殷佳琦，張曉虎，高夢(mèng)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(guó)內(nèi)外目前對(duì)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(zhǎng)儲(chǔ)藏時(shí)間[1]。涂膜保鮮是通過(guò)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(zhǎng)，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(lái)的黃酮類(lèi)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(duì)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(duì)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(duì)象，研究黃芩苷、姜辣素、海藻酸鈉、蔗糖酯對(duì)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(duì)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(gòu)于成都埃法生物公司；姜辣素標(biāo)品，購(gòu)于江蘇永健醫(yī)藥科技有限公司；當(dāng)日產(chǎn)新鮮雞蛋，購(gòu)于商洛市商州區(qū)楊峪河鎮(zhèn)養(yǎng)雞場(chǎng)。

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(mén)氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、變形桿菌，購(gòu)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(lái)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(lái)寶器械有限公司。

1.2 研究方法

1.2.1 抑菌試驗(yàn) 測(cè)定不同濃度黃芩苷、姜辣素對(duì)沙門(mén)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(duì)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(cè)定失重率、哈夫單位、蛋黃指數(shù)，每次取3枚雞蛋，重復(fù)測(cè)定3次，取平均值[18]。

1.2.3 測(cè)定指標(biāo)及方法 參考雞蛋新鮮度檢測(cè)方法，測(cè)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(mén)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(duì)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(mén)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(duì)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(zhǎng)，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(zhǎng)，延緩雞蛋的腐敗，對(duì)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(duì)照組，哈夫單位和蛋黃指數(shù)高于對(duì)照組。

表1 黃芩苷對(duì)供試菌的抑菌結(jié)果 mm

表2 姜辣素對(duì)供試菌的抑菌結(jié)果 mm

表3 黃芩苷對(duì)失重率、哈夫單位、蛋黃指數(shù)的影響

2.3.2 姜辣素對(duì)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(zhǎng)，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(zhǎng)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(duì)照組，哈夫單位和蛋黃指數(shù)均高于對(duì)照組，可見(jiàn)姜辣素能有效抑制細(xì)菌對(duì)雞蛋的污染，延長(zhǎng)雞蛋的保藏時(shí)間。

2.3.3 海藻酸鈉對(duì)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(zhǎng)，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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)[20]。當(dāng)薄膜過(guò)厚時(shí)會(huì)對(duì)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(duì)失重率、哈夫單位、蛋黃指數(shù)的影響

2.3.4 蔗糖酯對(duì)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(zhǎng)，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(duì)照組，哈夫單位和蛋黃指數(shù)均高于對(duì)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(duì)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(jiàn)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(duì)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(duì)響應(yīng)值的影響程度取決于各項(xiàng)系數(shù)絕對(duì)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(shuō)明模型能較好地反映真實(shí)的試驗(yàn)值。

表5 海藻酸鈉對(duì)失重率、哈夫單位、蛋黃指數(shù)的影響

表6 蔗糖酯對(duì)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(shuō)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(kāi)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(shuō)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，哈夫單位逐漸減小；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??；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(shì)。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??；當(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)逐漸減小；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(shì)。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(cè)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(guò)響應(yīng)面法對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)雞蛋有較好的保鮮效果，則可推測(cè)在低溫保藏時(shí)則更能延長(zhǎng)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(duì)保鮮效果的影響，在后續(xù)研究中應(yīng)對(duì)雞蛋表面形成的涂膜層進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度等指標(biāo)測(cè)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(lái)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(lái)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(duì)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(mén)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(mén)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(mén)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(mén)氏菌＞大腸桿菌＞變形桿菌。

（2）以新鮮雞蛋為研究對(duì)象，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面分析法，對(duì)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)。