不同食品添加劑對芝麻辣醬穩(wěn)定性的影響及貨架期預(yù)測

姜丹，楊通芳，楊麗，馬麗娜，吳金春

(1.遵義醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，貴州 遵義 563000；2.貴州省預(yù)防醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)示范中心， 貴州 遵義 563006；3.遵義市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測院，貴州 遵義 563000)

芝麻辣醬是一種由芝麻、干辣椒為主要原料，以植物油、食鹽、香辛料及其他調(diào)味品為輔料，經(jīng)過獨特工藝加工而成的新型復(fù)合調(diào)味品。富含鈣、蛋白質(zhì)、維生素和辣椒素等物質(zhì)，具有補鈣、健脾開胃、解膩助消化等作用[1]。市面上銷售的辣椒醬大多為發(fā)酵型[2-3]，芝麻辣醬作為非發(fā)酵型的辣椒醬，有著廣闊的市場需求和發(fā)展前景，但在儲存過程中容易發(fā)生植物油和固體物分離的現(xiàn)象，這不僅降低了產(chǎn)品的品質(zhì)和附加值，也限制了市場的流通。目前，國內(nèi)外對醬類調(diào)味品的研究主要在于不同因素對其品質(zhì)的影響、優(yōu)化工藝流程、新風(fēng)味開發(fā)應(yīng)用方面[4-6]，隨著市場經(jīng)濟及網(wǎng)購平臺的發(fā)展，芝麻醬類產(chǎn)品種類豐富，以地方餐飲業(yè)或小作坊的生產(chǎn)為主要代表，為保證產(chǎn)品的安全性，對改善的新風(fēng)味芝麻辣醬的穩(wěn)定性及貨架期預(yù)測的研究很重要[7-9]。

因此，本試驗以芝麻辣椒醬為研究對象，研究不同食品添加劑對芝麻辣醬穩(wěn)定性品質(zhì)的影響，解決其分層問題，并采用貨架期加速試驗(ASLT)法和Arrhenius方程模型，預(yù)測芝麻辣醬在常溫下的儲存期，從而保證芝麻辣醬產(chǎn)品的質(zhì)量[10-12]，為芝麻辣醬產(chǎn)品的工廠化生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

原料：芝麻辣醬(某餐飲店提供)。

試劑：蔗糖酯、單甘酯、黃原膠、聚甘油脂肪酸酯、硬脂酸鈣、硬脂酸鉀、二氧化硅、硅酸鈣、苯甲酸鈉等，均為食品級；氫氧化鈉、乙醚-異丙醇、硫代硫酸鈉、無水碳酸鈉、三氯甲烷-冰乙酸、碘化鉀溶液等，均為分析純；堿性藍6B指示劑、淀粉指示劑。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2004N分析天平 上海菁海儀器有限公司；HH-4恒溫水浴鍋 金壇市易晨儀器制造有限公司；RJ-TGL-16G高速離心機 無錫市瑞江分析儀器有限公司；DHP-9272電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；101-2AB電熱鼓風(fēng)干燥箱 北京科偉永興儀器有限公司。

1.3 方法與步驟

1.3.1 單因素試驗設(shè)計

稱取芝麻辣醬40 g，分別添加乳化劑：單甘酯0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.20%；穩(wěn)定劑：黃原膠0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%；抗結(jié)劑：二氧化硅0.16%、0.32%、0.48%、0.64%、0.80%和硬脂酸鈣0.16%、0.32%、0.48%、0.64%、0.80%；在75 ℃恒溫水浴鍋中攪拌5 min，使不同食品添加劑的不同添加量分別在芝麻辣醬中充分溶解，以感官評分和脂肪上浮指數(shù)F為指標(biāo)，得到最佳因素的添加量。

1.3.2 正交試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇黃原膠添加量、單甘酯添加量、混合抗結(jié)劑(硬脂酸鈣∶二氧化硅為1∶1)添加量設(shè)計L9(33)的正交試驗，以感官評分，結(jié)合F為指標(biāo)，設(shè)計正交試驗因素水平(見表1)，在最佳組合下進行貨架期加速試驗。

表1 芝麻辣醬穩(wěn)定性L9(33)正交設(shè)計表Table 1 The L9(33) orthogonal design for stability of sesame chili paste

1.4 芝麻辣醬穩(wěn)定性測定

1.4.1 脂肪上浮指數(shù)法[13]

稱取芝麻辣醬40 g，離心20 min(4000 r/min)，讀取頂部脂肪層的最大體積，并計算F。

F(%)=[頂部脂肪上浮體積(mL)/40 mL]×100。

1.4.2 感官評分標(biāo)準(zhǔn)及過氧化值測定方法

根據(jù)表2對芝麻辣醬的色澤、組織形態(tài)、香味、口感進行感官評定，選擇 10名(男女各半)食品專業(yè)人員對芝麻辣醬產(chǎn)品進行感官評定，以平均分作為產(chǎn)品的最終綜合得分。過氧化值參照Q/RPJS 0002S-2019和GB 31644-2018的標(biāo)準(zhǔn)要求進行測定。

表2 芝麻辣醬感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The sensory scoring criteria of sesame chili paste

1.5 芝麻辣醬貨架期的預(yù)測

在最佳組合下將芝麻辣醬分別放置于25，50，60 ℃的恒溫儲藏條件下，并在不同貯藏時間點對樣品進行過氧化值測定，對所測數(shù)據(jù)進行處理，建立芝麻辣醬的貨架期模型。在食品加工和存儲過程中，衡量其品質(zhì)變化與溫度之間的關(guān)系，可采用Arrhenius方程進行分析[14-15]，該方程如下：

(1)

式中：k為反應(yīng)速率常數(shù)；k0為指前因子；Ea為活化能，kJ/mol；R為通用氣體常數(shù)，8.314 J/(mol·k) ；T為開爾文絕對溫度，K。

Q10是指兩個溫度相差10 ℃時儲存期的比值，通常與Arrhenius方程一起使用，經(jīng)回歸計算得出Ea，通過式(2)而獲得Q10值, 計算公式為：

(2)

式中：θ(T1)是指最高溫度下食品的貯藏期，θ(T2)是指較低溫度下食品的貯藏期。將Q10帶入式(3)貨架期預(yù)測模型中，推算出不同溫度下食品的貯藏時間。

f2=f1Q10△t/10。

(3)

式中：f1為50 ℃試驗溫度(t1)的保質(zhì)期；f2為25 ℃試驗溫度(t2)的保質(zhì)期；△t為 t1-t2。

2 結(jié)果與分析

2.1 單甘酯添加量對芝麻辣醬感官品質(zhì)和F的影響

圖1 單甘酯添加量對芝麻辣醬感官品質(zhì)和F的影響Fig.1 The effect of monoglyceride additive amount on sensory quality and F of sesame chili paste

由圖1可知，芝麻辣醬的感官評分在加入單甘酯量為0.12%～0.16%時，隨著單甘酯量的增多逐漸升高，同時F逐漸減少；單甘酯量在0.16%～0.20%時，隨著其添加量增多，評分逐漸降低，F(xiàn)逐漸升高且穩(wěn)定性也有所降低；當(dāng)單甘酯添加量為0.16%時，可以吸附芝麻辣醬顆粒，防止結(jié)塊，此時芝麻辣醬的口感較好，芝麻香味突出，感官評分最高，為89.1分，F(xiàn)為25%。當(dāng)單甘酯添加量超過0.16%時，乳化效果不好，其展開性差，此時感官評分逐漸降低，F(xiàn)逐漸升高，導(dǎo)致芝麻辣醬的組織形態(tài)越來越差。綜合以上結(jié)果與分析，選取單甘酯最佳量為0.16%。

2.2 黃原膠添加量對芝麻辣醬感官品質(zhì)和F的影響

圖2 黃原膠添加量對芝麻辣醬感官品質(zhì)和F的影響Fig.2 The effect of xanthan gum additive amount on sensory quality and F of sesame chili paste

由圖2可知，加入黃原膠為0.04%～0.10%時，感官評分隨著黃原膠的加入量的增加逐漸上升，而F逐漸減少，在加入量為0.10%時，因黃原膠在醬料體系中具有假塑性，能增強口感，又會增強芝麻辣醬的風(fēng)味，使醬體均勻，涂抹性好，此時感官評分最高，為82.2分，F(xiàn)最小，為31%；加入黃原膠超過0.10%時，隨著其加入量的加大，感官得分有所降低，F(xiàn)增大，從組織形態(tài)來看，大量地加入黃原膠會影響它的延展性。綜合結(jié)果與分析，選取黃原膠最適量為0.10%。

2.3 二氧化硅添加量對芝麻辣醬感官品質(zhì)和F的影響

圖3 二氧化硅添加量對芝麻辣醬感官品質(zhì)和F的影響Fig.3 The effect of silica additive amount on sensory quality and F of sesame chili paste

由圖3可知，二氧化硅的量為0.16%～0.80%時，隨著二氧化硅量的增加，芝麻辣醬感官得分逐漸上升，而F逐漸降低，此時二氧化硅吸收了一定量的油脂，可以防止因貯存引起的結(jié)塊，增加其流動性。當(dāng)二氧化硅加入量為0.80%時，感官得分最高，為87.4分，而油浮度最小，為8%。綜合以上結(jié)果與分析，選取二氧化硅最佳量為0.80%。

2.4 硬脂酸鈣添加量對芝麻辣醬感官品質(zhì)和F的影響

圖4 硬脂酸鈣添加量對芝麻辣醬感官品質(zhì)和F的影響 Fig.4 The effect of calcium stearate on sensory quality and F of sesame chili paste

由圖4可知，當(dāng)硬脂酸鈣的量為0.16%～0.64%時，感官得分隨著硬脂酸鈣加入量的增大而升高，且在0.64%時穩(wěn)定性最好，硬脂酸鈣在香辛料中作為抗結(jié)劑使用，它可以防止因長期貯存的制品結(jié)塊。因此從組織形態(tài)來看，醬體比較均勻，析油較少，從香味和口感來看,芝麻香味突出，咸辣適口，此時感官評分最高，為92.8分，F(xiàn)最小，為18%，但在添加量為0.64%后，感官評分隨著添加量的增加而降低，F(xiàn)較高，綜合以上結(jié)果與分析，選取最適硬脂酸鈣添加量為0.64%。

2.5 正交試驗

由表3中的R值可知，黃原膠量、單甘酯量、混合抗結(jié)劑量3個因素對芝麻辣醬穩(wěn)定性的影響大小順序為：混合抗結(jié)劑量>單甘酯量>黃原膠量，根據(jù)正交試驗結(jié)果，其最佳參數(shù)為A3B2C3。即黃原膠量為0.12%，單甘酯量為0.16%，混合抗結(jié)劑(硬脂酸鈣∶二氧化硅為1∶1)量為1.60%。

表4 正交試驗結(jié)果方差分析Table 4 The variance analysis of orthogonal test results

以感官評分為主進行方差分析(見表4)，由于顯著水平P<0.05，因此，該結(jié)果表明因素C對試驗結(jié)果有顯著性影響，因素A，B對試驗結(jié)果沒有顯著性影響。

選取樣本A1B3C3及優(yōu)化組合A3B2C3進行驗證，結(jié)果表明，A1B3C3組合感官平均分為91分，更高，說明按照上述添加配比所得的芝麻辣醬穩(wěn)定性更好，即芝麻辣醬食品添加劑最優(yōu)配比為黃原膠0.08%，單甘酯0.18%，混合抗結(jié)劑(硬脂酸鈣∶二氧化硅為1∶1)1.60%。

2.6 不同儲藏溫度下過氧化值的變化

芝麻辣醬的過氧化值在不同儲藏溫度下的變化情況見圖5。

圖5 不同貯藏溫度下芝麻辣醬的過氧化值變化Fig.5 The changes in peroxide values of sesame chili paste under different storage temperatures

由圖5可知，芝麻辣醬的過氧化值隨著貯藏時間的增長而上升，芝麻辣醬在貯藏溫度變化時過氧化值的增長速度依次為60 ℃>50 ℃>25 ℃，且貯藏時溫度升高，芝麻辣醬的過氧化值變化速率加快明顯，加速了油脂的氧化變質(zhì)，感官品質(zhì)更容易變差。根據(jù)Q/RPJS 0002S-2019《半固態(tài)(醬)調(diào)味料》和GB 31644-2018《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 復(fù)合調(diào)味料》中理化指標(biāo)規(guī)定，將0.25 g/100 g的過氧化值設(shè)定為芝麻辣醬貨架期目標(biāo)終點值，在50，60 ℃條件下，芝麻辣醬的儲藏時間分別為78 d和38 d。

2.7 芝麻辣醬貨架期的預(yù)測結(jié)果

為了探究芝麻辣醬與溫度之間的關(guān)系，根據(jù)0級和1級化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)原理， 對芝麻辣醬在貯藏溫度變化時的過氧化值影響進行回歸分析，結(jié)果見表5。

表5 不同貯藏溫度下芝麻辣醬的過氧化值 變化回歸方程Table 5 The regression equations of peroxide values of sesame chili paste under different storage temperatures

由表5可知，在溫度相同時，0級反應(yīng)方程的回歸系數(shù)小于1級，擬合度低，說明芝麻辣醬產(chǎn)生的游離脂肪酸和氫過氧化物遵循1級化學(xué)反應(yīng)動力模型；芝麻辣醬品質(zhì)變化受溫度的影響，隨著溫度的上升，k值增大，其氧化速率加快；利用k值，通過1.5中計算式得出芝麻辣醬過氧值的活化能Ea和Q10，將Q10代入貨架期式(3)中，求出芝麻辣醬25 ℃常溫下的儲藏期為498 d。

3 結(jié)論

由單因素試驗及正交試驗數(shù)據(jù)可知芝麻辣醬中所添加食品添加劑的最優(yōu)參數(shù)配比：以芝麻辣醬40 g為基準(zhǔn)，其中穩(wěn)定劑選取黃原膠量為 0.08%，乳化劑選取單甘酯量為0.18%，抗結(jié)劑選取混合抗結(jié)劑為1.60%，混合抗結(jié)劑的組成為硬脂酸鈣∶二氧化硅質(zhì)量比1∶1，感官評分為91分，F(xiàn)為25%。在此條件下得到的芝麻辣醬在色澤上呈棕黃色，芝麻香味濃郁，組織狀態(tài)較穩(wěn)定，香辣適中，口感較好。

芝麻辣醬在不同溫度貯藏條件下，隨著溫度的上升，氧化速率加快，其變化規(guī)律符合1級動力學(xué)原理，在50 ℃儲藏條件下，芝麻辣醬的儲藏時間為78 d；在60 ℃儲藏條件下，芝麻辣醬的儲藏時間為38 d。根據(jù)貨架期預(yù)測公式推出，在常溫25 ℃條件下，芝麻辣醬的保質(zhì)期為498 d。通過對芝麻辣醬穩(wěn)定性和貨架期預(yù)測進行初步探究，為食品添加劑在芝麻辣醬的中的食用安全應(yīng)用提供了理論參考，為芝麻辣醬工業(yè)化生產(chǎn)提供了技術(shù)支持。