復(fù)配天然抗氧化劑對(duì)人造肉抗氧化性能的研究

崔國梅，許方方，魏書信，劉麗娜，李順峰，王安建

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所，河南鄭州 450002）

0 引言

人造肉是將黑豆冷榨油后經(jīng)擠壓而成的黑豆制品，由于生產(chǎn)質(zhì)量的需要，一般生產(chǎn)控制其油脂含量為5%～7%，油脂含量高極容易氧化哈敗。人造肉中油脂氧化哈敗不但產(chǎn)生有害物質(zhì)，而且會(huì)影響人造肉的口感及風(fēng)味，嚴(yán)重影響其貨架期，而在人造肉中添加抗氧化劑是延緩油脂氧化最為有效的一種方法。近些年來，合成抗氧化劑應(yīng)用廣泛，主要有特丁基對(duì)苯二酚（TBHQ）、丁基羥基茴香醚（BHA）、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT）等合成抗氧化劑，但動(dòng)物試驗(yàn)表明，BHA，BHT有一定的毒性和致癌作用[1-2]，TBHQ在一定環(huán)境下也存在致癌的可能性[3]。而天然抗氧化劑以其無毒高效的優(yōu)勢(shì)日益獲得人們的青睞。在天然抗氧化劑的使用篩選中，由于油脂組成的差異，同一種抗氧化劑對(duì)不同油脂抗氧化效果大不相同，不同抗氧化劑對(duì)同一種油脂的抗氧效果也各不相同。通過各種機(jī)理的探討，利用不同抗氧化劑的協(xié)同效應(yīng)，復(fù)配高效的天然抗氧化劑對(duì)油脂的抗氧化會(huì)起到事半功倍的效果。

茶多酚、迷迭香提取物、維E、維C、檸檬酸等作為天然抗氧化劑，來源充足且抗氧化效果良好，成為液體油脂抗氧化劑的研究熱點(diǎn)。但是其對(duì)含油量高的固態(tài)制成品的抗氧化性鮮有報(bào)道，然而實(shí)際生產(chǎn)中該類產(chǎn)品不在少數(shù)，且普遍存在產(chǎn)品氧化哈敗的問題。該類產(chǎn)品與純油脂有所不同的是其本身除了油脂以外還含有蛋白、糖類等物質(zhì)，在一定程度上也會(huì)影響其過氧化的進(jìn)行。目前，很多類似的產(chǎn)品仍以添加化學(xué)合成抗氧化劑為主要手段，而通過研究天然抗氧化劑對(duì)人造肉的抗氧化性能，對(duì)類似高含油量固態(tài)豆制品的抗氧化及預(yù)測(cè)其貨架期有一定的參考作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

人造肉，自制。將黑豆清洗晾干后直接榨油，黑豆冷榨油后的黑豆餅粕含油量控制為5%～7%。然后將黑豆餅粉碎，過60目篩，加水?dāng)嚢柚潦治詹簧?，然后放入擠壓機(jī)中成型，最后晾干。

迷迭香提取物（鼠尾草酸5.07%），河南中大恒源生物科技股份有限公司提供；茶多酚（兒茶素70%），江西綠康天然產(chǎn)物有限責(zé)任公司提供；維E（純度30%），嘉興天和誠生物科技有限公司提供；TBHQ，廣東廣益食品添加劑實(shí)業(yè)有限公司提供；維C，青島日昇昌食品配料有限公司提供；檸檬酸，安徽豐原生物化學(xué)股份有限公司提供；冰乙酸（CH3COOH），北京化工廠提供；三氯甲烷（CHCl3），煙臺(tái)市雙雙化工有限公司提供；碘化鉀（KI）、硫代硫酸鈉（Na2S2O3·5H2O）、石油醚（沸程為30～60℃）、無水硫酸鈉（Na2SO4）、重鉻酸鉀（K2Cr2O7），南京化學(xué)試劑股份有限公司提供；可溶性淀粉，天津市德恩化學(xué)試劑有限公司提供。

1.2 儀器設(shè)備

JA5003B型電子天平，上海精科天美科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；GZX-9240MBE型電熱恒溫干燥箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品；RV8V－C型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，德國IKA集團(tuán)產(chǎn)品；10 mL酸式滴定管，泰興市銘泰科教儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品。

以上所有器皿不得含有還原性或氧化性物質(zhì)，磨砂玻璃表面不得涂油。

1.3 試驗(yàn)原理與方法

在人造肉生產(chǎn)過程中按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)添加天然抗氧化劑，通過人造肉的自氧化試驗(yàn)測(cè)定人造肉的過氧化值（POV），借以衡量天然抗氧化劑對(duì)人造肉的抗氧化效果，過氧化值越高說明抗氧化性能越差，反之越好。通過單因素試驗(yàn)篩選出對(duì)人造肉具有抗氧化效果的天然抗氧化劑，再進(jìn)行復(fù)配篩選出具有協(xié)同效應(yīng)的幾種天然抗氧化劑，最后采用正交試驗(yàn)得出最優(yōu)組合。利用人造肉的自氧化試驗(yàn)并根據(jù)Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式，預(yù)測(cè)產(chǎn)品在20℃下的貨架期。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)，人造肉的過氧化值達(dá)到0.25 g/100 g時(shí)，略微有哈喇味，參照地方標(biāo)準(zhǔn)DB 64/525—2008非發(fā)酵性豆制品通用技術(shù)規(guī)范：干制豆制品的過氧化值（以脂肪計(jì)）不允許超過0.25 g/100 g，試驗(yàn)以人造肉的過氧化值達(dá)到0.25 g/100 g為測(cè)定終點(diǎn)。各抗氧化劑的最大添加量均參考GB 2760—2014。

1.3.1 人造肉的自氧化試驗(yàn)

將人造肉置于60℃的恒溫箱中培養(yǎng)，每隔一定時(shí)間取樣分析，測(cè)定其過氧化值（POV），以POV為指標(biāo)，探討不同抗氧化劑對(duì)人造肉的抗氧化效果。過氧化值越高說明抗氧化能力越差，反之越好[4]。

1.3.2 過氧化值測(cè)定

參照GB 5009.227—2016《食品中過氧化值的測(cè)定》的食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)，采用滴定法測(cè)定過氧化值。

1.3.3 人造肉貨架期預(yù)測(cè)

由人造肉自氧化試驗(yàn)得出人造肉在60℃條件下的貯藏時(shí)間，根據(jù)Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式，外推得出20℃條件下人造肉的預(yù)期貯藏時(shí)間，作為人造肉的預(yù)期貨架時(shí)間[5-7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 人造肉自氧化試驗(yàn)

將不添加任何抗氧化劑的人造肉置于60℃恒溫培養(yǎng)箱中，每隔3 d測(cè)定其過氧化值，探討人造肉的過氧化值達(dá)到地方標(biāo)準(zhǔn)要求的0.25 g/100 g所對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間。

人造肉不同自氧化時(shí)間的過氧化值見表1。

表1 人造肉不同自氧化時(shí)間的過氧化值

由表1可以看出，人造肉的過氧化值隨著自氧化時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，在21 d過氧化值達(dá)到并超過標(biāo)準(zhǔn)所要求的0.25 g/100 g。

2.2 單體抗氧化劑的抗氧化作用

以不添加任何抗氧化劑的人造肉作為對(duì)照，分別測(cè)定添加了5種天然抗氧化劑的人造肉在60℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至21 d的過氧化值，對(duì)其進(jìn)行顯著性分析。

5種天然抗氧化劑過氧化值見圖1。

圖1 5種天然抗氧化劑過氧化值

由圖1可以看出，添加迷迭香提取物、茶多酚、維C及檸檬酸的樣品，其過氧化值與對(duì)照組有明顯的差異（p＞0.05），說明其對(duì)人造肉有較強(qiáng)的抗氧化效果。而添加維E的樣品在同等條件下與對(duì)照組相比并沒有顯著差異（p＜0.05），說明添加維E并無明顯的抗氧化效果，這與黃克等人[8]研究的維E對(duì)花生油的抗氧化效果并不明顯的結(jié)果相同。

2.3 復(fù)配天然抗氧化劑的篩選分析

多種抗氧化劑聯(lián)合使用，其抗氧化效果往往大于使用同劑量的單一抗氧化劑[8]。究其原因可能是抗氧化劑組分之間存在協(xié)同增效相互再生的作用。迷迭香提取物、茶多酚、抗壞血酸、檸檬酸這4種單體均具有一定的抗氧化效果，而2種以上的抗氧化劑復(fù)配可能起到協(xié)同作用，為此進(jìn)行抗氧化劑復(fù)配的篩選試驗(yàn)。與對(duì)照樣品相比，如果添加或缺少某種抗氧化劑的組合對(duì)人造肉的氧化值影響不明顯，則說明該抗氧化劑對(duì)整體的抗氧化性影響不大，應(yīng)去除，反之則保留。

天然抗氧化劑復(fù)配篩選見表2。

表2 天然抗氧化劑復(fù)配篩選

由表2可以看出，在復(fù)配體系中各種迷迭香提取物、茶多酚、維C及檸檬酸的協(xié)同作用比較明顯，人造肉的過氧化值有所降低。這可能因?yàn)?種天然抗氧化劑的抗氧化機(jī)理并不完全相同，迷迭香提取物、茶多酚主要通過抗氧化劑的還原作用，降低食品體系中的氧含量[9-10]。維C一方面具有較強(qiáng)的還原性，可降低油脂中氧的濃度，另一方面可以通過捕獲過氧化自由基，阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。檸檬酸則主要是與金屬離子形成螯合物，減少金屬離子對(duì)油脂氧化的催化活性[11-12]。如此迷迭香提取物、茶多酚及維C通過抗氧化劑的還原作用，降低食品體系中的氧含量，俘獲鏈反應(yīng)的自由基來干擾鏈的增殖，阻止氧化過程進(jìn)一步進(jìn)行，而檸檬酸對(duì)金屬離子起螯合作用，4種抗氧化劑相互補(bǔ)充，形成氧化還原循環(huán)系統(tǒng)[13-14]，從而使抗氧化能力顯著高于單體抗氧化劑。

2.4 復(fù)配天然抗氧化劑配方的優(yōu)化

4種天然抗氧化劑具有一定的協(xié)同增效作用，為找出最佳抗氧化性的天然抗氧化劑配方，設(shè)計(jì)了迷迭香提取物（A）、茶多酚（B）、維C（C）及檸檬酸（D）4個(gè)因素，每個(gè)因素3個(gè)水平的正交試驗(yàn)。通過測(cè)定過氧化值來評(píng)價(jià)復(fù)配抗氧化劑的抗氧化性能。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)及GB 2760的限量要求該4個(gè)因素取以下3個(gè)水平。

天然抗氧化劑復(fù)配正交試驗(yàn)見表3。

由表3可以看出，復(fù)配抗氧化劑迷迭香提取物添加量0.4%，茶多酚添加量0.03%，維C添加量0.02%，檸檬酸添加量0.02%的抗氧化性能最優(yōu)，且該幾種天然抗氧化劑在組分中的主次因素為茶多酚＞迷迭香提取物＞維C＞檸檬酸。

表3 天然抗氧化劑復(fù)配正交試驗(yàn)

2.5 復(fù)配天然抗氧化劑與TBHQ的對(duì)比

不同時(shí)間復(fù)配的天然抗氧化劑（迷迭香提取物添加量0.4%，茶多酚添加量0.03%，維C添加量0.02%，檸檬酸添加量0.02%）與TBHQ在人造肉中過氧化值的對(duì)比。

復(fù)配天然抗氧化劑及TBHQ不同時(shí)間POV對(duì)比見圖2。

圖2 復(fù)配天然抗氧化劑及TBHQ不同時(shí)間POV對(duì)比

由圖2可以看出，當(dāng)過氧化值低于0.25 g/100 g時(shí)，在不同時(shí)間復(fù)配天然抗氧化劑的過氧化值略低于TBHQ，說明其抗氧化活性略優(yōu)于TBHQ。

2.6 產(chǎn)品貨架期預(yù)測(cè)

根據(jù)Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)于常規(guī)化學(xué)反應(yīng)，在一定溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)溫度每升高10℃，反應(yīng)速度常數(shù)提高1倍，即K（T+10℃）/K（T）=2，而反應(yīng)速度常數(shù)（K）與食品貨架期（N）成反比，即K值越大，食品的預(yù)期貨架期越小。因此，N（T）/N（T+10℃）=2，可得表4的相關(guān)數(shù)據(jù)[6]，由表4推出20℃條件下的預(yù)期貯藏時(shí)間，作為產(chǎn)品的預(yù)期貨架期。

溫度與油脂貨架壽命系數(shù)的關(guān)系見表4，在60℃條件下添加最優(yōu)組抗氧化劑的人造肉貯藏試驗(yàn)見表5。

由表5可以看出，迷迭香提取物添加量0.4%，茶多酚添加量0.03%，維C添加量0.02%，檸檬酸添加量0.02%復(fù)配出的天然抗氧化劑在60℃條件下可貯藏達(dá)36 d，根據(jù)Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式得出20℃條件下的預(yù)期貯藏時(shí)間也就是預(yù)期貨架期可達(dá)到576 d。

表4 溫度與油脂貨架壽命系數(shù)的關(guān)系

表5 在60℃條件下添加最優(yōu)組抗氧化劑的人造肉貯藏試驗(yàn)

3 結(jié)論

（1）確定迷迭香提取物、茶多酚、維C及檸檬酸作為應(yīng)用于人造肉的復(fù)合天然抗氧化劑的組成成分。

（2）根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，各種天然抗氧化劑在組分中的主次因素為茶多酚添加量＞迷迭香提取物添加量＞維C添加量＞檸檬酸添加量。優(yōu)化得出的復(fù)合天然抗氧化劑的復(fù)配組合為迷迭香提取物添加量0.4%，茶多酚添加量0.03%，維C添加量0.02%，檸檬酸添加量0.02%。優(yōu)化的天然抗氧化劑復(fù)合配方對(duì)人造肉的抗氧化能力略強(qiáng)于TBHQ。

（3）根據(jù)Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)添加最優(yōu)組抗氧化劑的產(chǎn)品在20℃貯藏溫度下，其貨架期可達(dá)576 d。