羅愛國,胡變芳
1(山西藥科職業(yè)學(xué)院 食品工程系,山西 太原,030031) 2(晉中學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山西 晉中,030619)
中式香腸是我國消費(fèi)者最受歡迎的肉制品之一,但因其脂肪含量一般≥20%,易發(fā)生脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生異味而影響香腸品質(zhì)及消費(fèi),尤其是在高溫(45~60 ℃)干燥條件下[1-2]。在工業(yè)生產(chǎn)中主要通過添加合成抗氧化劑來減小脂質(zhì)過氧化,以改善香腸品質(zhì)以及延長貨架期。隨著越來越多消費(fèi)者對(duì)合成抗氧化劑(如丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯等)安全問題的擔(dān)憂,天然抗氧化劑替代合成抗氧化劑應(yīng)用于食品工業(yè)已成為研究熱點(diǎn)[3]。但單一的天然抗氧化劑的效果弱、效率低[4-5],而抗氧化活性成分間復(fù)配的協(xié)同增效作用可有效提高抗氧化能力[6-7]。
花椒葉為蕓香科植物花椒的葉子,富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì),是一種傳統(tǒng)的純天然食品[8];且花椒葉含有抗氧化活性成分如黃酮、多酚、揮發(fā)油等[9-10],LI等[11]發(fā)現(xiàn)花椒葉提取物可抑制腌制和干制銀鯉腌的脂質(zhì)氧化。前期我們的研究也證實(shí)了花椒葉提取物能夠減緩食用油脂氧化,且與Vc具有協(xié)同增效作用[12]?;ń啡~提取物具有抗氧化活性,能夠用于食品保鮮。
迷迭香提取物、抗壞血酸(Vc)是我國肉制品中允許使用的天然抗氧化劑。關(guān)于花椒葉提取物與迷迭香的協(xié)同作用以及Vc、花椒葉提取物與迷迭香提取物三者復(fù)合抗氧化作用的研究均未見報(bào)道。
本研究主要采用Central Composite試驗(yàn)設(shè)計(jì),以硫代巴比妥酸值(TBARS值)為響應(yīng)值,考察了花椒葉提取物、迷迭香提取物以及Vc復(fù)合抗氧化劑在中式香腸中的保鮮效果,并優(yōu)化復(fù)合抗氧化劑的配比,以期為中式香腸保鮮開發(fā)一種天然高效的食品抗氧化劑。
花椒葉,采集于山西省陽泉市盂縣;迷迭香提取物(質(zhì)量分?jǐn)?shù):鼠尾草酚3.3%、鼠尾草酸5.3%、迷迭香酸5.5%),南京澤朗醫(yī)藥公司;Vc(質(zhì)量分?jǐn)?shù):99%),東北制藥集團(tuán)股份有限公司;95%體積分?jǐn)?shù)食用乙醇(食品級(jí)),常州啟迪化工有限公司;硫代巴比妥酸(TBA),上??曝S化學(xué)試劑有限公司;1,1,3,3-四乙氧基丙烷(標(biāo)準(zhǔn)品),武漢天植生物技術(shù)有限公司。
電熱恒溫水浴鍋(HH-2型),常州國華電器有限公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(RE-52AA型),上海亞榮生化儀器廠;冷凍干燥機(jī)(FreeZone型),美國Labconco公司;絞肉機(jī)(SZ-12型),中國杭州賽旭食品機(jī)械有限公司;高速斬拌機(jī)(SZ-80型),中國杭州賽旭食品機(jī)械有限公司;紫外可見分光光度計(jì)(TU-1810),北京普板通用有限責(zé)任公司。
1.3.1 花椒葉提取物的制備
采集的花椒葉用蒸餾水清洗后,經(jīng)40 ℃真空干燥1 h,粉碎后過40目篩,經(jīng)真空包裝后4 ℃冷藏備用。花椒葉提取物的制備依據(jù)羅愛國等[12]方法,并稍作修改。 20 g花椒葉粉末與200 mL體積分?jǐn)?shù)為65%食用乙醇溶液混合于圓底燒瓶,60 ℃回流提取10 min,經(jīng)減壓抽濾后得濾液;濾渣經(jīng)100 mL的體積分?jǐn)?shù)為65% 食用乙醇按上述方式再次回流提取,合并2次濾液得到花椒葉乙醇提取液。乙醇提取液在60 ℃下減壓濃縮到約20 mL,經(jīng)真空冷凍干燥(真空度10 Pa, 冷阱溫度為-82 ℃),得花椒葉提取物干粉(產(chǎn)率為84.5 mg/g),經(jīng)真空包裝后4 ℃冷藏備用。
1.3.2 中式香腸的生產(chǎn)工藝
參照YU等[13]的工藝制作,新鮮無骨冷鮮豬肉(去皮、結(jié)締組織、脂肪)和背脂分別被絞成5 mm肉末,根據(jù)表1配方制作香腸。香腸原材料被高速均質(zhì)15 min,然后將香腸原料混合物分成若干份(約100 g/份),分別將花椒葉提取物、迷迭香提取物及Vc按不同配比復(fù)合成抗氧化劑以隨機(jī)方式添加到香腸原料混合物中,將混合物高速斬拌30 min后,灌入豬腸衣,隔3 cm刺孔放氣,并結(jié)扎制成直徑(35±2) mm、長約為15 cm的香腸。將制好的香腸在50 ℃中烘烤48 h,然后在15 ℃車間晾掛熟化20 d,經(jīng)真空包裝、貼標(biāo),在室溫下貯藏。以未添加抗氧化劑的香腸為對(duì)照,在貯藏期取香腸樣品測定硫代巴比妥酸值(TBARS)及進(jìn)行感觀評(píng)價(jià)。所有試驗(yàn)在不同的時(shí)間重復(fù)3次。
表1 中式香腸配方Table 1 Formulation of Chinese-style pork sausages
1.3.3 TBARS值測定
TBARS值采用趙建生等[14]的方法。取10.0 g香腸樣品,加入50 mL三氯乙酸混合溶液,均質(zhì)3 min,真空抽濾后,移取5.00 mL濾液于具塞比色管中,加入5 mL TBA溶液,在90 ℃水浴中加熱40 min,冷卻至室溫后在12 000 r/min下離心5 min,取上清液加入5 mL三氯甲烷,搖勻,待靜置分層后,用紫外分光光度計(jì)測定上清液在波長538 nm處的吸光度值,同時(shí)做空白試驗(yàn)。
用1,1,3,3-四乙氧基丙烷配制丙二醛標(biāo)準(zhǔn)溶液,按上述方法測定并繪制丙二醛標(biāo)準(zhǔn)曲線。
1.3.4 感觀分析
感官分析采用ZHANG等[2]的方法。感官評(píng)定小組由10名食品專業(yè)的教師與學(xué)生組成,并在評(píng)價(jià)前根據(jù)我國肉制品感觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 22210—2008)進(jìn)了專業(yè)培訓(xùn)。香腸樣品經(jīng)蒸煮15 min,取出冷卻到溫室,切成3 mm厚片,放在標(biāo)有隨機(jī)數(shù)字的白色磁盤中,感觀評(píng)價(jià)在裝有熒光燈的獨(dú)立房間進(jìn)行,每次測試時(shí)間相同。在評(píng)價(jià)不同樣品之間,評(píng)價(jià)小組成員用溫水漱口。評(píng)價(jià)方法采用9分制評(píng)分(評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2),對(duì)香腸的感觀品質(zhì)(色澤、氣味、滋味、質(zhì)地及總體可接受性)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
表2 中式香腸感觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standard of sensory evaluationof Chinese-style sausages
1.3.5 天然復(fù)合抗氧化劑配比優(yōu)化試驗(yàn)
1.3.5.1 單因素試驗(yàn)
根據(jù)課題組前期研究[12]以及有關(guān)文獻(xiàn)[11, 15-16],單因素試驗(yàn)中花椒葉提取物、迷迭香提取及Vc用量分別選取0.08、0.07及0.60 g/kg。單因素試驗(yàn)按照1.3.2工藝制作中式香腸,測定香腸樣品貯藏第60天的TBARS值,考察花椒葉提取物用量(0.00、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16 g/kg)、迷迭香提取物用量(0.00、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14 g/kg)及Vc用量(0.00、0.15、0.30、0.45、0.60、0.75、0.90、1.05、1.20 g/kg)對(duì)TBARS值的影響。
1.3.5.2 復(fù)合抗氧化劑配比響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)
在單因素考察試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,確定各抗氧化劑用量水平,采用Central Composite設(shè)計(jì)(CCD)試驗(yàn)方案,按照1.3.2工藝生產(chǎn)中式香腸,測定樣品在貯藏第60天的TBARS值。對(duì)自變量A(花椒葉提取物用量)、B(迷迭香提取用量)及C(Vc用量)與響應(yīng)值(TBARS值)關(guān)系進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合回歸,建立函數(shù)關(guān)系,確定復(fù)合抗氧化劑最佳配比。
1.3.6 天然復(fù)合抗氧化劑在中式香腸中效果測定
將優(yōu)化的用量配制復(fù)合抗氧化劑,按照1.3.2工藝制作中式香腸,分別在貯藏第0、15、30、45、60、75、90、105、120天取樣測定TBARS值,并評(píng)價(jià)貯藏第60天的香腸感觀品質(zhì)。
1.3.7 統(tǒng)計(jì)方法
所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以±SE形式表示。配方優(yōu)化采用Design-Expert 8.06軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)及回歸分析,并求極值。數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行方差分析,香腸的TBARS值及感觀評(píng)價(jià)用鄧肯多重比較來確定不同處理間的顯著性差異,以p≤0.05作為顯著性水平,以p≤0.01作為極顯著性水平;復(fù)合抗氧化劑配方驗(yàn)證分析采用一般線性模型(GLM),將處理和時(shí)間作為固定效應(yīng),重復(fù)作為隨機(jī)效應(yīng),進(jìn)行方差分析。
2.1.1 花椒葉提取物用量對(duì)中式香腸TBARS值的影響
固定迷迭香提取物用量為0.07 g/kg、Vc用量為0.60 g/kg,考察花椒葉提取物用量對(duì)中式香腸的TBARS值的影響,如圖1所示。
圖1 花椒葉提取物用量對(duì)中式香腸TBARS值的影響Fig.1 Effect of extract from Zanthoxylum bungeanum Maxim leaves on TBARS of Chinese-style sausage
由圖1可知,隨著花椒葉提取物用量的增加中式香腸的TBARS值逐漸降低。當(dāng)花椒葉提取物用量增加至0.08 g/kg時(shí),香腸TBARS值為0.65 mgMDA/kg;當(dāng)用量繼續(xù)增加(≥0.10 g/kg),相對(duì)應(yīng)的香腸TBARS值間無顯著性差異(p>0.05)。因此,確定花椒葉提取物最佳用量為0.08 g/kg,將此用量作為Central Composite試驗(yàn)設(shè)計(jì)中該因素的零水平。
2.1.2 迷迭香提取物用量對(duì)中式香腸TBARS值的影響
固定花椒葉提取物用量為0.08 g/kg、Vc用量為0.6 g/kg,考察迷迭香提取物用量對(duì)中式香腸的TBARS值的影響,如圖2所示。
圖2 迷迭香提取物用量對(duì)中式香腸TBARS值的影響Fig.2 Effect of Rosemary extract on TBARS of Chinese- style sausage
由圖2可知,迷迭香提取物用量增加至0.06 g/kg時(shí),香腸TBARS值為0.61 mg MDA/kg;當(dāng)其用量繼續(xù)增加(≥0.08 g/kg),相對(duì)應(yīng)的香腸TBARS值間無顯著性差異(p>0.05)。因此,確定花椒葉提取物最佳用量為0.06 g/kg,將此用量作為Central Composite試驗(yàn)設(shè)計(jì)中該因素的零水平。
2.1.3 Vc用量對(duì)中式香腸TBARS值的影響
固定花椒葉提取物用量0.08 g/kg、迷迭香提取物用量0.07 g/kg,考察Vc用量對(duì)中式香腸的TBARS值的影響,如圖3所示。
圖3 Vc用量對(duì)中式香腸TBARS值的影響Fig.3 Effect of Vc on TBARS of Chinese-style sausage
由圖3可知,Vc用量增加0.45 g/kg時(shí),香腸TBARS值為0.62 mgMDA/kg;當(dāng)其用量繼續(xù)增加(≥0.60 g/kg),相對(duì)應(yīng)的香腸TBARS值間無顯著性差異(p>0.05)。因此,確定Vc最佳用量為0.60 g/kg,將此用量作為Central Composite試驗(yàn)設(shè)計(jì)中該因素的零水平。
2.2.1 CCD試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及試驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)單因素考察試驗(yàn)結(jié)果,確定花椒葉提取用量的零水平為0.8 g/kg,標(biāo)準(zhǔn)差為0.4;迷迭香提取物用量的零水平為0.6 g/kg,標(biāo)準(zhǔn)差為0.3;Vc用量的零水平為0.45 g/kg,標(biāo)準(zhǔn)差為0.2??寡趸瘎└饕蛩赜昧糠秶鷮?shí)際值及標(biāo)準(zhǔn)化值見表3。通過CCD試驗(yàn)設(shè)計(jì)模型,采用響應(yīng)面法對(duì)復(fù)合抗氧化劑配比進(jìn)行優(yōu)化,試驗(yàn)方案及結(jié)果見表4。
表3 抗氧化劑各因素用量范圍實(shí)際值及標(biāo)準(zhǔn)化值Table 3 The dosage range actual value of various factorsfor antioxidants and standardized value
注:A為花椒葉提取物用量;B為迷迭香提取物用量;C為Vc用量。
表4 復(fù)合抗氧化劑配比優(yōu)化的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 4 Experimental design and result of the responsesurface analysis of composite antioxidant ratio optimization
注:A為花椒葉提取物用量;B為迷迭香提取物用量;C為Vc用量;Y為TBARS值。
2.2.2 回歸模型建立及方差分析
對(duì)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合,得到了貯藏期中式香腸的TBARS值與各抗氧化劑用量的回歸方程:Y=0.42+0.032A+0.044B-0.023C+0.005AB-0.044AC+0.034BC+0.051A2+0.044B2+0.023C2;式中,A為花椒葉提取物用量,g/kg;B為迷迭香提取物用量,g/kg;C為Vc用量,g/kg。并對(duì)回歸方程進(jìn)行了方差分析,結(jié)果見表5。模型項(xiàng)p≤0.000 1,說明回歸方程的關(guān)系是顯著的;失擬項(xiàng)p>0.05,失擬項(xiàng)不顯著,說明該回歸模型擬合良好,可用該模型對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;調(diào)整回歸系數(shù)為R2=0.942 1,表明擬合的回歸方程能較好地反映各抗氧化劑用量與中式香腸的TBARS值之間的實(shí)際變化關(guān)系,可用來代替試驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)預(yù)測響應(yīng)值。
3個(gè)因素中一次項(xiàng)A、B、C,二次項(xiàng)A2、B2、C2以及交互項(xiàng)AC、BC對(duì)響應(yīng)值影響極顯著,AB項(xiàng)對(duì)響應(yīng)值影響不顯著(p≤0.05)。這表明花椒葉提取物、迷迭香提取物及Vc用量均顯著影響貯藏期中式香腸的TBARS值,由各因素的F值可知,其對(duì)TBARS值影響的主次順序?yàn)椋築>A>C,即迷迭香用量>花椒葉提取物用量>Vc用量;花椒葉提取物與Vc、迷迭香提取物與Vc之間均存在顯著的協(xié)同增效作用,但花椒葉提取物與迷迭香提取物間無顯著增效作用,其影響的主次順序?yàn)椋夯ń啡~提取物用量×Vc用量>迷迭香提取物用量×Vc用量。
表5 響應(yīng)曲面二次回歸模型的方差分析Table 5 Variance analysis of response surface quadraticregression model
2.2.3 因素間的交互效應(yīng)分析
為進(jìn)一步考察因素間的交互效應(yīng),對(duì)有關(guān)變量經(jīng)降維處理(分別將回歸方程中C、B和A項(xiàng)固定在零水平),得回歸方程下如:YAB=0.42+0.032A+0.044B+0.005AB+0.051A2+0.044B2;YAC=0.42+0.032A-0.023C-0.044AC+0.051A2+0.023C2;YBC=0.42+0.044B-0.023C+0.034BC+0.044B2+0.023C2,圖4為相對(duì)應(yīng)的響應(yīng)面和等高線圖。響應(yīng)面曲線越陡峭,表明該因素對(duì)響應(yīng)值影響越大[17],等高線圖越呈橢圓形,表明兩因素間的交互效應(yīng)越大[16]。從圖4(a1、b1及c1)的響應(yīng)面圖可直觀看出各因素對(duì)中式香腸TBARS值的影響大小,迷迭香提取物用量的影響最大,其次是花椒葉提取物,Vc的影響最小。這與回歸分析結(jié)果一致。
圖4-b2中,花椒葉提取物用量和Vc用量交互效應(yīng)的等高線呈橢圓,說明兩因素間存在明顯的交互效應(yīng),花椒葉提取物用量為0.073 g/kg和Vc用量為0.52 g/kg時(shí),TBARS值最小。圖4-c2中,迷迭香提取物用量和Vc用量交互效應(yīng)的等高線趨近橢圓,說明兩因素間存在交互效應(yīng),迷迭香提取物用量為0.034 g/kg和Vc用量為0.65 g/kg時(shí),TBARS值最??;圖4-a2花椒葉提取物用量和迷迭香提取物用量交互效應(yīng)的等高線圖近似圓形,說明兩因素間不存在顯著的交互效應(yīng)。可見花椒葉提取物與Vc、迷迭香提取物與Vc對(duì)中式香腸抗氧化作用具有明顯的增效作用。
圖4 各因素交互作用對(duì)中式香腸TBARS值影響的響應(yīng)面及等高線圖Fig.4 Response surface and contour plots shows the interactive effect of three factors on TBARS of Chinese-style sausage
2.2.4 復(fù)合抗氧化劑配比優(yōu)化及效果驗(yàn)證
采用Design Expert 8.0軟件對(duì)回歸函數(shù)模型進(jìn)行極值分析,預(yù)測模型響應(yīng)值(TBARS),優(yōu)化得三因素最佳組合為Z(-0.01,-0.47,0.17),即花椒葉提取物用量為0.079 2 g/kg、迷迭香提取物用量為0.045 9 g/kg、Vc用量為0.484 g/kg,此時(shí)中式香腸樣品的TBARS最小值Y為0.398 1 mg MDA/kg。按此最優(yōu)配比進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證,測得中式香腸貯藏60 d的實(shí)際TBARS平均值為0.403 7 mg MDA/kg,與預(yù)測值接近程度達(dá)98.61%,表明該回歸模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測在中式香腸中復(fù)合抗氧化劑配比情況。
2.3.1 香腸TBARS值的變化
香腸在較高的貯藏溫度、較多的脂肪含量、光線以及體系中的促氧化成分(如調(diào)味料、活潑金屬離子等)存在下極易發(fā)生脂質(zhì)氧化。TBARS值被廣泛用來衡量肉制品脂質(zhì)氧化的程度,TBA反應(yīng)物的存在是由于脂質(zhì)的過氧化物在自氧化第二階段被氧化成醛、酮等,其中丙二醛為主要產(chǎn)物之一[18]。在本研究中復(fù)合抗氧化劑對(duì)中式香腸貯藏期TBARS值的影響見圖5。在貯藏前,對(duì)照組香腸的TBARS值為0.39 mgMDA/kg,這個(gè)值接近于YU等[13]報(bào)道的0.35 mgMDA/kg,在貯藏120 d后增加到3.38 mg MDA/kg;而添加復(fù)合抗氧化劑的中式香腸在各個(gè)測定時(shí)間點(diǎn)上TBARS值均顯著低于對(duì)照組(p≤0.05)。中式香腸TBARS值在貯藏期的增加表明脂質(zhì)過氧化的發(fā)生,而花椒葉復(fù)合抗氧化劑的添加能夠顯著延緩中式香腸的脂質(zhì)氧化。在相似的研究中,殷燕等[15]發(fā)現(xiàn)在豬肉餅中添加不同劑量(0.03%、0.06%和0.09%)的迷迭香提取物,其抗脂肪氧化效果顯著高于對(duì)照組(p<0.05),效果與添加0.02%的二丁基羥基甲苯相當(dāng);顧仁勇等[16]證實(shí)了Vc(添加量0.36 g/kg)與植酸等復(fù)配添加到湘西香腸具有顯著的抗氧化性,與對(duì)照組相比有較低的POV值和TBARS值。SOJIC等[19]認(rèn)為當(dāng)肉制品的TBARS值> 1 mg MDA/kg時(shí)開始腐敗,在本研究中對(duì)照組香腸TBARS值在貯藏30 d 達(dá)到0.93 mg MDA/kg;而處理組的TBARS值為0.20 mg MDA/kg,直到第75天達(dá)到1.05 mg MDA/kg。據(jù)FAN等[20]報(bào)道肉制品的TBARS限值是2 mg MDA/kg,在本試驗(yàn)中添加復(fù)合抗氧化劑香腸在貯藏期120 d的TBARS值(1.72 mg MDA/kg)均小于2 mg MDA/kg,而對(duì)照組香腸在貯藏60 d的TBARS值達(dá)到了2.44 mg MDA/kg。這些結(jié)果均表明,復(fù)合添加劑在中式香腸中具有顯著的抗氧化效果,能夠延長香腸的貨架期45 d以上。
圖5 復(fù)合抗氧化劑對(duì)中式香腸貯藏期的TBARS值的影響Fig.5 Effect of composite antioxidant on TBARS value of Chinese-style sausage during storage
2.3.2 香腸感觀品質(zhì)評(píng)價(jià)
感觀分析結(jié)果見表6,添加了花椒葉提取物復(fù)合抗氧化劑中式香腸在貯藏60 d的感觀屬性(色澤、氣味、滋味、質(zhì)地及總體可接受性)顯著低于對(duì)照組(p≤0.001)。由2.3.1結(jié)果可知,對(duì)照組香腸在貯藏60 d時(shí),其TBARS值為2.44 mg MDA/kg,且各感觀指標(biāo)均表明香腸已經(jīng)腐敗,故未作滋味評(píng)價(jià)。對(duì)照組香腸各感觀屬性值為4.11~4.27,表明香腸已不能被消費(fèi)者接受;而添加復(fù)合抗氧化劑中式香腸感觀屬性值在6.45~6.83,各感觀屬性值均顯著高于對(duì)照組(p≤0.001),受消費(fèi)者喜愛。感觀評(píng)價(jià)結(jié)果表明復(fù)合抗氧化劑香腸處理組具有更好的感觀品質(zhì),與香腸的TBARS值研究結(jié)果總體一致。
表6 復(fù)合抗氧化劑對(duì)中式香腸貯藏第60天的感觀品質(zhì)的影響Table 6 Effect of composite antioxidant on sensory quality of Chinese-style sausage on the 60 day
注:a-b表示同一列中的不同處理間的顯著性不同(p<0.05);ND為未檢測。
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