复配天然抗氧化剂对人造肉抗氧化性能的研究

崔国梅，许方方，魏书信，刘丽娜，李顺峰，王安建

（河南省农业科学院农副产品加工研究所，河南郑州 450002）

0 引言

人造肉是将黑豆冷榨油后经挤压而成的黑豆制品，由于生产质量的需要，一般生产控制其油脂含量为5%～7%，油脂含量高极容易氧化哈败。人造肉中油脂氧化哈败不但产生有害物质，而且会影响人造肉的口感及风味，严重影响其货架期，而在人造肉中添加抗氧化剂是延缓油脂氧化最为有效的一种方法。近些年来，合成抗氧化剂应用广泛，主要有特丁基对苯二酚（TBHQ）、丁基羟基茴香醚（BHA）、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT）等合成抗氧化剂，但动物试验表明，BHA，BHT有一定的毒性和致癌作用[1-2]，TBHQ在一定环境下也存在致癌的可能性[3]。而天然抗氧化剂以其无毒高效的优势日益获得人们的青睐。在天然抗氧化剂的使用筛选中，由于油脂组成的差异，同一种抗氧化剂对不同油脂抗氧化效果大不相同，不同抗氧化剂对同一种油脂的抗氧效果也各不相同。通过各种机理的探讨，利用不同抗氧化剂的协同效应，复配高效的天然抗氧化剂对油脂的抗氧化会起到事半功倍的效果。

茶多酚、迷迭香提取物、维E、维C、柠檬酸等作为天然抗氧化剂，来源充足且抗氧化效果良好，成为液体油脂抗氧化剂的研究热点。但是其对含油量高的固态制成品的抗氧化性鲜有报道，然而实际生产中该类产品不在少数，且普遍存在产品氧化哈败的问题。该类产品与纯油脂有所不同的是其本身除了油脂以外还含有蛋白、糖类等物质，在一定程度上也会影响其过氧化的进行。目前，很多类似的产品仍以添加化学合成抗氧化剂为主要手段，而通过研究天然抗氧化剂对人造肉的抗氧化性能，对类似高含油量固态豆制品的抗氧化及预测其货架期有一定的参考作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

人造肉，自制。将黑豆清洗晾干后直接榨油，黑豆冷榨油后的黑豆饼粕含油量控制为5%～7%。然后将黑豆饼粉碎，过60目筛，加水搅拌至手握不散，然后放入挤压机中成型，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（儿茶素70%），江西绿康天然产物有限责任公司提供；维E（纯度30%），嘉兴天和诚生物科技有限公司提供；TBHQ，广东广益食品添加剂实业有限公司提供；维C，青岛日昇昌食品配料有限公司提供；柠檬酸，安徽丰原生物化学股份有限公司提供；冰乙酸（CH3COOH），北京化工厂提供；三氯甲烷（CHCl3），烟台市双双化工有限公司提供；碘化钾（KI）、硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O）、石油醚（沸程为30～60℃）、无水硫酸钠（Na2SO4）、重铬酸钾（K2Cr2O7），南京化学试剂股份有限公司提供；可溶性淀粉，天津市德恩化学试剂有限公司提供。

1.2 仪器设备

JA5003B型电子天平，上海精科天美科学仪器有限公司产品；GZX-9240MBE型电热恒温干燥箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂产品；RV8V－C型旋转蒸发仪，德国IKA集团产品；10 mL酸式滴定管，泰兴市铭泰科教仪器设备有限公司产品。

以上所有器皿不得含有还原性或氧化性物质，磨砂玻璃表面不得涂油。

1.3 试验原理与方法

在人造肉生产过程中按照试验设计添加天然抗氧化剂，通过人造肉的自氧化试验测定人造肉的过氧化值（POV），借以衡量天然抗氧化剂对人造肉的抗氧化效果，过氧化值越高说明抗氧化性能越差，反之越好。通过单因素试验筛选出对人造肉具有抗氧化效果的天然抗氧化剂，再进行复配筛选出具有协同效应的几种天然抗氧化剂，最后采用正交试验得出最优组合。利用人造肉的自氧化试验并根据Arrhenius经验公式，预测产品在20℃下的货架期。根据预试验，人造肉的过氧化值达到0.25 g/100 g时，略微有哈喇味，参照地方标准DB 64/525—2008非发酵性豆制品通用技术规范：干制豆制品的过氧化值（以脂肪计）不允许超过0.25 g/100 g，试验以人造肉的过氧化值达到0.25 g/100 g为测定终点。各抗氧化剂的最大添加量均参考GB 2760—2014。

1.3.1 人造肉的自氧化试验

将人造肉置于60℃的恒温箱中培养，每隔一定时间取样分析，测定其过氧化值（POV），以POV为指标，探讨不同抗氧化剂对人造肉的抗氧化效果。过氧化值越高说明抗氧化能力越差，反之越好[4]。

1.3.2 过氧化值测定

参照GB 5009.227—2016《食品中过氧化值的测定》的食品安全国家标准，采用滴定法测定过氧化值。

1.3.3 人造肉货架期预测

由人造肉自氧化试验得出人造肉在60℃条件下的贮藏时间，根据Arrhenius经验公式，外推得出20℃条件下人造肉的预期贮藏时间，作为人造肉的预期货架时间[5-7]。

2 结果与分析

2.1 人造肉自氧化试验

将不添加任何抗氧化剂的人造肉置于60℃恒温培养箱中，每隔3 d测定其过氧化值，探讨人造肉的过氧化值达到地方标准要求的0.25 g/100 g所对应的氧化时间。

人造肉不同自氧化时间的过氧化值见表1。

表1 人造肉不同自氧化时间的过氧化值

由表1可以看出，人造肉的过氧化值随着自氧化时间的延长而增大，在21 d过氧化值达到并超过标准所要求的0.25 g/100 g。

2.2 单体抗氧化剂的抗氧化作用

以不添加任何抗氧化剂的人造肉作为对照，分别测定添加了5种天然抗氧化剂的人造肉在60℃恒温培养箱中培养至21 d的过氧化值，对其进行显著性分析。

5种天然抗氧化剂过氧化值见图1。

图1 5种天然抗氧化剂过氧化值

由图1可以看出，添加迷迭香提取物、茶多酚、维C及柠檬酸的样品，其过氧化值与对照组有明显的差异（p＞0.05），说明其对人造肉有较强的抗氧化效果。而添加维E的样品在同等条件下与对照组相比并没有显著差异（p＜0.05），说明添加维E并无明显的抗氧化效果，这与黄克等人[8]研究的维E对花生油的抗氧化效果并不明显的结果相同。

2.3 复配天然抗氧化剂的筛选分析

多种抗氧化剂联合使用，其抗氧化效果往往大于使用同剂量的单一抗氧化剂[8]。究其原因可能是抗氧化剂组分之间存在协同增效相互再生的作用。迷迭香提取物、茶多酚、抗坏血酸、柠檬酸这4种单体均具有一定的抗氧化效果，而2种以上的抗氧化剂复配可能起到协同作用，为此进行抗氧化剂复配的筛选试验。与对照样品相比，如果添加或缺少某种抗氧化剂的组合对人造肉的氧化值影响不明显，则说明该抗氧化剂对整体的抗氧化性影响不大，应去除，反之则保留。

天然抗氧化剂复配筛选见表2。

表2 天然抗氧化剂复配筛选

由表2可以看出，在复配体系中各种迷迭香提取物、茶多酚、维C及柠檬酸的协同作用比较明显，人造肉的过氧化值有所降低。这可能因为4种天然抗氧化剂的抗氧化机理并不完全相同，迷迭香提取物、茶多酚主要通过抗氧化剂的还原作用，降低食品体系中的氧含量[9-10]。维C一方面具有较强的还原性，可降低油脂中氧的浓度，另一方面可以通过捕获过氧化自由基，阻断自由基链式反应。柠檬酸则主要是与金属离子形成螯合物，减少金属离子对油脂氧化的催化活性[11-12]。如此迷迭香提取物、茶多酚及维C通过抗氧化剂的还原作用，降低食品体系中的氧含量，俘获链反应的自由基来干扰链的增殖，阻止氧化过程进一步进行，而柠檬酸对金属离子起螯合作用，4种抗氧化剂相互补充，形成氧化还原循环系统[13-14]，从而使抗氧化能力显著高于单体抗氧化剂。

2.4 复配天然抗氧化剂配方的优化

4种天然抗氧化剂具有一定的协同增效作用，为找出最佳抗氧化性的天然抗氧化剂配方，设计了迷迭香提取物（A）、茶多酚（B）、维C（C）及柠檬酸（D）4个因素，每个因素3个水平的正交试验。通过测定过氧化值来评价复配抗氧化剂的抗氧化性能。根据预试验及GB 2760的限量要求该4个因素取以下3个水平。

天然抗氧化剂复配正交试验见表3。

由表3可以看出，复配抗氧化剂迷迭香提取物添加量0.4%，茶多酚添加量0.03%，维C添加量0.02%，柠檬酸添加量0.02%的抗氧化性能最优，且该几种天然抗氧化剂在组分中的主次因素为茶多酚＞迷迭香提取物＞维C＞柠檬酸。

表3 天然抗氧化剂复配正交试验

2.5 复配天然抗氧化剂与TBHQ的对比

不同时间复配的天然抗氧化剂（迷迭香提取物添加量0.4%，茶多酚添加量0.03%，维C添加量0.02%，柠檬酸添加量0.02%）与TBHQ在人造肉中过氧化值的对比。

复配天然抗氧化剂及TBHQ不同时间POV对比见图2。

图2 复配天然抗氧化剂及TBHQ不同时间POV对比

由图2可以看出，当过氧化值低于0.25 g/100 g时，在不同时间复配天然抗氧化剂的过氧化值略低于TBHQ，说明其抗氧化活性略优于TBHQ。

2.6 产品货架期预测

根据Arrhenius经验公式，对于常规化学反应，在一定温度范围内，反应温度每升高10℃，反应速度常数提高1倍，即K（T+10℃）/K（T）=2，而反应速度常数（K）与食品货架期（N）成反比，即K值越大，食品的预期货架期越小。因此，N（T）/N（T+10℃）=2，可得表4的相关数据[6]，由表4推出20℃条件下的预期贮藏时间，作为产品的预期货架期。

温度与油脂货架寿命系数的关系见表4，在60℃条件下添加最优组抗氧化剂的人造肉贮藏试验见表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%，维C添加量0.02%，柠檬酸添加量0.02%复配出的天然抗氧化剂在60℃条件下可贮藏达36 d，根据Arrhenius经验公式得出20℃条件下的预期贮藏时间也就是预期货架期可达到576 d。

表4 温度与油脂货架寿命系数的关系

表5 在60℃条件下添加最优组抗氧化剂的人造肉贮藏试验

3 结论

（1）确定迷迭香提取物、茶多酚、维C及柠檬酸作为应用于人造肉的复合天然抗氧化剂的组成成分。

（2）根据正交试验结果，各种天然抗氧化剂在组分中的主次因素为茶多酚添加量＞迷迭香提取物添加量＞维C添加量＞柠檬酸添加量。优化得出的复合天然抗氧化剂的复配组合为迷迭香提取物添加量0.4%，茶多酚添加量0.03%，维C添加量0.02%，柠檬酸添加量0.02%。优化的天然抗氧化剂复合配方对人造肉的抗氧化能力略强于TBHQ。

（3）根据Arrhenius经验公式预测添加最优组抗氧化剂的产品在20℃贮藏温度下，其货架期可达576 d。