中药材提取物复配液对鸡蛋的保鲜研究

徐晓霞,张怀珠,彭 涛,杨富民

(1.甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃兰州 730070;2.甘肃农业职业技术学院,甘肃兰州 730020)

中药材提取物复配液对鸡蛋的保鲜研究

徐晓霞1,2,张怀珠2,彭 涛2,杨富民1,*

(1.甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃兰州 730070;2.甘肃农业职业技术学院,甘肃兰州 730020)

以鸡蛋失水率和鸡蛋内容物细菌总数为响应值,采用Box-Behnken Design设计分析和优化中草药提取物、聚乙烯醇与单甘脂不同水平对鸡蛋新鲜度的影响。结果表明保鲜液最佳配比为:中草药提取物0.45 g/mL、聚乙烯醇10.68 g/mL、单甘脂2.05 g/mL。验证实验表明,鸡蛋经保鲜液处理后在25 ℃、相对湿度60%条件下贮藏30 d后失水率为5.84%,细菌总数为4.54 lgcfu/g,哈夫单位为55.1,保鲜效果显著优于对照组。

响应面,中药材提取物,鸡蛋,保鲜

鸡蛋营养丰富,被誉为“完全蛋白质模式”、“人类理想的营养库”[1],一直是消费者喜爱的质优价廉食品。但是鸡蛋在贮藏和运输期间极易因微生物的作用而发生腐败变质[2],也会因水分蒸发引起质量损失[3],因此选择安全、环保、经济的贮藏保鲜方法,抑制或杀灭致腐微生物,延缓质量损失速度,对于延长鸡蛋贮藏期、保证商品鸡蛋质量、减少因腐败而致的损失具有重要意义。

涂膜法是在蛋壳表面涂布一层保护膜,使蛋壳的气孔处于密封状态,在阻止微生物侵入的同时,减少了蛋内水分蒸发和二氧化碳溢出,抑制酶的活性,延缓蛋内生化反应速度,从而达到延长鸡蛋货架期的目的[4]。国内外用于鸡蛋涂膜的材料有化学合成物质[5]、植物提取物[6]、多聚糖[7-8]、大豆蛋白[9]和矿物油[10]等。尽管天然提取物对鸡蛋的保鲜效果没有化学合成物质显著,但仍然以其可食、安全、无毒副作用等特点受到人们的青睐[11],中药材提取物是其中的一种。

很多中药材都具有抑菌作用,如丹参、金银花、黄芪、甘草等。丹参(SalviamiltiorrhizaBge.)是唇形科(Labiatae)鼠尾草属多年生草本植物,其根含有水溶性酚酸类和脂溶性的二萜醌类活性成分,具有消炎、抗病毒、抗肿瘤、抗溃疡等多种重要的药理活性[12]。早在20世纪70年代,国内学者就提出甘西鼠尾草S.przewalskiiMaxim为品质优良的药用资源,并研制出甘肃丹参冲剂和复方甘肃丹参片等[13]。金银花叶中含有绿原酸和黄酮类等多种抗菌成分,具有广谱抗菌及抗氧化作用[14],对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌等都具有较强的抑制作用[15-16]。黄芪是我国传统的补益用药,具有抗氧化、抗病毒、抗肿瘤等作用,对细菌、病毒感染等有显著作用[17]。黄芪95%乙醇提取物对枯草芽胞杆菌、炭疽芽孢杆菌、大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌等都具有抑制作用[18]。甘草来源于豆科甘草属多种植物的根和根茎,主要活性成分是甘草酸,具有抑菌及抗氧化性能[19],对大肠杆菌(E.coli)O157∶H7[20]、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌[21]、肺炎链球菌[22]等均有抑制作用。

甘肃是全国中药材主要产区之一,目前中药材种植面积和产量居于全国首位,产量约占全国产量的20%。拥有大宗地道药材30多种,其中甘肃丹参、黄芪、甘草、当归、党参等品种蕴藏量大,品质优良。因此,选用地方特产中药材作为主要原料开发鸡蛋天然保鲜剂,对于充分利用地方资源、提高产品附加值具有重要意义。本实验选取甘肃丹参、甘草、黄芪、金银花等我国卫生部门公布的药食同源植物材料,通过响应面法探究以中药材提取物为抑菌剂,以聚乙烯醇、单甘脂为基料对鸡蛋的保鲜效果,以期选出最优配比,为鸡蛋的保鲜提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

甘肃丹参(SalviamiltiorrhizaBunge.)、甘草(GlycyrrizaUralensisFisch.)、黄芪(Astragalusmembranaceus)、金银花(honeysuckleleaves) 兰州黄河中药材批发市场,并经兰州大学药学院药剂研究所专家鉴定;新鲜鸡蛋 超市。

RE-52AA旋转蒸发器 上海亚龙生化仪器厂;YXQ-LS-50SII立式压力蒸汽灭菌器 上海博讯实业有限公司医疗设备厂;SW-CJ-1F净化工作台 苏州江东精密仪器有限公司;SPX-150B智能型生化培养箱 上海琅玕实验设备有限公司;MS-1056孵化箱 德州茂盛孵化设备有限公司;DGY-2 哈夫仪 江苏家禽科学研究所;营养琼脂培养基 北京陆桥技术有限责任公司;聚乙烯醇1788型 上海谱振生物科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 中药材提取液及保鲜液的制备 甘肃丹参、甘草、黄芪、金银花叶先后用自来水、蒸馏水清洗后于50 ℃烘箱干燥、粉碎并过40目筛。分别称取10 g中药材粉末置于锥形瓶中,加入75%乙醇60 mL,在超声波清洗器中超声(功率150 W)提取30 min,过滤,保留滤液,用上述方法对滤渣进行第二次提取,合并滤液,将全部滤液用旋转蒸发器浓缩至生药含量为1 g/mL,过无菌滤膜,冷藏备用。前期实验结果表明,当甘肃丹参、甘草、黄芪、金银花的质量配比为14∶11∶17∶7时抑菌效果较好,故将中药材提取液按上述比例配比后制成保鲜液,并在其中加入聚乙烯醇和单甘脂制成保鲜液。

1.2.2 鸡蛋涂膜保鲜处理方法 选择新鲜优质鸡蛋,用清水洗净蛋壳上的杂物后以无菌水冲淋,再用75%(体积分数)酒精消毒后放人已配好的保鲜液中浸泡10 s后捞出,热风干燥形成完整的涂膜包装后放入25 ℃、相对湿度60%的孵化箱内,贮藏30 d后检测鸡蛋的失水率、细菌总数和哈夫单位。

1.2.3 鸡蛋失水率检测 鸡蛋涂膜保鲜包装冷却后,用电子天平(精密度0.001 g)称其重量,贮藏后再称其重量,用失重的变化大小反映鸡蛋失水率,按式(1)计算失水率:

失水率(%)=鸡蛋贮藏前重量-鸡蛋贮藏后重量/鸡蛋贮藏前重量×100

式(1)

1.2.4 鸡蛋细菌总数检测 参考食品安全国家标准《食品微生物学检验 细菌总数测定》(GB 4789.2-2010),对鸡蛋内容物细菌总数进行测定。评定标准:依据中华人民共和国农业行业标准《绿色食品 蛋与蛋制品》NY/T 754-2011,鲜鸡蛋细菌总数≤2 lgcfu/g。

1.2.5 鸡蛋哈夫单位检测 鸡蛋称重后敲开轻倒在哈夫仪的水平板上,利用蛋白高度测量仪测量蛋黄周围浓蛋白的高度,选取3点取其平均值。根据蛋白高度与蛋重,按式(2)计算鸡蛋的哈夫单位(HU)。评定标准:依据中华人民共和国国内贸易行业标准《鲜鸡蛋、鲜鸭蛋分级》SB/T 10638-2011,鲜鸡蛋哈夫单位≥72,AA级≥60,A级≥55,B级。哈夫单位计算公式如式(2)所示:

HU=lg(H-1.7m0.37+7.6)× 100

式(2)

式(2)中:H为蛋白高度/mm;m为蛋质量/g。

1.2.6 保鲜液的优化 选择3个因素A(中药材提取物)、B(聚乙烯醇)、C(单甘脂)为自变量进行组合实验设计。根据预实验设计实验因素编码表,如表1所示。采用Design Expert软件中的Box-Behnken进行中药材提取物、聚乙烯醇和单甘脂3个因素对鸡蛋失水率和细菌总数的响应曲面分析,并对获得的回归模型进行显著性检验。

表1 实验因素水平设计表

1.2.7 保鲜液保鲜效果的验证 以鸡蛋失水率、细菌总数和哈夫单位为指标,以不涂膜鸡蛋为空白对照,对涂膜鸡蛋的保鲜效果进行验证,每隔5 d测定一次,共测定7次,每一组做3个平行。

实验结果以鸡蛋的贮藏时间为横坐标,分别以鸡蛋的失水率、细菌总数和哈夫单位为纵坐标绘制折线图,比较实验组和对照组之间鸡蛋新鲜度的差异。

2 结果与分析

2.1 回归模型的建立

利用Design-expert 8.0.6.1软件对表2的实验数据进行回归分析,得到的鸡蛋失水率(Y1)和细菌总数(Y2)回归模型分别如下:

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 二次响应面回归模型方差分析

注:p<0.05,影响显著;p<0.01,影响极显著。

表2 响应面分析方案及结果

2.2 回归模型检验

鸡蛋失水率回归模型(式3)的方差分析表明,回归模型失拟项p=0.9223>0.05,不显著,说明该回归模型能够很好的拟合实验结果。对回归模型系数的显著性检验表明(表3),一次项A极显著、B显著、C不显著,交互项AB、AC、BC均不显著,二次项A2、B2、C2极显著。因此,各个具体实验因子对鸡蛋失水率的影响不是简单的线性关系。各因素对鸡蛋失水率的影响大小顺序为中药材提取物>聚乙烯醇>单甘脂,分析原因可能中药材提取物中含有较多的油脂性成分,这些成分覆盖在蛋壳表面,有效地阻止了水分的蒸发。

鸡蛋细菌总数回归模型(式4)的方差分析表明,回归模型失拟项p=0.4593>0.05,不显著,说明该回归模型能够很好的拟合实验结果。逐步显著性检验结果表明(表3),一次项A极显著、B显著、C不显著,交互项AB、AC、BC均不显著,二次项A2、B2、C2极显著。因此,各个具体实验因子对鸡蛋细菌总数的影响不是简单的线性关系。各因素对鸡蛋细菌总数的影响大小顺序为中药材提取物>聚乙烯醇>单甘脂。

2.3 回归模型分析

2.3.1 各因素的交互作用分析 以失水率为响应值,对中药材提取物、聚乙烯醇和单甘脂3个因素作响应面图,见图1。从图1可以看出,聚乙烯醇和单甘脂、聚乙烯醇和中药材提取物的交互效应不显著,在实验范围内同时增大聚乙烯醇和单甘脂、聚乙烯醇和中药材提取物均能使鸡蛋失水率降低,并接近最小值,而且响应值对聚乙烯醇浓度的变化比单甘脂和中药材提取物敏感,其最优点分别趋近于聚乙烯醇与单甘脂、聚乙烯醇与中药材提取物。中药材提取物和单甘脂交互效应不显著,其相应值在最优点附近达到最大值。

图1 各因素交互作用对失水率影响的响应面图Fig.1 Response surface and contour plots showing the interactive effects of three factors on water loss

以细菌总数为响应值,对中药材提取物、聚乙烯醇和单甘脂3个因素作响应面图,见图2。从图2可以看出,中药材提取物和聚乙烯醇、聚乙烯醇和单甘脂的交互效应不显著,在实验范围内同时增大中药材提取物和聚乙烯醇、聚乙烯醇和单甘脂均能使鸡蛋细菌总数降低,并接近最小值,而且响应值对中药材提取物的变化比聚乙烯醇浓度和单甘脂敏感,其最优点分别趋近于中药材提取物与聚乙烯醇、聚乙烯醇与单甘脂、聚乙烯醇与单甘脂,聚乙烯醇和单甘脂的交互效应并不很显著,其相应值在最优点附近达到最大值。

图2 各因素交互作用对细菌总数影响的响应面图Fig.2 Response surface and contour plots showing the interactive effects of three factors on total bacteria colonial

2.3.2 回归模型寻优 利用Design Expert Numerical Optimization对失水率和细菌总数的回归模型进行寻优,得到失水率最低时的工艺参数:A=0.270,B=0.134,C=0.050,对应的保鲜液配比:中药材提取物0.45 g/mL,聚乙烯醇10.67 g/mL,单甘脂2.05 g/mL,失水率为6.679%,细菌总数最低时的工艺参数:A=0.265,B=0.136,C=0.049,对应的保鲜液配比:中药材提取物0.45 g/mL,聚乙烯醇10.68 g/mL,单甘脂2.05 g/mL,细菌总数为4.42 lgcfu/g。可以看出,最低失水率和细菌总数对应的最佳工艺参数中除聚乙烯醇的浓度略有差别外,其余两种物质的浓度均是一致的,因此确定保鲜液的最优配比为:中药材提取物0.45 g/mL,聚乙烯醇10.68 g/mL,单甘脂2.05 g/mL。

2.4 保鲜液保鲜效果的验证

将保鲜液按最优配比对鸡蛋进行保鲜研究,通过检测保藏期间鸡蛋的失水率、细菌总数和哈夫单位验证其保鲜效果。

2.4.1 保鲜液对失水率的影响 由图3可知,实验组鸡蛋的失水率均随着贮藏时间的延长而增加,对照组的失水率始终高于实验组。鸡蛋贮藏15 d后,对照组的失水率为4.86%,保鲜组的失水率为2.65%;贮藏30 d后,对照组和保鲜组失重率差异显著(p<0.05),表明保鲜液在鸡蛋表面形成了一层有效的防护屏障,在一定程度上防止了鸡蛋内部水分透过蛋壳蒸发,减少了失水率的变化。

图3 鸡蛋贮藏期间失水率的变化Fig.3 Change of water loss rate of eggs during storage

2.4.2 保鲜液对细菌总数的影响 细菌总数可直接反映鸡蛋新鲜度,我国农业行业标准规定鲜鸡蛋细菌总数≤2 lgcfu/g。由图4可知,对照组在第10 d细菌总数达到2.67 lgcfu/g,已经超过了鲜鸡蛋标准;而保鲜组在第15 d细菌总数为1.95 lgcfu/g,尚未超过鲜鸡蛋标准,在20 d时细菌总数才刚超过鲜鸡蛋标准。可见保鲜液中含有的中药材提取物,能有效地阻止微生物入侵并抑制其生长。

图4 鸡蛋贮藏期间细菌总数的变化Fig.4 Change of total bacterial colonies of eggs during storage

2.4.3 保鲜液哈夫单位的影响 哈夫单位在我国贸易标准中用于鲜鸡蛋的分级,鲜鸡蛋哈夫单位≥72,AA级≥60,A级≥55,B级。由图5可知,对照组在第5 d时哈夫单位为71.3,开始低于AA级,而保鲜组在第10 d时哈夫单位为74.8,仍属于AA级;对照组在第15 d时哈夫单位为48.5,已属于B级以下,而保鲜组在第20 d时哈夫单位为60.6,仍属于A级;对照组在第30 d时已经无法测量到浓蛋白的高度,而保鲜组在第30 d时哈夫单位为55.1,仍属于B级。可见保鲜液能够抑制细菌侵入,从而降低了其对蛋白质和酶类的分解,减缓哈夫单位的降低速度。

图5 鸡蛋贮藏期间哈夫单位的变化Fig.5 Change of HU of eggs during storage

3 结论

利用二次正交中心组合设计,采用Design Expert软件中的Box-Behnken对影响鸡蛋失水率、内容物细菌总数的中药材提取物、聚乙烯醇和单甘脂3个因素进行回归分析和优化,经F检验,该回归模型不失拟,能很好地拟合鸡蛋贮藏过程中失水率和内容物细菌总数反映的真实情况,各因素对鸡蛋失水率和细菌总数的影响大小顺序相同,都为中药材提取物>聚乙烯醇>单甘脂。得出鸡蛋保鲜液的最佳工艺参数为:中药材提取物0.45 g/mL、聚乙烯醇10.68 g/mL和单甘脂2.05 g/mL。

验证实验表明,保鲜液在降低鸡蛋失水率、抑制内容物细菌生长和控制哈夫单位等方面起到良好作用,与对照组相比保鲜效果显著,可保证鸡蛋品质,延长鲜蛋货架期。同时,该保鲜液选用地方中药材特色资源,原料来源广泛,成本低廉,利于推广应用。

[1]吕自治. 鸡蛋的营养保健作用[J]. 肉类研究,2000,2(8):16-18.

[2]Jones DR,Musgrove MT,Northcutt JK. Variation in external and internal microbial populations in shell eggs during extended storage[J]. Journal of Food Protection,2004,67:2657-2660.

[3]Musgrove MT,Jones DR,Northcutt JK,et al. Identification of Enterobacteriaceae from washed and unwashed commercial shell eggs. Journal of Food Protection,2004,67:2613-2616.

[4]Damir DT,Wisdom W,Kennet MC,et al. Quality of eggs coated with oil-chitosan emulsion:Combined effects of emulsifier types,initial albumen quality,and storage. LWT-Food Science and Technology,2014,57:35-41.

[5]Meyer R,Spencer JV. The effect of various coatings on shell strength and egg quality. Poultry Science,1973,52:703-711.

[6]智晓艳,崔恩慧,范云鹏,等. 14种中药及其复方的体外抗菌活性[J]. 西北农业学报,2014,23(7):114-119.

[7]Bhale S,No HK,Prinyawiwatkul W,et al. Chitosan coating improves shelf life of eggs. Journal of Food Science,2003,68:2378-2383.

[8]Wardy W,Pujols Martínez KD,Xu Z,et al. Viscosity changes of chitosan solution affect physico-functional properties and consumer perception of coated eggs during storage. LWT-Food Science and Technology,2014,55:67-73.

[9]Rhim JW,Weller CL,Gennadios A. Effect of soy protein coating on shell strength and quality of shell eggs. Food Science and Biotechnology,2004,13:455-459.

[10]Waimaleongora-Ek P,Garcia K,No HK,et al. Selected quality and shelf-life of eggs coated with mineral oil with different viscosities. Journal of Food Science,2009,74:S423-S429.

[11]Callegarin F,Gallo JQ,Debeaufort F,etal. Lipids and bio-packaging. Journal of the American Oil Chemists’ Society,1997,74:1183-1192.

[12]国家药典委员会. 国家药典Ⅰ部[M]. 北京:化学工业出版社,2005.

[13]赵建邦. 甘肃丹参(甘西鼠尾草)的研究与应用评价[J]. 中药材,2003,26(7):529-531.

[14]张宁. 从天然植物金银花叶中提取化妆品防腐剂[D]. 无锡:江南大学,2008.

[15]尹长江,路国兵,赵长祺,等. 常见抗菌中草药对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抑菌作用[J]. 时珍国医国药,2013,24(6):1380-1381.

[16]杨海霞,程晓平,李刚,等. 金银花叶醇提取物与水提取物抑菌作用的比较[J]. 中国热带医学,2013,13(07):800-802.

[17]Wei X,Zhang J,Li J,et al. Astragalus mongholicus and Polygonum multiflorum’s protective function against cyclophosphamide inhibitory effect on thymus[J]. Am J ChinMed,2004,32(5):669-680.

[18]段琦梅,梁宗锁,杨东风,等. 黄芪、党参乙醇提取物抗菌活性研究[J]. 中成药,2012,34(11):2220-2222.

[19]赵屹锋. 甘草酸的超声提取及抑菌作用研究[D]. 重庆:重庆大学图书馆,2002.

[20]王伟,耿飞,胡筱,等. 甘草提取液对大肠杆菌O157∶H7 抑菌作用及豆腐干的保鲜研究[J]. 中国食品学报,2012,12(1):105-111.

[21]张百刚,高春燕,刘晓风. 甘草、黄花菜提取液复配抑菌防腐作用的研究[J]. 食品工业科技,2009,(2):136-138.

[22]邓毅,王艳,丁仁伟,等. 甘肃甘草内生菌次生代谢产物抑菌活性初步研究[J]. 中药材,2013,36(2):181-184.

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

徐晓霞(1972-),女,博士,副教授,研究方向:畜产食品科学与技术,E-mail:harveyxxx@163.com。

*通讯作者:杨富民(1961-),男,博士,教授,研究方向:畜产品加工与贮藏,E-mail:yfumin@gsau.edu.cn。

兰州市城关区科技计划项目(2014-6-2);甘肃省科技计划支撑项目(1204NKCA072)。

TS253.2

A

1002-0306(2015)21-0332-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.21.060