不同食品添加剂对芝麻辣酱稳定性的影响及货架期预测

姜丹，杨通芳，杨丽，马丽娜，吴金春

(1.遵义医科大学 公共卫生学院，贵州 遵义 563000；2.贵州省预防医学实验教学示范中心， 贵州 遵义 563006；3.遵义市产品质量检验检测院，贵州 遵义 563000)

芝麻辣酱是一种由芝麻、干辣椒为主要原料，以植物油、食盐、香辛料及其他调味品为辅料，经过独特工艺加工而成的新型复合调味品。富含钙、蛋白质、维生素和辣椒素等物质，具有补钙、健脾开胃、解腻助消化等作用[1]。市面上销售的辣椒酱大多为发酵型[2-3]，芝麻辣酱作为非发酵型的辣椒酱，有着广阔的市场需求和发展前景，但在储存过程中容易发生植物油和固体物分离的现象，这不仅降低了产品的品质和附加值，也限制了市场的流通。目前，国内外对酱类调味品的研究主要在于不同因素对其品质的影响、优化工艺流程、新风味开发应用方面[4-6]，随着市场经济及网购平台的发展，芝麻酱类产品种类丰富，以地方餐饮业或小作坊的生产为主要代表，为保证产品的安全性，对改善的新风味芝麻辣酱的稳定性及货架期预测的研究很重要[7-9]。

因此，本试验以芝麻辣椒酱为研究对象，研究不同食品添加剂对芝麻辣酱稳定性品质的影响，解决其分层问题，并采用货架期加速试验(ASLT)法和Arrhenius方程模型，预测芝麻辣酱在常温下的储存期，从而保证芝麻辣酱产品的质量[10-12]，为芝麻辣酱产品的工厂化生产提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

原料：芝麻辣酱(某餐饮店提供)。

试剂：蔗糖酯、单甘酯、黄原胶、聚甘油脂肪酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸钾、二氧化硅、硅酸钙、苯甲酸钠等，均为食品级；氢氧化钠、乙醚-异丙醇、硫代硫酸钠、无水碳酸钠、三氯甲烷-冰乙酸、碘化钾溶液等，均为分析纯；碱性蓝6B指示剂、淀粉指示剂。

1.2 仪器与设备

FA2004N分析天平 上海菁海仪器有限公司；HH-4恒温水浴锅 金坛市易晨仪器制造有限公司；RJ-TGL-16G高速离心机 无锡市瑞江分析仪器有限公司；DHP-9272电热恒温培养箱 上海齐欣科学仪器有限公司；101-2AB电热鼓风干燥箱 北京科伟永兴仪器有限公司。

1.3 方法与步骤

1.3.1 单因素试验设计

称取芝麻辣酱40 g，分别添加乳化剂：单甘酯0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.20%；稳定剂：黄原胶0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%；抗结剂：二氧化硅0.16%、0.32%、0.48%、0.64%、0.80%和硬脂酸钙0.16%、0.32%、0.48%、0.64%、0.80%；在75 ℃恒温水浴锅中搅拌5 min，使不同食品添加剂的不同添加量分别在芝麻辣酱中充分溶解，以感官评分和脂肪上浮指数F为指标，得到最佳因素的添加量。

1.3.2 正交试验设计

在单因素试验的基础上，选择黄原胶添加量、单甘酯添加量、混合抗结剂(硬脂酸钙∶二氧化硅为1∶1)添加量设计L9(33)的正交试验，以感官评分，结合F为指标，设计正交试验因素水平(见表1)，在最佳组合下进行货架期加速试验。

表1 芝麻辣酱稳定性L9(33)正交设计表Table 1 The L9(33) orthogonal design for stability of sesame chili paste

1.4 芝麻辣酱稳定性测定

1.4.1 脂肪上浮指数法[13]

称取芝麻辣酱40 g，离心20 min(4000 r/min)，读取顶部脂肪层的最大体积，并计算F。

F(%)=[顶部脂肪上浮体积(mL)/40 mL]×100。

1.4.2 感官评分标准及过氧化值测定方法

根据表2对芝麻辣酱的色泽、组织形态、香味、口感进行感官评定，选择 10名(男女各半)食品专业人员对芝麻辣酱产品进行感官评定，以平均分作为产品的最终综合得分。过氧化值参照Q/RPJS 0002S-2019和GB 31644-2018的标准要求进行测定。

表2 芝麻辣酱感官评分标准Table 2 The sensory scoring criteria of sesame chili paste

1.5 芝麻辣酱货架期的预测

在最佳组合下将芝麻辣酱分别放置于25，50，60 ℃的恒温储藏条件下，并在不同贮藏时间点对样品进行过氧化值测定，对所测数据进行处理，建立芝麻辣酱的货架期模型。在食品加工和存储过程中，衡量其品质变化与温度之间的关系，可采用Arrhenius方程进行分析[14-15]，该方程如下：

(1)

式中：k为反应速率常数；k0为指前因子；Ea为活化能，kJ/mol；R为通用气体常数，8.314 J/(mol·k) ；T为开尔文绝对温度，K。

Q10是指两个温度相差10 ℃时储存期的比值，通常与Arrhenius方程一起使用，经回归计算得出Ea，通过式(2)而获得Q10值, 计算公式为：

(2)

式中：θ(T1)是指最高温度下食品的贮藏期，θ(T2)是指较低温度下食品的贮藏期。将Q10带入式(3)货架期预测模型中，推算出不同温度下食品的贮藏时间。

f2=f1Q10△t/10。

(3)

式中：f1为50 ℃试验温度(t1)的保质期；f2为25 ℃试验温度(t2)的保质期；△t为 t1-t2。

2 结果与分析

2.1 单甘酯添加量对芝麻辣酱感官品质和F的影响

图1 单甘酯添加量对芝麻辣酱感官品质和F的影响Fig.1 The effect of monoglyceride additive amount on sensory quality and F of sesame chili paste

由图1可知，芝麻辣酱的感官评分在加入单甘酯量为0.12%～0.16%时，随着单甘酯量的增多逐渐升高，同时F逐渐减少；单甘酯量在0.16%～0.20%时，随着其添加量增多，评分逐渐降低，F逐渐升高且稳定性也有所降低；当单甘酯添加量为0.16%时，可以吸附芝麻辣酱颗粒，防止结块，此时芝麻辣酱的口感较好，芝麻香味突出，感官评分最高，为89.1分，F为25%。当单甘酯添加量超过0.16%时，乳化效果不好，其展开性差，此时感官评分逐渐降低，F逐渐升高，导致芝麻辣酱的组织形态越来越差。综合以上结果与分析，选取单甘酯最佳量为0.16%。

2.2 黄原胶添加量对芝麻辣酱感官品质和F的影响

图2 黄原胶添加量对芝麻辣酱感官品质和F的影响Fig.2 The effect of xanthan gum additive amount on sensory quality and F of sesame chili paste

由图2可知，加入黄原胶为0.04%～0.10%时，感官评分随着黄原胶的加入量的增加逐渐上升，而F逐渐减少，在加入量为0.10%时，因黄原胶在酱料体系中具有假塑性，能增强口感，又会增强芝麻辣酱的风味，使酱体均匀，涂抹性好，此时感官评分最高，为82.2分，F最小，为31%；加入黄原胶超过0.10%时，随着其加入量的加大，感官得分有所降低，F增大，从组织形态来看，大量地加入黄原胶会影响它的延展性。综合结果与分析，选取黄原胶最适量为0.10%。

2.3 二氧化硅添加量对芝麻辣酱感官品质和F的影响

图3 二氧化硅添加量对芝麻辣酱感官品质和F的影响Fig.3 The effect of silica additive amount on sensory quality and F of sesame chili paste

由图3可知，二氧化硅的量为0.16%～0.80%时，随着二氧化硅量的增加，芝麻辣酱感官得分逐渐上升，而F逐渐降低，此时二氧化硅吸收了一定量的油脂，可以防止因贮存引起的结块，增加其流动性。当二氧化硅加入量为0.80%时，感官得分最高，为87.4分，而油浮度最小，为8%。综合以上结果与分析，选取二氧化硅最佳量为0.80%。

2.4 硬脂酸钙添加量对芝麻辣酱感官品质和F的影响

图4 硬脂酸钙添加量对芝麻辣酱感官品质和F的影响 Fig.4 The effect of calcium stearate on sensory quality and F of sesame chili paste

由图4可知，当硬脂酸钙的量为0.16%～0.64%时，感官得分随着硬脂酸钙加入量的增大而升高，且在0.64%时稳定性最好，硬脂酸钙在香辛料中作为抗结剂使用，它可以防止因长期贮存的制品结块。因此从组织形态来看，酱体比较均匀，析油较少，从香味和口感来看,芝麻香味突出，咸辣适口，此时感官评分最高，为92.8分，F最小，为18%，但在添加量为0.64%后，感官评分随着添加量的增加而降低，F较高，综合以上结果与分析，选取最适硬脂酸钙添加量为0.64%。

2.5 正交试验

由表3中的R值可知，黄原胶量、单甘酯量、混合抗结剂量3个因素对芝麻辣酱稳定性的影响大小顺序为：混合抗结剂量>单甘酯量>黄原胶量，根据正交试验结果，其最佳参数为A3B2C3。即黄原胶量为0.12%，单甘酯量为0.16%，混合抗结剂(硬脂酸钙∶二氧化硅为1∶1)量为1.60%。

表4 正交试验结果方差分析Table 4 The variance analysis of orthogonal test results

以感官评分为主进行方差分析(见表4)，由于显著水平P<0.05，因此，该结果表明因素C对试验结果有显著性影响，因素A，B对试验结果没有显著性影响。

选取样本A1B3C3及优化组合A3B2C3进行验证，结果表明，A1B3C3组合感官平均分为91分，更高，说明按照上述添加配比所得的芝麻辣酱稳定性更好，即芝麻辣酱食品添加剂最优配比为黄原胶0.08%，单甘酯0.18%，混合抗结剂(硬脂酸钙∶二氧化硅为1∶1)1.60%。

2.6 不同储藏温度下过氧化值的变化

芝麻辣酱的过氧化值在不同储藏温度下的变化情况见图5。

图5 不同贮藏温度下芝麻辣酱的过氧化值变化Fig.5 The changes in peroxide values of sesame chili paste under different storage temperatures

由图5可知，芝麻辣酱的过氧化值随着贮藏时间的增长而上升，芝麻辣酱在贮藏温度变化时过氧化值的增长速度依次为60 ℃>50 ℃>25 ℃，且贮藏时温度升高，芝麻辣酱的过氧化值变化速率加快明显，加速了油脂的氧化变质，感官品质更容易变差。根据Q/RPJS 0002S-2019《半固态(酱)调味料》和GB 31644-2018《食品安全国家标准 复合调味料》中理化指标规定，将0.25 g/100 g的过氧化值设定为芝麻辣酱货架期目标终点值，在50，60 ℃条件下，芝麻辣酱的储藏时间分别为78 d和38 d。

2.7 芝麻辣酱货架期的预测结果

为了探究芝麻辣酱与温度之间的关系，根据0级和1级化学反应动力学原理， 对芝麻辣酱在贮藏温度变化时的过氧化值影响进行回归分析，结果见表5。

表5 不同贮藏温度下芝麻辣酱的过氧化值 变化回归方程Table 5 The regression equations of peroxide values of sesame chili paste under different storage temperatures

由表5可知，在温度相同时，0级反应方程的回归系数小于1级，拟合度低，说明芝麻辣酱产生的游离脂肪酸和氢过氧化物遵循1级化学反应动力模型；芝麻辣酱品质变化受温度的影响，随着温度的上升，k值增大，其氧化速率加快；利用k值，通过1.5中计算式得出芝麻辣酱过氧值的活化能Ea和Q10，将Q10代入货架期式(3)中，求出芝麻辣酱25 ℃常温下的储藏期为498 d。

3 结论

由单因素试验及正交试验数据可知芝麻辣酱中所添加食品添加剂的最优参数配比：以芝麻辣酱40 g为基准，其中稳定剂选取黄原胶量为 0.08%，乳化剂选取单甘酯量为0.18%，抗结剂选取混合抗结剂为1.60%，混合抗结剂的组成为硬脂酸钙∶二氧化硅质量比1∶1，感官评分为91分，F为25%。在此条件下得到的芝麻辣酱在色泽上呈棕黄色，芝麻香味浓郁，组织状态较稳定，香辣适中，口感较好。

芝麻辣酱在不同温度贮藏条件下，随着温度的上升，氧化速率加快，其变化规律符合1级动力学原理，在50 ℃储藏条件下，芝麻辣酱的储藏时间为78 d；在60 ℃储藏条件下，芝麻辣酱的储藏时间为38 d。根据货架期预测公式推出，在常温25 ℃条件下，芝麻辣酱的保质期为498 d。通过对芝麻辣酱稳定性和货架期预测进行初步探究，为食品添加剂在芝麻辣酱的中的食用安全应用提供了理论参考，为芝麻辣酱工业化生产提供了技术支持。