添加抗氧化剂对猪脂肪的诱导氧化影响

来源:用户上传      作者: 刘文营 成晓瑜 戚彪 乔晓玲　王守伟　汤介兰

　　摘 要：研究添加不同抗氧化剂猪脂肪的诱导氧化性质，选取4 种天然抗氧化剂、5 种合成抗氧化剂和1 种抗氧化剂增效剂进行分析，在高温（温度90 ℃）和高氧压力（氧气压力0.6 MPa）作用下，油脂会发生氧化反应，通过量化样品仓内氧气压力的变化来考察猪脂肪的诱导氧化进程，分别测定添加单一抗氧化剂的猪脂肪的氧化诱导期，并对部分抗氧化剂复配对诱导氧化性质的影响进行分析。结果表明：在国家标准限定的使用量下，添加不同抗氧化剂的诱导氧化时间依次为：丁基羟基茴香醚（butyl hydroxy anisd，BHA）（45.12 h）>2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（2，6-di-tert-butyl-4-methylphenol，BHT）（36.23 h）>没食子酸丙酯（21.35 h）>叔丁基对苯二酚（11.30 h）>
　　抗坏血酸棕榈酸酯（8.03 h）>迷迭香精油（7.96 h）>甘草提取物（7.83 h）>茶多酚（tea polyphenols，TP）（5.58 h），单独添加维生素E（vitamin E，VE）（5.47 h）效果较弱；BHA与BHT的抗氧化效果均呈现线性关系；BHA与BHT、柠檬酸、TP和VE复配的诱导氧化时间具有不同程度的增加。
　　关键词：猪脂肪；诱导氧化；丁基羟基茴香醚；2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚
　　Effects of Adding Antioxidants on Induced Lipid Oxidation in Lard
　　LIU Wenying1， CHENG Xiaoyu1， QI Biao1， QIAO Xiaoling1， WANG Shouwei1， TANG Jielan2
　　（1. Beijing Key Laboratory of Meat Processing Technology， China Meat Research Center， Beijing 100068， China；
　　2.Beijing Zhongrui Food Stuff Co. Ltd.， Beijing 100260， China）
　　Abstract： The effects of 4 natural antioxidants， 5 synthetic antioxidants and 1 antioxidant synergist added singly and in combination to lard on lipid oxidation induced by high temperature （90 ℃） and high-pressure （0.6 MPa） oxygen was investigated. The oxidation process was quantitatively reflected by the change in oxygen pressure. Results indicated that the order of induction period （IP） of lipid oxidation in lard added with appropriate amounts of antioxidants was butyl hydroxy anisd （BHA） （45.12 h） > 2，6-di-tert-butyl-4-methylphenol （BHT） （36.23 h） > propylgallate （PG） （21.35 h） > tert-butylhydroquinone （TBHQ） （11.30 h） >
　　ascorbyl palmitate （AP） （8.03 h） > rosemary essential oil （RO） （7.96 h） > licorice extract （LE） （7.83 h） > tea polyphenol （TP） （5.58 h） > vitamin E （VE） （5.47 h）. The antioxidant effect of BHA and BHT was linearly correlated with their concentration. IP was prolonged by combining BHA with BHT， VE， TP or citric acid （CA）.
　　Key words： lard； induced oxidation； butyl hydroxy anisd （BHA）； 2，6-di-tert-butyl-4-methylphenol （BHT）
　　中图分类号：TS225.2 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2015）10-0006-04
　　doi： 10.15922/j.cnki.rlyj.2015.10.002
　　我国是生猪生产大国，也是猪肉消费大国，2014年我国全年猪肉总产量达到5 671 万t，满足了人们群众的消费需求[1]。同时，伴随着猪肉的大量消费，产生了大量猪副产物，其中脂肪占据重要部分[2]。
　　脂肪不仅满足了人类的能量和脂溶性营养物质吸收的需求，同时适度的脂肪氧化为肉制品风味的呈现和肉品的组织结构性质改善提供了基础，但是脂肪的过度氧化会产生大量的过氧化物、氧自由基和醛、酮、醇等物质，导致产品酸败变质，给食品的食用安全性带来潜在危害[3-7]。
　　针对脂肪氧化的调控，各国科学家在饲养、加工、运输和贮藏等各环节做出了很多努力[8-14]，但是，针对猪脂肪的抗氧化，目前比较行之有效的措施是在猪脂肪加工时添加抗氧化剂。其中，合成抗氧化剂具有较优良的抗氧化活性，而天然抗氧化剂则具有较高的安全性，越来越受欢迎[15-16]。 　　本实验选取4 种天然抗氧化剂、5 种合成抗氧化剂和1 种增效剂，针对添加后猪脂肪的诱导氧化性质进行分析，诱导氧化期的长短与脂肪的氧化稳定性息息相关，时间越短氧化稳定性越差，时间越长氧化稳定性越好，就越不易氧化，通过量化添加不同抗氧化剂的脂肪的氧化诱导期，以期系统梳理不同脂肪抗氧化剂的抗氧化活性，为工业化生产和深入研究提供基础。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料与试剂
　　猪脂肪采自北京中瑞食品有限公司，经去杂整理后添加10%的纯水炼制。
　　维生素E（vitamin E，VE，纯度99%）、甘草提取物（licorice extract，LE，纯度99%）、茶多酚（tea polyphenol，TP，纯度99%）、抗坏血酸棕榈酸酯（ascorbyl palmitate，AP）、丁基羟基茴香醚（butyl hydroxy anisd，BHA）、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（2，6-di-tert-butyl-4-methylphenol，BHT）、没食子酸丙酯（propylgallate，PG）、柠檬酸（citric acid，CA） 广州鸿易食品添加剂有限公司；迷迭香精油（rosemary essential oil，RO） 美国Kalsec公司；叔丁基对苯二酚（tert-butylhydroquinone，TBHQ） 郑州中成化工有限公司；氧气 北京太平永顺科贸有限公司。
　　1.2 仪器与设备
　　F6/10-10G超细匀浆器 上海Fluko流体机械制造有限公司；BSA822-CW天平 德国赛多利斯集团；脂肪氧化仪 意大利Velp公司。
　　1.3 方法
　　1.3.1 样品制备
　　参考食用添加剂使用标准[17-18]，分别配制含0.3 g/kg
　　RO、0.2 g/kg LE、0.4 g/kg TP、0.2 g/kg AP、0.2 g/kg BHA、0.2 g/kg BHT、0.2 g/kg TBHQ和0.1 g/kg PG的猪脂肪混合液；同时配制含0.04、0.08、0.12、0.16 g/kg BHA，0.04、0.08、0.12、0.16 g/kg BHT，0.10 g/kg BHA+
　　0.10 g/kg BHT、0.20 g/kg BHA+0.3 g/kg VE、0.20 g/kg BHA+0.3 g/kg CA和0.10 g/kg BHA+0.20 g/kg TP的猪脂肪混合液。
　　1.3.2 诱导氧化时间分析
　　参考文献[18-19]，通过量化诱导氧化反应消耗的氧气来反映氧化反应的进程，通常表现为从诱导开始至氧化反应消耗氧气导致氧气压力下降之间的时间越短，物质越容易发生氧化反应，氧化反应诱导期（induction period，IP）采用OXI Software3.1.3软件的最小均方算法（least mean square，LSM）方法分析。诱导氧化反应的条件为：样品10.00 g、温度90 ℃、氧气压力0.6 MPa，采集时间60 s。
　　1.4 数据分析
　　使用Origin 8.0进行数据整理和拟合制图。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同抗氧化剂的诱导氧化分析
　　2.1.1 猪脂肪IP分析
　　图 1 猪脂肪的诱导氧化分析
　　Fig.1 Induced oxidation curves of lard
　　由图1可知，在90 ℃、6×105 Pa O2条件下，脂肪氧化仪样品仓内的氧气压力呈现先稳定后下降的趋势，稳定阶段以曲线1表示；持续一段时间后，氧化反应开始后样品仓内的氧气压力下降，表现为曲线下降，下降初期的趋势以曲线2表示；曲线1与曲线2的交点所对应的时间即为氧化反应的IP，IP值的大小直接反映物质的抗氧化能力。与文献[18，20]相比，IP值大小发生了变化，说明猪脂肪的来源部位和加工过程的条件控制对脂肪的抗氧化能力会造成影响。
　　2.1.2 天然抗氧化剂的诱导氧化时间分析
　　天然抗氧化剂来源于天然植物，具有较高的安全性，由表1可知，在国家标准允许的添加量下，天然抗氧化剂对猪脂肪的抗氧化能力有一定的提升，添加了TP（0.4 g/kg）、RO（0.3 g/kg）和LE（0.2 g/kg）的猪脂肪的IP值分别为5.58、7.83、7.96 h，分别延长了0.43、2.68、2.81 h；而对未规定使用量的VE，在相似添加量的条件下（0.3 g/kg），IP值为5.47 h，延长了0.32 h。天然抗氧化剂的添加不同程度地增加了猪脂肪的诱导氧化时间，但是天然抗氧化剂由于其本身结构和组分复杂的影响，都会对猪脂肪的色泽产生可视程度的影响，在应用上受到限制。
　　2.1.3 化学合成抗氧化剂的诱导氧化时间分析
　　化学合成抗氧化剂具有较好的抗氧化效果，但是基于其具有一定的不安全性，有被天然抗氧化剂逐步取代的趋势。由表2可知，化学合成抗氧化剂在国家标准允许的添加量下，添加了AP（0.2 g/kg）、TBHQ（0.2 g/kg）、
　　PG（0.1 g/kg）、BHT（0.2 g/kg）和BHA（0.2 g/kg）的猪脂肪的IP值分别为8.03、11.30、21.35、36.23、45.12 h，较之未添加抗氧化剂的猪脂肪的IP值分别延长了2.88、6.15、16.20、31.08、39.97 h。与表1相比，合成抗氧化剂抗氧化效果明显优于天然抗氧化剂，且对猪脂肪的外观没有造成可视程度的影响，其中BHA和BHT的抗氧化效果最为明显。
　　2.1.4 BHA和BHT的抑制诱导氧化曲线分析
　　Fig.2 Curve fitting analysis of the inhibitory effect of different concentrations of BHA and BHT on induced lipid oxidation in lard 　　由2.1.3节可知，化学合成抗氧化剂具有更长的诱导氧化时间，为对BHA和BHT的抗氧化性能进行分析，分别取添加量为0、0.04、0.08、0.12、0.16、0.20 g/kg BHA或BHT的猪脂肪的IP值进行拟合。将表3中各对应项运用Origin进行拟合（图2），BHA或BHT抗氧化效果曲线方程分别为y=203.37x+4.70和y=167.43x+4.78，R2分别为0.99和0.98，说明两组数据具有良好的线性关系，也就是说添加BHA和BHT对猪脂肪的诱导氧化的影响呈线性关系。
　　2.2 抗氧化剂的协同增效分析
　　2.2.1 BHA与BHT、TP的协同增效分析
　　有文献[18]报道显示，RO与VE复配使用时，表现出协同增效效应，为对抗氧化剂的增效效应分析，参照文献[17]，添加量为最大添加量的50%，分别为0.10 g/kg BHA和0.10 g/kg BHT，由表4可知，添加复合抗氧化剂的猪脂肪的IP值为41.48 h，参考BHA和BHT的抗氧化效果曲线，两者相加的IP值介于42.94～50.19 h之间，说明两者相加并没有达到抑制诱导氧化的结果。
　　同样，参考BHA的抗氧化效果曲线，添加0.10 g/kg BHA的猪脂肪的IP值应介于23.74～26.34 h之间，由表4可知，添加0.10 g/kg BHA+0.20 g/kg TP的猪脂肪的IP值为16.52 h，与理论值之间有显著差异，说明BHA与TP不存在增效作用。
　　2.2.2 BHA与VE、CA的协同增效效应分析
　　为了分析不同抗氧化剂之间的协同增效效果，由表4可知，BHA与BHT、TP的同当量复配并未达到增效效应，为了分析辅助抗氧化助剂的增效效果，依照国家标准允许，添加最大限量的BHA（0.20g/kg），并分别添加0.30 g/kg VE和0.30 g/kg CA。添加0.20 g/kg BHA+
　　0.30 g/kg VE和0.20 g/kg BHA+0.30 g/kg CA的猪脂肪的IP值分别为44.26 h和44.76 h，相比于单独添加0.20 g/kg BHA的IP值45.12 h，分别相差0.86 h和0.36 h，说明并没有出现协同增效的效果。与文献[18]报道的VE与RO复配增效结果相悖，可能的原因为物质的来源不同，化学合成抗氧化剂BHA不具备和所述抗氧化剂及增效剂增效的结构基础；同时，RO为天然植物提取物，成分较复杂，也可能是其或者其内的其他物质与VE发生了反应，促进了抗氧化活性的增加。
　　3 结 论
　　抗氧化剂在一定程度上能够延长猪脂肪的诱导氧化时间。化学合成抗氧化剂具有优于天然抗氧化剂的延长能力，且不会对猪脂肪的外观产生肉眼可视的影响；BHA与BHT单独添加的抑制诱导氧化反应的效果与其添加量呈线性关系；所述抑制诱导氧化反应最强的抗氧化剂BHA与其他抗氧化剂VE、TP和增效剂CA复配均没有增效作用。
　　针对天然抗氧化剂抑制诱导氧化反应效果较弱，且会对猪脂肪的外观有一定影响，需要在天然抗氧化剂有效成分上进行深入分析，改进天然抗氧化剂的纯化工艺；对于抗氧化剂的复配增效效应，需要对影响因素进行全面系统的分析；基于抗氧化剂的使用对人体的安全性影响，需要对更广泛的天然抗氧化剂进行梳理分析，通过增效效应分析和其他理化处理等，实现安全高效的抑制氧化作用。
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