徐曉霞,張懷珠,彭 濤,楊富民
(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅蘭州 730020)
中藥材提取物復(fù)配液對雞蛋的保鮮研究
徐曉霞1,2,張懷珠2,彭 濤2,楊富民1,*
(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅蘭州 730020)
以雞蛋失水率和雞蛋內(nèi)容物細菌總數(shù)為響應(yīng)值,采用Box-Behnken Design設(shè)計分析和優(yōu)化中草藥提取物、聚乙烯醇與單甘脂不同水平對雞蛋新鮮度的影響。結(jié)果表明保鮮液最佳配比為:中草藥提取物0.45 g/mL、聚乙烯醇10.68 g/mL、單甘脂2.05 g/mL。驗證實驗表明,雞蛋經(jīng)保鮮液處理后在25 ℃、相對濕度60%條件下貯藏30 d后失水率為5.84%,細菌總數(shù)為4.54 lgcfu/g,哈夫單位為55.1,保鮮效果顯著優(yōu)于對照組。
響應(yīng)面,中藥材提取物,雞蛋,保鮮
雞蛋營養(yǎng)豐富,被譽為“完全蛋白質(zhì)模式”、“人類理想的營養(yǎng)庫”[1],一直是消費者喜愛的質(zhì)優(yōu)價廉食品。但是雞蛋在貯藏和運輸期間極易因微生物的作用而發(fā)生腐敗變質(zhì)[2],也會因水分蒸發(fā)引起質(zhì)量損失[3],因此選擇安全、環(huán)保、經(jīng)濟的貯藏保鮮方法,抑制或殺滅致腐微生物,延緩質(zhì)量損失速度,對于延長雞蛋貯藏期、保證商品雞蛋質(zhì)量、減少因腐敗而致的損失具有重要意義。
涂膜法是在蛋殼表面涂布一層保護膜,使蛋殼的氣孔處于密封狀態(tài),在阻止微生物侵入的同時,減少了蛋內(nèi)水分蒸發(fā)和二氧化碳溢出,抑制酶的活性,延緩蛋內(nèi)生化反應(yīng)速度,從而達到延長雞蛋貨架期的目的[4]。國內(nèi)外用于雞蛋涂膜的材料有化學(xué)合成物質(zhì)[5]、植物提取物[6]、多聚糖[7-8]、大豆蛋白[9]和礦物油[10]等。盡管天然提取物對雞蛋的保鮮效果沒有化學(xué)合成物質(zhì)顯著,但仍然以其可食、安全、無毒副作用等特點受到人們的青睞[11],中藥材提取物是其中的一種。
很多中藥材都具有抑菌作用,如丹參、金銀花、黃芪、甘草等。丹參(SalviamiltiorrhizaBge.)是唇形科(Labiatae)鼠尾草屬多年生草本植物,其根含有水溶性酚酸類和脂溶性的二萜醌類活性成分,具有消炎、抗病毒、抗腫瘤、抗?jié)兊榷喾N重要的藥理活性[12]。早在20世紀70年代,國內(nèi)學(xué)者就提出甘西鼠尾草S.przewalskiiMaxim為品質(zhì)優(yōu)良的藥用資源,并研制出甘肅丹參沖劑和復(fù)方甘肅丹參片等[13]。金銀花葉中含有綠原酸和黃酮類等多種抗菌成分,具有廣譜抗菌及抗氧化作用[14],對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草桿菌等都具有較強的抑制作用[15-16]。黃芪是我國傳統(tǒng)的補益用藥,具有抗氧化、抗病毒、抗腫瘤等作用,對細菌、病毒感染等有顯著作用[17]。黃芪95%乙醇提取物對枯草芽胞桿菌、炭疽芽孢桿菌、大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌等都具有抑制作用[18]。甘草來源于豆科甘草屬多種植物的根和根莖,主要活性成分是甘草酸,具有抑菌及抗氧化性能[19],對大腸桿菌(E.coli)O157∶H7[20]、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌[21]、肺炎鏈球菌[22]等均有抑制作用。
甘肅是全國中藥材主要產(chǎn)區(qū)之一,目前中藥材種植面積和產(chǎn)量居于全國首位,產(chǎn)量約占全國產(chǎn)量的20%。擁有大宗地道藥材30多種,其中甘肅丹參、黃芪、甘草、當(dāng)歸、黨參等品種蘊藏量大,品質(zhì)優(yōu)良。因此,選用地方特產(chǎn)中藥材作為主要原料開發(fā)雞蛋天然保鮮劑,對于充分利用地方資源、提高產(chǎn)品附加值具有重要意義。本實驗選取甘肅丹參、甘草、黃芪、金銀花等我國衛(wèi)生部門公布的藥食同源植物材料,通過響應(yīng)面法探究以中藥材提取物為抑菌劑,以聚乙烯醇、單甘脂為基料對雞蛋的保鮮效果,以期選出最優(yōu)配比,為雞蛋的保鮮提供技術(shù)支持。
1.1 材料與儀器
甘肅丹參(SalviamiltiorrhizaBunge.)、甘草(GlycyrrizaUralensisFisch.)、黃芪(Astragalusmembranaceus)、金銀花(honeysuckleleaves) 蘭州黃河中藥材批發(fā)市場,并經(jīng)蘭州大學(xué)藥學(xué)院藥劑研究所專家鑒定;新鮮雞蛋 超市。
RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞龍生化儀器廠;YXQ-LS-50SII立式壓力蒸汽滅菌器 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;SW-CJ-1F凈化工作臺 蘇州江東精密儀器有限公司;SPX-150B智能型生化培養(yǎng)箱 上海瑯玕實驗設(shè)備有限公司;MS-1056孵化箱 德州茂盛孵化設(shè)備有限公司;DGY-2 哈夫儀 江蘇家禽科學(xué)研究所;營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基 北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司;聚乙烯醇1788型 上海譜振生物科技有限公司。
1.2 實驗方法
1.2.1 中藥材提取液及保鮮液的制備 甘肅丹參、甘草、黃芪、金銀花葉先后用自來水、蒸餾水清洗后于50 ℃烘箱干燥、粉碎并過40目篩。分別稱取10 g中藥材粉末置于錐形瓶中,加入75%乙醇60 mL,在超聲波清洗器中超聲(功率150 W)提取30 min,過濾,保留濾液,用上述方法對濾渣進行第二次提取,合并濾液,將全部濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮至生藥含量為1 g/mL,過無菌濾膜,冷藏備用。前期實驗結(jié)果表明,當(dāng)甘肅丹參、甘草、黃芪、金銀花的質(zhì)量配比為14∶11∶17∶7時抑菌效果較好,故將中藥材提取液按上述比例配比后制成保鮮液,并在其中加入聚乙烯醇和單甘脂制成保鮮液。
1.2.2 雞蛋涂膜保鮮處理方法 選擇新鮮優(yōu)質(zhì)雞蛋,用清水洗凈蛋殼上的雜物后以無菌水沖淋,再用75%(體積分數(shù))酒精消毒后放人已配好的保鮮液中浸泡10 s后撈出,熱風(fēng)干燥形成完整的涂膜包裝后放入25 ℃、相對濕度60%的孵化箱內(nèi),貯藏30 d后檢測雞蛋的失水率、細菌總數(shù)和哈夫單位。
1.2.3 雞蛋失水率檢測 雞蛋涂膜保鮮包裝冷卻后,用電子天平(精密度0.001 g)稱其重量,貯藏后再稱其重量,用失重的變化大小反映雞蛋失水率,按式(1)計算失水率:
失水率(%)=雞蛋貯藏前重量-雞蛋貯藏后重量/雞蛋貯藏前重量×100
式(1)
1.2.4 雞蛋細菌總數(shù)檢測 參考食品安全國家標準《食品微生物學(xué)檢驗 細菌總數(shù)測定》(GB 4789.2-2010),對雞蛋內(nèi)容物細菌總數(shù)進行測定。評定標準:依據(jù)中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準《綠色食品 蛋與蛋制品》NY/T 754-2011,鮮雞蛋細菌總數(shù)≤2 lgcfu/g。
1.2.5 雞蛋哈夫單位檢測 雞蛋稱重后敲開輕倒在哈夫儀的水平板上,利用蛋白高度測量儀測量蛋黃周圍濃蛋白的高度,選取3點取其平均值。根據(jù)蛋白高度與蛋重,按式(2)計算雞蛋的哈夫單位(HU)。評定標準:依據(jù)中華人民共和國國內(nèi)貿(mào)易行業(yè)標準《鮮雞蛋、鮮鴨蛋分級》SB/T 10638-2011,鮮雞蛋哈夫單位≥72,AA級≥60,A級≥55,B級。哈夫單位計算公式如式(2)所示:
HU=lg(H-1.7m0.37+7.6)× 100
式(2)
式(2)中:H為蛋白高度/mm;m為蛋質(zhì)量/g。
1.2.6 保鮮液的優(yōu)化 選擇3個因素A(中藥材提取物)、B(聚乙烯醇)、C(單甘脂)為自變量進行組合實驗設(shè)計。根據(jù)預(yù)實驗設(shè)計實驗因素編碼表,如表1所示。采用Design Expert軟件中的Box-Behnken進行中藥材提取物、聚乙烯醇和單甘脂3個因素對雞蛋失水率和細菌總數(shù)的響應(yīng)曲面分析,并對獲得的回歸模型進行顯著性檢驗。
表1 實驗因素水平設(shè)計表
1.2.7 保鮮液保鮮效果的驗證 以雞蛋失水率、細菌總數(shù)和哈夫單位為指標,以不涂膜雞蛋為空白對照,對涂膜雞蛋的保鮮效果進行驗證,每隔5 d測定一次,共測定7次,每一組做3個平行。
實驗結(jié)果以雞蛋的貯藏時間為橫坐標,分別以雞蛋的失水率、細菌總數(shù)和哈夫單位為縱坐標繪制折線圖,比較實驗組和對照組之間雞蛋新鮮度的差異。
2.1 回歸模型的建立
利用Design-expert 8.0.6.1軟件對表2的實驗數(shù)據(jù)進行回歸分析,得到的雞蛋失水率(Y1)和細菌總數(shù)(Y2)回歸模型分別如下:
Y1=6.77-0.50A-0.26B-0.14C+0.17AB-0.11AC+0.25BC+0.90A2+0.73B2+1.14C2
式(3)
Y2=4.46-0.21A-0.098B-0.0.058C+0.043AB-7.500E-003AC+0.088BC+0.39A2+0.34B2+0.53C2
式(4)
表3 二次響應(yīng)面回歸模型方差分析
注:p<0.05,影響顯著;p<0.01,影響極顯著。
表2 響應(yīng)面分析方案及結(jié)果
2.2 回歸模型檢驗
雞蛋失水率回歸模型(式3)的方差分析表明,回歸模型失擬項p=0.9223>0.05,不顯著,說明該回歸模型能夠很好的擬合實驗結(jié)果。對回歸模型系數(shù)的顯著性檢驗表明(表3),一次項A極顯著、B顯著、C不顯著,交互項AB、AC、BC均不顯著,二次項A2、B2、C2極顯著。因此,各個具體實驗因子對雞蛋失水率的影響不是簡單的線性關(guān)系。各因素對雞蛋失水率的影響大小順序為中藥材提取物>聚乙烯醇>單甘脂,分析原因可能中藥材提取物中含有較多的油脂性成分,這些成分覆蓋在蛋殼表面,有效地阻止了水分的蒸發(fā)。
雞蛋細菌總數(shù)回歸模型(式4)的方差分析表明,回歸模型失擬項p=0.4593>0.05,不顯著,說明該回歸模型能夠很好的擬合實驗結(jié)果。逐步顯著性檢驗結(jié)果表明(表3),一次項A極顯著、B顯著、C不顯著,交互項AB、AC、BC均不顯著,二次項A2、B2、C2極顯著。因此,各個具體實驗因子對雞蛋細菌總數(shù)的影響不是簡單的線性關(guān)系。各因素對雞蛋細菌總數(shù)的影響大小順序為中藥材提取物>聚乙烯醇>單甘脂。
2.3 回歸模型分析
2.3.1 各因素的交互作用分析 以失水率為響應(yīng)值,對中藥材提取物、聚乙烯醇和單甘脂3個因素作響應(yīng)面圖,見圖1。從圖1可以看出,聚乙烯醇和單甘脂、聚乙烯醇和中藥材提取物的交互效應(yīng)不顯著,在實驗范圍內(nèi)同時增大聚乙烯醇和單甘脂、聚乙烯醇和中藥材提取物均能使雞蛋失水率降低,并接近最小值,而且響應(yīng)值對聚乙烯醇濃度的變化比單甘脂和中藥材提取物敏感,其最優(yōu)點分別趨近于聚乙烯醇與單甘脂、聚乙烯醇與中藥材提取物。中藥材提取物和單甘脂交互效應(yīng)不顯著,其相應(yīng)值在最優(yōu)點附近達到最大值。
圖1 各因素交互作用對失水率影響的響應(yīng)面圖Fig.1 Response surface and contour plots showing the interactive effects of three factors on water loss
以細菌總數(shù)為響應(yīng)值,對中藥材提取物、聚乙烯醇和單甘脂3個因素作響應(yīng)面圖,見圖2。從圖2可以看出,中藥材提取物和聚乙烯醇、聚乙烯醇和單甘脂的交互效應(yīng)不顯著,在實驗范圍內(nèi)同時增大中藥材提取物和聚乙烯醇、聚乙烯醇和單甘脂均能使雞蛋細菌總數(shù)降低,并接近最小值,而且響應(yīng)值對中藥材提取物的變化比聚乙烯醇濃度和單甘脂敏感,其最優(yōu)點分別趨近于中藥材提取物與聚乙烯醇、聚乙烯醇與單甘脂、聚乙烯醇與單甘脂,聚乙烯醇和單甘脂的交互效應(yīng)并不很顯著,其相應(yīng)值在最優(yōu)點附近達到最大值。
圖2 各因素交互作用對細菌總數(shù)影響的響應(yīng)面圖Fig.2 Response surface and contour plots showing the interactive effects of three factors on total bacteria colonial
2.3.2 回歸模型尋優(yōu) 利用Design Expert Numerical Optimization對失水率和細菌總數(shù)的回歸模型進行尋優(yōu),得到失水率最低時的工藝參數(shù):A=0.270,B=0.134,C=0.050,對應(yīng)的保鮮液配比:中藥材提取物0.45 g/mL,聚乙烯醇10.67 g/mL,單甘脂2.05 g/mL,失水率為6.679%,細菌總數(shù)最低時的工藝參數(shù):A=0.265,B=0.136,C=0.049,對應(yīng)的保鮮液配比:中藥材提取物0.45 g/mL,聚乙烯醇10.68 g/mL,單甘脂2.05 g/mL,細菌總數(shù)為4.42 lgcfu/g??梢钥闯?最低失水率和細菌總數(shù)對應(yīng)的最佳工藝參數(shù)中除聚乙烯醇的濃度略有差別外,其余兩種物質(zhì)的濃度均是一致的,因此確定保鮮液的最優(yōu)配比為:中藥材提取物0.45 g/mL,聚乙烯醇10.68 g/mL,單甘脂2.05 g/mL。
2.4 保鮮液保鮮效果的驗證
將保鮮液按最優(yōu)配比對雞蛋進行保鮮研究,通過檢測保藏期間雞蛋的失水率、細菌總數(shù)和哈夫單位驗證其保鮮效果。
2.4.1 保鮮液對失水率的影響 由圖3可知,實驗組雞蛋的失水率均隨著貯藏時間的延長而增加,對照組的失水率始終高于實驗組。雞蛋貯藏15 d后,對照組的失水率為4.86%,保鮮組的失水率為2.65%;貯藏30 d后,對照組和保鮮組失重率差異顯著(p<0.05),表明保鮮液在雞蛋表面形成了一層有效的防護屏障,在一定程度上防止了雞蛋內(nèi)部水分透過蛋殼蒸發(fā),減少了失水率的變化。
圖3 雞蛋貯藏期間失水率的變化Fig.3 Change of water loss rate of eggs during storage
2.4.2 保鮮液對細菌總數(shù)的影響 細菌總數(shù)可直接反映雞蛋新鮮度,我國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準規(guī)定鮮雞蛋細菌總數(shù)≤2 lgcfu/g。由圖4可知,對照組在第10 d細菌總數(shù)達到2.67 lgcfu/g,已經(jīng)超過了鮮雞蛋標準;而保鮮組在第15 d細菌總數(shù)為1.95 lgcfu/g,尚未超過鮮雞蛋標準,在20 d時細菌總數(shù)才剛超過鮮雞蛋標準??梢姳ur液中含有的中藥材提取物,能有效地阻止微生物入侵并抑制其生長。
圖4 雞蛋貯藏期間細菌總數(shù)的變化Fig.4 Change of total bacterial colonies of eggs during storage
2.4.3 保鮮液哈夫單位的影響 哈夫單位在我國貿(mào)易標準中用于鮮雞蛋的分級,鮮雞蛋哈夫單位≥72,AA級≥60,A級≥55,B級。由圖5可知,對照組在第5 d時哈夫單位為71.3,開始低于AA級,而保鮮組在第10 d時哈夫單位為74.8,仍屬于AA級;對照組在第15 d時哈夫單位為48.5,已屬于B級以下,而保鮮組在第20 d時哈夫單位為60.6,仍屬于A級;對照組在第30 d時已經(jīng)無法測量到濃蛋白的高度,而保鮮組在第30 d時哈夫單位為55.1,仍屬于B級??梢姳ur液能夠抑制細菌侵入,從而降低了其對蛋白質(zhì)和酶類的分解,減緩哈夫單位的降低速度。
圖5 雞蛋貯藏期間哈夫單位的變化Fig.5 Change of HU of eggs during storage
利用二次正交中心組合設(shè)計,采用Design Expert軟件中的Box-Behnken對影響雞蛋失水率、內(nèi)容物細菌總數(shù)的中藥材提取物、聚乙烯醇和單甘脂3個因素進行回歸分析和優(yōu)化,經(jīng)F檢驗,該回歸模型不失擬,能很好地擬合雞蛋貯藏過程中失水率和內(nèi)容物細菌總數(shù)反映的真實情況,各因素對雞蛋失水率和細菌總數(shù)的影響大小順序相同,都為中藥材提取物>聚乙烯醇>單甘脂。得出雞蛋保鮮液的最佳工藝參數(shù)為:中藥材提取物0.45 g/mL、聚乙烯醇10.68 g/mL和單甘脂2.05 g/mL。
驗證實驗表明,保鮮液在降低雞蛋失水率、抑制內(nèi)容物細菌生長和控制哈夫單位等方面起到良好作用,與對照組相比保鮮效果顯著,可保證雞蛋品質(zhì),延長鮮蛋貨架期。同時,該保鮮液選用地方中藥材特色資源,原料來源廣泛,成本低廉,利于推廣應(yīng)用。
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Study on preservation effect of extracts of Chinese herbal medicines on eggs
XU Xiao-xia1,2,ZHANG Huai-zhu2,PENG Tao2,YANG Fu-min1,*
(1.College of Food Science and Engineering,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.Gansu Agriculture Technology College,Lanzhou 730020,China)
Box-Behnken Design was employed to analyze and optimize the effect of Chinese herbal medicine extracts,PVA and monoglyceride on the fresh-keeping efficiency of eggs with water loss rate and the total bacteria colonial as responses. The results showed that optimal ratio were Chinese herbal medicine extracts 0.45 g/mL,PVA 10.68 g/mL and monoglyceride 2.05 g/mL. Under the conditions,the water loss rate,total bacterial colonial and HU of coated eggs was 5.84%,4.54 lgcfu/g and 55.1 respectively after 30 days storage at 25 ℃,RH 60%,which was significantly better than the control group.
Responses surface methodology;Chinese herbal medicine;egg;preservation
2015-02-13
徐曉霞(1972-),女,博士,副教授,研究方向:畜產(chǎn)食品科學(xué)與技術(shù),E-mail:harveyxxx@163.com。
*通訊作者:楊富民(1961-),男,博士,教授,研究方向:畜產(chǎn)品加工與貯藏,E-mail:yfumin@gsau.edu.cn。
蘭州市城關(guān)區(qū)科技計劃項目(2014-6-2);甘肅省科技計劃支撐項目(1204NKCA072)。
TS253.2
A
1002-0306(2015)21-0332-06
10.13386/j.issn1002-0306.2015.21.060