蝦皮醬加工過程中脂質氧化及抗氧化研究

盧逸夫，王靈昭，錢亮亮，高文清，曹榮

（1.江蘇海洋大學食品科學與工程學院，江蘇 連云港 222005；2.連云港市質量技術綜合檢驗檢測中心，江蘇 連云港 222006；3.味芳樓食品（江蘇）有限公司，江蘇 連云港 222346；4.中國水產科學研究院黃海水產研究所，山東 青島 266071）

毛蝦，個體小，長3 cm左右，在中國沿岸的水域中均有分布，平均每年捕獲量為38萬t，大約占全世界蝦種平均捕獲量的30%以上，遠超過世界其他地區任何種類的蝦。但因毛蝦體積小、蝦殼薄、蝦肉少，不利于產品的保鮮，所以捕撈之后必須迅速運上岸，在工廠中進行加工。蝦皮是毛蝦的干制品，蝦皮醬是以蝦皮為主要原料，經相應工序加工制成的水產調味醬。水產加工品的脂質氧化程度是決定產品品質及貨架期的重要因素，受脂肪酸組成、加工方式、水分、內源脂肪酶、金屬離子、光線等諸多因素影響[1-2]。蝦皮中的不飽和脂肪酸在加工過程中極易受到自身和環境的影響[3]，導致產品的風味、色澤乃至營養價值都發生巨大變化[4]。而且，蝦皮中含有豐富的微量金屬元素，在加工及儲藏過程中極易誘發、催化脂質氧化反應[5]。本文所述的蝦皮醬為含油型半固態調味料，總脂含量高。含油型半固態調味料的部分標準，對于產品脂質氧化指標存在一定要求，如：辣椒醬要求酸價≤4.0 mg/g；芝麻醬要求酸價≤4.0 mg/g、過氧化值≤0.25 g/100 g；花生醬要求酸價≤3.0 mg/g、過氧化值≤0.25 g/100 g。地方標準DB11/516—2008《半固態（醬）調味品衛生要求》和部分企業標準Q/HCYS 0001 S—2019《半固態復合調味料（含油型）》、Q/YJX 0002 S—2021《半固態調味料（含油型）》也對該類產品的酸價和過氧化值做出要求。因此，對于蝦皮醬加工過程中脂質氧化及抗氧化進行研究具有現實意義。添加抗氧化劑是抑制脂質氧化及延長產品貨架期的有效途徑[6]。雖然天然抗氧化劑在食品中的抗氧化效果略遜于化學合成抗氧化劑，但是安全性高，更容易被消費者接受[7-9]。有研究表明，復合抗氧化劑的抗氧化能力顯著高于單一抗氧化劑的抗氧化能力[10]，幾種天然抗氧化劑的復配抗氧化效果甚至和化學合成抗氧化劑的抗氧化效果相當[11-13]。因此，本文在研究蝦皮醬加工過程中的脂質變化基礎上，研究天然抗氧化劑在蝦皮醬中的應用，以期為蝦皮醬產品的生產提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蝦皮：市售；迷迭香：上海譽鑫食品添加劑商行；乙二胺四乙酸二鈉（disodium EDTA，EDTA-2Na）：青島大偉生物工程有限公司；維生素 E（vitamin E，VE）：山東魯維制藥有限公司。以上均為食品級。

總膽固醇（total cholesterol，TC）試劑盒、甘油三酯（triglyceride，TG）試劑盒：南京建成科技有限公司；鹽酸、乙醇、石油醚、碘化鉀、三氯乙酸、異丙醇、乙醚、堿性藍6B、無水硫酸鈉、三氯甲烷、氫氧化鉀、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉（均為分析純）、硫代巴比妥酸（98.5%）：國藥集團化學試劑有限公司；冰乙酸（分析純）、1，1，3，3-四乙氧基丙烷（97%）：上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 儀器與設備

四孔式數顯恒溫水浴鍋（HH-4）：上海維城儀器有限公司；電熱鼓風干燥箱（101-3）：上海陽光實驗儀器有限公司；雙光束紫外可見分光光度計（T9CS）：北京普析通用儀器有限責任公司；數顯水浴恒溫振蕩器（SHA-CA）：金壇市維誠實驗器材廠；離心機（HS-F16/3）：賽默飛世爾科技公司；真空旋轉蒸發器（R-210）：瑞士步琦有限公司；冰箱（BCD-452WDPF）：青島海爾股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蝦皮醬的制備

蝦皮醬的制備如圖1所示。

圖1 蝦皮醬的制備Fig.1 Preparation of shrimp skin paste

選取新鮮蝦皮，去雜篩選后經油炸（130℃、10 min左右），炸至金黃色后濾油冷卻至室溫備用。油溫120℃時，將配料和蝦皮按照一定的比例混合、炒制，炒制20 min左右后降溫，物料降至室溫后加入抗氧化劑，攪拌混勻，后經殺菌（80℃、30 min）、冷卻、包裝，即得成品。

1.3.2 產品加工過程的脂質變化

參照孫甜甜等[14]的方法進行樣品處理：分別稱取100 g油炸前蝦皮、油炸后蝦皮、炒制用混料、灌裝用物料、殺菌后物料，勻漿，加入 200 mL 氯仿/甲醇（2∶1，體積比）溶液進行攪拌、浸提4 h（25℃），過濾并用少量溶液沖洗濾渣，合并濾液后加入35 mL的0.9%氯化鈉溶液，振蕩搖勻后靜置過夜，溶液明顯分層后收集下層氯仿層，通過無水硫酸鈉脫水后移至旋蒸瓶中，于40℃下真空旋蒸后得到待測油脂。測定樣品總脂含量、甘油三酯含量、膽固醇含量、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量、酸價和過氧化值。

1.3.3 不同抗氧化劑對蝦皮醬脂質氧化的影響

根據GB2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》，選擇迷迭香、EDTA-2Na和VE為抗氧化劑。在降溫工序中分別加入不同濃度的迷迭香（0、0.030、0.090、0.150、0.225、0.300 g/kg）、EDTA-2Na（0、0.007 5、0.022 5、0.037 5、0.056 3、0.075 0 g/kg）和VE（0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g/kg），然后對灌裝后物料進行加速氧化試驗，研究不同抗氧化劑對蝦皮醬脂質氧化的影響。

加速氧化試驗采用Schaal烘箱加速氧化法[15]：將樣品密閉于碘量瓶中，置于烘箱（60±1）℃中加速氧化，每隔8 h搖勻樣品并隨機交換位置。樣品加速氧化5 d后分析酸價（acid value，AV）、過氧化值（pero xide value，POV）。

1.3.4 抗氧化劑復配研究

將迷迭香、EDTA-2Na和VE3種抗氧化劑按照GB 2760—2014的使用原則進行復配。以迷迭香濃度（A）、EDTA-2Na濃度（B）、維生素E濃度（C）為考察因素，利用Design-Expert 11軟件的Box-Benhken進行試驗方案設計，如表1所示。按照各方案配制不同樣品，用超聲波輔助樣品溶解，將樣品置于密封玻璃瓶中備用。采用加速氧化試驗分析灌裝后物料的酸價和過氧化值。

表1 復配抗氧化劑試驗方案Table 1 Experiment scheme of compound antioxidant

1.3.5 復配抗氧化劑優選及驗證

通過Design-Expert 11軟件可以預測到不同方案的復配抗氧化劑。結合不同復配抗氧化劑的效果預測、經濟成本、蝦皮醬實際生產需要，挑選出3組較優的配方進一步優選、驗證。

1.3.6 指標測定

總脂測定參考GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》的酸水解法；丙二醛含量測定參考GB 5009.181—2016《食品安全國家標準食品中丙二醛的測定》的分光光度法；酸價測定參考GB 5009.229—2016《食品安全國家標準食品中酸價的測定》的冷溶劑指示劑滴定法；過氧化值測定參考GB 5009.227—2016《食品安全國家標準食品中過氧化值的測定》的滴定法。取一定量的樣品中提取的總脂，分別用無水乙醇稀釋，濃度為1∶9（g/mL），采用試劑盒法分析樣品的總膽固醇、甘油三脂含量。

1.4 數據處理

數據以平均值±標準差表示（n=3）；采用Excel、IBM SPSS Statistics 20、Origin 2018 及 Design Expert 11等軟件處理和分析數據。

2 結果與分析

2.1 產品加工過程的脂質變化

在蝦皮醬加工的5個關鍵流程中分別取樣，研究加工過程中蝦皮醬脂質指標的變化，結果如表2所示。

表2 蝦皮醬加工過程中脂質變化Table 2 Lipid changes of shrimp skin paste during processing

由表2可知，各樣品的總脂含量均有顯著性差異（P＜0.05）。殺菌后物料的總脂含量高達43.89 g/100g，這說明研究蝦皮醬加工過程中的脂質氧化及抗氧化具有現實意義。油炸前蝦皮的總脂含量為3.35 g/100 g，油炸過后達到60.43 g/100 g，加工過程中因加入配料使得總脂含量顯著降低（P＜0.05）。殺菌后物料總脂含量顯著性下降（P＜0.05），可能因為產品殺菌過程促進了脂肪氧化，且由于水解和熱氧化的作用產生的游離脂肪酸或過氧化物分解產生了醇、羥基酸和酸類等小分子物質，這與Sioen等[16]的研究結果一致。

蝦皮本身幾乎不含甘油三酯（TG），產品中的TG主要源于大豆油及配料。各樣品的TG含量均有顯著性差異（P＜0.05），在各取樣點呈現時高時低現象，主要原因是與配料及不同工序有關。蝦皮膽固醇（TC）含量在油炸后均顯著降低（P＜0.05），油炸過程中膽固醇會流失于油炸用油，此外配料的添加會稀釋樣品的TC含量。物料在炒制、殺菌等加熱過程中配料（如洋蔥、大蒜、蔥等）的脫水會產生水分的蒸氣蒸餾作用，且各原輔料料之間會產生成分交換，此外動物油脂中的膽固醇在高溫下會被氧化，生成對人體有害的羰基膽固醇[17]，這些原因會導致物料中TG和TC變化。

丙二醛（MDA）是脂質過氧化物分解產物的一種，具有細胞毒性，會引起蛋白質、核酸等生命大分子的交聯聚合，其含量可反映油脂過氧化程度[18-19]。油炸后蝦皮MDA含量由0.382 mg/kg顯著地降低到0.145 mg/kg（P＜0.05），原因在于油炸過程中蝦皮和大豆油之間的成分交換以及熱處理過程中小分子化合物的蒸餾蒸發。炒制導致物料的MDA含量從0.240 mg/kg顯著地升高到0.604 mg/kg（P＜0.05），這說明炒制過程中熱作用以及物料成分之間的相互作用導致脂肪氧化產生的過氧化物會逐步分解生成低級的醛、酮、醇、羧酸及雜環化合物等[20]，MDA含量顯著升高[21]。殺菌處理導致MDA含量的升高不顯著（P＜0.05），這可能與殺菌前對物料的排氣以及殺菌強度有關。

酸價（AV）和過氧化值（POV）是反應脂質氧化程度，判斷脂質品質的重要指標[22]。AV體現了油脂中游離羧酸基團的量，其數值的大小與油脂中所含游離脂肪酸量多少有關。AV越大，表明脂質氧化程度越高[23]。在高溫條件下，油脂受熱易氧化導致其中酯鍵斷裂而產生大量游離脂肪酸，從而造成AV過高[24]。炒制和殺菌后物料的AV顯著升高（P＜0.05），這是由于溫度升高加速酰基甘油熱解，生成游離脂肪酸[25]，而且蝦皮含有豐富的微量金屬元素，受熱條件下可加速催化油脂氧化、加快油脂氧化速度[26]。POV主要反映油脂中氫過氧化物的含量，通常與AV協同判定脂質品質[27]。氫過氧化物是脂質氧化產生的初級氧化產物。長時高溫處理會使脂質氧化作用加速，POV升高。炒制導致物料的POV顯著降低（P＜0.05），原因在于氫過氧化物的分解速率與其生成速率之間的關系會影響POV的變化[28]。殺菌使物料的POV無顯著變化（P＞0.05），可能由于物料中含有的少量水分水化金屬離子而降低其催化活性[29]，物料中的香辛料（胡椒、辣椒、生姜等）對脂質具有抗氧化作用[30]，此外殺菌的強度較低也會使得POV無顯著變化[31]。《調味料產品生產許可證審查細則（2006版）》規定，含油性半固態調味料的發證檢驗、監督檢驗、出廠檢驗除芝麻醬外，都應對酸價和過氧化值項目做相關檢測，因此本文后續選擇AV和POV作為脂質抗氧化研究指標。

2.2 不同抗氧化劑對蝦皮醬AV和POV的影響

在蝦皮醬加工的降溫工序中，分別加入不同濃度的EDTA-2Na，加速氧化5 d后分析樣品的AV、POV，結果如圖2所示。

圖2 添加EDTA-2Na對蝦皮醬AV和POV的影響Fig.2 Effects of EDTA-2Na addition on AV and POV of shrimp skin paste

由圖2可知，添加EDTA-2Na能夠有效降低蝦皮醬的AV和POV。EDTA-2Na濃度≤0.0375 g/kg時，AV和POV均隨濃度的增加而顯著下降（P＜0.05）。EDTA-2Na濃度≥0.037 5 g/kg時，AV和POV隨濃度的增加均無顯著性下降（P＞0.05）。EDTA-2Na通過螯合物料中能促進氧化作用的微量金屬元素來提升產品的抗氧化性[32]。綜合考慮，后續抗氧化劑復配試驗中，EDTA-2Na的適宜濃度為0.007 5 g/kg～0.037 5 g/kg。

在蝦皮醬加工的降溫工序中，分別加入不同濃度的迷迭香，加速氧化5 d后分析樣品的AV、POV，結果如圖3所示。

圖3 添加迷迭香對蝦皮醬AV和POV的影響Fig.3 Effects of rosemary addition on AV and POV of shrimp skin paste

由圖3可知，添加迷迭香能夠有效降低蝦皮醬的AV和POV。迷迭香濃度≤0.225 g/kg時，AV隨濃度的增加，在 0.030、0.090、0.225 g/kg濃度呈顯著下降（P＜0.05）。迷迭香濃度≤0.300 g/kg時，POV隨濃度的增加，在0.030、0.090、0.300 g/kg濃度呈顯著下降（P＜0.05）。GB 2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》規定同一功能的食品添加劑在混合使用時，各自用量占其最大使用量的比例之和不應超過1。此外，在選擇食品添加劑濃度時，還應考慮其經濟性及其對指標值絕對值變化的影響。綜合考慮，后續抗氧化劑復配試驗中，迷迭香的適宜濃度為0.030 g/kg～0.150 g/kg。

在蝦皮醬加工的降溫工序中，分別加入不同濃度的VE，加速氧化5 d后分析樣品的AV、POV，結果如圖4所示。

圖4 添加VE對蝦皮醬AV和POV的影響Fig.4 Effects of VEaddition on AV and POV of shrimp skin paste

由圖4可知，添加VE均能夠有效降低蝦皮醬的AV和POV。VE濃度≤0.4 g/kg時，AV隨濃度的增加，在 0.1、0.2、0.4 g/kg 濃度呈顯著下降（P＜0.05）。VE濃度≤0.3 g/kg時，POV隨濃度的增加均顯著下降（P＜0.05）。繼續增加VE濃度，AV和POV均無顯著變化（P＞0.05）。迷迭香的主要成分是多酚類化合物，張佳欣[33]發現多酚與VE按照一定比例混合時，DPPH·的清除能力隨著混合物濃度的升高而增強，因此值得進一步研究迷迭香和VE復配物對蝦皮醬脂質的抗氧化效果。綜合考慮，后續抗氧化劑復配試驗中，VE的適宜濃度為0.2 g/kg～0.4 g/kg。

2.3 抗氧化劑復配研究

根據設計方案，將3種抗氧化劑以不同濃度進行配比后，分別放入降溫工序后的蝦皮醬中，進行加速氧化試驗，測定每組蝦皮醬的AV和POV，結果如表3所示。

表3 試驗設計方案和及結果Table 3 Experimental scheme and results

通過Design-Expert 11軟件對AV和POV進行回歸擬合，分別建立AV和POV的Special Quadratic回歸方程。AV=0.240 35+0.534 167A-0.296 667B-0.634C-3.611 11AB+0.708 333AC+2.833 33BC-6.104 7A2-11B2+0.652 5C2；POV=0.018 531-0.020 423A+0.098 557B+0.076 012C-0.027 643AB+0.047 369AC-0.500 443BC-0.238 710A2-0.510 829B2-0.138 717C2。

對AV和POV的回歸方程模型進行方差分析，結果見表4和表5。

表4 AV的二次回歸方程模型方差分析Table 4 Analysis of variance for quadratic regression equation of AV

由表4可知，回歸方程模型的P＜0.01，表明該模型極顯著；模型失擬項的P=0.579 1＞0.05，說明模型失擬不顯著。因此，該方程模型可以預測響應值。各模型項P值越小，試驗設計水平下對響應值影響程度越大，因此對響應值AV影響大小為A＞C＞B。A、C項的P＜0.01，說明迷迭香濃度和VE濃度對響應值有極顯著的影響。AB、AC和BC項的P＞0.05，說明迷迭香濃度、EDTA-2Na濃度和VE濃度彼此間交互作用不顯著。相關系數R2=0.976 5說明回歸方程擬合程度較好。校正系數R2Adj=0.946 3，預測系數R2Pre=0.841 6，變異系數C.V.%=4.72，表明此模型置信度高；模型信噪比=19.702 6＞4，說明此模型具有足夠強的信號強度，模型有效。

由表5可知，該回歸方程模型的P＜0.01，表明該方程模型極顯著；模型失擬項的P=0.420 8＞0.05，說明模型失擬不顯著。因此，該方程模型可以預測響應值。各模型項對響應值POV影響大小依次為A＞C＞B。一次項 A、B、C 的 P＜0.01，說明迷迭香濃度、EDTA-2Na濃度和VE濃度對響應值有極顯著的影響。由交互項AB、AC和BC的P值可知，迷迭香濃度和EDTA-2Na濃度、迷迭香濃度和VE濃度的交互作用均不夠顯著，而EDTA-2Na濃度和VE濃度的交互作用顯著。

2.4 復配抗氧化劑優選及驗證

復配抗氧化劑優選及驗證結果如表6所示。

表6 復配抗氧化劑優選及驗證Table 6 Optimization and validation of compound antioxidant

由表6可知，3組復配抗氧化劑配方的響應值實際測量值與回歸方程模型的預測值基本吻合，偏差較小。與空白組相比，添加了復配抗氧化劑的蝦皮醬的AV和POV大幅下降，說明復配抗氧化劑能顯著提高蝦皮醬脂質的氧化穩定性。基于產品工業化生產的成本節約，選擇配方3（0.150 g/kg迷迭香+0.037 g/kg EDTA-2Na+0.200 g/kgVE）作為復配抗氧化劑更為適宜。

3 結論

蝦皮醬總脂含量高達43.89 g/100 g，因此為提高產品脂質氧化穩定性和延長產品貨架期，研究添加抗氧化劑對產品脂質氧化的影響具有現實意義。配料的稀釋作用可顯著降低蝦皮醬制備過程中物料的總脂、甘油三酯、膽固醇和酸價（P＜0.05）。炒制導致物料的甘油三酯含量和過氧化值顯著降低（P＜0.05），膽固醇含量、丙二醛含量和酸價顯著升高（P＜0.05）。殺菌導致物料的酸價顯著升高（P＜0.05），而對過氧化值的影響不顯著（P＞0.05）。添加抗氧化劑迷迭香、EDTA-2Na、VE可顯著增強蝦皮醬的抗氧化性。各抗氧化劑對響應值影響程度的大小為迷迭香濃度＞VE濃度＞EDTA-2Na濃度。以物料質量為基準，最優復配抗氧化劑的配方為0.150 g/kg迷迭香+0.037 g/kg EDTA-2Na+0.200 g/kg VE。研究結果為蝦皮醬生產過程中抗脂質氧化提供技術指導及理論支持。