顧仁勇，楊萬根

(吉首大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 吉首，416000)

湘西香腸復(fù)配抗氧化劑配方優(yōu)化

顧仁勇*，楊萬根

(吉首大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 吉首，416000)

研制一種復(fù)配抗氧化劑用于延長湘西香腸的保藏期。采用響應(yīng)面法，以POV(過氧化值)為響應(yīng)值，建立了Vc(抗壞血酸)、植酸和茶多酚對POV影響的方程模型，優(yōu)選了復(fù)配抗氧化劑配方。并以TBARS(硫代巴比妥酸)值和POV為評價(jià)指標(biāo)，測定了復(fù)配抗氧化劑結(jié)合真空包裝對湘西香腸的實(shí)際保藏效果。茶多酚和植酸以及茶多酚和Vc之間存在抗氧化協(xié)同增效效應(yīng)， Vc和植酸間無增效作用；復(fù)配抗氧化劑配方為Vc用量0.36 g/kg、植酸用量0.06 g/kg、茶多酚用量0.14 g/kg，此配方結(jié)合真空包裝可使湘西香腸保藏期限達(dá)160 d。

Vc；植酸；茶多酚；復(fù)配抗氧化劑；湘西香腸

湘西香腸是中式香腸的一類，是我國典型傳統(tǒng)肉制品之一，因其配料中含有30%左右的脂肪，易發(fā)生脂質(zhì)氧化而對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生影響[1]。研究表明，脂肪及脂肪氧化產(chǎn)生的烴、醛、酮、酸等揮發(fā)性小分子物質(zhì)對于香腸特征風(fēng)味的形成具有重要貢獻(xiàn)[2-6]，但脂肪氧化過度產(chǎn)生的脂肪酸、醛、酮等成分則會(huì)導(dǎo)致香腸過氧化值升高，并產(chǎn)生明顯的酸敗味，這也是香腸類腌臘肉制品品質(zhì)劣敗的主要原因之一[7-9]。也有研究指出對于香腸異味的產(chǎn)生，脂肪氧化所起作用遠(yuǎn)大于微生物的活動(dòng)[10]。

防止香腸過度氧化直接而有效的方法是添加抗氧化劑。抗氧化劑按其來源可分人工合成和天然抗氧化劑。人工合成抗氧化劑雖然具有價(jià)格較低、效果顯著等優(yōu)勢，但其安全性卻一直是公眾擔(dān)心的問題，所以天然、高效、低毒的天然抗氧化劑的研究和應(yīng)用已成為食品抗氧化劑發(fā)展的必然趨勢[11]。大量研究表明，多種抗氧化劑聯(lián)合使用，其抗氧化活性往往大于同劑量的各單一抗氧化劑的活性之和，原因在于某些抗氧化劑之間存在明顯的協(xié)同增效作用[12-13]。不同抗氧化劑之間的協(xié)同增效作用機(jī)理不同，且十分復(fù)雜，并受抗氧化劑的相對劑量、反應(yīng)體系以及環(huán)境條件等因素影響[14-16]。因此研究抗氧化劑之間的協(xié)同增效作用，尋找高效、低毒的復(fù)配天然抗氧化劑對于防止香腸過度氧化具有重要意義[17]。

茶多酚、植酸和Vc(抗壞血酸)是我國允許用于香腸產(chǎn)品的三類天然抗氧化劑[18-20]。研究顯示，植酸與茶多酚[21]、Vc與茶多酚[22]之間存在協(xié)同增效作用[23]，但植酸與Vc間的協(xié)同作用效果以及茶多酚、植酸和Vc三者復(fù)配的作用效果和最佳配比均未見報(bào)道。本研究采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，探討茶多酚、植酸和Vc三種天然抗氧化劑在湘西香腸中使用時(shí)的相互作用效果，優(yōu)選最佳復(fù)配比例，以開發(fā)一種可用于湘西香腸實(shí)際生產(chǎn)的復(fù)配天然抗氧化劑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香腸，由湘西自治州榜爺食品有限品公司加工生產(chǎn)；茶多酚，江西綠康天然產(chǎn)物有限責(zé)任公司；植酸，鄭州勢成化工食品有限公司；Vc，鄭州生隆生物科技有限公司；分析試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DZ-500H雙室真空包裝機(jī)，長沙普越包裝設(shè)備有限公司；FA2004B電子分析天平，上海平軒科學(xué)儀器有限公司；FSH-2A高速勻漿機(jī)，西安精大檢測設(shè)備有限公司；722分光光度計(jì)計(jì)，上海奧析科學(xué)儀器有限公司；TG16-Ⅱ臺(tái)式高速離心機(jī)，杭州雷琪實(shí)驗(yàn)器材有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 湘西香腸生產(chǎn)工藝

以新鮮豬肉為原料，瘦肉與肥肉質(zhì)量比約為7∶3，切為丁狀，按肉質(zhì)量計(jì)稱取抗氧化劑、4.0%食鹽及其他輔料，拌和均勻，加入肉丁中拌勻，低溫(0～10 ℃)腌制48 h后灌入腸衣，晾掛24 h，入烤房炭火烘烤8～10 h使香腸脫水干燥，再入車間晾掛成熟15 d，定量真空包裝，自然存放。

1.3.2 復(fù)配抗氧化劑優(yōu)選Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)

GB 2670—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：茶多酚和植酸在香腸中的最大使用量分別為0.4 g/kg和0.2 g/kg，Vc可根據(jù)生產(chǎn)需要添加；同功能食品添加劑混合使用時(shí)，各自用量占其最大使用量的比例之和不超過1.0。依此原則，設(shè)定Box-Behnken試驗(yàn)中茶多酚用量的高水平為0.2 g/kg，植酸用量的高水平為0.1 g/kg；參考有關(guān)文獻(xiàn)[24-25]并進(jìn)行單因素試驗(yàn)，確定Vc用量水平。采用Box-Behnken試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)優(yōu)選復(fù)配抗氧化劑試驗(yàn)方案。按照1.3.1節(jié)工藝生產(chǎn)香腸，自香腸開始生產(chǎn)計(jì)第60天取樣測定產(chǎn)品POV，測定重復(fù)3 次，結(jié)果取平均值，以POV為評價(jià)指標(biāo)，優(yōu)選復(fù)配抗氧化劑配比。

1.3.3 復(fù)配抗氧化劑對香腸保藏效果的測定

為測定復(fù)配抗氧化劑在香腸中的實(shí)際保藏效果，按照試驗(yàn)確定的Vc、植酸和茶多酚的復(fù)配比例用量添加到香腸中，按1.3.1節(jié)所述湘西香腸生產(chǎn)工藝加工生產(chǎn)，產(chǎn)品真空包裝后自然存放，以未加抗氧化劑的香腸產(chǎn)品為對照。自香腸開始生產(chǎn)計(jì)，每20 d取樣測定香腸POV和TBARS值，指標(biāo)測定重復(fù)3次，結(jié)果取平均值，評價(jià)優(yōu)選出的復(fù)配抗氧化劑在香腸中的實(shí)際保藏效果。

1.3.4 測定方法

1.3.4.1 POV測定

按照GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)分析方法》中第4.2.1節(jié)的滴定法測定POV(g/100g)。

1.3.4.2 硫代巴比妥酸(TBARS)值測定[26]

取10 g樣品研成糊狀，加入50 mL 7.5% 的三氯乙酸(含0.1%乙二胺四乙酸(EDTA))，浸泡30 min后高速勻漿30 s，雙層濾紙過濾2次。取上清液10 mL加入10 mL 0.02 mol/L 的硫代巴比妥酸(TBA )溶液，90 ℃恒溫水浴40 min，取出冷卻1 h 后，以16 000 r/min 離心5 min，上清液加10 mL三氯甲烷搖勻，靜置分層后取上清液，分別在532 nm和600 nm 波長處比色，記錄吸光值，按公式(1)計(jì)算TBARS(mg/100g)值：

TBARS=(A532nm-A600nm)×72.6×10/155

(1)

2 結(jié)果與分析

2.1 Vc用量的確定試驗(yàn)結(jié)果

固定茶多酚和植酸用量分別為0.4 g/kg和0.2 g/kg，Vc用量分別為0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g/kg，按照1.3.1節(jié)所述方法處理，自香腸開始生產(chǎn)計(jì)第60 d，取樣測定產(chǎn)品POV。結(jié)果見圖1。

圖1 Vc用量對湘西香腸POV的影響Fig.1 Effect of Vc on POV of Xiangxi sausage

由圖1可見，隨著Vc用量的增大，香腸的POV隨之降低，表明抗氧化能力隨之增大。Vc用量達(dá)0.6 g/kg時(shí)，POV為0.041 g/100g，Vc用量進(jìn)一步增大至0.8 g/kg和1.0 g/kg時(shí)，POV分別為0.036 g/100g和0.029 g/100g，降低已不明顯。因此，選定Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)中Vc高水平為0.6 g/kg。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果分析

根據(jù)1.3.3節(jié)的設(shè)計(jì)原則和2.1節(jié)試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)Vc、植酸和茶多酚的復(fù)配優(yōu)選響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表如表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表

采用Design-Expert 8.05軟件對Vc、植酸和茶多酚復(fù)配優(yōu)化試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理。各試驗(yàn)組按1.3.1節(jié)所述方法生產(chǎn)操作，測定產(chǎn)品第60天的POV為響應(yīng)值，優(yōu)選復(fù)配抗氧化劑配方。試驗(yàn)方案及POV測定結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

對表2中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，可得到3個(gè)試驗(yàn)因素對響應(yīng)值POV(Y)影響的一次效應(yīng)、二次效應(yīng)及交互效應(yīng)的回歸方程如下：

Y=0.041-0.023A-0.036B-0.038C+0.0015AB+0.012AC+0.027BC+0.044A2+0.066B2+0.035C2

為了解釋回歸方程的有效性及各因素對POV(響應(yīng)值)的影響程度，對回歸方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。

表3 回歸方程的方差分析

注：*.差異顯著(P<0.05)，**.差異極顯著(P<0.01)。

由表3的分析結(jié)果還可知，3個(gè)試驗(yàn)因素一次項(xiàng)A、B、C和二次項(xiàng)A2、B2、C2對響應(yīng)值影響極顯著，表明試驗(yàn)中Vc用量、植酸用量和茶多酚用量變化都對香腸POV具有極顯著的影響，且這種影響也并非簡單的線性關(guān)系。由3個(gè)因素F值大小可推斷對POV影響的主次順序?yàn)椋篊>B>A，即茶多酚用量對香腸POV影響最大，植酸用量影響次之，Vc用量影響最小。

方差分析顯示，交互項(xiàng)AC、BC對響應(yīng)值影響極顯著，AB影響不顯著，表明試驗(yàn)因素B與C、A與C間存在極顯著的交互效應(yīng)，而因素A與B間無交互效應(yīng)，即植酸與茶多酚、Vc與茶多酚對香腸的抗氧化存在協(xié)同效應(yīng)，但Vc與植酸間無協(xié)同效應(yīng)。由交互項(xiàng)F值大小還可推斷，植酸與茶多酚(BC)的抗氧化協(xié)同效應(yīng)大于Vc與茶多酚(AC)的協(xié)同效應(yīng)。

2.1.2 試驗(yàn)因素間的交互效應(yīng)分析

為了充分考察因素各因素之間的交互效應(yīng)，在固定某一因素為零水平的基礎(chǔ)上，對原方程模型采用降維分析得回歸方程如下：

YAC=0.041-0.023A-0.038C+0.012AC+0.044A2+0.035C2

YBC=0.041-0.036B-0.038C+0.027BC+0.066B2+0.035C2

YAB=0.041-0.023A-0.036B+0.0015AB+0.044A2+0.066B2

依據(jù)回歸方程作交互因素AC、BC和AB的響應(yīng)面和等高線圖見圖1。

圖1-a中，茶多酚用量和Vc用量的交互作用等高線接近橢圓狀，響應(yīng)面圖中茶多酚用量變化較Vc用量變化形成的曲面坡度更為陡峭，表明兩因素交互效應(yīng)明顯，而茶多酚對POV的影響更大[28]；當(dāng)茶多酚用量約為0.14 g/kg和VC用量為0.36 g/kg左右時(shí)，POV存在最小值，隨著兩因素用量的降低和升高，POV均為增大趨勢，表明茶多酚和Vc對香腸的抗氧化效果并非隨各自用量增加而增強(qiáng)的簡單加和關(guān)系，而是存在協(xié)同增效效應(yīng)，且其協(xié)同增效作用與2因素的用量比例有直接關(guān)系。圖1-b中，從茶多酚與植酸交互作用的等高線形狀和相應(yīng)面坡度同樣可以看出，2因素交互效應(yīng)明顯，且茶多酚對POV的影響大于植酸；當(dāng)茶多酚用量為0.14 g/kg左右和植酸用量為0.06 g/kg左右時(shí)，POV存在最小值，隨2因素用量的降低和升高，POV均為增大趨勢，表明兩者存在明顯的協(xié)同增效作用，且其協(xié)同增效作用與2因素的用量比例有關(guān)。圖1-c中，植酸與Vc交互作用等高線接近圓形，2因素之間交互效應(yīng)不顯著，這與表3中的方差分析結(jié)果一致，表明植酸與Vc的抗氧化性不存在協(xié)同增效效應(yīng)，僅受各自用量變化的影響。

圖1 各因素交互作用的響應(yīng)面和等高線Fig.1 Contour and response surface plots showing the interactive effects of three factors on POV

2.1.3 復(fù)配抗氧化劑配方優(yōu)選及驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

利用Design-Expert 8.05軟件優(yōu)化得復(fù)配抗氧化劑最佳配方為：Vc用量0.36 g/kg、植酸用量0.06 g/kg、茶多酚用量0.14 g/kg，此配方下香腸POV理論預(yù)測值為 0.027 1 g/100g。以此配方進(jìn)行香腸抗氧化驗(yàn)證試驗(yàn)，共3 組平行試驗(yàn)，結(jié)果取平均值，得香腸實(shí)際POV為0.027 4 g/100g，與預(yù)測值接近，表明優(yōu)選所得復(fù)配抗氧化劑可靠。

2.2 復(fù)配抗氧化劑對香腸保藏效果測定結(jié)果

采用優(yōu)選的復(fù)配抗氧化劑，按1.3.3節(jié)方法進(jìn)行湘西香腸保藏效果測定，結(jié)果見圖2和圖3。

圖2 湘西香腸貯藏期間POV變化Fig.2 Changes in POV of Xiangxi sausage during storage

圖3 湘西香腸貯藏期間TABRS值變化Fig.3 Changes in TABRS of Xiangxi sausage during storage

由圖2可見，添加復(fù)配抗氧化劑的處理組香腸POV在80 d內(nèi)增長較為緩慢，之后增速加快，至160 d開始又呈放緩趨勢。與之相比，未添加抗氧化劑的對照組香腸POV明顯大于相同貯藏時(shí)間下的處理組，在整個(gè)試驗(yàn)期間POV增長速度也明顯快于處理組。圖3結(jié)果顯示，處理組香腸TBARS值在100 d內(nèi)增加緩慢，100～140 d出現(xiàn)一個(gè)快速增加階段，之后增速減緩。對照組香腸TBARS值明顯大于相同貯藏時(shí)間下的處理組，20 ～60 d快速增加，之后增速減緩。上述結(jié)果表明，復(fù)配抗氧化劑對香腸產(chǎn)品氧化作用具有明顯的抑制效果。POV是衡量脂肪酸一級(jí)氧化產(chǎn)物的指標(biāo)，而TBARS值可衡量脂肪酸深層氧化的程度，在評價(jià)產(chǎn)品氧化程度方面兩指標(biāo)側(cè)重點(diǎn)有所不同，從圖1和圖2中處理組香腸的POV和TBARS值測定結(jié)果來看，兩者變化趨勢具有較好的一致性。

我國香腸產(chǎn)品有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并未引入TBARS值為指標(biāo)，GB 2730—2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 腌臘肉制品》規(guī)定：香腸產(chǎn)品POV≤0.5 g/100g。對照組香腸貯藏第60 d時(shí)POV為0.43 g/100g，第80天時(shí)為0.61 g/100g，其貯藏期限為60 d左右；經(jīng)復(fù)配抗氧化劑處理的香腸貯藏第160天時(shí)POV為0.46 g/100g，第180 d為0.68 g/100g，其貯藏期限可達(dá)160 d。

3 結(jié)論

在湘西香腸復(fù)配抗氧化劑的優(yōu)選中，采用3因素3水平Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)，建立了Vc、植酸和茶多酚3因素與香腸POV之間的數(shù)學(xué)模型。分析顯示，Vc、植酸和茶多酚用量對香腸POV存在極顯著影響，且茶多酚影響最強(qiáng)，植酸次之，Vc影響最?。徊瓒喾雍椭菜嵋约安瓒喾雍蚔c之間存在抗氧化協(xié)同增效效應(yīng)，且前者增效效應(yīng)強(qiáng)于后者，但Vc和植酸間無增效作用；通過回歸優(yōu)化及驗(yàn)證試驗(yàn)確定復(fù)配抗氧化劑配方為：Vc用量0.36 g/kg、植酸用量0.06 g/kg、茶多酚用量0.14 g/kg，以此配方添加于湘西香腸，結(jié)合真空包裝產(chǎn)品保藏期限可達(dá)160 d，能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

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Optimization of mixed antioxidant for Xiangxi sausage by response surface methodology

GU Ren-yong*, YANG Wan-gen

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Jishou University, Jishou 416000, China)

A mixed antioxidant of VC, phytic acid and tea polyphenols was tested on extending the shelf life of Xiangxi sausage. The regression equation of three antioxidants on POV(peroxide values)in Xiangxi sausage was established by response surface methodology. Using TBARS (thiobarbituric acid) value and POV as indexes, the shelf life of mixed antioxidant combined with vacuum packaging Xiangxi sausage was determined. The results showed that synergic effects existed between tea polyphenols and phytic acid and between tea polyphenols and VC，whereas no synergic effect was found between VCand phytic acid. The optimal combination of antioxidants were 0.36 g/kg of VC, 0.06 g/kg of phytic acid, and 0.14 g/kg of tea polyphenols. The storage time of Xiangxi sausage was improved to 160 days with the mixed antioxidant and vacuum packaging.

Vc; phytic acid; tea polyphenols; mixed antioxidant; Xiangxi sausage

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201612025

碩士，教授(本文通訊作者，E-mail：gry8565398@163.com)。

湖南省科技廳2015年重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2015NK3020)

2016-05-02，改回日期：2016-06-06