黄芩苷-姜辣素-海藻酸钠-蔗糖酯复合保鲜膜在鸡蛋保鲜中的应用

殷佳琦，张晓虎，高梦蝶

（商洛学院生物医药与食品工程学院/陕西秦岭特色生物资源产业技术研究院，陕西商洛 726000）

0 引言

国内外目前对鲜蛋的储藏保鲜主要有4 种方法，相比于液浸、二氧化碳气调、冷藏，涂膜法成本低廉，可有效延长储藏时间[1]。涂膜保鲜是通过控制鸡蛋表面的透气性和透水性，有效降低鸡蛋的呼吸作用达到保鲜效果。常用的涂膜材料有壳聚糖、蔗糖脂肪酸酯、海藻酸钠等[2-8]。防腐保鲜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长，达到防腐保鲜目的[9]。

黄芩苷是从唇形科植物黄芩干燥的根部提取分离出来的黄酮类化合物，具有显著的抗氧化、抗炎等作用，且具有广谱抑菌效果，对副伤寒杆菌、溶血性链球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、肺炎球菌等均有抑制作用[10-11]。霍峰岩等[12]将黄芩提取物用于芒果保鲜。姜辣素既是生姜特殊辛辣味的主要呈味物质，又是多种药理作用的主要功能因子之一，对细菌有一定的抑制作用，抑菌效果属于中度敏感[13-14]。

现有文献多探讨单一生物保鲜剂的保鲜效果，而复合生物保鲜剂的研究鲜有报道。为探讨各保鲜剂间的协同作用，以新鲜鸡蛋为试验对象，研究黄芩苷、姜辣素、海藻酸钠、蔗糖酯对鸡蛋保鲜效果的影响，在单因素试验基础上应用响应面试验对复合保鲜剂配方进行优化，确定最佳的黄芩苷-姜辣素-海藻酸钠-蔗糖酯复合保鲜剂配方，以期研制天然复合保鲜膜为鸡蛋贮藏和保鲜提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料 黄芩苷标品，购于成都埃法生物公司；姜辣素标品，购于江苏永健医药科技有限公司；当日产新鲜鸡蛋，购于商洛市商州区杨峪河镇养鸡场。

1.1.2 试剂95%乙醇、乙酸、琼脂、牛肉膏、蛋白胨、蔗糖脂肪酸酯、海藻酸钠。

1.1.3 供试菌种 沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、变形杆菌，购于成都埃法生物公司。

1.1.4 仪器设备 恒温培养箱(DPH-9082)，常州市凯航仪器有限公司；电子天平(SI-234)，济南来宝器械有限公司；电热鼓风干燥箱(DHG-9030A)，南京宇盼机械科技有限公司；数显恒温水浴锅(HH-4)，常州市金坦普瑞斯机械有限公司；高压灭菌锅(BKQP-75)，济南来宝器械有限公司。

1.2 研究方法

1.2.1 抑菌试验 测定不同浓度黄芩苷、姜辣素对沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、变形杆菌4 种供试菌的抑菌圈大小[15-17]。

1.2.2 保鲜剂配制和使用方法 称取适量黄芩苷加入适量热乙酸，配制黄芩苷溶液；称取适量的姜辣素加入适量95%乙醇，配制姜辣素溶液；称取适量海藻酸钠加入适量蒸馏水，配制海藻酸钠溶液；称取适量蔗糖酯加入适量95%乙醇，配制蔗糖酯溶液。上述4 种溶液混合并搅拌均匀，配制成不同浓度的复合保鲜剂。将干净鸡蛋分别浸入保鲜液中浸泡1 min 后捞出，对照组浸入超纯水中1 min，自然晒干后37℃恒温贮藏，每隔5天取样，分别测定失重率、哈夫单位、蛋黄指数，每次取3枚鸡蛋，重复测定3次，取平均值[18]。

1.2.3 测定指标及方法 参考鸡蛋新鲜度检测方法，测定失重率、哈夫单位、蛋黄指数[19]。

1.2.4 单因素试验 以CK 作对照，探讨不同浓度黄芩苷(1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)、姜辣素(1.0%、2.0%、3.0%、4.0%)、海藻酸钠(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)、蔗糖酯(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对鸡蛋新鲜指标的影响。

1.2.5 响应面试验 选取3个对鸡蛋新鲜度影响显著的因素为自变量，分别以哈夫单位、蛋黄指数、失重率为响应值，设计响应面试验，优化保鲜膜配方。

2 结果与分析

2.1 黄芩苷抑菌效果

表1 表明黄芩苷对供试菌均有抑制作用，浓度越大，抑菌效果越强。抑菌效果由强到弱表现为：沙门氏菌＞金黄色葡萄球菌＞大肠杆菌＞变形杆菌。

2.2 姜辣素抑菌效果

表2 表明姜辣素对供试菌均有抑制作用，浓度越大，抑菌效果越强。抑菌效果由强到弱表现为：金黄色葡萄球菌＞沙门氏菌＞大肠杆菌＞变形杆菌。

2.3 单因素试验结果与分析

2.3.1 黄芩苷对鸡蛋的保鲜效果 由表3 可知，不同浓度黄芩苷处理新鲜鸡蛋，随着贮藏时间的延长，失重率不断增大，哈夫单位和蛋黄指数均逐渐减小，新鲜鸡蛋哈夫单位为83.8±2.33，37℃贮藏25 天后，CK 组已散黄，为低劣鸡蛋，A 组、B 组、C 组哈夫单位均低于60，而D 组哈夫单位为63.14，新鲜度较好；各组蛋黄指数由大到小依次为D 组＞C 组＞B 组＞A 组＞CK 组，表明2%黄芩苷能有效抑制微生物的生长，延缓鸡蛋的腐败，对鸡蛋保鲜效果显著。同一贮藏期各浓度黄芩苷处理新鲜鸡蛋后失重率低于对照组，哈夫单位和蛋黄指数高于对照组。

表1 黄芩苷对供试菌的抑菌结果 mm

表2 姜辣素对供试菌的抑菌结果 mm

表3 黄芩苷对失重率、哈夫单位、蛋黄指数的影响

2.3.2 姜辣素对鸡蛋的保鲜效果 由表4 可知，不同浓度姜辣素处理新鲜鸡蛋，随着贮藏时间的延长，失重率逐渐增大，当姜辣素浓度为3%～4%时，鸡蛋失重率增大较为缓慢。哈夫单位和蛋黄指数随着贮藏时间的延长均逐渐减小，其中CK 组的鸡蛋在37℃贮藏25 天时已散黄，D组贮藏20天的新鲜度相当于C组贮藏15天的效果，表明2%姜辣素能有效维持鸡蛋新鲜度。同一贮藏期，各浓度姜辣素处理新鲜鸡蛋后的失重率均低于对照组，哈夫单位和蛋黄指数均高于对照组，可见姜辣素能有效抑制细菌对鸡蛋的污染，延长鸡蛋的保藏时间。

2.3.3 海藻酸钠对鸡蛋的保鲜效果 由表5 可知，不同浓度海藻酸钠处理新鲜鸡蛋，随着贮藏时间的延长，其失重率逐渐增大，哈夫单位不断减小，37℃贮藏25 天时，CK 组已散黄，A 组、B 组、C 组、D 组分别降低了53.4、40.89、27.31、32.41。新鲜鸡蛋的蛋黄指数为0.45，随着贮藏时间的增加，蛋黄指数逐渐减小，C 组减小最为缓慢，C组蛋黄指数在贮藏25天时降至0.26，而D 组蛋黄指数在贮藏20 天时已经降至0.26，表明1.5%海藻酸钠对鸡蛋的保鲜效果优于2.0%海藻酸钠。原因可能是海藻酸钠一方面可改善鸡蛋内部组织的均一性和持水性，延长贮藏时间；另一方面会在鸡蛋表面形成一层薄膜，可有效防止水分的蒸发和抑制细菌的生长[20]。当薄膜过厚时会对鸡蛋的正常生理代谢起到负面作用，导致其蛋黄指数下降较快。

表4 姜辣素对失重率、哈夫单位、蛋黄指数的影响

2.3.4 蔗糖酯对鸡蛋的保鲜效果 由表6 可知，不同浓度蔗糖酯处理新鲜鸡蛋，随着贮藏时间的延长，其失重率逐渐增大。哈夫单位不断减小，各组哈夫单位由大到小依次D 组＞C 组＞B 组＞A 组＞CK 组。新鲜鸡蛋的蛋黄指数为0.45，37℃贮藏25 天后，CK 组已散黄，A组、B 组、C 组、D 组蛋黄指数分别降低了0.26、0.25、0.25、0.23。同一贮藏期，各浓度蔗糖酯处理新鲜鸡蛋后的失重率低于对照组，哈夫单位和蛋黄指数均高于对照组。分析原因可能是蔗糖酯在鸡蛋表面形成一层可食性薄膜，封闭鸡蛋的气孔而减缓鸡蛋的新陈代谢，保持了新鲜度[21]。

2.4 响应面试验结果与分析

2.4.1 响应面试验结果 基于单因素试验，固定蔗糖酯浓度2%，以黄芩苷(A)、姜辣素(B)、海藻酸钠(C)3个对鸡蛋保鲜效果影响显著的因素为自变量，以哈夫单位、蛋黄指数、失重率为响应值设计响应面试验。响应面试验设计方案与结果分析见表7。

2.4.2 响应面试验回归分析 利用软件进行多元回归拟合，得到哈夫单位(Y1)、蛋黄指数(Y2)、失重率(Y3)对自变量黄芩苷浓度(A)、姜辣素浓度(B)、海藻酸钠浓度(C)的编码值二次多项回归方程分别为公式(1)～(3)。

方程中各因素对响应值的影响程度取决于各项系数绝对值的大小，影响方向以系数的正、负值反映[22]。依据方程式(1)可知影响鸡蛋哈夫单位顺序为：海藻酸钠＞黄芩苷＞姜辣素。失拟项概率仅为0.053，相关系数R2=0.9988，校正系数R2Adj=0.9974，表明该回归模型可以解释99.74%的响应值变化。变异系数C.V=0.13%，说明模型能较好地反映真实的试验值。

表5 海藻酸钠对失重率、哈夫单位、蛋黄指数的影响

表6 蔗糖酯对失重率、哈夫单位、蛋黄指数的影响

表7 响应面设计方案与结果分析

依据式(2)可知影响鸡蛋蛋黄指数的顺序为：黄芩苷＞海藻酸钠＞姜辣素。失拟项概率仅为0.051，相关系数R2=0.9974，校正系数R2Adj=0.9940，表明该回归模型可以解释99.40%的响应值变化。变异系数C.V=0.35%，说明模型能较好地反映真实的试验值。

由于式(3)的二次项系数均为正值，推断出抛物面开口向上，可知影响鸡蛋失重率的顺序为：海藻酸钠＞黄芩苷＞姜辣素。相关系数R2=0.9986，校正系数R2Adj=0.9967，表明该回归模型可以解释99.67%的响应值变化。变异系数C.V=0.19%，说明模型能较好反映真实试验值。

2.4.3 响应面交互作用分析 由图1 可知，当姜辣素浓度一定时，哈夫单位随着黄芩苷浓度的增大而上升，当黄芩苷浓度为1.3%～1.9%时，哈夫单位为68，随着黄芩苷浓度的增大，哈夫单位逐渐减小；当黄芩苷浓度一定时，随着姜辣素浓度的增加，哈夫单位先上升后下降，约在浓度为1%～2%时，哈夫单位达到68。两因素交互作用显著。

由图2可知，当黄芩苷浓度一定时，哈夫单位随着海藻酸钠浓度的增大而上升，当海藻酸钠浓度为0.8%～1.1%时，哈夫单位为68，随着海藻酸钠浓度的增大，哈夫单位逐渐减小；当海藻酸钠浓度一定时，随着黄芩苷浓度的增加，哈夫单位先上升后下降，约在浓度为1.3%～1.6%时，哈夫单位达到68。两因素交互作用十分显著。

由图3可知，当固定姜辣素浓度，蛋黄指数随着海藻酸钠浓度的增大先升后降；固定海藻酸钠浓度，随着姜辣素浓度的增大，蛋黄指数呈现先升后降的趋势。两因素交互作用不显著。

由图4可知，当姜辣素浓度一定时，蛋黄指数随着黄芩苷浓度的增大而上升，当黄芩苷浓度为1.3%～1.9%时，蛋黄指数为0.385，随着黄芩苷浓度的增大，蛋黄指数逐渐减小；当黄芩苷浓度一定时，随着姜辣素浓度的增加，蛋黄指数先上升后下降，浓度为1.6%～2.2%时，蛋黄指数为0.38。两因素交互作用十分显著。

由图5可知，当黄芩苷浓度一定时，鸡蛋哈夫单位随着海藻酸钠浓度的增大而上升，当海藻酸钠浓度为0.8%～1.4%时，蛋黄指数为0.375，随着海藻酸钠浓度的增大，蛋黄指数逐渐减小；当海藻酸钠浓度一定时，随着黄芩苷浓度的增加，蛋黄指数先上升后下降，浓度为1.3%～1.6%时，蛋黄指数为0.38。两因素交互作用比较显著。

由图6可知，当姜辣素浓度一定时，蛋黄指数随着海藻酸钠浓度的增大先升后降；当海藻酸钠浓度一定时，随着姜辣素浓度的增大，蛋黄指数呈现先升后降的趋势。两因素交互作用不显著。

由图7可知，当黄芩苷浓度一定时，鸡蛋失重率随着姜辣素浓度的增大而下降，当姜辣素浓度为2.2%～2.8%时，失重率为4.7%，随着姜辣素浓度的增大，失重率逐渐增大；当姜辣素浓度一定时，随着黄芩苷浓度的增加，失重率先减小后增大，当浓度约为1.6%时，失重率为4.75%。两因素交互作用比较显著。

由图8可知，当黄芩苷浓度一定时，鸡蛋失重率随着海藻酸钠浓度的增大而下降，当海藻酸钠浓度为1.1%～1.4%时，失重率约为4.8%，随着海藻酸钠浓度的增大，失重率逐渐增大；当海藻酸钠浓度一定时，随着黄芩苷浓度的增加，失重率先减小后增大，当黄芩苷浓度约为1.6%时，失重率为4.8%。两因素交互作用不显著。

由图9可知，当海藻酸钠浓度一定时，随着姜辣素浓度的增加，失重率先减小后增大，当姜辣素浓度为2.2%～2.8%时，失重率为4.8%。两因素交互作用比较显著。当姜辣素浓度一定时，随着海藻酸钠浓度的增加，失重率先减小后增大，当海藻酸钠浓度为1.1%～1.4%时，失重率为4.8%。两因素交互作用比较显著。

以哈夫单位为响应值，分析优化配方为黄芩苷浓度1.91%、姜辣素浓度2.77%、海藻酸钠浓度1.47%；以蛋黄指数为响应值，分析优化配方为黄芩苷浓度1.87%、姜辣素浓度2.68%、海藻酸钠浓度1.48%。；以失重率为响应值，分析优化配方为黄芩苷浓度1.6%、姜辣素浓度2.52%、海藻酸钠浓度1.41%。

综合考虑到试验的可操作性和鸡蛋保鲜指标显著性[23]，修正配方为黄芩苷浓度1.90%、姜辣素浓度2.70%、海藻酸钠浓度1.45%、蔗糖酯浓度2.0%。在此条件下，进行3组平行验证试验，测得鸡蛋在37℃贮藏25 天后的哈夫单位为69，蛋黄指数为0.38，失重率为4.8%。

3 讨论

本研究首次通过响应面法对黄芩苷-姜辣素-海藻酸钠-蔗糖酯复合保鲜膜配方进行优化，制备天然复合保鲜膜，克服了传统单一涂膜剂存在保鲜效果不佳的不足。文献报道对鸡蛋涂膜保鲜实验常采用的贮藏温度有4、20、23、25、35℃等[24-25]。基于多数微生物的最适生长温度在37℃左右，本研究采用37℃贮藏温度，并证实研制的复合保鲜膜在该温度下对鸡蛋有较好的保鲜效果，则可推测在低温保藏时则更能延长鸡蛋的贮藏期。

蔗糖酯是一种非离子表面活性剂，具有广泛的HLB值。作为成膜材料使用时，需选择高HLB值的蔗糖酯。海藻酸钠和蔗糖酯均具有成膜性，由于研究时间、实验室条件有限，本研究未探索膜的厚度、延伸性对保鲜效果的影响，在后续研究中应对鸡蛋表面形成的涂膜层进行机械强度等指标测定。

任何单一的保鲜技术都有一定的局限性，相互复配发挥协同作用更能提高保鲜效果，在未来发展中，利用栅栏技术将多种保藏方法相结合，研发综合保鲜体系将具有较好的发展前景。在可食性复合保鲜膜的大规模自动化生产中，如何优选成膜材料及成膜工艺，使其在食品保鲜中推广应用将是未来可食性复合保鲜膜的发展方向。

4 结论

（1）姜辣素和黄芩苷对4 种供试菌的抑制作用均较显著。100 mg/mL黄芩苷抑菌圈直径分别为沙门氏菌16.3 mm、金黄色葡萄球菌15.7 mm、大肠杆菌14.8mm、变形杆菌14.3 mm，即黄芩苷的抑菌效果为：沙门氏菌＞金黄色葡萄球菌＞大肠杆菌＞变形杆菌。200 mg/mL姜辣素抑菌圈直径分别为金黄色葡萄球菌16.2 mm、沙门氏菌15.5 mm、大肠杆菌15.1 mm、变形杆菌14.8 mm。即姜辣素的抑菌效果为：金黄色葡萄球菌＞沙门氏菌＞大肠杆菌＞变形杆菌。

（2）以新鲜鸡蛋为研究对象，在单因素试验的基础上，采用响应面分析法，对鸡蛋复合保鲜膜配方进行优化，获得的优化配方为黄芩苷浓度1.90%，姜辣素浓度2.70%，海藻酸钠浓度1.45%，蔗糖酯浓度2.0%。在此条件下，鸡蛋在37℃下保藏25天后，其哈夫单位为69、蛋黄指数为0.38、失重率为4.8%。该保鲜膜配方能够作为鸡蛋贮藏保鲜的参考依据。