不同涂膜方式對貯藏雞蛋品質(zhì)影響及貨架期模型的構(gòu)建

劉鈺，胡輝，冉穎，任旭東，王慶玲

(石河子大學(xué)食品學(xué)院，新疆 石河子 832003)

我國是雞蛋生產(chǎn)和消費大國，然而蛋制品加工技術(shù)相對滯后，禽蛋消費形式仍以鮮蛋為主[1]。雞蛋貯藏過程中，通過蛋殼氣孔的內(nèi)外物質(zhì)交換是導(dǎo)致其品質(zhì)劣變的重要原因之一[2]。儲運過程中由于水分散失、氣室增大和組分氧化等導(dǎo)致雞蛋的食用品質(zhì)和加工性能大幅下降[3]。因此，常通過物理或化學(xué)方法對鮮蛋進(jìn)行保鮮處理。

涂膜是雞蛋常用的保鮮方式之一，通過在雞蛋表面形成保護(hù)層，有效防止微生物從蛋殼氣孔滲入，從而減緩雞蛋品質(zhì)變化[4]。涂膜材料包括化學(xué)類材料、多糖類材料、蛋白質(zhì)類材料、油脂類材料和復(fù)合型材料等[5]。殼聚糖是食品涂膜中應(yīng)用最廣泛的多糖類天然高分子，然而單一殼聚糖對雞蛋的保鮮效果相對較差[6]，殼聚糖混合液涂膜劑的應(yīng)用則更為普遍[7-8]。另有研究發(fā)現(xiàn)亞麻籽油能夠顯著抑制貯藏雞蛋的品質(zhì)劣變[9]。

雞蛋貨架期主要受溫度、運輸中的振動及微生物的侵染等因素的影響[10]，在研究雞蛋貨架期時常通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、動力學(xué)模型建立貨架期預(yù)測模型[11-13]。NEMATINIA E等[12]通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對雞蛋貨架期進(jìn)行預(yù)測，并篩選出最合適的預(yù)測方法；吉小鳳等[13]研究了貯藏環(huán)境對雞蛋新鮮度的影響，并利用動力學(xué)模型構(gòu)建出雞蛋貨架期預(yù)測模型。

為了探明不同涂膜方式對貯藏期間雞蛋品質(zhì)影響的差異，本研究以殼聚糖+葵花籽油、殼聚糖+亞麻籽油2種涂膜方式處理，測定雞蛋在22 ℃貯藏6周過程中的失重率、蛋黃指數(shù)、哈弗單位(haugh unit,HU)、蛋黃水分含量、蛋清pH等與雞蛋品質(zhì)相關(guān)的指標(biāo)，進(jìn)而評價油脂-殼聚糖乳液對雞蛋品質(zhì)的影響，構(gòu)建出不同貯藏方式下雞蛋貨架期模型用于預(yù)測雞蛋的有效貨架期。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮雞蛋(平均重量60±2 g)，購于石河子市宏鑫禽蛋養(yǎng)殖廠。殼聚糖(分子量為161.2 kDa)、吐溫80購自國藥集團(tuán)；葵花籽油、亞麻籽油(食品級)購自石河子市友好超市。

1.2 儀器與設(shè)備

LINKS游標(biāo)卡尺(哈爾濱量具有限公司)；FHK蛋品品質(zhì)測定臺(北京天翔飛域儀器設(shè)備有限公司)；FJ200高速均質(zhì)機(上海眾托實業(yè)有限公司)；ZXRD-7080干燥箱(上海智城分析儀器制造有限公司)；150SD恒溫恒濕培養(yǎng)箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

(1)涂膜劑的制備。將一定量殼聚糖溶于1%的乙酸溶液中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的殼聚糖溶液用于涂膜。殼聚糖溶液與植物油按一定比例混合，加入0.5 mL 1%的吐溫80高速均質(zhì)機下勻漿5 min以制備乳液涂膜劑，涂膜液均現(xiàn)用現(xiàn)配。

(2)雞蛋涂膜方法。將新鮮雞蛋分為3組，每組60枚，清潔蛋殼表面，并記錄每枚雞蛋重量(記為m0)，3組樣品涂膜劑分別如下：C+SO組為殼聚糖+葵花籽油(20∶30，V/V)；C+LO組為殼聚糖+亞麻籽油(20∶30，V/V)；CK組為未涂膜。每組雞蛋分別用軟毛刷均勻涂布涂膜劑，雞蛋氣室朝上置于蛋托，自然晾干后于22 ℃、相對濕度65%條件下的恒溫恒濕箱中貯藏42 d。從第0天開始，每7天取樣進(jìn)行理化指標(biāo)測定。

1.3.2 理化指標(biāo)測定

(1)雞蛋失重率的測定。精確稱量取樣雞蛋的重量，每組至少測定6枚雞蛋，按下式計算失重率：

(1)

式(1)中m1為貯藏雞蛋的質(zhì)量(g)，m0為新鮮雞蛋的原始質(zhì)量(g)。

(2)蛋黃水分含量測定。于干燥恒重的鋁盒中精確稱取一定量均勻蛋黃液，105 ℃干燥至恒重，稱量計算蛋黃的水分含量。計算公式為

(2)

式(2)中m1為干燥蛋黃液和鋁盒的總質(zhì)量(g)，m0為蛋黃液和鋁盒干燥前的質(zhì)量(g)，m為蛋黃液質(zhì)量(g)。

(3)蛋黃指數(shù)的測定。將雞蛋破殼后內(nèi)容物置于水平放置的禽蛋品質(zhì)測定臺上，游標(biāo)卡尺測量蛋黃正中心垂直方向上的最大蛋黃高度，同時精確記錄蛋黃直徑(以蛋清與蛋黃間的白黃交界為線)，平行測量3次，每組實驗至少測定6枚雞蛋。

(3)

式(3)中H為雞蛋蛋黃高度(mm)，D為雞蛋蛋黃直徑(mm)。

(4)哈弗單位的測定。測定雞蛋樣品的蛋重，破殼置于蛋品品質(zhì)測定平臺，游標(biāo)卡尺測定濃厚蛋白高度計為H，利用如下公式計算哈弗單位：

HU=100×lg(H+7.57-1.75W0.37)，

(4)

式(4)中H為濃厚蛋白高度(mm)，W為雞蛋重量(g)。

(5)蛋清pH的測定。收集5枚雞蛋的蛋清液，玻璃棒攪打均勻并以4 000 r/min均質(zhì)1 min。過20目篩以除去泡沫和系帶，pH計于室溫下測定有效酸度。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

每組樣品重復(fù)測定3次，結(jié)果以Mean ± SD表示，使用SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，P<0.05表示差異顯著，Origin8.5軟件用于圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 涂膜方式對雞蛋失重率的影響

雞蛋貯藏過程中由于蛋內(nèi)水分散失導(dǎo)致失重[14]，失重率是衡量貯藏雞蛋質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。不同涂膜方式對雞蛋失重率的影響結(jié)果見圖1。

圖1 貯藏過程中不同涂膜組失重率的變化

由圖1可知，與涂膜組相比，對照組雞蛋在貯藏期間表現(xiàn)出失重率顯著增加(P<0.05)的趨勢。貯藏過程中，雞蛋內(nèi)部水分通過蛋殼氣孔蒸發(fā)至外界導(dǎo)致雞蛋質(zhì)量降低[15]。對照組蛋內(nèi)水分和氣體的遷移速率顯著較高，因此在貯藏6周后其失重率高達(dá)8.38%；油脂-殼聚糖混合乳液通過阻塞蛋殼氣孔從而抑制水分和氣體的蒸發(fā)，涂膜組雞蛋失重率分別為0.52%(C+SO)和1.28%(C+LO)。WARDY W等[16]在研究大豆油-殼聚糖涂膜對貯藏雞蛋內(nèi)部質(zhì)量的影響時，發(fā)現(xiàn)雞蛋在25 ℃貯藏7周后失重率低于3%，本研究結(jié)果與其相似，表明油脂-殼聚糖涂膜可顯著抑制貯藏雞蛋失重率的增加，減緩雞蛋內(nèi)部品質(zhì)變化。

2.2 涂膜方式對蛋黃水分含量的影響

貯藏期間不同涂膜組蛋黃水分含量的變化(圖2)顯示：蛋黃水分含量均呈上升趨勢。至貯藏結(jié)束，各組蛋黃水分含量分別上升了6.88%(C+SO)、5.92%(C+LO)和5.13%(CK)，且貯藏時間與蛋黃含水量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。蛋清水分向蛋黃遷移是導(dǎo)致貯藏蛋黃水分含量增加的主要原因[17]。另外，雞蛋貯藏前3周，CK組較涂膜組有更高的蛋黃水分含量，而在貯藏4周以后，逐漸表現(xiàn)出涂膜組水分含量高于CK組的變化趨勢，分析其原因，未涂膜組在貯藏過程中整體水分快速散失是導(dǎo)致其后期蛋黃水分含量變化趨于平緩的原因。貯藏期間不同涂膜方式處理的雞蛋蛋黃水分含量變化無顯著差異。

圖2 貯藏過程中不同涂膜組蛋黃水分含量的變化

2.3 涂膜方式對蛋黃指數(shù)的影響

蛋黃指數(shù)是從蛋黃角度表征雞蛋新鮮程度的指標(biāo)，蛋黃指數(shù)越高，雞蛋越新鮮。

由圖3可知，對照組蛋黃指數(shù)在貯藏1周后呈顯著下降趨勢，貯藏6周后降至0.26，而涂膜組蛋黃指數(shù)則呈波動下降，至貯藏結(jié)束蛋黃指數(shù)分別下降至0.39(C+LO)和0.42(C+SO)，可見，混合乳液涂膜能夠有效抑制蛋黃指數(shù)的下降。

圖3 貯藏過程中不同涂膜組蛋黃指數(shù)的變化

貯藏期間雞蛋蛋黃膜韌性降低、蛋清水分透過蛋黃膜向蛋內(nèi)遷移引起蛋黃液化[18]，從而引起蛋黃指數(shù)隨貯藏時間延長而下降的變化趨勢。本研究結(jié)果說明混合乳液涂膜能夠有效抑制蛋黃的液化，延緩蛋黃指數(shù)的下降。經(jīng)過涂膜處理，減少外界微生物等的侵入，雞蛋內(nèi)部系統(tǒng)能夠保持一定的穩(wěn)態(tài)，故抑制蛋黃的液化；而未涂膜組隨貯藏時間的延長，其蛋殼的保護(hù)作用減弱，微生物侵入引起雞蛋內(nèi)部系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)失調(diào)[19]，表現(xiàn)為蛋黃指數(shù)顯著下降。

2.4 涂膜方式對哈弗單位的影響

哈弗單位可以通過評價蛋清品質(zhì)進(jìn)而表征雞蛋新鮮度。貯藏期間各組哈弗單位變化見圖4。

圖4 貯藏過程中不同涂膜組哈弗單位的變化

圖4表明，各組哈弗單位均呈下降趨勢，且未涂膜組在貯藏第1周后顯著下降，這是由濃厚蛋白水解引起的蛋清稀化所致[20]。在貯藏過程中，涂膜組雞蛋的HU顯著高于未涂膜組(P<0.05)；貯藏至第6周，3組雞蛋的HU分別為78.48(C+SO)、71.61(C+LO)及37.57(CK)。黃群[21]研究表明貯藏雞蛋蛋清稀化與S-卵白蛋白轉(zhuǎn)化有關(guān)，涂膜處理可顯著抑制S-卵白蛋白轉(zhuǎn)化，從而減緩蛋清稀化程度。因此，油脂-殼聚糖涂膜劑對蛋清品質(zhì)有較好的保護(hù)作用，涂膜組之間無顯著差異。

2.5 涂膜方式對蛋清pH的影響

蛋清pH是衡量禽蛋品質(zhì)的另一個重要指標(biāo)。貯藏期間由碳酸降解產(chǎn)生的CO2通過氣孔釋放，使蛋清pH升高[22]；此外，蛋清蛋白降解產(chǎn)生的堿性氨基酸也是pH升高的原因之一。

本研究涂膜方式對蛋清pH的影響結(jié)果如圖5所示。

圖5 貯藏過程中不同涂膜組蛋清pH值的變化

由圖5可知:貯藏過程中涂膜組蛋清pH顯著低于未涂膜組(P<0.05)。至貯藏結(jié)束，蛋清pH分別為8.61(C+SO)、8.65(C+LO)及9.39(CK)。由于涂膜劑能增強蛋殼的阻隔性，不僅保留碳酸降解產(chǎn)生的CO2和水，更抑制雞蛋內(nèi)部的氧化及微生物的侵入。上述研究結(jié)果表明油脂-殼聚糖對蛋清品質(zhì)有一定保護(hù)作用。

3 雞蛋貯藏過程中質(zhì)量變化的動力學(xué)模型

3.1 動力學(xué)參數(shù)的確定

3.1.1 反應(yīng)速率常數(shù)的確定

大多數(shù)食品品質(zhì)變化都遵循零級或一級反應(yīng)動力學(xué)方程[23]。根據(jù)貯藏期間雞蛋的質(zhì)量、哈弗單位、蛋黃指數(shù)等品質(zhì)指標(biāo)的變化，利用指數(shù)方程分別對其進(jìn)行一級反應(yīng)動力學(xué)方程式擬合，得到貯藏雞蛋品質(zhì)變化一級回歸方程見表1。

由表1可知：隨雞蛋貯藏時間的延長，哈弗單位與蛋黃指數(shù)均呈顯著下降趨勢，而蛋清pH、失重率及蛋黃水分含量則逐漸增大。以雞蛋質(zhì)量為例，C+LO組與C+SO組反應(yīng)速率常數(shù)分別為0.000 2 d-1和0.000 1 d-1，而CK組則為0.002 d-1，因此可見涂膜可有效降低雞蛋反應(yīng)速率，抑制貯藏雞蛋的失重。

表1 不同貯藏條件下雞蛋品質(zhì)變化回歸方程

3.1.2 反應(yīng)活化能的確定

為構(gòu)建雞蛋貯藏期間品質(zhì)變化的動力學(xué)模型，本研究利用Arrhenius方程得到反應(yīng)活化能Ea和反應(yīng)速率常數(shù)K0。Arrhenius方程是描述貨架期的動力學(xué)方程，源自熱力學(xué)與統(tǒng)計力學(xué)[11]，如下：

(5)

取式(5)的自然對數(shù)可得：

(6)

式(6)中T為絕對溫度(K)；K0為方程常數(shù)；Ea為活化能(J/mol)；R為氣體常數(shù)，8.314；K為速率常數(shù)。

根據(jù)貯藏期間雞蛋品質(zhì)指標(biāo)變化的規(guī)律，可建立雞蛋質(zhì)量、蛋黃水分含量、蛋黃指數(shù)等指標(biāo)隨時間變化的一級動力學(xué)模型。用表1中速率常數(shù)的負(fù)對數(shù)值(-lnK)與絕對溫度的倒數(shù)(1/T)所做的Arrhenius曲線(圖6)顯示：復(fù)相關(guān)系數(shù)均大于0.79，貯藏溫度與雞蛋的質(zhì)量、哈弗單位、蛋黃指數(shù)以及蛋黃含水量等品質(zhì)指標(biāo)均具有良好的線性關(guān)系，表明本試驗選用的一級動力模型與Arrhenius方程結(jié)合效果較好。

圖6 雞蛋品質(zhì)變化的Arrhenius曲線

Arrhenius方程的活化能由雞蛋品質(zhì)指標(biāo)的擬合方程斜率乘以8.314可得，方程常數(shù)K0通過擬合方程的截距可獲得(表2)。

表2 雞蛋品質(zhì)指標(biāo)的Arrhenius方程活化能Ea和常數(shù)K0

3.2 雞蛋品質(zhì)預(yù)測模型的建立

雞蛋品質(zhì)動力學(xué)模型的建立可提供給消費者預(yù)測雞蛋新鮮度的方法。一級動力學(xué)方程所反映的食品保質(zhì)期模型如式(7)所示：

(7)

式(7)中Ct為貯藏t時間(d)后某理化指標(biāo)含量,C0為起始某理化指標(biāo)含量,K0為反應(yīng)常數(shù),t為貯藏時間(d)。

將Arrhenius方程活化能Ea和常數(shù)K0代入式(3)，可得到蛋黃水分含量、蛋黃指數(shù)、雞蛋質(zhì)量、哈弗單位及蛋清pH的預(yù)測模型，結(jié)果如下：

3.3 雞蛋鮮度等級貨架期預(yù)測

根據(jù)NY/T1758—2009鮮蛋等級規(guī)格，一級新鮮蛋哈弗單位為60～72，二級新鮮蛋哈弗單位為31～59，應(yīng)用于預(yù)測鮮蛋的貨架期，結(jié)果(表3)顯示：CK組在22 ℃下貯藏10～27 d內(nèi)能保持雞蛋的一級品質(zhì)，之后則降為二級，而涂膜方式為C+LO的雞蛋則能夠在貯藏42 d之內(nèi)保持雞蛋的一級標(biāo)準(zhǔn)，涂膜方式為C+SO的雞蛋一級標(biāo)準(zhǔn)的貨架期略低于C+LO組，為35 d。這表明涂膜處理可延長一級鮮蛋的貨架期，且亞麻籽油-殼聚糖涂膜劑對雞蛋品質(zhì)有更好的保護(hù)作用，能夠延緩雞蛋品質(zhì)的劣變。

表3 不同涂膜方式下鮮雞蛋貨架期預(yù)測

4 結(jié)論

(1)油脂和殼聚糖混合溶液能有效抑制失重率的增加，延緩雞蛋貯藏期間哈弗單位和蛋黃指數(shù)的下降，對雞蛋品質(zhì)有一定保護(hù)作用。

(2)雞蛋貨架期預(yù)測模型顯示，C+LO組能夠在貯藏42 d內(nèi)保持雞蛋的一級標(biāo)準(zhǔn)，因此,亞麻籽油-殼聚糖涂膜劑對雞蛋品質(zhì)具有更好的保護(hù)作用。