普鲁兰多糖涂膜剂的制作及其在鸡蛋保鲜中的应用

胡云峰，张利苹，位锦锦，魏增宇

（天津科技大学食品营养与安全国家重点实验室，天津300457）

鸡蛋是重要的动物蛋白质来源，其含有大量的脂肪、矿物质、维生素、卵磷脂，以及甜菜碱、玉米黄素、叶黄素等多种营养物质，深受广大消费者喜爱[2]。鸡蛋涂膜可以达到保鲜的效果，以延长其货架期[2]。多糖是目前较为常见的一种应用于鸡蛋的涂膜保鲜方式，应用较为广泛的多糖类涂膜材料有是壳聚糖、普鲁兰多糖、魔芋多糖等[3-4]。壳聚糖是目前研究最多的多糖类天然高分子，因具有良好的成膜性、气体阻隔性和特有的抗菌性，来源广泛，因此在鸡蛋的涂膜保鲜中已有广泛研究[5-7]。普鲁兰多糖（pululan polysaccharide，PLA）无味、无色、无臭，是非还原性、非离子性多糖，其含有非常丰富的羟基，其不溶于油脂、醇类、醚、丙酮和氯仿等有机溶剂[8]，其极易溶于水中并呈中性，可与羧甲基纤维素、淀粉和海藻酸钠等水溶性高分子物质互溶[9-10]。普鲁兰多糖是一种天然的水溶性中性葡聚糖，安全无毒、对环境无污染，具有良好的成膜性，比其他多分子薄膜的透气性低，O2、N2、CO2等均不能通过，且其与其他疏水性物质配置成稳定的乳化剂也可作为涂层，耐水性较高，因此在涂膜保鲜方面值得深入研究[11-12]。

本试验研究了普鲁兰多糖涂膜保鲜剂的加工工艺以及对鸡蛋贮藏期间品质的影响，以期为鸡蛋的保鲜提供更多的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜鸡蛋：天津市团泊湖养鸡场；普鲁兰多糖：中科鸿基生物技术有限公司；壳聚糖：河南金诚生物科技有限公司；甘油：天津市大茂化学试剂厂；冰乙酸：天津市风船化学试剂科技有限公司。

1.2 仪器与设备

游标卡尺：天津精密仪器厂；MP522 型PH 计：上海理达仪器厂；78-1 型磁力搅拌器：金坛市江南仪器厂；PL203/01 电子分析天平：特勒-托利多仪器（上海）有限公司；HTC 型温湿度计：长春泰恒仪器表有限公司；DL-1 型万能电炉：北京中兴伟业仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 普鲁兰多糖鸡蛋涂膜工艺优化

1.3.1.1 普鲁兰多糖添加量对涂膜效果的影响

分别取 3、5、7、9、11 g 的普鲁兰多糖粉末样品，加入到100 mL 的蒸馏水中，40 ℃的加热并搅拌，待充分溶解后冷却备用，观察溶液状态，并对鸡蛋进行涂覆，晾干后观察涂覆效果。

1.3.1.2 普鲁兰多糖的溶解温度对涂膜效果的影响

取5 g 普鲁兰多糖粉末，加入到100 mL 的蒸馏水中，设置温度分别为 30、35、40、45、50 ℃进行加热并搅拌，观察溶解状态和速度。

1.3.1.3 甘油添加量对涂膜效果的影响

取5 g 普鲁兰粉末样品加入到100 mL 的蒸馏水中，40 ℃的加热并搅拌，待充分溶解后冷却，加入0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%的甘油，搅拌均匀备用，测定其形成薄膜的抗拉强度和断裂拉伸率。

1.3.2 普鲁兰多糖涂膜鸡蛋保鲜效果评价

1.3.2.1 应用效果试验

试验选择产后3 d 内的大小均匀，表面无暗斑、无破损的鸡蛋，清水冲洗晾干备用。分别按照未涂膜、7%的普鲁兰多糖涂膜、2%的壳聚糖涂膜3 种涂膜方法对鸡蛋进行涂膜处理[13]，然后将其放在温度为35 ℃，湿度为40%的环境中贮藏，贮藏11 d 后取样，测定鸡蛋在贮藏期间的品质变化。

1.3.3 指标测定

1.3.3.1 抗拉强度和断裂伸长率测定

根据GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定第3 部分：薄膜和薄片的试验条件》，将制成的薄膜在万能拉伸试验机上以150 mm/min 的速度测定膜的抗拉强度和断裂伸长率，每个试验至少做5 个平行样品，取平均值。

1.3.3.2 扫描电镜观察蛋壳

用导电胶带将制备好的鸡蛋壳小块样品粘于样品台上，进行样品喷金处理，然后置于电镜样品仓中，在高真空下，对样品各个部位，在不同倍率下分别进行观察拍照[14]。

1.3.3.3 鸡蛋贮藏期间质量变化

各取10 枚鸡蛋用精度为0.001 g 电子天平称重。

1.3.3.4 鸡蛋贮藏期间气室直径变化

用照蛋灯从鸡蛋小的一端打光，用游标卡尺测量鸡蛋气室最大部分的直径，每次测量10 枚鸡蛋，取平均值[15]。

1.3.3.5 鸡蛋贮藏期间蛋清pH 值变化

用pH 计测定鸡蛋蛋清的酸碱值，重复3 次取平均值，每次检测10 枚鸡蛋，取平均值[16]。

1.3.3.6 鸡蛋贮藏期间蛋黄系数变化

将蛋内容物全部倒入水平放置的玻璃板上，用精度为0.2 mm 的游标卡尺测量蛋黄竖直方向最大厚度，即为蛋黄高度；同时测定蛋黄直径，取10 枚鸡蛋的平均值[17]。

蛋黄系数=蛋黄高度（cm）/蛋黄直径（cm）

1.3.3.7 鸡蛋贮藏期间哈夫单位值变化

根据鸡蛋质量与蛋白高度的回归关系得出，先用0.2 mm 的游标卡尺测量鸡蛋的浓蛋白高度，再根据下式计算得出哈夫单位值[17]：

式中：Hu 为鸡蛋的哈夫单位值；H 为浓蛋白高度，mm；W 为鸡蛋质量，g。

2 结果与分析

2.1 普鲁兰多糖涂膜工艺的研制

2.1.1 普鲁兰多糖添加量对涂膜效果的影响

普鲁兰多糖添加量对涂膜效果的影响见表1。

表1 普鲁兰多糖溶解量结果Table 1 The solubility of PLA

由表1 可以看出在100 mL 蒸馏水中，在加热和不断的搅拌下，随着时间的增加，普鲁兰溶解量逐渐增加，30 min 后添加 3、5、7 g 普鲁兰多糖粉末样品组能完全溶解，9 g 样品组基本溶解，而添加11 g 普鲁兰粉末样品组有少量未溶解。故普鲁兰多糖最佳添加量为7 g。

2.1.2 普鲁兰多糖的溶解温度对涂膜效果的影响

普鲁兰多糖的溶解温度对涂膜效果的影响见表2。

表2 普鲁兰多糖溶解温度结果Table 2 The dissolved temperature of PLA

由表2 可以看出，随着加热温度的提高，普鲁兰多糖溶解程度不断增加，加热30 min 后，加热温度为40、45、50 ℃的样品组普鲁兰多糖已完全溶解，而30 ℃和35 ℃组部分样品未能溶解。但是在后面的试验中发现，40 ℃下溶解的普鲁兰多糖保鲜剂溶液在涂膜到鸡蛋上后形成的薄膜厚度不是很均匀。45 ℃和50 ℃的加热条件比较适宜于制作流程，考虑到加热温度的升高会造成普鲁兰多糖溶液的蒸发造成保鲜剂的质量损失，故选择普鲁兰粉末样品的最佳溶解温度为45 ℃。

2.1.3 甘油添加量对涂膜效果的影响

甘油添加量对膜抗拉强度的影响见图1。

图1 甘油添加量对膜抗拉强度的影响Fig.1 Effect of methyl cellulose concentration on tensile strength

由图1 可以看出，在不添加甘油的时候，膜的抗拉强度为6.633 MPa，随着甘油添加量的增加，膜的抗拉强度显著下降。这是因为甘油是小分子亲水性增塑剂，每个小分子含有3 个羟基，容易插入普鲁兰多糖的分子链中，这样就增大了单位体积的羟基数，结合了更多的水分子，降低了分子间作用力，表现为抗拉强度变小。当甘油的添加量超过2%后，膜的抗拉强度下降幅度变缓，这是因为此时膜体系中的增塑剂的含量已过高，分子间不能有效的连接，膜变的很黏，抗拉强度也降到很低，已不具备可操作性。甘油添加量对断裂拉伸率的影响见图2。

图2 甘油添加量对断裂拉伸率的影响Fig.2 Effect of methyl cellulose concentration on elongation

由图2 看出，随着甘油添加量的增加，断裂伸长率是逐渐增大的。当甘油添加量很小时膜较脆，主要是因为分子间作用力的存在使得膜流动性差，而形成薄膜刚性结构，且表面粗糙。且由所制得膜也能够看出，随甘油添加量增加，膜变得越来越柔软，表面越来越富有光泽。随着甘油添加量增大，膜逐渐变得很柔软，这是因为甘油为极性小分子，进入普鲁兰多糖分子中发生氢键结合，从而降低了其分子间作用力，软化了薄膜的刚性结构，增加了其流动性，使膜变得柔软而富有光泽。因此，2%的添加量适于普鲁兰多糖涂膜保鲜剂的制作。

2.2 普鲁兰多糖涂膜鸡蛋保鲜效果评价

2.2.1 普鲁兰多糖涂膜保鲜剂对蛋壳微观结构的影响

蛋壳上的气孔是蛋内水分和二氧化碳气体向外扩散、蛋外微生物侵染鸡蛋的主要途径，因此蛋壳表面气孔的大小和数量与鸡蛋品质变化显著相关，改善蛋壳表面结构，减少气孔数量可有效延长鸡蛋的货架期。不同涂膜处理蛋壳的微观结构见图3。

图3 可以看出，未涂膜蛋壳表面稍有凹凸，且有气孔存在。而涂膜组鸡蛋蛋壳表面较光滑平整，有亮光，在高倍电镜下观察，仍看不到气孔存在，尤其是普鲁兰涂膜组蛋壳，蛋壳表面层完全被普鲁兰多糖涂膜液覆盖，鸡蛋表面较光滑明亮。这表明普鲁兰涂膜的鸡蛋基本可以完全将蛋壳的气孔覆盖，阻止了外界微生物侵入鸡蛋内部造成的污染和鸡蛋内容物通过蛋壳气孔产生的流失，因此可以极大的延长了鸡蛋的货架期。

2.2.2 普鲁兰多糖涂膜保鲜剂对鸡蛋品质的影响

普鲁兰多糖涂膜保鲜剂对鸡蛋品质的影响见表3。

图3 不同涂膜处理蛋壳的微观结构Fig.3 The microstructure of eggshell treated with different coating

表3 普鲁兰多糖涂膜保鲜剂对鸡蛋内容物和品质的影响Table 3 Effect of PLA coating on egg content and quality

如表3 所示，通过对新鲜鸡蛋在贮藏期间质量、气室直径、蛋清pH 值、蛋黄系数以及哈夫单位值的变化进行分析。结果显示，普鲁兰涂膜组鸡蛋与未涂膜组鸡蛋和壳聚糖涂膜组鸡蛋相比，在第11 天时，其质量损失率分别降低了80.8%、68.7%；哈夫单位值分别提高了40.9%、4.4%。这表明普鲁兰多糖保鲜剂对鸡蛋涂膜保鲜有较好的效果。

3 结论

在鸡蛋的保鲜方面，首先确定了普鲁兰多糖涂膜保鲜剂的制作工艺：在100 mL 蒸馏水中加入9%的普鲁兰多糖粉末，45 ℃加热和搅拌30 min，冷却后再添加2%的甘油混匀。通过对新鲜鸡蛋在贮藏期间质量、气室直径、蛋清pH 值、蛋黄系数以及哈夫单位值的变化进行分析，结果显示普鲁兰多糖涂膜组鸡蛋在贮藏期间质量损失率为1.03%，较其它组都要小。在第11天，哈夫单位值未涂膜组已经降低到43.12，壳聚糖涂膜组为58.22，普鲁兰多糖涂膜组为60.77。这表明普鲁兰多糖保鲜剂对鸡蛋涂膜保鲜有较好的效果。