復配天然抗氧化劑對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

（河南省農業科學院農副產品加工研究所，河南鄭州 450002）

0 引言

人造肉是將黑豆冷榨油后經擠壓而成的黑豆制品，由于生產質量的需要，一般生產控制其油脂含量為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生有害物質，而且會影響人造肉的口感及風味，嚴重影響其貨架期，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，合成抗氧化劑應用廣泛，主要有特丁基對苯二酚（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，但動物試驗表明，BHA，BHT有一定的毒性和致癌作用[1-2]，TBHQ在一定環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勢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，同一種抗氧化劑對不同油脂抗氧化效果大不相同，不同抗氧化劑對同一種油脂的抗氧效果也各不相同。通過各種機理的探討，利用不同抗氧化劑的協同效應，復配高效的天然抗氧化劑對油脂的抗氧化會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。但是其對含油量高的固態制成品的抗氧化性鮮有報道，然而實際生產中該類產品不在少數，且普遍存在產品氧化哈敗的問題。該類產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，在一定程度上也會影響其過氧化的進行。目前，很多類似的產品仍以添加化學合成抗氧化劑為主要手段，而通過研究天然抗氧化劑對人造肉的抗氧化性能，對類似高含油量固態豆制品的抗氧化及預測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，加水攪拌至手握不散，然后放入擠壓機中成型，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%），江西綠康天然產物有限責任公司提供；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業有限公司提供；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），南京化學試劑股份有限公司提供；可溶性淀粉，天津市德恩化學試劑有限公司提供。

1.2 儀器設備

JA5003B型電子天平，上海精科天美科學儀器有限公司產品；GZX-9240MBE型電熱恒溫干燥箱，上海博迅實業有限公司醫療設備廠產品；RV8V－C型旋轉蒸發儀，德國IKA集團產品；10 mL酸式滴定管，泰興市銘泰科教儀器設備有限公司產品。

以上所有器皿不得含有還原性或氧化性物質，磨砂玻璃表面不得涂油。

1.3 試驗原理與方法

在人造肉生產過程中按照試驗設計添加天然抗氧化劑，通過人造肉的自氧化試驗測定人造肉的過氧化值（POV），借以衡量天然抗氧化劑對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。通過單因素試驗篩選出對人造肉具有抗氧化效果的天然抗氧化劑，再進行復配篩選出具有協同效應的幾種天然抗氧化劑，最后采用正交試驗得出最優組合。利用人造肉的自氧化試驗并根據Arrhenius經驗公式，預測產品在20℃下的貨架期。根據預試驗，人造肉的過氧化值達到0.25 g/100 g時，略微有哈喇味，參照地方標準DB 64/525—2008非發酵性豆制品通用技術規范：干制豆制品的過氧化值（以脂肪計）不允許超過0.25 g/100 g，試驗以人造肉的過氧化值達到0.25 g/100 g為測定終點。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

將人造肉置于60℃的恒溫箱中培養，每隔一定時間取樣分析，測定其過氧化值（POV），以POV為指標，探討不同抗氧化劑對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 過氧化值測定

參照GB 5009.227—2016《食品中過氧化值的測定》的食品安全國家標準，采用滴定法測定過氧化值。

1.3.3 人造肉貨架期預測

由人造肉自氧化試驗得出人造肉在60℃條件下的貯藏時間，根據Arrhenius經驗公式，外推得出20℃條件下人造肉的預期貯藏時間，作為人造肉的預期貨架時間[5-7]。

2 結果與分析

2.1 人造肉自氧化試驗

將不添加任何抗氧化劑的人造肉置于60℃恒溫培養箱中，每隔3 d測定其過氧化值，探討人造肉的過氧化值達到地方標準要求的0.25 g/100 g所對應的氧化時間。

人造肉不同自氧化時間的過氧化值見表1。

表1 人造肉不同自氧化時間的過氧化值

由表1可以看出，人造肉的過氧化值隨著自氧化時間的延長而增大，在21 d過氧化值達到并超過標準所要求的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照，分別測定添加了5種天然抗氧化劑的人造肉在60℃恒溫培養箱中培養至21 d的過氧化值，對其進行顯著性分析。

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，其過氧化值與對照組有明顯的差異（p＞0.05），說明其對人造肉有較強的抗氧化效果。而添加維E的樣品在同等條件下與對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對花生油的抗氧化效果并不明顯的結果相同。

2.3 復配天然抗氧化劑的篩選分析

多種抗氧化劑聯合使用，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配可能起到協同作用，為此進行抗氧化劑復配的篩選試驗。與對照樣品相比，如果添加或缺少某種抗氧化劑的組合對人造肉的氧化值影響不明顯，則說明該抗氧化劑對整體的抗氧化性影響不大，應去除，反之則保留。

天然抗氧化劑復配篩選見表2。

表2 天然抗氧化劑復配篩選

由表2可以看出，在復配體系中各種迷迭香提取物、茶多酚、維C及檸檬酸的協同作用比較明顯，人造肉的過氧化值有所降低。這可能因為4種天然抗氧化劑的抗氧化機理并不完全相同，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，阻斷自由基鏈式反應。檸檬酸則主要是與金屬離子形成螯合物，減少金屬離子對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，俘獲鏈反應的自由基來干擾鏈的增殖，阻止氧化過程進一步進行，而檸檬酸對金屬離子起螯合作用，4種抗氧化劑相互補充，形成氧化還原循環系統[13-14]，從而使抗氧化能力顯著高于單體抗氧化劑。

2.4 復配天然抗氧化劑配方的優化

4種天然抗氧化劑具有一定的協同增效作用，為找出最佳抗氧化性的天然抗氧化劑配方，設計了迷迭香提取物（A）、茶多酚（B）、維C（C）及檸檬酸（D）4個因素，每個因素3個水平的正交試驗。通過測定過氧化值來評價復配抗氧化劑的抗氧化性能。根據預試驗及GB 2760的限量要求該4個因素取以下3個水平。

天然抗氧化劑復配正交試驗見表3。

由表3可以看出，復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，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 天然抗氧化劑復配正交試驗

2.5 復配天然抗氧化劑與TBHQ的對比

不同時間復配的天然抗氧化劑（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比。

復配天然抗氧化劑及TBHQ不同時間POV對比見圖2。

圖2 復配天然抗氧化劑及TBHQ不同時間POV對比

由圖2可以看出，當過氧化值低于0.25 g/100 g時，在不同時間復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于TBHQ。

2.6 產品貨架期預測

根據Arrhenius經驗公式，對于常規化學反應，在一定溫度范圍內，反應溫度每升高10℃，反應速度常數提高1倍，即K（T+10℃）/K（T）=2，而反應速度常數（K）與食品貨架期（N）成反比，即K值越大，食品的預期貨架期越小。因此，N（T）/N（T+10℃）=2，可得表4的相關數據[6]，由表4推出20℃條件下的預期貯藏時間，作為產品的預期貨架期。

溫度與油脂貨架壽命系數的關系見表4，在60℃條件下添加最優組抗氧化劑的人造肉貯藏試驗見表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%復配出的天然抗氧化劑在60℃條件下可貯藏達36 d，根據Arrhenius經驗公式得出20℃條件下的預期貯藏時間也就是預期貨架期可達到576 d。

表4 溫度與油脂貨架壽命系數的關系

表5 在60℃條件下添加最優組抗氧化劑的人造肉貯藏試驗

3 結論

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

（2）根據正交試驗結果，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。優化得出的復合天然抗氧化劑的復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%。優化的天然抗氧化劑復合配方對人造肉的抗氧化能力略強于TBHQ。

（3）根據Arrhenius經驗公式預測添加最優組抗氧化劑的產品在20℃貯藏溫度下，其貨架期可達576 d。