图1 呼吸强度测定装置
Fig.1 Schematic illustration of the respiration intensity measurement system
鸡蛋是人们日常生活中所需蛋白质、矿物质以及维生素等营养的重要来源之一，其品质直接影响着人们的营养需求。同时，鸡蛋作为一个鲜活的生命，其品质变化与呼吸作用间存在着密切的关系[1]。
鸡蛋内部品质参数中，蛋黄指数、蛋白高度指标等可以表征鸡蛋新鲜度[2-4]。鸡蛋在贮藏过程中，CO2会通过蛋壳表层气孔扩散到外界，其内部发生着复杂的生理变化，从而引起鸡蛋的质量减小、pH值增大、蛋黄、蛋白性状改变等现象，导致其品质下降[5-7]。因此测定贮藏期鸡蛋呼吸强度，探究贮藏期鸡蛋内部品质变化与呼吸强度之间的关系，对鸡蛋的贮藏保鲜具有重要意义。
目前呼吸强度的测定方法有静置法、气流法、红外法、气相色谱法等[8-10]。针对果蔬的呼吸研究相对较多，如对平菇、草莓[11]、龙眼[12]、鲜食核桃[13]以及蔬菜[14]等进行呼吸强度测定，进而研究其呼吸强度的变化情况，此类针对植物产品呼吸的研究鲜有涉及果蔬品质与呼吸强度之间的关系。近年来，国内外不少学者开始在鸡蛋（动物产品）呼吸方面进行探索和研究。刘美玉等[15]利用气相色谱仪等仪器测定不同温度下鸡蛋的呼吸强度变化，得出鸡蛋的呼吸强度随着贮藏温度的升高而升高的结论，同时得到鸡蛋品质随时间的变化规律。国外学者通过利用有限元方法求解鸡蛋蛋黄、蛋白等各个组分的CO2质量扩散系数，以用于CO2包装鸡蛋的研究[16]。王巧华等[17]利用非损伤微测技术测定鸡蛋呼吸强度，得出贮藏期鸡蛋与外界的氧交换规律。国内外学者的研究表明，不同孵化阶段O2和CO2的含量不同对孵化率具有重要影响[18-21]。由于以上研究均未对鸡蛋品质与呼吸强度间的关系作出确切定论，本研究选取新鲜海兰粉壳鸡蛋为研究对象，利用呼吸测定仪测定样本的呼吸强度，同时测定蛋白高度、pH值、蛋黄指数等鸡蛋内部品质的相关参数，通过SPSS 19.0软件研究鸡蛋品质参数与其呼吸强度间的相关性，重点分析与呼吸强度具有紧密关系的品质因子。
实验样本由武汉九峰鸡场提供，选取新鲜海兰粉壳鸡蛋120 枚，将鸡蛋放在温度为22 ℃、相对湿度为65%的培养箱中贮存，在第0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30天取样测定相关指标，每次测定7 枚。所有试剂均为国产分析纯。
SPX智能型生化培养箱 宁波江南仪器厂；JY3002电子天平 上海精密科学仪器有限公司；SY-1022呼吸测定仪 武汉鑫星星科学仪器有限公司；MP511 pH计上海三信仪表厂；NDJ-5S数显黏度计 上海衡平仪器仪表厂；电子游标卡尺 上海美耐特实业有限公司。
1.3.1 呼吸强度测定
图1 呼吸强度测定装置
Fig.1 Schematic illustration of the respiration intensity measurement system
呼吸强度测定仪示意图如图1所示。实验前将橡胶管（4）连接呼吸室（5）的一端，置于室外空旷处进行校准21 min。校准完成后，将橡胶管重新连接到呼吸室，设置文件采集的名称，打开流量计调节至1.5 L/min，待数据稳定后，将已编号的鸡蛋称质量m，放入1 L的呼吸室中，密封，记录此时的CO2质量浓度ρ0和温度T0，一段时间t后，记录CO2质量浓度ρt和温度T。根据公式（1）计算鸡蛋的呼吸强度。
式中：Q为呼吸强度/（mg/（kg·h））；ρt为CO2最终质量浓度/（mg/L）；ρ0为CO2初始质量浓度/（mg/L）；T为最终温度/℃；T0为初始温度/℃；t为测定时间/min；V为容器体积/L；m为鸡蛋质量/kg。
1.3.2 鸡蛋内部品质参数测定
1.3.2.1 哈夫单位
用电子天平测鸡蛋质量m，将鸡蛋打破，用数显游标卡尺测鸡蛋蛋白高度Hi，测定3 次取平均值，利用公式（2）计算样本的哈夫单位（HU）。
1.3.2.2 蛋黄指数
利用蛋液分离器将蛋白分离，测定蛋黄的直径di、高度hi，蛋黄指数按照公式（3）计算。
1.3.2.3 蛋黄比例
称鸡蛋质量m，然后用电子天平称量蛋黄质量my，记录数据。蛋黄比例按照公式（4）计算。
1.3.2.4 蛋黄色度值
用蛋黄色度卡比对蛋黄颜色，目测得出蛋黄色度值。
1.3.2.5 蛋白pH值
将每枚鸡蛋蛋白分别倒入50 mL离心管中，校准pH计，测定每枚鸡蛋蛋白的pH值，每枚鸡蛋测3 次取平均值。
1.3.2.6 蛋白黏度
校准黏度计，根据实际黏度占当前转子和转速条件下测定黏度最大值的20%～90%之间为有效数值的原则，从1、2、3、4号转子与6、12、30、60 r/min转速中选定合适的转子与转速测定待测蛋白的黏度。在室温条件下，待黏度计测定15 min后，记录10 组数据取平均值。
应用Excel 2007和SPSS Statistics 19.0软件对实验结果进行统计分析。通过Pearson法进行相关性研究；通过Duncan多重比较法进行差异显著性检验；结果表示为
，P＜0.05表示差异或相关性显著，P＜0.01表示差异或相关性极显著。
本实验共有鸡蛋样本120 枚，经测定，呼吸强度范围为0.03～7.36 mg/（kg·h），哈夫单位范围为28.1～97.1，蛋白高度范围为2.83～8.87 mm，pH值范围为8.66～10.6，黏度范围为25～840 Pa·s，蛋黄指数范围为0.16～0.39，蛋黄比例范围为0.24～0.29，蛋黄色度范围为1～12。鸡蛋内部品质各项参数与呼吸强度之间的相关性分析结果如表1所示。
表1 鸡蛋内部品质参数与呼吸强度之间的相关性分析结果
Table1 Correlation analysis between egg internal quality parameters and respiratory intensity
注：*.相关性显著（P＜0.05）；**.相关性极显著（P＜0.01）。
?
图2 不同呼吸强度鸡蛋的哈夫单位值
Fig.2 HU of eggs with different respiration intensities
哈夫单位是鸡蛋新鲜度的衡量标准之一[22-23]。如图2所示，呼吸强度弱（不超过1 mg/（kg·h））、中（大于1 mg/（kg·h）且小于3 mg/（kg·h））、强（不低于3 mg/（kg·h））3 个等级的鸡蛋之间哈夫单位平均值差异显著（P＜0.05），并且随着哈夫单位值的增加，呼吸强度呈上升趋势。根据表1所示，鸡蛋呼吸强度与哈夫单位值间存在极显著正相关关系（P＜0.01）。美国农业部制定的鸡蛋品质分级标准中，根据哈夫单位将鸡蛋分为4 级：哈夫单位值72以上为AA级，71～60为A级，60～31为B级，30以下为C级[24]。造成本研究结果的原因可能为哈夫单位大的鸡蛋相对新鲜，其活性高、热量消耗大，生理活动旺盛，因此其呼吸强度大。
另外，鸡蛋哈夫单位与蛋白高度、黏度、蛋黄指数以及蛋黄色度间存在极显著正相关关系（P＜0.01），与pH值间存在极显著负相关关系（P＜0.01），相关系数的绝对值均大于0.8，表明哈夫单位与蛋白高度、黏度、蛋黄系数、蛋黄色度以及pH值均具有较高的相关性。哈夫单位是反映鸡蛋新鲜程度的综合体现，蛋白高度、黏度、pH值、蛋黄指数以及蛋黄色度等参数的变化是新鲜度的具体表现，所以哈夫单位与这些参数均具有较高的相关系数，与前人的研究结果相符[25]。
表2 不同呼吸强度鸡蛋的蛋白品质参数
Table2 Albumen quality indices of eggs with different respiratory intensities
注：同行肩标小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）；下同。
?
与蛋白品质相关的参数众多，本实验主要研究蛋白品质中的蛋白高度、pH值以及黏度。如表2所示，不同呼吸强度的鸡蛋的蛋白高度、pH值及黏度均差异显著，蛋白高度越大、pH值越小、黏度越大，鸡蛋的呼吸强度越大。
如表1所示，呼吸强度与鸡蛋的蛋白高度、黏度间具有较高的正相关性（P＜0.01），与pH值间存在极显著的负相关关系（P＜0.01）。这表明蛋白高度、pH值以及黏度对鸡蛋呼吸强度影响较大。这可能是因为鸡蛋在贮存过程中浓厚蛋白逐渐减少，稀薄蛋白逐渐增加，引起蛋白高度减小，黏度降低[26]，内部复杂变化产生的CO2通过蛋壳扩散到外界，引起pH值升高[27]，因此蛋白品质参数与呼吸强度的相关性较大。此外，鸡蛋的蛋白高度与黏度间存在极显著的正相关关系（P＜0.01），与pH值间存在极显著的负相关关系（P＜0.01）。蛋白中存在10%～12%的蛋清蛋白，且蛋清蛋白具有一定的黏度[28-29]，所以蛋白高度与黏度间存在紧密的联系，这与付丹丹等[30]的研究结果一致。蛋白高度和黏度与蛋黄色度间均存在极显著的正相关关系（P＜0.01）；pH值与蛋黄色度间存在极显著的负相关关系（P＜0.01）。
本实验主要对蛋黄品质中的蛋黄指数、蛋黄比例以及蛋黄颜色进行研究。国际的蛋黄颜色标准为8 级，而中国的平均水平只有6 级。如表3所示，呼吸强度弱、中、强3 个等级的鸡蛋之间蛋黄色度差异显著（P＜0.05），蛋黄比例差异不显著。鸡蛋的呼吸强度在中、强两个等级时，其蛋黄指数没有明显差异；当鸡蛋的呼吸强度小于1 mg/（kg·h）时，其蛋黄指数与呼吸强度不小于1 mg/（kg·h）的鸡蛋存在显著性差异（P＜0.05）。
表3 不同呼吸强度鸡蛋的蛋黄品质参数
Table3 Yolk quality indices of eggs with different respiratory intensities
?
如表1所示，蛋黄指数和蛋黄色度与呼吸强度间存在极显著的正相关关系（P＜0.01），蛋黄比例与呼吸强度呈较低程度的负相关。表明蛋黄指数高或者蛋黄颜色深的鸡蛋呼吸强度相对较大，而蛋黄比例对鸡蛋呼吸强度的影响不显著。此外，蛋黄指数与哈夫单位、蛋白高度以及黏度间存在极显著的正相关关系（P＜0.01），与蛋黄色度间存在极显著的负相关关系（P＜0.01），与蛋黄比例间存在较低的正相关性。蛋黄指数是指蛋黄高度与蛋黄直径的比值，贮存初期鸡蛋蛋黄成球状，黏度较高，蛋黄高度大、直径小，所以蛋黄指数大；随着时间的延长，蛋黄高度逐渐降低、直径逐渐变大，蛋黄颜色也由深变浅；因此蛋黄指数大、蛋黄颜色深的鸡蛋的呼吸强度较大。蛋黄比例是蛋黄质量与鸡蛋整体质量的比值，贮存过程中鸡蛋自身的消耗使得蛋黄质量和鸡蛋整体质量都在减少，所以蛋黄比例变化不显著。
鸡蛋品质参数中，哈夫单位、蛋白高度、蛋黄指数、pH值以及黏度对呼吸强度具有极显著影响，呼吸强度与哈夫单位、蛋白高度、蛋黄指数以及黏度呈正相关，与pH值呈负相关，与蛋黄比例相关性较小。鸡蛋呼吸强度随着哈夫单位、蛋白高度、蛋黄指数、黏度的增大和蛋黄颜色的加深而增大，随pH值的增大而减小。蛋黄比例对鸡蛋呼吸强度影响较小。
本研究得出鸡蛋内部品质变化与呼吸强度间存在密切的联系，除蛋黄比例外，各品质参数与呼吸强度间均存在极显著的相关性，且相关系数绝对值均在0.5以上，有的指标相关系数达到0.9以上，表明根据呼吸强度推测鸡蛋内部品质情况具有可行性。本研究不仅为以后禽蛋品质变化及呼吸作用的相关研究提供数据支持，同时也为禽蛋品质无损检测提供了新思路。
[1] 刘美玉, 连海平, 彭增起, 等. 温度对褐、白壳鸡蛋呼吸强度及贮藏品质的影响[J]. 食品研究与开发, 2013, 34(1): 105-109.
[2] KAROUI R, KEMPS B, BAMELIS F, et al. Development of a rapid method based on front face fluorescence spectroscopy for the monitoring of egg freshness: 1-evolution of thick and thin egg albumens[J]. European Food Research and Technology, 2006, 223(3):303-312. DOI:10.1007/s00217-005-0204-x.
[3] KAROUI R, KEMPS B, BAMELIS F, et al. Development of a rapid method based on front-face fluorescence spectroscopy for the monitoring of egg freshness: 2-evolution of egg yolk[J]. European Food Research and Technology, 2006, 223(2): 180-188. DOI:10.1007/s00217-005-0179-7.
[4] KAROUI R, SCHOONHEYDT R, DECUYPERE E, et al. Front face fluorescence spectroscopy as a tool for the assessment of egg freshness during storage at a temperature of 12.2 ℃ and 87%relative humidity[J]. Analytica Chimica Acta, 2007, 582(1): 83-91.DOI:10.1016/j.aca.2006.09.003.
[5] LUCISANO M, HIDALGO A, COMELLI E M, et al. Evolution of chemical and physical albumen characteristics during the storage of shell eggs[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1996, 44(5):1235-1240. DOI:10.1021/jf950485o.
[6] 于滨, 王喜波. 鸡蛋贮藏过程中品质变化的动力学模型[J]. 农业工程学报, 2012, 28(15): 276-280. DOI:10.3969/j.issn.1002-6819.2012.15.044.
[7] 魏瑞成, 王冉, 郑勤, 等. 储存时间对鸡蛋微生物和蛋品质影响研究[J]. 中国畜牧兽医, 2007, 34(11): 129-131. DOI:10.3969/j.issn.1671-7236.2007.11.043.
[8] 张桂. 果蔬采后呼吸强度的测定方法[J]. 理化检验(化学分册),2005, 41(8): 596-597. DOI:10.3321/j.issn:1001-4020.2005.08.021.
[9] 连喜军, 王吰, 杨鑫博, 等. 甘薯呼吸强度气流法测定参数研究[J]. 食品研究与开发, 2008, 29(7): 25-28. DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2008.07.008.
[10] 赵梅霞, 闫师杰, 肖丽霞, 等. 红外CO2分析器测定果实呼吸强度参数初探[J]. 现代仪器与医疗, 2005, 11(2): 30-32. DOI:10.3969/j.issn.1672-7916.2005.02.010.
[11] 肖功年, 张敏心, 汤坚. 气调包装条件下草莓、平菇呼吸特性变化规律[J]. 无锡轻工大学学报(食品与生物技术), 2003, 22(5): 25-29;33. DOI:10.3321/j.issn:1673-1689.2003.05.006.
[12] 赵云峰, 林河通, 林娇芬, 等. 龙眼果实采后呼吸强度、细胞膜透性和品质的变化[J]. 福建农业大学学报(自然科学版), 2005, 34(2):263-268. DOI:10.3321/j.issn:1671-5470.2005.02.030.
[13] 马艳萍, 刘兴华, 袁德保, 等. 不同品种鲜食核桃冷藏期间呼吸强度及品质变化[J]. 农业工程学报, 2010, 26(1): 370-374. DOI:10.3969/j.issn.1002-6819.2010.01.066.
[14] 谢晶, 张利平, 苏辉, 等. 上海青蔬菜的品质变化动力学模型及货架期预测[J]. 农业工程学报, 2013, 29(15): 271-278. DOI:10.3969/j.issn.1002-6819.2013.15.033.
[15] 刘美玉, 连海平, 任发政. 不同贮藏温度对鸡蛋呼吸强度及品质的影响[J]. 食品科学, 2011, 32(6): 270-274.
[16] FABBRI A, CEVOLI C, COCCI E, et al. Determination of the CO2mass diffusivity of egg components by finite element model inversion[J]. Food Research International, 2011, 44(1): 204-208.DOI:10.1016/j.foodres.2010.10.035.
[17] 王巧华, 张涛, 马美湖. 基于非损伤微测技术监测贮期鸡蛋氧呼吸规律[J]. 农业工程学报, 2014, 30(5): 255-261. DOI:10.3969/j.issn.1002-6819.2014.05.032.
[18] EVERAERT N, DEBONNE M, WILLEMSEN H, et al. Interaction between ascites susceptibility and CO2during the second half of incubation of two broiler lines. effect on embryonic development and hatching process[J]. British Poultry Science, 2010, 51(3): 335-343.DOI:10.1080/00071668.2012.669467.
[19] EVERAERT N, WILLEMSEN H, KAMERS B, et al. Regulatory capacities of a broiler and layer strain exposed to high CO2levels during the second half of incubation[J]. Comparative Biochemistry and Physiology, Part A, 2011, 158(2): 215-220. DOI:10.1016/j.cbpa.2010.10.031.
[20] TONG Q, MCGONNELL I M, ROMANINI C E, et al. Effect of high levels of CO2during the final 3 days of incubation on the timing of hatching in chick embryos[C]//Infomation Technology, Automation and Precision Farming. Valencia: International Conference of Agricultural Engineering, 2012: 8-12.
[21] 佘永新, 田发益, 赵晓玲, 等. 低氧环境对良种鸡蛋孵化率的影响[J]. 西南农业学报, 2001, 14(3): 71-74. DOI:10.3969/j.issn.1001-4829.2001.03.017.
[22] ABOONAJMI M, SETAREHDAN S K, AKRAM A, et al. Prediction of poultry egg freshness using ultrasound[J]. International Journal of Food Properties, 2014, 17(9): 1889-1899. DOI:10.1080/10942912.2013.770015.
[23] GIUNCHI A, BERARDINELLI A, RAGNI L, et al. Non-destructive freshness assessment of shell eggs using FT-NIR spectroscopy[J].Journal of Food Engineering, 2008, 89(2): 142-148. DOI:10.1016/j.jfoodeng.2008.04.013.
[24] CANER C. The effect of edible eggshell coatings on egg quality and consumer perception[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2005, 85(11): 1897-1902. DOI:10.1002/jsfa.2185.
[25] 彭彦颖. 鸡蛋品质近红外光谱无损检测研究[D]. 南昌: 华东交通大学, 2012: 39-40.
[26] 杜丹萌, 王风诺, 王世平. 鸡蛋新鲜度随储藏条件变化规律的研究[J]. 食品科技, 2014, 39(5): 26-29; 33.
[27] SILVERSIDES F G, BUDGELL K. The relationships among measures of egg albumen height, pH, and whipping volume[J]. Poultry Science,2004, 83(10): 1619-1623. DOI:10.1093/ps/83.10.1619.
[28] MIGUEL M, MANSO M A, LÓPEZ-FANDINO R, et al. Comparative study of egg white proteins from different species by chromatographic and electrophoretic methods[J]. European Food Research and Technology, 2005, 221(3/4): 542-546.
[29] 刘爽, 夏杨毅, 尚永彪. 鸡蛋蛋清蛋白酶解产物的研究进展[J].食品科学, 2013, 34(15): 409-414. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201315078.
[30] 付丹丹, 王巧华. 鸡蛋新鲜度、pH值及黏度的高光谱检测模型[J]. 食品科学, 2016, 37(22): 173-179. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201622026.
Correlation between Egg Internal Quality and Respiration Intensity