趙雁武，曾彥豪，牛永潔(.武警后勤學(xué)院 軍事經(jīng)濟(jì)系，天津 300309； .西安海斯夫生物科技有限公司，西安 7006)

植物甾醇幾乎存在于所有植物性食品中，主要以游離甾醇、甾醇脂肪酸、甾醇糖苷、脂?；薮继擒蘸顽薮剂u基芳酸酯5種形式存在。植物體內(nèi)，種子[1]和花粉中植物甾醇最多，屬于植物次生代謝產(chǎn)物。工業(yè)中通常以大豆油等植物油餾分或塔羅油為原料，通過皂化、萃取、結(jié)晶等工藝得到植物甾醇。植物甾醇具有降脂、抑菌、抗腫瘤、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)等生物活性[2-6]，使其備受醫(yī)藥化工、食品及飼料等行業(yè)關(guān)注。2004年歐盟常務(wù)委員會(huì)批準(zhǔn)了植物甾醇和植物甾醇酯作為新資源食品或食品原料在歐洲銷售和使用。2010年，我國(guó)允許植物甾醇和植物甾醇酯作為新資源食品在食品中添加[7-8]。美國(guó)FDA通過了其降低膽固醇的健康聲稱，更促進(jìn)了植物甾醇的廣泛應(yīng)用。食品中，植物甾醇應(yīng)用主要集中在油脂、涂抹食品和奶制品。目前，尚未見植物甾醇影響戶外和軍用食品貨架壽命的研究。

目前加速實(shí)驗(yàn)是研究食品貨架壽命的常用方法[9-11]。楊虎清等[12]研究了山核桃在不同溫度下過氧化值、酸值及感官品質(zhì)隨時(shí)間的變化，并建立動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型。本文通過研究不同溫度下壓縮餅干的酸值變化，推導(dǎo)常溫條件下壓縮餅干的貨架壽命，研究植物甾醇對(duì)壓縮餅干貨架壽命的影響，以期掌握植物甾醇作為新食品原料在壓縮餅干[13]類食品中的應(yīng)用前景，為植物甾醇在軍用食品中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

植物甾醇，由西安海斯夫生物科技有限公司提供；甲醇、氫氧化鉀、正己烷、丙酸酐等均為分析純。

1.1.2 儀器與設(shè)備

101-1AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱；KQ3200型超聲波清洗器；TDL-50B型低速臺(tái)式大容量離心機(jī)；Acculab電子天平，德國(guó)賽多利斯科學(xué)儀器；RE-52AA 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；控溫多用高速組織搗碎機(jī)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 壓縮餅干的制備

無植物甾醇?jí)嚎s餅干：按照軍需裝備研究所09式壓縮干糧配方實(shí)驗(yàn)室自制。

植物甾醇?jí)嚎s餅干：將植物甾醇添加至植物油中，混合均勻，在09式壓縮干糧配方基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2.2 酸值測(cè)定

采用GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》測(cè)定。

1.2.3 貨架壽命預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)

采用加速貨架壽命實(shí)驗(yàn)法。以添加0.02%的植物甾醇?jí)嚎s餅干為甾醇組，不添加植物甾醇的壓縮餅干為空白組，在60、70℃和80℃進(jìn)行加速儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn)。將壓縮餅干搗碎后均勻等分，分別置于60、70、80℃烘箱內(nèi)，定期測(cè)定酸值，定為60℃、20 d測(cè)定1次樣品的酸值，70℃、10 d測(cè)定1次樣品的酸值，80℃、5 d測(cè)定1次樣品的酸值。建立不同溫度下壓縮餅干酸值隨儲(chǔ)藏時(shí)間變化的Arrhenius動(dòng)力學(xué)模型[14]。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同儲(chǔ)藏溫度下壓縮餅干酸值的變化

按照1.2.3進(jìn)行植物甾醇?jí)嚎s餅干的加速儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn)。壓縮餅干的酸值隨儲(chǔ)藏時(shí)間變化曲線見圖1～圖3。

由圖1～圖3可知，不同儲(chǔ)藏溫度下甾醇組壓縮餅干的酸值明顯低于空白組，隨著儲(chǔ)藏溫度升高，甾醇組酸值的變化相對(duì)較小，說明甾醇的抗氧化效果明顯。60℃下空白組壓縮餅干40 d后酸值上升較快，甾醇組變化平緩，但120 d后甾醇組的酸值升高顯著；70℃下50 d后兩組餅干的酸值上升較快；80℃下20 d后兩組餅干的酸值升高顯著。說明儲(chǔ)藏溫度對(duì)壓縮餅干酸值的影響很大。

圖1 60℃下壓縮餅干酸值隨儲(chǔ)藏時(shí)間變化曲線

圖2 70℃下壓縮餅干酸值隨儲(chǔ)藏時(shí)間變化曲線

圖3 80℃下壓縮餅干酸值隨儲(chǔ)藏時(shí)間變化曲線

以酸值(KOH)超過4.00 mg/g作為變質(zhì)指標(biāo)。60℃下，空白組餅干在80 d左右變質(zhì)，酸值(KOH)為4.08 mg/g；甾醇組餅干在120 d左右開始變質(zhì)，酸值(KOH)為3.99 mg/g。說明60℃條件下，甾醇組的壓縮餅干保質(zhì)期為120 d，空白組為80 d；同理，70℃條件下，甾醇組壓縮餅干保質(zhì)期為40 d左右(酸值(KOH)3.98 mg/g)，空白組為30 d左右(酸值(KOH)4.34 mg/g)；80℃條件下，甾醇組壓縮餅干保質(zhì)期為20～25 d(酸值(KOH)4.98 mg/g)，空白組為15 d左右(酸值(KOH)4.43 mg/g)。

2.2 不同儲(chǔ)藏溫度下壓縮餅干酸值變化動(dòng)力學(xué)模型

不同儲(chǔ)藏溫度下壓縮餅干的酸值隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化規(guī)律用一級(jí)品質(zhì)劣變動(dòng)力學(xué)模型擬合，一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型式可表示為指數(shù)函數(shù)：A=A0ekt，式中：A為酸值；A0為初始酸值；k為酸值變化速率常數(shù)；t為儲(chǔ)藏時(shí)間。

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得甾醇組與空白組的壓縮餅干酸值變化動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，甾醇組與空白組壓縮餅干在不同儲(chǔ)藏溫度下酸值變化動(dòng)力學(xué)模型和參數(shù)見表1。

表1 不同儲(chǔ)藏溫度下壓縮餅干酸值變化動(dòng)力學(xué)模型

根據(jù)Arrhenius關(guān)系式lnk=lnk0-Ea/RT，可知lnk與1/T呈線性關(guān)系，以1 000/T為橫坐標(biāo)對(duì)lnk作圖，見圖4。

圖4 壓縮餅干酸值變化的Arrhenius曲線

根據(jù)圖4，得甾醇組lnk與1/T的線性關(guān)系式為y=-8.793 5x+22.302 089，由斜率可求得活化能Ea=8.793 5×8.314≈73.109(kJ/moL)，計(jì)算求得k0=4.85×109。甾醇組壓縮餅干酸值變化的Arrhenius方程為：

k=4.85×109e-73 109/RT

(1)

空白組lnk與1/T呈線性關(guān)系式為y=-8.454 4x+21.567 978，由斜率可知活化能Ea=8.454 4×8.314≈70.290(kJ/moL)，計(jì)算求得k0=2.33×109?？瞻捉M酸值變化的Arrhenius方程為：

k=2.33×109e-70 290/RT

(2)

2.3 貨架壽命預(yù)測(cè)分析

以酸值為貨架壽命終點(diǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，將壓縮餅干的酸值(KOH)最大值限定為4.00 mg/g，將不同的儲(chǔ)藏溫度值分別代入式(1)和式(2)得出不同的變化速率k，再將壓縮餅干的酸值相對(duì)應(yīng)的初始值和終點(diǎn)值代入一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型即可得出貨架壽命。結(jié)果見表2。

表2 壓縮餅干貨架壽命預(yù)測(cè)

以貨架壽命預(yù)測(cè)值為指標(biāo)，繪制貨架壽命對(duì)數(shù)lnts和儲(chǔ)藏溫度T之間的關(guān)系，見圖5。

圖5 貨架壽命對(duì)數(shù)與貯藏溫度的關(guān)系

根據(jù)一元線性回歸分析，可得添加植物甾醇的壓縮餅干貨架壽命對(duì)數(shù)與儲(chǔ)藏溫度之間的關(guān)系為：lnts=-0.078 381T+9.333 986，相關(guān)系數(shù)R=0.999 2，說明此方程與數(shù)據(jù)的擬合性極高?？瞻捉M壓縮餅干貨架壽命對(duì)數(shù)與貯藏溫度之間的關(guān)系為：lnts=-0.080 734T+9.217 156，相關(guān)系數(shù)R=0.999 5，說明該方程與數(shù)據(jù)的擬合性極高。

經(jīng)計(jì)算可得，常溫下(25℃)，甾醇組的壓縮餅干貨架壽命為1 594.7 d，空白組壓縮餅干貨架壽命為1 337.8 d。因此，植物甾醇可以延長(zhǎng)壓縮餅干的貨架壽命，延長(zhǎng)了19.2%。

3 結(jié) 論

運(yùn)用加速實(shí)驗(yàn)研究植物甾醇對(duì)于壓縮餅干貨架壽命的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甾醇組相對(duì)于空白組可以明顯延長(zhǎng)壓縮餅干的貨架壽命。甾醇組壓縮餅干酸值變化的Arrhenius方程為k=4.85×109e-73 109/RT，空白組壓縮餅干酸值變化的Arrhenius方程為k=2.33×109e-70 290/RT。通過壓縮餅干酸值動(dòng)力學(xué)模型分析，甾醇組壓縮餅干貨架壽命為：60℃下 104.5 d，70℃下45.2 d，80℃下21.8 d；空白組壓縮餅干貨架壽命為：60℃下80.4 d，70℃下34.4 d，80℃下16.0 d。25℃時(shí)，甾醇組的壓縮餅干貨架壽命為1 594.7 d，相比空白組的1 337.8 d，壓縮餅干貨架壽命延長(zhǎng)了19.2%。

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