雞蛋貯藏過程中的介電特性和新鮮品質(zhì)變化

李海峰++賀曉光++張海紅++王松磊

摘要：依據(jù)介電特性檢測原理，采用LCR測試儀對常溫條件下雞蛋的介電參數(shù)進(jìn)行檢測，同時利用常規(guī)破壞性試驗(yàn)，在常溫貯藏條件下對雞蛋進(jìn)行品質(zhì)追蹤試驗(yàn)，并采用Excel軟件對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和二次曲線擬合。結(jié)果表明：雞蛋的品質(zhì)參考值哈夫值、失質(zhì)量率、蛋黃指數(shù)與貯藏天數(shù)的相關(guān)性均顯著；雞蛋的介電參數(shù)（Rp）與貯藏時間具有一定相關(guān)性；Rp參數(shù)與蛋清pH值之間具有負(fù)相關(guān)性（r<-0.67）。本研究為雞蛋新鮮品質(zhì)與介電參數(shù)之間相關(guān)性的進(jìn)一步研究提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：雞蛋；介電特性；新鮮品質(zhì)；相關(guān)性

中圖分類號： TS253.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）12-0341-03

收稿日期：2015-10-15

基金項(xiàng)目：寧夏大學(xué)自然科學(xué)研究基金（編號：ZR1326）。

作者簡介：李海峰（1973—），男，陜西榆林人，碩士，副教授，主要從事農(nóng)產(chǎn)品檢測及加工研究。E-mail：lihaifeng0426@163.com。

雞蛋包含人體所需的蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)和多種維生素，易于消化和吸收，具有很高的營養(yǎng)價值，是人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾臓I養(yǎng)食品。我國是世界上生產(chǎn)蛋類最多的國家，禽蛋供給主要以雞蛋為主，雞蛋、鴨蛋、鵝蛋分別占禽蛋總產(chǎn)量的84%、12%、4%左右[1]。然而，存放時間的延長和其他原因造成了雞蛋品質(zhì)下降。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國每年收購的雞蛋中，由于腐化變質(zhì)所造成的損失占收購量的10%以上[2]，其中最主要的原因是雞蛋貯藏過程中缺乏實(shí)時有效的檢測手段，缺乏嚴(yán)格的挑選和分級，使雞蛋品種混雜、質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致收購時禽蛋腐敗、變質(zhì)等現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)。如何在雞蛋貯藏過程中檢測品質(zhì)，杜絕以次充好，做到優(yōu)質(zhì)優(yōu)價，提高經(jīng)濟(jì)效益，已成為當(dāng)前我國蛋產(chǎn)業(yè)亟待解決的問題。

近年來，隨著國內(nèi)外學(xué)者對雞蛋品質(zhì)檢測及提高雞蛋商品價值的研究，在禽蛋品質(zhì)無損檢測中出現(xiàn)了以下幾種方法[3]：利用機(jī)器視覺進(jìn)行禽蛋品質(zhì)分級；利用可視近紅外分光技術(shù)檢測禽蛋的內(nèi)部品質(zhì)；利用核磁共振技術(shù)檢測整蛋內(nèi)部的物理化學(xué)變化；利用聲學(xué)特性進(jìn)行禽蛋裂紋的檢測；其他技術(shù)。通過采集禽蛋圖像，根據(jù)禽蛋不同品質(zhì)顯示不同的圖像特征，進(jìn)而建立禽蛋圖像與品質(zhì)間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，以達(dá)到禽蛋品質(zhì)檢測的目的。利用禽蛋不同品質(zhì)下沖擊或振動特性的不同，建立兩者間的相關(guān)性等。隨著對雞蛋介電特性基礎(chǔ)理論研究的進(jìn)一步深化，基于雞蛋介電特性的品質(zhì)檢測將成為雞蛋電特性研究的重點(diǎn)。利用介電特性可實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的全自動簡便、無損檢測；可充分利用獲得的信息，結(jié)果直觀可靠，能夠反映內(nèi)部品質(zhì)特征；同時對加工過程進(jìn)行快速、在線處理，為自動化分級提供理論依據(jù)和品質(zhì)等級評價的算法[4]，具有傳統(tǒng)技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

本研究在總結(jié)上述方法原理的基礎(chǔ)上，選用介電特性檢測方法和破壞性試驗(yàn)，探討雞蛋在不同貯藏時間內(nèi)的品質(zhì)變化。

1材料與方法

1.1材料與儀器

供試雞蛋采用購自銀川市西夏區(qū)寧陽店的五谷雜糧雞蛋，為同種同齡雞產(chǎn)后的鮮蛋，品種為塞上一寶。

BSZ000S型電子天平（1/100）（塞多利斯北京天平有限公司），HIOKI-3532-50型LCR測試儀（日置電機(jī)株式會社），PHS-25型（數(shù)顯）pH計（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司），深度游標(biāo)卡尺（上海恒量量具有限公司）。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)材料的預(yù)處理

從供試雞蛋中挑選表面污染較小、無破殼裂紋、大小形狀均一、質(zhì)量為53～60 g的同種雞蛋70枚，平均分為A、B、C、D、E、F、G 7組（每組各10枚），置于常溫下貯藏。分別在雞蛋表面進(jìn)行編號，做好測試標(biāo)記，以便識別和保持測量方向的一致性。其中，G組用來測定雞蛋的失質(zhì)量率，A～F組的雞蛋分別于試驗(yàn)開始后5、10、15、20、25、30 d進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的檢測。

1.2.2雞蛋介電參數(shù)的確定

（1）通過樣本檢測試驗(yàn)選定試驗(yàn)電壓為1.5 V。在電壓恒定的情況下，分別于100～1 000 kHz 頻率下測定雞蛋的介電參數(shù)，采用10個頻率下介電參數(shù)的平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。（2）對不同貯藏時間雞蛋的介電特性進(jìn)行研究，分別于試驗(yàn)開始后5、10、15、20、25、30 d檢測A～F組雞蛋的介電特性，探討介電特性方法檢測雞蛋品質(zhì)變化的可行性。（3）探討雞蛋品質(zhì)不斷下降的過程中其對應(yīng)電學(xué)參數(shù)的變化。A～F組的雞蛋均在常溫條件下貯藏，每隔5 d對相應(yīng)組的雞蛋進(jìn)行檢測，雞蛋檢測時間為30 d。本試驗(yàn)選取Q參數(shù)和Rp參數(shù)研究不同貯藏時間下雞蛋品質(zhì)的變化特性，進(jìn)而掌握雞蛋新鮮度的變化情況。

1.2.3參考值的測定

哈夫值（HU）的測量：哈夫值是反映雞蛋品質(zhì)優(yōu)劣的指標(biāo)，哈夫值越高表示蛋白黏稠度越好、蛋白品質(zhì)越高。采用電子天平測定雞蛋的質(zhì)量，采用深度游標(biāo)卡尺測量雞蛋的蛋白高度，哈夫值由整蛋的質(zhì)量和蛋白高度值通過以下公式[5]計算：

[JZ]HU=100×lg（H+7.57-1.7×m0.37）。

式中：H為蛋白高度值，m為所測雞蛋的質(zhì)量。

雞蛋蛋清的pH值：采用pH計測量雞蛋樣品的酸堿性。對測完介電值的雞蛋進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，并對破壞后的雞蛋樣品進(jìn)行蛋黃和蛋白的分離，將分離后的蛋白置于玻璃器皿中，將pH計的探頭置于器皿中以測定蛋白的pH值。檢測之前，先利用pH值緩沖液對儀器進(jìn)行pH值校正，本試驗(yàn)采用pH值為4.00、6.86的緩沖液。

雞蛋的失質(zhì)量率：分別于試驗(yàn)開始后5、10、15、20、25、30 d 對G組的10個雞蛋稱質(zhì)量，并計算失質(zhì)量率。計算公式為：Y失質(zhì)量率=（第1次稱質(zhì)量-第n次稱質(zhì)量）/第1次稱質(zhì)量×100%。

雞蛋的蛋黃指數(shù)：將蛋殼橫向磕破后，內(nèi)容物全部倒在水平位置的玻璃板上。靜置5 min后，采用游標(biāo)卡尺測量蛋黃高度和蛋黃直徑，利用以下公式[6]測得蛋黃指數(shù)：

[JZ]蛋黃指數(shù)=H/D。

式中：H為蛋黃高度（mm），D為蛋黃直徑（mm）。

2結(jié)果與分析

2.1雞蛋貯藏時間與哈夫值的變化

哈夫值是反映雞蛋新鮮度的重要指標(biāo)之一，主要度量蛋白的穩(wěn)固性（圖1）。

[TPLHF11.tif]

由圖1可知，隨著貯藏時間的延長，雞蛋的哈夫值呈下降趨勢，且變化趨勢明顯。哈夫值變化的原因與展開面積相似，蛋白的水樣化趨勢使?jié)夂竦鞍字饾u減少，導(dǎo)致哈夫值隨之降低。本試驗(yàn)在常溫條件下進(jìn)行，較高的溫度能夠促進(jìn)蛋白的水樣化，從而促進(jìn)哈夫值的降低。對特征變化曲線進(jìn)行擬合，其相關(guān)系數(shù)為0.998 9，貯藏時間與哈夫值的相關(guān)性顯著?？赏ㄟ^哈夫值特征方程對雞蛋品質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，還可通過測定雞蛋質(zhì)量和蛋白高度計算出雞蛋的貯藏天數(shù)。

2.2雞蛋貯藏時間與蛋清pH值的變化

蛋清pH值是反映雞蛋品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，幾乎在雞蛋剛產(chǎn)出便開始變化。由圖2可知，貯藏10 d時蛋清pH值迅速上升至9.50；貯藏10 d后開始緩慢下降，基本維持在 9.0 以上。蛋清pH值的變化反映了雞蛋品質(zhì)的下降過程；因此，常溫貯藏雞蛋的保鮮期為5 d，超過5 d后雞蛋品質(zhì)明顯下降。對特征變化曲線進(jìn)行擬合，其相關(guān)系數(shù)為0.404 9，貯藏時間與蛋清pH值的相關(guān)性不顯著。由圖2還可知，蛋清pH值在貯藏10 d大幅度升高，因此10 d的蛋清pH值可作為雞蛋新鮮品質(zhì)變化的臨界點(diǎn)。

[TPLHF22.tif]

2.3雞蛋貯藏時間與失質(zhì)量率的變化

失質(zhì)量率主要反映雞蛋在貯藏過程中蛋內(nèi)水分的損失。由圖3可知，常溫貯藏條件下雞蛋的失質(zhì)量率隨時間的延長而增加。

[TPLHF33.tif]

蛋殼表面分布有用以呼吸的氣孔，隨著貯藏時間的延長，蛋內(nèi)物質(zhì)中的水分不斷向外蒸發(fā)，導(dǎo)致蛋的質(zhì)量減輕，失質(zhì)量率增加。溫度越高則雞蛋失質(zhì)量速度越快，對其新鮮度的影響越大[7]。對特征變化曲線進(jìn)行擬合，其相關(guān)系數(shù)為 0.995 9，貯藏時間與失質(zhì)量率的相關(guān)性顯著。雞蛋質(zhì)量的減輕還與殼膜和蛋清中的成分、蛋殼多孔率、蛋殼厚度有關(guān)[8]。

2.4雞蛋貯藏時間與蛋黃指數(shù)的變化

蛋黃指數(shù)反映蛋黃的含水量和滲透壓。由圖4可知，隨著貯藏時間的延長，蛋黃指數(shù)呈直線下降趨勢。

新鮮蛋打開后蛋黃凸出，這是由于蛋白與蛋黃的水分、鹽類濃度不同，兩者之間形成滲透壓而造成的。蛋白的滲透壓為550 kPa，蛋黃的滲透壓為720 kPa。隨著貯藏時間的延長，蛋白中的水分不斷向蛋黃中滲透，蛋黃中的鹽類則以相反方向滲透[9]。于是，蛋黃的體積不斷增大，且蛋黃膜的彈性減弱，當(dāng)體積大于一定程度時則破裂，形成散蛋黃。較高的溫度促進(jìn)水分滲透，從而促進(jìn)蛋黃滲透壓的降低。對特征變化曲線進(jìn)行擬合，其相關(guān)系數(shù)為0.992 9，貯藏時間與蛋黃指數(shù)的相關(guān)性顯著?？赏ㄟ^蛋黃指數(shù)特征方程對雞蛋品質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，還可通過測定雞蛋的蛋黃高度和蛋黃直徑計算出雞蛋的貯藏天數(shù)。

2.5雞蛋貯藏時間與介電參數(shù)Q的變化

由圖5可知，介質(zhì)損耗因子隨著貯藏天數(shù)的變化沒有明顯規(guī)律。這是由于在雞蛋貯藏期間，品質(zhì)的下降與雞蛋內(nèi)容物的狀態(tài)、化學(xué)成分的變化相關(guān)。雞蛋內(nèi)容物并不是均勻一致的，其結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成存在差異。對特征變化曲線進(jìn)行擬合，其相關(guān)系數(shù)為0.509 5，貯藏時間與介質(zhì)損耗因子的相關(guān)性不顯著。

[TPLHF55.tif]

2.6雞蛋貯藏時間與介電參數(shù)Rp的變化

由圖6可知，雞蛋并聯(lián)等效電路模式的實(shí)效電阻隨著貯藏天數(shù)的延長呈現(xiàn)出一定變化規(guī)律，于試驗(yàn)開始后5～10 d直線下降，于10～25 d基本保持平穩(wěn)不變，25 d后繼續(xù)上升。對特征變化曲線進(jìn)行擬合，其相關(guān)系數(shù)為0.926 2，貯藏時間與Rp參數(shù)的相關(guān)性顯著。

[FK（W12][TPLHF66.tif]

貯藏過程中，隨著貯藏時間的延長，雞蛋的新鮮程度逐漸降低，雞蛋內(nèi)容物的狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致雞蛋內(nèi)部電阻增大，表現(xiàn)為參數(shù)Rp在貯藏期25 d后開始上升。雞蛋的組織、成分、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)等均與其介電特性密切相關(guān)，影響介電特性的最大因素是其內(nèi)部的電解質(zhì)變化。雞蛋在貯存過程中，由于蛋白質(zhì)的變化、蛋黃中鹽分由高濃度向低濃度的擴(kuò)散、水分的擴(kuò)散和蒸發(fā)等原因，使水在蛋清和蛋黃中的存在形式及含量發(fā)生變化，從而在宏觀上影響介電參數(shù)的變化。在雞蛋的貯藏過程中，參數(shù)Rp與放置時間具有良好的對應(yīng)關(guān)系，可作為表征雞蛋品質(zhì)的物理參數(shù)[10]。

2.7雞蛋貯藏期間介電參數(shù)與參考值的相關(guān)性

采用Excel軟件對介電參數(shù)和參考值進(jìn)行相關(guān)性分析（表1）。

由表1可知，Rp參數(shù)與蛋清pH值之間存在負(fù)相關(guān)性（r<-0.67），而Rp參數(shù)與其他參考值均不存在相關(guān)性（r<0.67）；Q參數(shù)與4個參考值均不存在相關(guān)性。

3結(jié)論

雞蛋的品質(zhì)參考值哈夫值、失質(zhì)量率、蛋黃指數(shù)與貯藏天數(shù)的相關(guān)性均顯著?？赏ㄟ^哈夫值、蛋黃指數(shù)來計算雞蛋的貯藏天數(shù)，從而判斷雞蛋的新鮮度。雞蛋的介電參數(shù)Rp與貯藏時間具有一定的相關(guān)性，可通過參數(shù)Rp計算雞蛋的貯藏時間，進(jìn)而判斷雞蛋的新鮮度。參數(shù)Rp與蛋清pH值之間存在負(fù)相關(guān)性，為雞蛋新鮮品質(zhì)與介電參數(shù)間相關(guān)性的進(jìn)一步研究提供了依據(jù)。

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