普魯蘭多糖涂膜劑的制作及其在雞蛋保鮮中的應(yīng)用

胡云峰，張利蘋，位錦錦，魏增宇

（天津科技大學(xué)食品營(yíng)養(yǎng)與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300457）

雞蛋是重要的動(dòng)物蛋白質(zhì)來源，其含有大量的脂肪、礦物質(zhì)、維生素、卵磷脂，以及甜菜堿、玉米黃素、葉黃素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，深受廣大消費(fèi)者喜愛[2]。雞蛋涂膜可以達(dá)到保鮮的效果，以延長(zhǎng)其貨架期[2]。多糖是目前較為常見的一種應(yīng)用于雞蛋的涂膜保鮮方式，應(yīng)用較為廣泛的多糖類涂膜材料有是殼聚糖、普魯蘭多糖、魔芋多糖等[3-4]。殼聚糖是目前研究最多的多糖類天然高分子，因具有良好的成膜性、氣體阻隔性和特有的抗菌性，來源廣泛，因此在雞蛋的涂膜保鮮中已有廣泛研究[5-7]。普魯蘭多糖（pululan polysaccharide，PLA）無味、無色、無臭，是非還原性、非離子性多糖，其含有非常豐富的羥基，其不溶于油脂、醇類、醚、丙酮和氯仿等有機(jī)溶劑[8]，其極易溶于水中并呈中性，可與羧甲基纖維素、淀粉和海藻酸鈉等水溶性高分子物質(zhì)互溶[9-10]。普魯蘭多糖是一種天然的水溶性中性葡聚糖，安全無毒、對(duì)環(huán)境無污染，具有良好的成膜性，比其他多分子薄膜的透氣性低，O2、N2、CO2等均不能通過，且其與其他疏水性物質(zhì)配置成穩(wěn)定的乳化劑也可作為涂層，耐水性較高，因此在涂膜保鮮方面值得深入研究[11-12]。

本試驗(yàn)研究了普魯蘭多糖涂膜保鮮劑的加工工藝以及對(duì)雞蛋貯藏期間品質(zhì)的影響，以期為雞蛋的保鮮提供更多的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮雞蛋：天津市團(tuán)泊湖養(yǎng)雞場(chǎng)；普魯蘭多糖：中科鴻基生物技術(shù)有限公司；殼聚糖：河南金誠(chéng)生物科技有限公司；甘油：天津市大茂化學(xué)試劑廠；冰乙酸：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

游標(biāo)卡尺：天津精密儀器廠；MP522 型PH 計(jì)：上海理達(dá)儀器廠；78-1 型磁力攪拌器：金壇市江南儀器廠；PL203/01 電子分析天平：特勒-托利多儀器（上海）有限公司；HTC 型溫濕度計(jì)：長(zhǎng)春泰恒儀器表有限公司；DL-1 型萬能電爐：北京中興偉業(yè)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 普魯蘭多糖雞蛋涂膜工藝優(yōu)化

1.3.1.1 普魯蘭多糖添加量對(duì)涂膜效果的影響

分別取 3、5、7、9、11 g 的普魯蘭多糖粉末樣品，加入到100 mL 的蒸餾水中，40 ℃的加熱并攪拌，待充分溶解后冷卻備用，觀察溶液狀態(tài)，并對(duì)雞蛋進(jìn)行涂覆，晾干后觀察涂覆效果。

1.3.1.2 普魯蘭多糖的溶解溫度對(duì)涂膜效果的影響

取5 g 普魯蘭多糖粉末，加入到100 mL 的蒸餾水中，設(shè)置溫度分別為 30、35、40、45、50 ℃進(jìn)行加熱并攪拌，觀察溶解狀態(tài)和速度。

1.3.1.3 甘油添加量對(duì)涂膜效果的影響

取5 g 普魯蘭粉末樣品加入到100 mL 的蒸餾水中，40 ℃的加熱并攪拌，待充分溶解后冷卻，加入0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%的甘油，攪拌均勻備用，測(cè)定其形成薄膜的抗拉強(qiáng)度和斷裂拉伸率。

1.3.2 普魯蘭多糖涂膜雞蛋保鮮效果評(píng)價(jià)

1.3.2.1 應(yīng)用效果試驗(yàn)

試驗(yàn)選擇產(chǎn)后3 d 內(nèi)的大小均勻，表面無暗斑、無破損的雞蛋，清水沖洗晾干備用。分別按照未涂膜、7%的普魯蘭多糖涂膜、2%的殼聚糖涂膜3 種涂膜方法對(duì)雞蛋進(jìn)行涂膜處理[13]，然后將其放在溫度為35 ℃，濕度為40%的環(huán)境中貯藏，貯藏11 d 后取樣，測(cè)定雞蛋在貯藏期間的品質(zhì)變化。

1.3.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.3.1 抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)定

根據(jù)GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的測(cè)定第3 部分：薄膜和薄片的試驗(yàn)條件》，將制成的薄膜在萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)上以150 mm/min 的速度測(cè)定膜的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，每個(gè)試驗(yàn)至少做5 個(gè)平行樣品，取平均值。

1.3.3.2 掃描電鏡觀察蛋殼

用導(dǎo)電膠帶將制備好的雞蛋殼小塊樣品粘于樣品臺(tái)上，進(jìn)行樣品噴金處理，然后置于電鏡樣品倉(cāng)中，在高真空下，對(duì)樣品各個(gè)部位，在不同倍率下分別進(jìn)行觀察拍照[14]。

1.3.3.3 雞蛋貯藏期間質(zhì)量變化

各取10 枚雞蛋用精度為0.001 g 電子天平稱重。

1.3.3.4 雞蛋貯藏期間氣室直徑變化

用照蛋燈從雞蛋小的一端打光，用游標(biāo)卡尺測(cè)量雞蛋氣室最大部分的直徑，每次測(cè)量10 枚雞蛋，取平均值[15]。

1.3.3.5 雞蛋貯藏期間蛋清pH 值變化

用pH 計(jì)測(cè)定雞蛋蛋清的酸堿值，重復(fù)3 次取平均值，每次檢測(cè)10 枚雞蛋，取平均值[16]。

1.3.3.6 雞蛋貯藏期間蛋黃系數(shù)變化

將蛋內(nèi)容物全部倒入水平放置的玻璃板上，用精度為0.2 mm 的游標(biāo)卡尺測(cè)量蛋黃豎直方向最大厚度，即為蛋黃高度；同時(shí)測(cè)定蛋黃直徑，取10 枚雞蛋的平均值[17]。

蛋黃系數(shù)=蛋黃高度（cm）/蛋黃直徑（cm）

1.3.3.7 雞蛋貯藏期間哈夫單位值變化

根據(jù)雞蛋質(zhì)量與蛋白高度的回歸關(guān)系得出，先用0.2 mm 的游標(biāo)卡尺測(cè)量雞蛋的濃蛋白高度，再根據(jù)下式計(jì)算得出哈夫單位值[17]：

式中：Hu 為雞蛋的哈夫單位值；H 為濃蛋白高度，mm；W 為雞蛋質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 普魯蘭多糖涂膜工藝的研制

2.1.1 普魯蘭多糖添加量對(duì)涂膜效果的影響

普魯蘭多糖添加量對(duì)涂膜效果的影響見表1。

表1 普魯蘭多糖溶解量結(jié)果Table 1 The solubility of PLA

由表1 可以看出在100 mL 蒸餾水中，在加熱和不斷的攪拌下，隨著時(shí)間的增加，普魯蘭溶解量逐漸增加，30 min 后添加 3、5、7 g 普魯蘭多糖粉末樣品組能完全溶解，9 g 樣品組基本溶解，而添加11 g 普魯蘭粉末樣品組有少量未溶解。故普魯蘭多糖最佳添加量為7 g。

2.1.2 普魯蘭多糖的溶解溫度對(duì)涂膜效果的影響

普魯蘭多糖的溶解溫度對(duì)涂膜效果的影響見表2。

表2 普魯蘭多糖溶解溫度結(jié)果Table 2 The dissolved temperature of PLA

由表2 可以看出，隨著加熱溫度的提高，普魯蘭多糖溶解程度不斷增加，加熱30 min 后，加熱溫度為40、45、50 ℃的樣品組普魯蘭多糖已完全溶解，而30 ℃和35 ℃組部分樣品未能溶解。但是在后面的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，40 ℃下溶解的普魯蘭多糖保鮮劑溶液在涂膜到雞蛋上后形成的薄膜厚度不是很均勻。45 ℃和50 ℃的加熱條件比較適宜于制作流程，考慮到加熱溫度的升高會(huì)造成普魯蘭多糖溶液的蒸發(fā)造成保鮮劑的質(zhì)量損失，故選擇普魯蘭粉末樣品的最佳溶解溫度為45 ℃。

2.1.3 甘油添加量對(duì)涂膜效果的影響

甘油添加量對(duì)膜抗拉強(qiáng)度的影響見圖1。

圖1 甘油添加量對(duì)膜抗拉強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of methyl cellulose concentration on tensile strength

由圖1 可以看出，在不添加甘油的時(shí)候，膜的抗拉強(qiáng)度為6.633 MPa，隨著甘油添加量的增加，膜的抗拉強(qiáng)度顯著下降。這是因?yàn)楦视褪切》肿佑H水性增塑劑，每個(gè)小分子含有3 個(gè)羥基，容易插入普魯蘭多糖的分子鏈中，這樣就增大了單位體積的羥基數(shù)，結(jié)合了更多的水分子，降低了分子間作用力，表現(xiàn)為抗拉強(qiáng)度變小。當(dāng)甘油的添加量超過2%后，膜的抗拉強(qiáng)度下降幅度變緩，這是因?yàn)榇藭r(shí)膜體系中的增塑劑的含量已過高，分子間不能有效的連接，膜變的很黏，抗拉強(qiáng)度也降到很低，已不具備可操作性。甘油添加量對(duì)斷裂拉伸率的影響見圖2。

圖2 甘油添加量對(duì)斷裂拉伸率的影響Fig.2 Effect of methyl cellulose concentration on elongation

由圖2 看出，隨著甘油添加量的增加，斷裂伸長(zhǎng)率是逐漸增大的。當(dāng)甘油添加量很小時(shí)膜較脆，主要是因?yàn)榉肿娱g作用力的存在使得膜流動(dòng)性差，而形成薄膜剛性結(jié)構(gòu)，且表面粗糙。且由所制得膜也能夠看出，隨甘油添加量增加，膜變得越來越柔軟，表面越來越富有光澤。隨著甘油添加量增大，膜逐漸變得很柔軟，這是因?yàn)楦视蜑闃O性小分子，進(jìn)入普魯蘭多糖分子中發(fā)生氫鍵結(jié)合，從而降低了其分子間作用力，軟化了薄膜的剛性結(jié)構(gòu)，增加了其流動(dòng)性，使膜變得柔軟而富有光澤。因此，2%的添加量適于普魯蘭多糖涂膜保鮮劑的制作。

2.2 普魯蘭多糖涂膜雞蛋保鮮效果評(píng)價(jià)

2.2.1 普魯蘭多糖涂膜保鮮劑對(duì)蛋殼微觀結(jié)構(gòu)的影響

蛋殼上的氣孔是蛋內(nèi)水分和二氧化碳?xì)怏w向外擴(kuò)散、蛋外微生物侵染雞蛋的主要途徑，因此蛋殼表面氣孔的大小和數(shù)量與雞蛋品質(zhì)變化顯著相關(guān)，改善蛋殼表面結(jié)構(gòu)，減少氣孔數(shù)量可有效延長(zhǎng)雞蛋的貨架期。不同涂膜處理蛋殼的微觀結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 可以看出，未涂膜蛋殼表面稍有凹凸，且有氣孔存在。而涂膜組雞蛋蛋殼表面較光滑平整，有亮光，在高倍電鏡下觀察，仍看不到氣孔存在，尤其是普魯蘭涂膜組蛋殼，蛋殼表面層完全被普魯蘭多糖涂膜液覆蓋，雞蛋表面較光滑明亮。這表明普魯蘭涂膜的雞蛋基本可以完全將蛋殼的氣孔覆蓋，阻止了外界微生物侵入雞蛋內(nèi)部造成的污染和雞蛋內(nèi)容物通過蛋殼氣孔產(chǎn)生的流失，因此可以極大的延長(zhǎng)了雞蛋的貨架期。

2.2.2 普魯蘭多糖涂膜保鮮劑對(duì)雞蛋品質(zhì)的影響

普魯蘭多糖涂膜保鮮劑對(duì)雞蛋品質(zhì)的影響見表3。

圖3 不同涂膜處理蛋殼的微觀結(jié)構(gòu)Fig.3 The microstructure of eggshell treated with different coating

表3 普魯蘭多糖涂膜保鮮劑對(duì)雞蛋內(nèi)容物和品質(zhì)的影響Table 3 Effect of PLA coating on egg content and quality

如表3 所示，通過對(duì)新鮮雞蛋在貯藏期間質(zhì)量、氣室直徑、蛋清pH 值、蛋黃系數(shù)以及哈夫單位值的變化進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，普魯蘭涂膜組雞蛋與未涂膜組雞蛋和殼聚糖涂膜組雞蛋相比，在第11 天時(shí)，其質(zhì)量損失率分別降低了80.8%、68.7%；哈夫單位值分別提高了40.9%、4.4%。這表明普魯蘭多糖保鮮劑對(duì)雞蛋涂膜保鮮有較好的效果。

3 結(jié)論

在雞蛋的保鮮方面，首先確定了普魯蘭多糖涂膜保鮮劑的制作工藝：在100 mL 蒸餾水中加入9%的普魯蘭多糖粉末，45 ℃加熱和攪拌30 min，冷卻后再添加2%的甘油混勻。通過對(duì)新鮮雞蛋在貯藏期間質(zhì)量、氣室直徑、蛋清pH 值、蛋黃系數(shù)以及哈夫單位值的變化進(jìn)行分析，結(jié)果顯示普魯蘭多糖涂膜組雞蛋在貯藏期間質(zhì)量損失率為1.03%，較其它組都要小。在第11天，哈夫單位值未涂膜組已經(jīng)降低到43.12，殼聚糖涂膜組為58.22，普魯蘭多糖涂膜組為60.77。這表明普魯蘭多糖保鮮劑對(duì)雞蛋涂膜保鮮有較好的效果。