湘西香腸復配抗氧化劑配方優化

顧仁勇，楊萬根

(吉首大學 化學化工學院，湖南 吉首，416000)

湘西香腸復配抗氧化劑配方優化

顧仁勇*，楊萬根

(吉首大學 化學化工學院，湖南 吉首，416000)

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

Vc；植酸；茶多酚；復配抗氧化劑；湘西香腸

湘西香腸是中式香腸的一類，是我國典型傳統肉制品之一，因其配料中含有30%左右的脂肪，易發生脂質氧化而對產品品質產生影響[1]。研究表明，脂肪及脂肪氧化產生的烴、醛、酮、酸等揮發性小分子物質對于香腸特征風味的形成具有重要貢獻[2-6]，但脂肪氧化過度產生的脂肪酸、醛、酮等成分則會導致香腸過氧化值升高，并產生明顯的酸敗味，這也是香腸類腌臘肉制品品質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生，脂肪氧化所起作用遠大于微生物的活動[10]。

防止香腸過度氧化直接而有效的方法是添加抗氧化劑?？寡趸瘎┌雌鋪碓纯煞秩斯ず铣珊吞烊豢寡趸瘎?。人工合成抗氧化劑雖然具有價格較低、效果顯著等優勢，但其安全性卻一直是公眾擔心的問題，所以天然、高效、低毒的天然抗氧化劑的研究和應用已成為食品抗氧化劑發展的必然趨勢[11]。大量研究表明，多種抗氧化劑聯合使用，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同增效作用[12-13]。不同抗氧化劑之間的協同增效作用機理不同，且十分復雜，并受抗氧化劑的相對劑量、反應體系以及環境條件等因素影響[14-16]。因此研究抗氧化劑之間的協同增效作用，尋找高效、低毒的復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]之間存在協同增效作用[23]，但植酸與Vc間的協同作用效果以及茶多酚、植酸和Vc三者復配的作用效果和最佳配比均未見報道。本研究采用Box-Behnken試驗設計方法，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的相互作用效果，優選最佳復配比例，以開發一種可用于湘西香腸實際生產的復配天然抗氧化劑。

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；茶多酚，江西綠康天然產物有限責任公司；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 儀器與設備

DZ-500H雙室真空包裝機，長沙普越包裝設備有限公司；FA2004B電子分析天平，上海平軒科學儀器有限公司；FSH-2A高速勻漿機，西安精大檢測設備有限公司；722分光光度計計，上海奧析科學儀器有限公司；TG16-Ⅱ臺式高速離心機，杭州雷琪實驗器材有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 湘西香腸生產工藝

以新鮮豬肉為原料，瘦肉與肥肉質量比約為7∶3，切為丁狀，按肉質量計稱取抗氧化劑、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 復配抗氧化劑優選Box-Behnken試驗設計

GB 2670—2014《食品安全國家標準 食品添加劑使用衛生標準》規定：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可根據生產需要添加；同功能食品添加劑混合使用時，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，設定Box-Behnken試驗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；參考有關文獻[24-25]并進行單因素試驗，確定Vc用量水平。采用Box-Behnken試驗方法設計優選復配抗氧化劑試驗方案。按照1.3.1節工藝生產香腸，自香腸開始生產計第60天取樣測定產品POV，測定重復3 次，結果取平均值，以POV為評價指標，優選復配抗氧化劑配比。

1.3.3 復配抗氧化劑對香腸保藏效果的測定

為測定復配抗氧化劑在香腸中的實際保藏效果，按照試驗確定的Vc、植酸和茶多酚的復配比例用量添加到香腸中，按1.3.1節所述湘西香腸生產工藝加工生產，產品真空包裝后自然存放，以未加抗氧化劑的香腸產品為對照。自香腸開始生產計，每20 d取樣測定香腸POV和TBARS值，指標測定重復3次，結果取平均值，評價優選出的復配抗氧化劑在香腸中的實際保藏效果。

1.3.4 測定方法

1.3.4.1 POV測定

按照GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛生標準分析方法》中第4.2.1節的滴定法測定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)計算TBARS(mg/100g)值：

TBARS=(A532nm-A600nm)×72.6×10/155

(1)

2 結果與分析

2.1 Vc用量的確定試驗結果

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節所述方法處理，自香腸開始生產計第60 d，取樣測定產品POV。結果見圖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0.6 g/kg時，POV為0.041 g/100g，Vc用量進一步增大至0.8 g/kg和1.0 g/kg時，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試驗設計中Vc高水平為0.6 g/kg。

2.2 響應面優化試驗結果

2.1.1 Box-Behnken試驗設計方案及結果分析

根據1.3.3節的設計原則和2.1節試驗結果，設計Vc、植酸和茶多酚的復配優選響應面試驗因素水平表如表1。

表1 響應面試驗因素水平表

采用Design-Expert 8.05軟件對Vc、植酸和茶多酚復配優化試驗進行試驗設計和數據處理。各試驗組按1.3.1節所述方法生產操作，測定產品第60天的POV為響應值，優選復配抗氧化劑配方。試驗方案及POV測定結果見表2。

表2 響應面試驗設計及結果

對表2中的試驗數據進行多元回歸擬合，可得到3個試驗因素對響應值POV(Y)影響的一次效應、二次效應及交互效應的回歸方程如下：

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(響應值)的影響程度，對回歸方程進行方差分析，結果見表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的分析結果還可知，3個試驗因素一次項A、B、C和二次項A2、B2、C2對響應值影響極顯著，表明試驗中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系。由3個因素F值大小可推斷對POV影響的主次順序為：C>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AC、BC對響應值影響極顯著，AB影響不顯著，表明試驗因素B與C、A與C間存在極顯著的交互效應，而因素A與B間無交互效應，即植酸與茶多酚、Vc與茶多酚對香腸的抗氧化存在協同效應，但Vc與植酸間無協同效應。由交互項F值大小還可推斷，植酸與茶多酚(BC)的抗氧化協同效應大于Vc與茶多酚(AC)的協同效應。

2.1.2 試驗因素間的交互效應分析

為了充分考察因素各因素之間的交互效應，在固定某一因素為零水平的基礎上，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

依據回歸方程作交互因素AC、BC和AB的響應面和等高線圖見圖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明顯，而茶多酚對POV的影響更大[28]；當茶多酚用量約為0.14 g/kg和VC用量為0.36 g/kg左右時，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的簡單加和關系，而是存在協同增效效應，且其協同增效作用與2因素的用量比例有直接關系。圖1-b中，從茶多酚與植酸交互作用的等高線形狀和相應面坡度同樣可以看出，2因素交互效應明顯，且茶多酚對POV的影響大于植酸；當茶多酚用量為0.14 g/kg左右和植酸用量為0.06 g/kg左右時，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同增效作用，且其協同增效作用與2因素的用量比例有關。圖1-c中，植酸與Vc交互作用等高線接近圓形，2因素之間交互效應不顯著，這與表3中的方差分析結果一致，表明植酸與Vc的抗氧化性不存在協同增效效應，僅受各自用量變化的影響。

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

2.1.3 復配抗氧化劑配方優選及驗證試驗結果

利用Design-Expert 8.05軟件優化得復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理論預測值為 0.027 1 g/100g。以此配方進行香腸抗氧化驗證試驗，共3 組平行試驗，結果取平均值，得香腸實際POV為0.027 4 g/100g，與預測值接近，表明優選所得復配抗氧化劑可靠。

2.2 復配抗氧化劑對香腸保藏效果測定結果

采用優選的復配抗氧化劑，按1.3.3節方法進行湘西香腸保藏效果測定，結果見圖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，添加復配抗氧化劑的處理組香腸POV在80 d內增長較為緩慢，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間下的處理組，在整個試驗期間POV增長速度也明顯快于處理組。圖3結果顯示，處理組香腸TBARS值在100 d內增加緩慢，100～140 d出現一個快速增加階段，之后增速減緩。對照組香腸TBARS值明顯大于相同貯藏時間下的處理組，20 ～60 d快速增加，之后增速減緩。上述結果表明，復配抗氧化劑對香腸產品氧化作用具有明顯的抑制效果。POV是衡量脂肪酸一級氧化產物的指標，而TBARS值可衡量脂肪酸深層氧化的程度，在評價產品氧化程度方面兩指標側重點有所不同，從圖1和圖2中處理組香腸的POV和TBARS值測定結果來看，兩者變化趨勢具有較好的一致性。

我國香腸產品有關標準并未引入TBARS值為指標，GB 2730—2015《食品安全國家標準 腌臘肉制品》規定：香腸產品POV≤0.5 g/100g。對照組香腸貯藏第60 d時POV為0.43 g/100g，第80天時為0.61 g/100g，其貯藏期限為60 d左右；經復配抗氧化劑處理的香腸貯藏第160天時POV為0.46 g/100g，第180 d為0.68 g/100g，其貯藏期限可達160 d。

3 結論

在湘西香腸復配抗氧化劑的優選中，采用3因素3水平Box-Behnken響應面試驗，建立了Vc、植酸和茶多酚3因素與香腸POV之間的數學模型。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，植酸次之，Vc影響最??；茶多酚和植酸以及茶多酚和Vc之間存在抗氧化協同增效效應，且前者增效效應強于后者，但Vc和植酸間無增效作用；通過回歸優化及驗證試驗確定復配抗氧化劑配方為：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，結合真空包裝產品保藏期限可達160 d，能滿足實際生產的需要。

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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年重點研發計劃項目(2015NK3020)

2016-05-02，改回日期：2016-06-06