黃芩苷-姜辣素-海藻酸鈉-蔗糖酯復(fù)合保鮮膜在雞蛋保鮮中的應(yīng)用

殷佳琦，張曉虎，高夢蝶

（商洛學(xué)院生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院/陜西秦嶺特色生物資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，陜西商洛 726000）

0 引言

國內(nèi)外目前對鮮蛋的儲(chǔ)藏保鮮主要有4 種方法，相比于液浸、二氧化碳?xì)庹{(diào)、冷藏，涂膜法成本低廉，可有效延長儲(chǔ)藏時(shí)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(dá)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(dá)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]?；舴鍘r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(zhì)，又是多種藥理作用的主要功能因子之一，對細(xì)菌有一定的抑制作用，抑菌效果屬于中度敏感[13-14]。

現(xiàn)有文獻(xiàn)多探討單一生物保鮮劑的保鮮效果，而復(fù)合生物保鮮劑的研究鮮有報(bào)道。為探討各保鮮劑間的協(xié)同作用，以新鮮雞蛋為試驗(yàn)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(yàn)基礎(chǔ)上應(yīng)用響應(yīng)面試驗(yàn)對復(fù)合保鮮劑配方進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳的黃芩苷-姜辣素-海藻酸鈉-蔗糖酯復(fù)合保鮮劑配方，以期研制天然復(fù)合保鮮膜為雞蛋貯藏和保鮮提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料 黃芩苷標(biāo)品，購于成都埃法生物公司；姜辣素標(biāo)品，購于江蘇永健醫(yī)藥科技有限公司；當(dāng)日產(chǎn)新鮮雞蛋，購于商洛市商州區(qū)楊峪河鎮(zhèn)養(yǎng)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(shè)備 恒溫培養(yǎng)箱(DPH-9082)，常州市凱航儀器有限公司；電子天平(SI-234)，濟(jì)南來寶器械有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9030A)，南京宇盼機(jī)械科技有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH-4)，常州市金坦普瑞斯機(jī)械有限公司；高壓滅菌鍋(BKQP-75)，濟(jì)南來寶器械有限公司。

1.2 研究方法

1.2.1 抑菌試驗(yàn) 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(fù)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(shù)，每次取3枚雞蛋，重復(fù)測定3次，取平均值[18]。

1.2.3 測定指標(biāo)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(shù)[19]。

1.2.4 單因素試驗(yàn) 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(biāo)的影響。

1.2.5 響應(yīng)面試驗(yàn) 選取3個(gè)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(shù)、失重率為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，優(yōu)化保鮮膜配方。

2 結(jié)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(qiáng)。抑菌效果由強(qiáng)到弱表現(xiàn)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(qiáng)。抑菌效果由強(qiáng)到弱表現(xiàn)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(yàn)結(jié)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(shí)間的延長，失重率不斷增大，哈夫單位和蛋黃指數(shù)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(shù)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(shù)高于對照組。

表1 黃芩苷對供試菌的抑菌結(jié)果 mm

表2 姜辣素對供試菌的抑菌結(jié)果 mm

表3 黃芩苷對失重率、哈夫單位、蛋黃指數(shù)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(shí)間的延長，失重率逐漸增大，當(dāng)姜辣素濃度為3%～4%時(shí)，雞蛋失重率增大較為緩慢。哈夫單位和蛋黃指數(shù)隨著貯藏時(shí)間的延長均逐漸減小，其中CK 組的雞蛋在37℃貯藏25 天時(shí)已散黃，D組貯藏20天的新鮮度相當(dāng)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(shù)均高于對照組，可見姜辣素能有效抑制細(xì)菌對雞蛋的污染，延長雞蛋的保藏時(shí)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(shí)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(shí)，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(shù)為0.45，隨著貯藏時(shí)間的增加，蛋黃指數(shù)逐漸減小，C 組減小最為緩慢，C組蛋黃指數(shù)在貯藏25天時(shí)降至0.26，而D 組蛋黃指數(shù)在貯藏20 天時(shí)已經(jīng)降至0.26，表明1.5%海藻酸鈉對雞蛋的保鮮效果優(yōu)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(nèi)部組織的均一性和持水性，延長貯藏時(shí)間；另一方面會(huì)在雞蛋表面形成一層薄膜，可有效防止水分的蒸發(fā)和抑制細(xì)菌的生長[20]。當(dāng)薄膜過厚時(shí)會(huì)對雞蛋的正常生理代謝起到負(fù)面作用，導(dǎo)致其蛋黃指數(shù)下降較快。

表4 姜辣素對失重率、哈夫單位、蛋黃指數(shù)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(shí)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(shù)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(shù)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(shù)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(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.4.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果 基于單因素試驗(yàn)，固定蔗糖酯濃度2%，以黃芩苷(A)、姜辣素(B)、海藻酸鈉(C)3個(gè)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(shù)、失重率為響應(yīng)值設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)。響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與結(jié)果分析見表7。

2.4.2 響應(yīng)面試驗(yàn)回歸分析 利用軟件進(jìn)行多元回歸擬合，得到哈夫單位(Y1)、蛋黃指數(shù)(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(xiàng)回歸方程分別為公式(1)～(3)。

方程中各因素對響應(yīng)值的影響程度取決于各項(xiàng)系數(shù)絕對值的大小，影響方向以系數(shù)的正、負(fù)值反映[22]。依據(jù)方程式(1)可知影響雞蛋哈夫單位順序?yàn)椋汉Ｔ逅徕c＞黃芩苷＞姜辣素。失擬項(xiàng)概率僅為0.053，相關(guān)系數(shù)R2=0.9988，校正系數(shù)R2Adj=0.9974，表明該回歸模型可以解釋99.74%的響應(yīng)值變化。變異系數(shù)C.V=0.13%，說明模型能較好地反映真實(shí)的試驗(yàn)值。

表5 海藻酸鈉對失重率、哈夫單位、蛋黃指數(shù)的影響

表6 蔗糖酯對失重率、哈夫單位、蛋黃指數(shù)的影響

表7 響應(yīng)面設(shè)計(jì)方案與結(jié)果分析

依據(jù)式(2)可知影響雞蛋蛋黃指數(shù)的順序?yàn)椋狐S芩苷＞海藻酸鈉＞姜辣素。失擬項(xiàng)概率僅為0.051，相關(guān)系數(shù)R2=0.9974，校正系數(shù)R2Adj=0.9940，表明該回歸模型可以解釋99.40%的響應(yīng)值變化。變異系數(shù)C.V=0.35%，說明模型能較好地反映真實(shí)的試驗(yàn)值。

由于式(3)的二次項(xiàng)系數(shù)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?yàn)椋汉Ｔ逅徕c＞黃芩苷＞姜辣素。相關(guān)系數(shù)R2=0.9986，校正系數(shù)R2Adj=0.9967，表明該回歸模型可以解釋99.67%的響應(yīng)值變化。變異系數(shù)C.V=0.19%，說明模型能較好反映真實(shí)試驗(yàn)值。

2.4.3 響應(yīng)面交互作用分析 由圖1 可知，當(dāng)姜辣素濃度一定時(shí)，哈夫單位隨著黃芩苷濃度的增大而上升，當(dāng)黃芩苷濃度為1.3%～1.9%時(shí)，哈夫單位為68，隨著黃芩苷濃度的增大，哈夫單位逐漸減??；當(dāng)黃芩苷濃度一定時(shí)，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(shí)，哈夫單位達(dá)到68。兩因素交互作用顯著。

由圖2可知，當(dāng)黃芩苷濃度一定時(shí)，哈夫單位隨著海藻酸鈉濃度的增大而上升，當(dāng)海藻酸鈉濃度為0.8%～1.1%時(shí)，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(dāng)海藻酸鈉濃度一定時(shí)，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(shí)，哈夫單位達(dá)到68。兩因素交互作用十分顯著。

由圖3可知，當(dāng)固定姜辣素濃度，蛋黃指數(shù)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(shù)呈現(xiàn)先升后降的趨勢。兩因素交互作用不顯著。

由圖4可知，當(dāng)姜辣素濃度一定時(shí)，蛋黃指數(shù)隨著黃芩苷濃度的增大而上升，當(dāng)黃芩苷濃度為1.3%～1.9%時(shí)，蛋黃指數(shù)為0.385，隨著黃芩苷濃度的增大，蛋黃指數(shù)逐漸減?。划?dāng)黃芩苷濃度一定時(shí)，隨著姜辣素濃度的增加，蛋黃指數(shù)先上升后下降，濃度為1.6%～2.2%時(shí)，蛋黃指數(shù)為0.38。兩因素交互作用十分顯著。

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

由圖6可知，當(dāng)姜辣素濃度一定時(shí)，蛋黃指數(shù)隨著海藻酸鈉濃度的增大先升后降；當(dāng)海藻酸鈉濃度一定時(shí)，隨著姜辣素濃度的增大，蛋黃指數(shù)呈現(xiàn)先升后降的趨勢。兩因素交互作用不顯著。

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

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

由圖9可知，當(dāng)海藻酸鈉濃度一定時(shí)，隨著姜辣素濃度的增加，失重率先減小后增大，當(dāng)姜辣素濃度為2.2%～2.8%時(shí)，失重率為4.8%。兩因素交互作用比較顯著。當(dāng)姜辣素濃度一定時(shí)，隨著海藻酸鈉濃度的增加，失重率先減小后增大，當(dāng)海藻酸鈉濃度為1.1%～1.4%時(shí)，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(yīng)值，分析優(yōu)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(shù)為響應(yīng)值，分析優(yōu)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(yīng)值，分析優(yōu)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(yàn)的可操作性和雞蛋保鮮指標(biāo)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(jìn)行3組平行驗(yàn)證試驗(yàn)，測得雞蛋在37℃貯藏25 天后的哈夫單位為69，蛋黃指數(shù)為0.38，失重率為4.8%。

3 討論

本研究首次通過響應(yīng)面法對黃芩苷-姜辣素-海藻酸鈉-蔗糖酯復(fù)合保鮮膜配方進(jìn)行優(yōu)化，制備天然復(fù)合保鮮膜，克服了傳統(tǒng)單一涂膜劑存在保鮮效果不佳的不足。文獻(xiàn)報(bào)道對雞蛋涂膜保鮮實(shí)驗(yàn)常采用的貯藏溫度有4、20、23、25、35℃等[24-25]?；诙鄶?shù)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(shí)研制的復(fù)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(shí)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(shí)，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(shí)間、實(shí)驗(yàn)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(xù)研究中應(yīng)對雞蛋表面形成的涂膜層進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度等指標(biāo)測定。

任何單一的保鮮技術(shù)都有一定的局限性，相互復(fù)配發(fā)揮協(xié)同作用更能提高保鮮效果，在未來發(fā)展中，利用柵欄技術(shù)將多種保藏方法相結(jié)合，研發(fā)綜合保鮮體系將具有較好的發(fā)展前景。在可食性復(fù)合保鮮膜的大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)中，如何優(yōu)選成膜材料及成膜工藝，使其在食品保鮮中推廣應(yīng)用將是未來可食性復(fù)合保鮮膜的發(fā)展方向。

4 結(jié)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(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面分析法，對雞蛋復(fù)合保鮮膜配方進(jìn)行優(yōu)化，獲得的優(yōu)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(shù)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(jù)。