宋 佳,童 強，周學晉，胡志清，劉曉廷

(1.天津康坦石油設備科技有限公司，天津 300451； 2.中糧天科生物工程(天津)有限公司，天津 300457)

玉米油，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，如不飽和脂肪酸(unsaturated fatty acid,UFA)質(zhì)量分數(shù)高達88.52%，其中油酸質(zhì)量分數(shù)28.23%、亞油酸含量58.43%、亞麻酸質(zhì)量分數(shù)1.86%。玉米油中這些不飽和脂肪酸容易受氧、水、光、熱、微生物等的作用發(fā)生水解或氧化，發(fā)生酸敗變質(zhì)，產(chǎn)生一系列的過氧化脂質(zhì)。過氧化脂質(zhì)是一種含有游離基團的有毒物質(zhì)，不僅對玉米油的色澤、風味、營養(yǎng)價值產(chǎn)生影響，同時伴隨過氧化脂質(zhì)在體內(nèi)積累，還會破壞體內(nèi)細胞的結構和正常生理功能，誘發(fā)癌癥等多種疾病[1]。

國內(nèi)普遍用來減緩油脂氧化的方法是人工添加抗氧化劑，目前食用油中常用的抗氧化劑主要有叔丁基對苯二酚(TBHQ)、丁基羥基茴香醚(BHA)、二丁基羥基甲苯(BHT)、沒食子酸丙酸(PG)等[2]。雖沒有發(fā)現(xiàn)TBHQ、BHT、BHA的基因毒性和致癌性，但它們是潛在腫瘤促進劑，所以使用天然抗氧化劑已成為食用油脂行業(yè)發(fā)展的必然趨勢[2]。

天然維生素E具有較好的生物活性和食用安全性，其水解產(chǎn)物為生育酚，可有效對抗自由基，現(xiàn)在玉米油中大多是添加生育酚延長貨架期[3]。陳歷水等人[4]研究表明，復配添加天然維生素E和迷迭香提取物對玉米油的氧化穩(wěn)定性具有顯著的提升作用。陳志華[5]研究表明茶多酚的抗氧化能力要大于生育酚，生育酚的抗氧化能力大于合成抗氧化劑BHA和BHT?？箟难嶙貦八狨ルm然不是天然物質(zhì)，但是由天然成分抗壞血酸和棕櫚酸酯化后的VC衍生物，不僅能增強VC的穩(wěn)定性，而且還保留了它的生理效價，對人體無毒害作用，且耐高溫，是我國《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》唯一許可的用于嬰幼兒食品中的抗氧化劑[6]。生產(chǎn)實踐表明：很多復配食品添加劑可以產(chǎn)生增效作用或者派生出一些新的效用，降低食品添加劑的用量，進一步改善食品的品質(zhì)，提高食品的食用安全性[7-8]。

本研究在前期試驗的基礎上，選用天然維生素E、茶多酚、抗壞血酸棕櫚酸酯3種抗氧化劑，采用響應面法，以玉米油過氧化值(POV)為響應值，通過Schaal烘箱加速氧化法，建立維生素E、茶多酚、抗壞血酸棕櫚酸酯對玉米油POV影響的方程模型，確定最佳復配抗氧化劑配方，為今后的玉米油生產(chǎn)和加工提供理論基礎和科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

純化玉米油，實驗室自制；維生素E，中糧天科生物工程(天津)有限公司；茶多酚，陜西東裕生物科技股份有限公司；抗壞血酸棕櫚酸酯，浙江天新藥業(yè)有限公司。

三氯甲烷、碘化鉀、冰乙酸、無水硫酸鈉、可溶性淀粉等試劑均為分析純。

1.2 試驗儀器

碘量瓶、滴定管、電子天平、電熱恒溫干燥箱、超聲波清洗器。

1.3 試驗方法

1.3.1過氧化值的測定方法

過氧化值(POV)按GB 5009.227—2017《食品安全國家標準食品中過氧化值的測定》第一法滴定法測定。

1.3.2Schaal烘箱加速氧化法

準確稱取100 g油樣置于帶蓋無色透明的玻璃瓶中，根據(jù)試驗設計，分別添加一定量相應的復配抗氧化劑，混勻，超聲15～20 min，使其充分溶解于玉米油中，蓋上蓋子，用鋁箔包裹，置于63℃的電熱恒溫干燥箱中連續(xù)加熱氧化，每隔12 h對其進行晃動，更換它們在恒溫箱中的位置，保持烘箱暗黑。一段時間后對樣品進行過氧化值檢測。重復進行3次平行試驗，取平均值進行統(tǒng)計分析。

1.3.3響應面法確定復配抗氧化劑配方

在試驗設計的基礎上，以過氧化值(Y)為響應值，選擇天然維生素E(A)、茶多酚(B)、抗壞血酸棕櫚酸酯(C)為響應因子，參照GB 2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》設定各因素的水平范圍，采用Design Expert 10.0軟件系統(tǒng)的組合設計法確定復配抗氧化劑配方優(yōu)化的試驗方案。在前期試驗結果的基礎上，以單因素試驗的最優(yōu)取值點為中心，上下各取一個水平值作為響應面試驗設計水平。因素水平值和編碼值見表1。

表1 響應面法的因素水平編碼表

2 結果與分析

2.1 響應面法優(yōu)化復配抗氧化劑配方

將各因素和水平值依次輸入Design Expert 10.0軟件系統(tǒng)。按照試驗方案進行試驗，采用Schaal烘箱加速氧化法，設定試驗時間為48 h，測定每組因素組合的樣品的過氧化值，記錄試驗結果，并填入系統(tǒng)對應列。

首先進入Design-Expert 10.0軟件分析程序，對線性函數(shù)，2FI模型、二階模型、三階模型進行顯著性檢驗，通過對模型顯著性檢測、失擬項檢測、相關性檢驗的數(shù)據(jù)進行對比。本試驗方案的結果推薦采用二階模型，并進行方差分析以及顯著性檢驗，確定復配抗氧化劑的優(yōu)化配方。

響應面試驗結果與數(shù)據(jù)分析如表2所示。

表2 試驗結果與數(shù)據(jù)分析

根據(jù)響應面法對過氧化值數(shù)據(jù)進行擬合，得到擬合回歸方程：

Y=4.46-0.17A-0.56B-0.12C+

0.10AB-0.047AC-0.052BC+

0.26A2+0.61B2+0.36C2。

由回歸方程一次項回歸系數(shù)絕對值大小可得出單個響應因子對響應值的影響程度依次為茶多酚天然維生素和抗壞血酸棕櫚酸酯。

對該模型進行方差分析及誤差統(tǒng)計分析，如表3、表4所示。

表3 回歸模型方差分析表

注：** Pr>F值<0.01非常顯著；* Pr>F值<0.05顯著；Pr>F值>0.05不顯著。

由表3可知，該模型在被研究的回歸區(qū)域內(nèi)擬合較好，茶多酚對玉米油過氧化值變化的影響非常顯著，維生素E和抗壞血酸棕櫚酸酯對其影響顯著，各因素交互作用對模型影響不顯著，失擬項不顯著，說明模型穩(wěn)定性好。

誤差統(tǒng)計分析見表4，判定系數(shù)值為0.985 8，說明該模型相關性較好；變異系數(shù)<10%，表明試驗的可信度和精確度較高；精密度是有效信號與噪聲的比值，大于4視為合理，可以得出擬合的回歸方程，適應性較好，能很好地預測復配抗氧化劑對玉米油過氧化值的影響。同時結果也表明，3種抗氧化劑對玉米油的抗氧化效果不是單純地疊加，具有一定的協(xié)同作用，因而不同組合的抗氧化劑的抗氧化效果不同。

表4 回歸方程誤差統(tǒng)計分析

2.2 響應面分析

通過回歸方程來繪制天然維生素E、茶多酚、抗壞血酸棕櫚酸酯對玉米油過氧化值影響的響應面立體分析圖和等高分析圖，并分析所擬合的響應曲面圖形。

圖1 Y=f(A,B)響應面分析圖及等高線圖

圖2 Y=f(A,C)響應面分析圖及等高線圖

圖3 Y=f(B,C)響應面分析圖及等高線圖

等高線的形狀為橢圓形表明因素間交互作用顯著，圓形則表明交互作用不顯著[10]。由圖1可看出，抗壞血酸棕櫚酸酯添加量不變的情況下，天然維生素E和茶多酚在合適的添加范圍內(nèi)，過氧化值有最小值。該最小值出現(xiàn)在天然維生素E添加范圍0.11%～0.14%，茶多酚添加范圍在0.03%～0.04%。

由圖2可看出，茶多酚添加量不變的情況下，天然維生素E和抗壞血酸棕櫚酸酯在合適的添加范圍內(nèi)，過氧化值有最小值。該最小值出現(xiàn)在天然維生素E添加范圍0.11%～0.14%，抗壞血酸棕櫚酸酯添加范圍在0.012 5%～0.019 5%。

由圖3可看出，天然維生素E添加量不變的情況下，茶多酚和抗壞血酸棕櫚酸酯在合適的添加范圍內(nèi)，過氧化值有最小值。該最小值出現(xiàn)在茶多酚添加范圍在0.03%～0.04%，抗壞血酸棕櫚酸酯添加范圍在0.012%～0.02%。

2.3 配方驗證試驗

通過分析抗氧化劑對玉米油過氧化值影響的響應面曲線和等高線圖，利用軟件優(yōu)化功能，在試驗因素取值范圍內(nèi)選擇響應值最小值，優(yōu)化3種抗氧化劑的最佳配方參數(shù)，即天然維生素E添加量為0.125 2%，茶多酚添加量為0.034 5%，抗壞血酸棕櫚酸酯為0.016 1%，此時過氧化值響應值為4.299 mmol/kg。

為了驗證響應面法得到的最佳配方參數(shù)，對該組合進行3次重復性驗證試驗，得平均過氧化值為4.299 mmol/kg，與對應條件下的預測值比較，相對誤差為0.164 mmol/kg，說明通過響應面分析法優(yōu)化得到的抗氧化劑組合對玉米油具有一定的抗氧化效果。

3 小結

采用響應面法，以玉米油的過氧化值為響應值，以天然維生素E、茶多酚、抗壞血酸棕櫚酸酯為響應因子，建立二次回歸方程模型，經(jīng)方差分析，表明該回歸模型非常顯著，且失擬項不顯著，擬合度好，響應面優(yōu)化得到3種抗氧化劑復配的配方參數(shù):即維生素E添加量為0.125 2%，茶多酚添加量為0.034 5%，抗壞血酸棕櫚酸酯為0.016 1%，此時過氧化值響應值為4.299 mmol/kg,證明對玉米油有良好的抗氧化效果。