米銀的濃度為0.51 mg/mL。

1.2.2 涂膜液的制備 稱取一定量殼聚糖加入到1%乙酸溶液中，攪拌均勻，配制成濃度為0.5 g/100 mL的純殼聚糖涂膜液。再分別加入一定量納米銀懸浮液，使涂膜液中納米銀的質(zhì)量分數(shù)為殼聚糖的0.5%，1.0%，2.0%，攪拌24 h后制得殼聚糖/納米銀復(fù)合涂膜液。根據(jù)GB 5749—2006 《生活飲用水衛(wèi)生標準》中的規(guī)定，飲用水中Ag的安全含量為0.05 μg/g。按照單枚雞蛋的涂膜質(zhì)量和雞蛋重量，計算得每枚涂膜雞蛋中Ag的最大含量為0.01 μg/g，低于該標準含量。

1.2.3 雞蛋涂膜 經(jīng)過照蛋處理，剔除不合格蛋。將合格雞蛋隨機分為6組，每組60枚。對照組為未處理組和清水清洗組，分別記為CK1和CK2。其余4組用清水洗凈晾干后，分別在純殼聚糖涂膜液和含納米銀質(zhì)量分數(shù)為0.5%，1.0%，2.0%的復(fù)合涂膜液中浸泡2 min。室溫下自然晾干后按上述操作再次涂膜，晾干后放入25 ℃，70% RH的恒溫恒濕箱中貯藏。上述4組涂膜組分別記為CS、CS/Ag 0.5、CS/Ag 1.0和CS/Ag 2.0。

1.3 雞蛋的感官等級評定

以SB/T 10638—2011《鮮雞蛋、鮮鴨蛋分級標準》為參照，制定表1，從蛋白、蛋黃和系帶的外觀對雞蛋內(nèi)容物進行感官評定。

表1 感官評定指標及各等級相應(yīng)表示符號Table 1 Grades of sensory index and their symbols

1.4 雞蛋的理化指標測定

1.4.1 失重率 各組雞蛋中分別指定5枚雞蛋用于失重率的測定。在貯藏前和貯藏期間分別稱重，測定后立即放回恒溫恒濕箱中。雞蛋的失重率按式(1)計算：

(1)

式中：

Δm——失重率，%；

m0——貯藏前雞蛋的初始質(zhì)量，g；

mt——貯藏td后雞蛋的質(zhì)量，g。

1.4.2 氣室高度 在暗室中用照蛋器照射6組樣品，用鉛筆畫出氣室輪廓，再用游標卡尺測量氣室高度[27]。每組隨機取5枚雞蛋分別測定，每個樣品至少重復(fù)測定3次。

1.4.3 相對密度 配制不同濃度的氯化鈉溶液，使其密度分別為1.004，1.008，1.012，……，1.092 g/cm3，溶液密度用密度計校正。將雞蛋依次放入密度由大到小的氯化鈉溶液中，直至使雞蛋懸浮起來的溶液密度即為該雞蛋的相對密度。每組至少隨機取3枚雞蛋進行測定。

1.4.4 蛋清pH 將雞蛋內(nèi)容物剔除系帶、肉斑和血斑后，小心將蛋清分離出來，將濃稀蛋白攪拌均勻，用pH計測定蛋清pH。每組隨機取5枚雞蛋分別測定。

1.4.5 哈夫單位(Haugh unit，HU) 雞蛋稱重后橫向磕破后，將內(nèi)容物靜置2 min。避開系帶，用游標卡尺在距蛋黃1 cm 處測定濃蛋白高度，選取互成角度的3個位置進行測定。哈夫單位值按式(2)計算[28]：

HU=100×lg(H+7.57-W0.37)，

(2)

式中：

HU——哈夫單位值；

H——濃蛋白高度，mm；

W——雞蛋質(zhì)量，g。

按照USDA《United states standards，Grades，and Weight Classes for Shell Eggs，AMS56 》(2000年7月)的鮮蛋質(zhì)量分級標準：哈夫單位值在72以上的蛋為AA級，71～60的為A級，60以下的為B級。每組隨機取5個雞蛋分別測定。

1.4.6 蛋黃指數(shù)(Yolk index，YI) 將蛋橫向磕開后，在蛋清和蛋黃不分離的情況下，用游標卡尺選取3個點測定蛋黃高度，選取互成角度的3個位置測定蛋黃直徑。按式(3)計算蛋黃指數(shù)[29]。

(3)

式中：

YI——蛋黃指數(shù)；

h——蛋黃高度，mm；

d——蛋黃直徑，mm。

按照SB/T 10277—1997《鮮雞蛋分級標準》：蛋黃指數(shù)在0.40以上為一級蛋，0.39～0.36為二級雞蛋，0.35以下為三級蛋。每組隨機取5個雞蛋分別測定。

1.5 雞蛋內(nèi)容物菌落總數(shù)的測定

每組隨機挑選2個雞蛋進行雞蛋內(nèi)容物菌落總數(shù)的測定。在超凈工作臺上，將雞蛋表面用體積分數(shù)為75%的酒精充分擦拭后，橫向磕破。將內(nèi)容物放入經(jīng)過滅菌處理的燒杯中，用無菌玻璃棒攪拌均勻。然后用滅菌生理鹽水將其分別按照體積比為1∶1和1∶10的比例稀釋后，按照GB 47892—2010 來測定菌落總數(shù)。

1.6 蛋殼外表面微觀形貌的測定

在貯藏期間，隨機取各組蛋殼，自然晾干后，取小塊外表面朝上固定于樣品臺上，噴鉑后采用掃描電鏡觀察其表面微觀形貌。

1.7 數(shù)據(jù)處理

各組數(shù)據(jù)均采用平均值±均方差表示，并采用單因素ANOVA進行數(shù)據(jù)分析，用Duncan法進行多重比較，顯著性水平分別為0.01和0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 雞蛋的感官等級

對貯藏期間各組雞蛋的內(nèi)容物進行感官等級評定，結(jié)果見表2。由表2可知，CK1和CK2的感官等級隨貯藏時間的延長降低較快。CK1和CK2貯藏26 d時，蛋清中已無濃蛋白，且蛋清水樣化嚴重；至第49天時，出現(xiàn)散黃現(xiàn)象。而4組涂膜雞蛋的感官等級則顯著高于同期的對照組。其中，CS與CS/Ag 0.5在貯藏79 d后，濃蛋白消失。而CS/Ag 1.0和CS/Ag 2.0在貯藏94 d后仍有少量濃蛋白，并保持了較好的外觀形貌。

表2 涂膜對貯藏期間雞蛋感官等級的影響Table 2 Effects of coating on the sensory index of eggs during storage

2.2 雞蛋的理化指標

2.2.1 失重率 雞蛋作為一個獨立的生命體，在貯藏過程中仍有呼吸作用[30]。因此，蛋殼中有大量的氣孔，用于雞蛋與外界進行氣體交換。貯藏期間，雞蛋內(nèi)部的CO2和水分通過氣孔不斷逸出，導(dǎo)致雞蛋的蛋清和蛋黃發(fā)生物理與化學(xué)變化而發(fā)生品質(zhì)改變。因此，雞蛋的失重率是衡量其新鮮度的重要指標之一。如圖1所示，各組雞蛋的失重率均隨貯藏時間的延長而增加，但各組的失重速率顯著不同，由小到大依次為CS/Ag 1.0

圖1 涂膜對雞蛋貯藏期間失重率的影響Figure 1 Effects of coating on the weight loss of eggs during storage

2.2.2 氣室高度 雞蛋產(chǎn)下時，外界溫度低于母雞體溫導(dǎo)致雞蛋內(nèi)容物收縮，空氣通過氣孔進入蛋殼內(nèi)，填充在蛋殼與殼膜間即形成氣室[31]。隨著貯藏時間的延長，蛋內(nèi)水分不斷蒸發(fā)散失，導(dǎo)致內(nèi)容物逐漸縮小，氣室增大。如表3所示，各組的氣室高度均隨貯藏時間的延長而增加。其中，CK1和CK2兩組的氣室高度接近，且顯著高于涂膜組(P<0.05)。而涂膜的各組貯藏79 d時，組間幾乎無顯著性差異。說明涂膜增強了蛋殼的阻隔性，降低了雞蛋中水蒸氣的散失速率，從而有助于降低氣室高度。但涂膜中添加納米銀對雞蛋的氣室高度無顯著影響。而氣室高度主要是蛋內(nèi)水分的損失所造成，由此說明納米銀的加入可能對殼聚糖涂膜的阻濕性影響不大。

2.2.3 相對密度 隨著貯藏時間的延長，雞蛋失重率與氣室高度的增加導(dǎo)致其整體的相對密度降低。用鹽水漂浮法測定雞蛋相對密度，當鹽水濃度為0時，其相對密度為最低值1。當雞蛋的相對密度值低于1時，表明雞蛋低于用鹽水的最低相對密度值，已無法用鹽水漂浮法來測定出雞蛋的相對密度。從表4可以看出，貯藏10 d后，涂膜組的相對密度值均顯著高于對照組(P<0.05)。這是由于涂膜處理有效減少了雞蛋的失重率，降低了氣室高度，從而減緩了相對密度的降低速率。

2.2.4 蛋清pH 新鮮雞蛋內(nèi)容物中CO2的含量約為0.5%[32]，使得蛋清pH值為7.6～8.5。隨著貯藏時間的延長，雞蛋內(nèi)部CO2通過氣孔不斷向外逸出，導(dǎo)致蛋清pH值上升。而蛋清呈堿性后，導(dǎo)致蛋清中的蛋白質(zhì)逐漸分解為胨等小分子物質(zhì)，因此貯藏后期蛋清pH值有所下降[6]。由圖2 可看出，CK1與CK2兩組在第10天時，蛋清pH值已達9.3 以上，說明其蛋內(nèi)的CO2逸出較快。而涂膜組雞蛋的蛋清pH值則整體先下降，可能是涂膜后蛋殼阻隔性急劇增加，導(dǎo)致少量CO2在蛋清中的積累。之后，CS組的蛋清pH值逐漸上升至8.9左右，并相對穩(wěn)定，而CS/Ag 2.0組的蛋清pH值在貯藏50 d后略有上升，并維持在8.6～8.7。但CS/Ag 0.5和CS/Ag 1.0兩組貯藏10～79 d時均能維持較穩(wěn)定的蛋清pH值，94 d時才開始上升。由此說明，在涂膜中加入少量的納米銀可大大增強蛋殼對CO2的阻隔性，從而維持蛋清pH值的穩(wěn)定，并防止蛋白質(zhì)的分解。

2.2.5 HU值 HU值可表征雞蛋蛋清中濃蛋白的含量。Cotterill等[33]認為，蛋清中濃蛋白的含量主要與卵黏蛋白-溶菌酶復(fù)合物間的作用強度有關(guān)。蛋清pH 為7時，二者間具有最強的相互作用。隨著貯藏時間的延長，雞蛋中CO2的損失致使蛋清pH值升高，導(dǎo)致卵黏蛋白-溶菌酶復(fù)合物間的相互作用力逐漸減弱，使?jié)獾鞍诇p少，蛋清黏度降低而呈水樣化，導(dǎo)致HU值降低。由表5可知，CK1和CK2兩組的HU值隨貯藏時間的延長迅速下降，第26天時蛋清中的濃蛋白消失，質(zhì)量降至B級。而涂膜組的HU值在貯藏的前79 d均較為接近，且極顯著高于CK1和CK2(P<0.01)。貯藏至第94天時，CS與CS/Ag 0.5組蛋清中無濃蛋白，質(zhì)量由AA級降至B級。而此時，CS/Ag 1.0與CS/Ag 2.0組的蛋清中仍含有濃蛋白，且質(zhì)量仍為AA級。因此，與對照組相比，CS與CS/Ag 0.5的貨架期由18 d延長至79 d，而CS/Ag 1.0與CS/Ag 2.0則可延長至94 d以上。從2.2.4的蛋清pH值變化結(jié)果可知，對雞蛋進行涂膜處理，尤其是含納米銀的復(fù)合涂膜，可有效防止蛋清pH值的上升，因此有利于穩(wěn)定蛋清中卵黏蛋白-溶菌酶復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，保持濃蛋白的含量。

表3 涂膜對貯藏期間雞蛋氣室高度的影響?Table 3 Effects of coating on the air cell height of eggs during storage

? 同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

表4 涂膜對貯藏期間雞蛋相對密度的影響?Table 4 Effects of coating on the specific gravity of eggs during storage

? 同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

圖2 涂膜對貯藏期間蛋清pH值的影響Figure 2 Effects of coating on the albumen pH of eggs during storage

表5 涂膜對貯藏期間雞蛋HU值的影響?Table 5 Effects of coating on the Haugh unit of eggs during storage

? 同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2.6 YI值 雞蛋中的蛋黃被一層蛋黃膜所包裹，使之與蛋清分離開。在貯藏過程中，隨著蛋清中濃蛋白的減少，黏度減小，導(dǎo)致蛋黃與蛋清之間的壓差增加。因此，蛋清中的水分通過蛋黃膜滲透入蛋黃，使得蛋黃的含水量增加，體積增大而高度降低，因而導(dǎo)致YI值降低。當YI值<0.25時，雞蛋極易散黃[34]，因此可作為雞蛋貨架期的評定指標之一。從圖3中可以看出，各組雞蛋的YI值隨貯藏時間的延長均呈下降趨勢。CK1和CK2的YI值在貯藏18 d時已降至0.25 以下，蛋黃易散，64 d時所測雞蛋全部散黃，因此YI值無法測定。而涂膜組的YI值均高于同期的CK1和CK2，且差異極顯著(P<0.01)。在前18 d內(nèi)，4組涂膜雞蛋的YI值間無顯著差異(P≥0.05)。之后，CS組YI值的下降速度顯著高于復(fù)合涂膜組(P<0.05)。采用 YI值高于0.25為評價指標，CK1和CK2的貨架期僅為10 d，CS為34 d，而CS/Ag 0.5 與CS/Ag 1.0則可達79 d以上。與2.2.5中HU值所得結(jié)果較為接近。涂膜中添加納米銀，可有效保持雞蛋蛋清中濃蛋白的含量，維持蛋清黏度，從而降低了水分從蛋清向蛋黃的滲透速度，因此可較好地維持蛋黃的形狀。綜合比較發(fā)現(xiàn)，在貯藏期間，CS/Ag 1.0的蛋清和蛋黃品質(zhì)均保持較好，因此保鮮效果最好。

2.2.7 雞蛋內(nèi)容物的菌落總數(shù) 雞蛋的外蛋殼膜以及蛋清中的溶菌酶和卵黏蛋白等，均具有一定的抑菌效果。因此，雞蛋本身具有一定的能力來抵抗外界細菌入侵。但隨著貯藏時間的延長，外蛋殼膜逐漸被破壞，蛋清中的蛋白質(zhì)發(fā)生分解，導(dǎo)致雞蛋的抗菌能力減弱而易滋生細菌。從表6中數(shù)據(jù)可看出，貯藏49 d時，CK1和CK2中有菌落出現(xiàn)，且數(shù)量隨時間的延長而急劇增加。涂膜組中，除CS/Ag 0.5在第64天觀察到有一處菌落外，其余組均在第79天出現(xiàn)。且貯藏94 d時，含納米銀的復(fù)合涂膜組中的菌落總數(shù)顯著低于CS，且隨涂膜中納米銀含量的增加而降低。殼聚糖本身具有一定的抑菌效果，因此涂膜可有效防止細菌在雞蛋外殼上的滋生和入侵，但在貯藏后期，其阻隔和抗菌效果減弱。而添加了具有強抑菌性的納米銀后，涂膜層的抑菌性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性均得到提升，因此抑菌效果更好且更持久。

圖3 涂膜對雞蛋貯藏期間蛋黃指數(shù)的影響Figure 3 Effects of coating on the yolk index of eggs during storage

表6 涂膜對貯藏期間雞蛋內(nèi)容物菌落總數(shù)的影響Table 6 Effects of coating on the total count plate of internal content during storage

2.2.8 蛋殼外表面微觀形貌 采用SEM對蛋殼外表面的微觀形貌進行觀察，可表征涂膜結(jié)構(gòu)在雞蛋貯藏期間的變化。圖4為第0天時，蛋殼外表面的SEM圖。從圖4中看出，CK1和CK2表面有明顯的裂紋，且清水清洗過后的CK2表面裂紋有所加寬。涂膜后，蛋殼表面的裂紋消失，且可明顯地觀察到致密的高分子涂膜層。因此，該涂膜層可大大提高蛋殼的氣體阻隔性。

圖4 各組蛋殼外表面在第0天時的掃描電鏡圖Figure 4 SEM images of the outer surface of eggshells at day 0

由圖5可看出，CS與CS/Ag 0.5兩組表面的高分子涂膜層已經(jīng)有明顯脫落，尤其是CS，而CS/Ag 1.0與CS/Ag 2.0 的涂膜層仍較為完好。由此說明，在貯藏期間涂膜結(jié)構(gòu)有可能被破壞，其阻隔性也必然會顯著降低，并影響雞蛋的保鮮。而添加納米銀可增強涂膜的穩(wěn)定性，因此對雞蛋的保鮮更為持久。

3 結(jié)論

本試驗研究了殼聚糖/納米銀復(fù)合涂膜對雞蛋的保鮮效果。結(jié)果表明，在涂膜中添加少量納米銀可有效降低雞蛋失重率的增長速率，保持較高的相對密度、HU值和YI值，穩(wěn)定蛋清的pH值，抑制雞蛋內(nèi)容物中微生物的生長，并能提高涂膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。根據(jù)蛋清和蛋黃質(zhì)量(HU值和YI值)可判定，當納米銀在涂膜中的質(zhì)量分數(shù)為1.0%時，涂膜雞蛋的貨架期相較于純殼聚糖涂膜組延長了至少34 d，相較于對照組則至少延長了69 d。因此，將殼聚糖/納米銀復(fù)合涂膜用于清潔鮮蛋的保鮮，具有良好的應(yīng)用潛力。但本試驗未能確定涂膜保鮮機理，也未對雞蛋內(nèi)部的營養(yǎng)成分的變化進行測定，后續(xù)研究可深入測定涂膜雞蛋中主要蛋白質(zhì)的含量和結(jié)構(gòu)等在貯藏期間的變化，來進一步揭示殼聚糖/納米銀復(fù)合涂膜對雞蛋的保鮮機理。

圖5 各組蛋殼外表面在第64天時的掃描電鏡圖Figure 5 SEM images of the outer surface of eggshells at day 64

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