湘西香肠复配抗氧化剂配方优化

顾仁勇，杨万根

(吉首大学 化学化工学院，湖南 吉首，416000)

湘西香肠复配抗氧化剂配方优化

顾仁勇*，杨万根

(吉首大学 化学化工学院，湖南 吉首，416000)

研制一种复配抗氧化剂用于延长湘西香肠的保藏期。采用响应面法，以POV(过氧化值)为响应值，建立了Vc(抗坏血酸)、植酸和茶多酚对POV影响的方程模型，优选了复配抗氧化剂配方。并以TBARS(硫代巴比妥酸)值和POV为评价指标，测定了复配抗氧化剂结合真空包装对湘西香肠的实际保藏效果。茶多酚和植酸以及茶多酚和Vc之间存在抗氧化协同增效效应， Vc和植酸间无增效作用；复配抗氧化剂配方为Vc用量0.36 g/kg、植酸用量0.06 g/kg、茶多酚用量0.14 g/kg，此配方结合真空包装可使湘西香肠保藏期限达160 d。

Vc；植酸；茶多酚；复配抗氧化剂；湘西香肠

湘西香肠是中式香肠的一类，是我国典型传统肉制品之一，因其配料中含有30%左右的脂肪，易发生脂质氧化而对产品品质产生影响[1]。研究表明，脂肪及脂肪氧化产生的烃、醛、酮、酸等挥发性小分子物质对于香肠特征风味的形成具有重要贡献[2-6]，但脂肪氧化过度产生的脂肪酸、醛、酮等成分则会导致香肠过氧化值升高，并产生明显的酸败味，这也是香肠类腌腊肉制品品质劣败的主要原因之一[7-9]。也有研究指出对于香肠异味的产生，脂肪氧化所起作用远大于微生物的活动[10]。

防止香肠过度氧化直接而有效的方法是添加抗氧化剂。抗氧化剂按其来源可分人工合成和天然抗氧化剂。人工合成抗氧化剂虽然具有价格较低、效果显著等优势，但其安全性却一直是公众担心的问题，所以天然、高效、低毒的天然抗氧化剂的研究和应用已成为食品抗氧化剂发展的必然趋势[11]。大量研究表明，多种抗氧化剂联合使用，其抗氧化活性往往大于同剂量的各单一抗氧化剂的活性之和，原因在于某些抗氧化剂之间存在明显的协同增效作用[12-13]。不同抗氧化剂之间的协同增效作用机理不同，且十分复杂，并受抗氧化剂的相对剂量、反应体系以及环境条件等因素影响[14-16]。因此研究抗氧化剂之间的协同增效作用，寻找高效、低毒的复配天然抗氧化剂对于防止香肠过度氧化具有重要意义[17]。

茶多酚、植酸和Vc(抗坏血酸)是我国允许用于香肠产品的三类天然抗氧化剂[18-20]。研究显示，植酸与茶多酚[21]、Vc与茶多酚[22]之间存在协同增效作用[23]，但植酸与Vc间的协同作用效果以及茶多酚、植酸和Vc三者复配的作用效果和最佳配比均未见报道。本研究采用Box-Behnken试验设计方法，探讨茶多酚、植酸和Vc三种天然抗氧化剂在湘西香肠中使用时的相互作用效果，优选最佳复配比例，以开发一种可用于湘西香肠实际生产的复配天然抗氧化剂。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

香肠，由湘西自治州榜爷食品有限品公司加工生产；茶多酚，江西绿康天然产物有限责任公司；植酸，郑州势成化工食品有限公司；Vc，郑州生隆生物科技有限公司；分析试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

DZ-500H双室真空包装机，长沙普越包装设备有限公司；FA2004B电子分析天平，上海平轩科学仪器有限公司；FSH-2A高速匀浆机，西安精大检测设备有限公司；722分光光度计计，上海奥析科学仪器有限公司；TG16-Ⅱ台式高速离心机，杭州雷琪实验器材有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 湘西香肠生产工艺

以新鲜猪肉为原料，瘦肉与肥肉质量比约为7∶3，切为丁状，按肉质量计称取抗氧化剂、4.0%食盐及其他辅料，拌和均匀，加入肉丁中拌匀，低温(0～10 ℃)腌制48 h后灌入肠衣，晾挂24 h，入烤房炭火烘烤8～10 h使香肠脱水干燥，再入车间晾挂成熟15 d，定量真空包装，自然存放。

1.3.2 复配抗氧化剂优选Box-Behnken试验设计

GB 2670—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用卫生标准》规定：茶多酚和植酸在香肠中的最大使用量分别为0.4 g/kg和0.2 g/kg，Vc可根据生产需要添加；同功能食品添加剂混合使用时，各自用量占其最大使用量的比例之和不超过1.0。依此原则，设定Box-Behnken试验中茶多酚用量的高水平为0.2 g/kg，植酸用量的高水平为0.1 g/kg；参考有关文献[24-25]并进行单因素试验，确定Vc用量水平。采用Box-Behnken试验方法设计优选复配抗氧化剂试验方案。按照1.3.1节工艺生产香肠，自香肠开始生产计第60天取样测定产品POV，测定重复3 次，结果取平均值，以POV为评价指标，优选复配抗氧化剂配比。

1.3.3 复配抗氧化剂对香肠保藏效果的测定

为测定复配抗氧化剂在香肠中的实际保藏效果，按照试验确定的Vc、植酸和茶多酚的复配比例用量添加到香肠中，按1.3.1节所述湘西香肠生产工艺加工生产，产品真空包装后自然存放，以未加抗氧化剂的香肠产品为对照。自香肠开始生产计，每20 d取样测定香肠POV和TBARS值，指标测定重复3次，结果取平均值，评价优选出的复配抗氧化剂在香肠中的实际保藏效果。

1.3.4 测定方法

1.3.4.1 POV测定

按照GB/T 5009.37—2003《食用植物油卫生标准分析方法》中第4.2.1节的滴定法测定POV(g/100g)。

1.3.4.2 硫代巴比妥酸(TBARS)值测定[26]

取10 g样品研成糊状，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后高速匀浆30 s，双层滤纸过滤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 ℃恒温水浴40 min，取出冷却1 h 后，以16 000 r/min 离心5 min，上清液加10 mL三氯甲烷摇匀，静置分层后取上清液，分别在532 nm和600 nm 波长处比色，记录吸光值，按公式(1)计算TBARS(mg/100g)值：

TBARS=(A532nm-A600nm)×72.6×10/155

(1)

2 结果与分析

2.1 Vc用量的确定试验结果

固定茶多酚和植酸用量分别为0.4 g/kg和0.2 g/kg，Vc用量分别为0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g/kg，按照1.3.1节所述方法处理，自香肠开始生产计第60 d，取样测定产品POV。结果见图1。

图1 Vc用量对湘西香肠POV的影响Fig.1 Effect of Vc on POV of Xiangxi sausage

由图1可见，随着Vc用量的增大，香肠的POV随之降低，表明抗氧化能力随之增大。Vc用量达0.6 g/kg时，POV为0.041 g/100g，Vc用量进一步增大至0.8 g/kg和1.0 g/kg时，POV分别为0.036 g/100g和0.029 g/100g，降低已不明显。因此，选定Box-Behnken试验设计中Vc高水平为0.6 g/kg。

2.2 响应面优化试验结果

2.1.1 Box-Behnken试验设计方案及结果分析

根据1.3.3节的设计原则和2.1节试验结果，设计Vc、植酸和茶多酚的复配优选响应面试验因素水平表如表1。

表1 响应面试验因素水平表

采用Design-Expert 8.05软件对Vc、植酸和茶多酚复配优化试验进行试验设计和数据处理。各试验组按1.3.1节所述方法生产操作，测定产品第60天的POV为响应值，优选复配抗氧化剂配方。试验方案及POV测定结果见表2。

表2 响应面试验设计及结果

对表2中的试验数据进行多元回归拟合，可得到3个试验因素对响应值POV(Y)影响的一次效应、二次效应及交互效应的回归方程如下：

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

为了解释回归方程的有效性及各因素对POV(响应值)的影响程度，对回归方程进行方差分析，结果见表3。

表3 回归方程的方差分析

注：*.差异显著(P<0.05)，**.差异极显著(P<0.01)。

由表3的分析结果还可知，3个试验因素一次项A、B、C和二次项A2、B2、C2对响应值影响极显著，表明试验中Vc用量、植酸用量和茶多酚用量变化都对香肠POV具有极显著的影响，且这种影响也并非简单的线性关系。由3个因素F值大小可推断对POV影响的主次顺序为：C>B>A，即茶多酚用量对香肠POV影响最大，植酸用量影响次之，Vc用量影响最小。

方差分析显示，交互项AC、BC对响应值影响极显著，AB影响不显著，表明试验因素B与C、A与C间存在极显著的交互效应，而因素A与B间无交互效应，即植酸与茶多酚、Vc与茶多酚对香肠的抗氧化存在协同效应，但Vc与植酸间无协同效应。由交互项F值大小还可推断，植酸与茶多酚(BC)的抗氧化协同效应大于Vc与茶多酚(AC)的协同效应。

2.1.2 试验因素间的交互效应分析

为了充分考察因素各因素之间的交互效应，在固定某一因素为零水平的基础上，对原方程模型采用降维分析得回归方程如下：

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

依据回归方程作交互因素AC、BC和AB的响应面和等高线图见图1。

图1-a中，茶多酚用量和Vc用量的交互作用等高线接近椭圆状，响应面图中茶多酚用量变化较Vc用量变化形成的曲面坡度更为陡峭，表明两因素交互效应明显，而茶多酚对POV的影响更大[28]；当茶多酚用量约为0.14 g/kg和VC用量为0.36 g/kg左右时，POV存在最小值，随着两因素用量的降低和升高，POV均为增大趋势，表明茶多酚和Vc对香肠的抗氧化效果并非随各自用量增加而增强的简单加和关系，而是存在协同增效效应，且其协同增效作用与2因素的用量比例有直接关系。图1-b中，从茶多酚与植酸交互作用的等高线形状和相应面坡度同样可以看出，2因素交互效应明显，且茶多酚对POV的影响大于植酸；当茶多酚用量为0.14 g/kg左右和植酸用量为0.06 g/kg左右时，POV存在最小值，随2因素用量的降低和升高，POV均为增大趋势，表明两者存在明显的协同增效作用，且其协同增效作用与2因素的用量比例有关。图1-c中，植酸与Vc交互作用等高线接近圆形，2因素之间交互效应不显著，这与表3中的方差分析结果一致，表明植酸与Vc的抗氧化性不存在协同增效效应，仅受各自用量变化的影响。

图1 各因素交互作用的响应面和等高线Fig.1 Contour and response surface plots showing the interactive effects of three factors on POV

2.1.3 复配抗氧化剂配方优选及验证试验结果

利用Design-Expert 8.05软件优化得复配抗氧化剂最佳配方为：Vc用量0.36 g/kg、植酸用量0.06 g/kg、茶多酚用量0.14 g/kg，此配方下香肠POV理论预测值为 0.027 1 g/100g。以此配方进行香肠抗氧化验证试验，共3 组平行试验，结果取平均值，得香肠实际POV为0.027 4 g/100g，与预测值接近，表明优选所得复配抗氧化剂可靠。

2.2 复配抗氧化剂对香肠保藏效果测定结果

采用优选的复配抗氧化剂，按1.3.3节方法进行湘西香肠保藏效果测定，结果见图2和图3。

图2 湘西香肠贮藏期间POV变化Fig.2 Changes in POV of Xiangxi sausage during storage

图3 湘西香肠贮藏期间TABRS值变化Fig.3 Changes in TABRS of Xiangxi sausage during storage

由图2可见，添加复配抗氧化剂的处理组香肠POV在80 d内增长较为缓慢，之后增速加快，至160 d开始又呈放缓趋势。与之相比，未添加抗氧化剂的对照组香肠POV明显大于相同贮藏时间下的处理组，在整个试验期间POV增长速度也明显快于处理组。图3结果显示，处理组香肠TBARS值在100 d内增加缓慢，100～140 d出现一个快速增加阶段，之后增速减缓。对照组香肠TBARS值明显大于相同贮藏时间下的处理组，20 ～60 d快速增加，之后增速减缓。上述结果表明，复配抗氧化剂对香肠产品氧化作用具有明显的抑制效果。POV是衡量脂肪酸一级氧化产物的指标，而TBARS值可衡量脂肪酸深层氧化的程度，在评价产品氧化程度方面两指标侧重点有所不同，从图1和图2中处理组香肠的POV和TBARS值测定结果来看，两者变化趋势具有较好的一致性。

我国香肠产品有关标准并未引入TBARS值为指标，GB 2730—2015《食品安全国家标准 腌腊肉制品》规定：香肠产品POV≤0.5 g/100g。对照组香肠贮藏第60 d时POV为0.43 g/100g，第80天时为0.61 g/100g，其贮藏期限为60 d左右；经复配抗氧化剂处理的香肠贮藏第160天时POV为0.46 g/100g，第180 d为0.68 g/100g，其贮藏期限可达160 d。

3 结论

在湘西香肠复配抗氧化剂的优选中，采用3因素3水平Box-Behnken响应面试验，建立了Vc、植酸和茶多酚3因素与香肠POV之间的数学模型。分析显示，Vc、植酸和茶多酚用量对香肠POV存在极显著影响，且茶多酚影响最强，植酸次之，Vc影响最小；茶多酚和植酸以及茶多酚和Vc之间存在抗氧化协同增效效应，且前者增效效应强于后者，但Vc和植酸间无增效作用；通过回归优化及验证试验确定复配抗氧化剂配方为：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肠，结合真空包装产品保藏期限可达160 d，能满足实际生产的需要。

[1] 安攀宇,陈韬.复配天然抗氧化剂在川味香肠中的应用[J].肉类研究,2012,26(2):37-42.

[2] 章建浩,曾弢,朱健辉,等.金华火腿传统加工过程中脂质分解氧化及其相关性研究[J].南京农业大学学报,2005,28(4):117-121.

[3] 王文艳,焦镭,宿时,等.油菜蜂花粉及其复合物在中式香肠中的抗氧化作用研究[J].食品工业科技,2014,35(3):316-321.

[4] ZHANG L, LIN Y H, LENG X J, et al.Effect of sage (Salviaofficinalis) on the oxidative stability of Chinese-style sausage during refrigerated storage[J]. Meat Science, 2013,95 (2):145-150.

[5] 周非白,孙为正,赵谋明.广式腊肠挥发性风味物质的形成机理及贮存与蒸煮的影响[J].食品与发酵工业,2012, 38(3): 17-22.

[6] 龙卓珊.广式腊肠风味形成机理及贮藏期变化研究[D].武汉:华中农业大学, 2010.

[7] 于海,秦春君,葛庆丰,等.中式香肠加工及贮藏中脂肪氧化对其品质特性的影响[J].食品科学,2012,33(13):119-125.

[8] 封莉,邓绍林,黄明,等.脂肪酶对中式香肠脂肪降解、氧化和风味的影响[J].食品科学,2015,36(1):51-58.

[9] 赵谋明,孙为正,吴燕涛,等.广式腊肠脂质降解与氧化的控制研究[J].食品与发酵工业,2007, 33(8): 10-13.

[10] MARTINEZ L,CILLA I,BELTRAN J A, et al.Effect of illumination on the display life of fresh pork sausages packaged in modified atmosphere.Influence of the addition of rosemary, ascorbic acid and black pepper[J].Meat Science, 2007, 75(3): 443-450.

[11] 周建平,郭华.几种抗氧化剂的溶解特性及其在大豆油中的应用[J].湖南农业大学学报,1999, 25(3): 208-212.

[12] LIU R H．Health of fruit and vegetables are from additive and synergistic combinations of phytochemicals[J].Am J Chin Nutr,2003,78( 3): 517s -520s.

[13] 赵翾,陈复生,李红良.一种新型复合天然抗氧化剂的研究[J].中国油脂,2006,31(7): 47-50.

[14] 黄克,崔春,赵谋明,等.天然抗氧化剂的增效作用及其对花生油抗氧化效果研究[J].现代食品科,2012,28(9):1 139-1 141.

[15] 龚艳振,徐亚健,刘华巍,等.天然抗氧化剂复配研究进展[J].食品科技,2012,37(6):264-267.

[16] 王岳飞,徐平,李磊,等.茶多酚与几种天然抗氧化物质的协同作用研究[J].茶叶科学,2010,30(2):109-114.

[17] 王文艳,贾彦杰,彭增起.天然抗氧化物在中式香肠中的应用研究进展[J].食品工业,2014,35(1):231-234.

[18] 赵保路.天然抗氧化剂茶多酚的健康作用及其机理[J].生物物理学报,2012,28( 5) : 426-437.

[19] 徐勇,梁丽敏,李春荣,等.维生素C和维生素E在广式腊肠中的应用研究[J].食品工业科技,2007,28(11):191-192.

[20] GB 2670—2014. 食品添加剂使用卫生标准[S].

[21] 董华强,汪跃华.茶多酚和植酸用于佛山得心斋扎蹄常温保鲜[J].食品科学,2002, 23(8): 243-246.

[22] 王吉磊.茶多酚和VC对肉仔鸡抗氧化性能和免疫性能的影响[D].沈阳:沈阳农业大学,2008.

[23] 王莹.茶多酚的抗氧化和抑菌活性及其增效剂[J].生物学杂志,2007,24(5):54-56.

[24] 申志涛.维生素C的抗氧化行为及其相关性质的理论研究[D].曲阜:曲阜师范大学,2010.

[25] 叶红德,郑大贵,余衍文,等.异VC 饱和脂肪酸酯在菜籽油中的抗氧化性能[J].食品科学,2008,29(1):83-85.

[26] 安攀宇,陈韬.复配天然抗氧化剂在川味香肠中的应用[J].肉类研究, 2012,26(2):37-42.

[27] 魏安池,代红丽.响应面分析法优化红花黄色素提取工艺条件[J].食品与机械, 2006,22(2): l1-13.

[28] 王永菲.响应面法的理论与应用[J].中央民族大学学报: 自然科学版, 2005,14(3): 236-240.

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

硕士，教授(本文通讯作者，E-mail：gry8565398@163.com)。

湖南省科技厅2015年重点研发计划项目(2015NK3020)

2016-05-02，改回日期：2016-06-06