复配抗氧化剂对低能量类可可脂抗氧化作用的研究
氧化酸败的油脂，会影响产品的风味、色泽、品质等，降低其营养价值和货架期，甚至危害人体健康［1］。延缓油脂氧化常用方法是加入抗氧化剂，通过降低氧化反应速率，提高其氧化稳定性。抗氧化剂可分为化学合成抗氧化剂和天然抗氧化剂两大类，化学合成抗氧化剂有二丁基羟基甲苯、没食子酸丙酯、特丁基对苯二酚、丁基羟基茴香醚等，常用的天然抗氧化剂有维生素E、茶多酚、迷迭香提取物、甘草抗氧化物、竹叶抗氧化物、植酸等［2］。化学合成抗氧化剂的抗氧化效果显著，但安全性受到争议［3］;天然抗氧化剂安全低毒，但抗氧化效果却不甚理想［4］，且价格较贵。抗氧化剂间的协同作用［5］已得到广泛研究，盛雪飞等［6］综述了近年来国内外天然抗氧化剂间协同作用的机理及研究进展，Irwandi等［7］通过响应面法证实了迷迭香、鼠尾草和柠檬酸之间的协同效应，Catalina S等［8］证实了天然抗氧化剂迷迭香和化学合成抗氧化剂BHT间有显著的增效协同作用。将天然抗氧化剂和化学合成抗氧化剂复配，利用协同增效作用不仅可提高抗氧化能力、降低使用成本，同时还可降低抗氧化剂添加量、提高潜在安全性［9］。油脂是食品工业的重要原料，但高脂肪膳食会危及人体健康，所以功能性油脂的开发得到广大学者的关注［10］。以乌桕油为原料经酶促改性制备的低能量类可可脂(LCCBE)［11］，可有效降低类可可脂的热量，但制备过程破坏了原料的内源性抗氧化剂［12］，故提高抗氧化稳定性成为改善LCCBE品质的重要课题。本文采用Schaal烘箱加速氧化法［13］，以过氧化值(POV)为衡量指标，通过响应曲面法研究了二丁基羟基甲苯(BHT)、植酸(PA)、维生素E(VE)三种抗氧化剂间的协同增效作用，确定最优复配比例，为改善LCCBE的品质，提高抗氧化稳定性提供了高效、低廉的复配抗氧化剂。
1·材料与方法
1.1材料与设备
低能量类可可脂(LCCBE)由本实验室合成制备，过氧化值:0.9mmol/kg;二丁基羟基甲苯(BHT)力国贸易有限公司;维生素E(VE)江苏兄弟维生素有限公司;植酸(PA)国药集团化学试剂有限公司;三氯甲烷、冰乙酸、硫代硫酸钠、碘化钾、无水碳酸钠、重铬酸钾、可溶性淀粉等试剂均为分析纯。
101型电热鼓风恒温干燥箱中国上海迅能电热设备有限公司;JA2103N型精密电子天平中国常熟市双杰仪器测试厂;BCD－268W型电冰箱中国佛山市美的集团;碘量瓶等。
1.2实验方法
1.2.1抗氧化实验
采用Schaal烘箱法。将50gLCCBE置于干燥的烧杯中，加热至50℃熔解后加入一定比例抗氧化剂，搅拌均匀后，盖上表面皿置于(63±1)℃恒温箱内，每隔24h定时取样，测定其过氧化值(POV)。
1.2.2过氧化值(POV)的测定
过氧化值是衡量油脂初期氧化程度的重要指标之一，按照GB/T5009.37－2003《食用植物油卫生标准的分析方法》规定的方法测定。
1.2.3响应面实验设计
《食品添加剂使用标准》(GB2760－2011)规定了BHT和PA的最大使用量为0.2g/kg，VE按生产需要适量使用，实验中取值范围确定为BHT:0～0.20‰，PA:0～0.20‰，VE:0～0.25‰。采用Design－Expert 8.0.5中的Central compositeresponse design(CCRD)设计，以抗氧化剂BHT、PA、VE添加量为自变量，以第6d样品的POV值(Y)为响应值，确定三种抗氧化剂的最优复配比例。实验自变量因素编码及水平见表1。
2·结果与分析
2.1 Central Composite设计优化复配抗氧化剂配方
2.1.1工艺模型建立及其显著性检验根据CCRD设计出20组实验点，以POV为响应值，实验结果见表2。
利用Design－Expert对响应值进行回归分析，拟合得到多项式回归方程模型:
由表3可知，模型的F值为45.18，p＜0.0001，表明上述回归方程模型高度显著;失拟项的F值为4.98，p＞0.05，表明失拟不显著;回归模型的R2Adj=0.9544，说明该模型能解释95.44%的响应值变化，仅有总变异的4.56%不能用此模型来解释，R2=0.976，说明该模型拟合程度良好，实验误差小，所以该模型可用于对抗氧化剂对改性类可可脂抗氧化效果的研究和预测。
2.1.2响应曲面分析及优化
根据回归模型做出了因素之间交互作用的响应曲面图，结果见图1～图3。
图1是在VE添加量为0.13‰时，BHT和PA添加量对低能量类可可脂POV的交互影响。图2显示在PA添加量为0.10‰条件下，BHT和VE添加量对低能量类可可脂POV的交互影响。图1和图2中曲面均陡峭，表明BHT和PA、BHT和VE之间均存在显著的交互作用，与X1X2和X1 X3的p＜0.05相吻合。图1显示在PA添加量一定时，BHT添加量对POV影响较大，而在BHT添加量一定时，PA添加量对POV影响无前者大，即对POV的影响BHT＞PA。图2中曲面分布对称，表现出显著的交互作用，BHT和VE对POV均有显著影响。
图3是在BHT添加量为0.10‰时，PA和VE添加量对低能量类可可脂POV的交互影响。二者间有一定交互作用，X2X3的p=0.5572＞0.05，不显著。其中在PA添加量一定时，VE添加量对POV有显著影响，而在VE添加量一定时，PA对POV的影响则不太显著，其曲面相对缓和。
利用Design Expert 8.0.5软件对回归模型进行优化，得到最优配方条件:X1=0.11‰、X2=0.11‰、X3=0.13‰，即在各抗氧化剂添加量分别为BHT为0.11‰、PA为0.11‰、VE为0.13‰时，抗氧化效果最佳，即第6天的POV最小为Y=4.155mmol/kg。在此条件下进行验证实验，所得结果为POV为4.201mmol/kg，这与预测值的相对偏差仅为1.1%，从而验证了该方案为最优复配比例。
2.2复配抗氧化剂抗氧化效果的研究
在相同实验条件下，连续10d测定样品的POV，比较最优复配抗氧化剂(OAC)与单一抗氧化剂的抗氧化效果，实验结果见图4。随时间推移，OAC的抗氧化效果明显优于单一抗氧化剂，这表明BHT、PA、VE间有协同增效作用。汤务霞等［14］证实在菜籽油中BHT和VE具有显著协同作用，王亚萍等［15］研究表明PA，VE和特丁基对苯二酚(TBHQ)间存在协同增效作用，本实验结论与二者相吻合。PA被认为是通过与金属离子(Fe3+)螯合，从而抑制金属离子诱发的脂氧酶的催化氧化。BHT和VE属酚型抗氧化剂，二者通过提供氢与过氧化自由基结合，从而终止过氧化连锁反应［16］。三种抗氧化剂间的协同增效作用可解释为PA与金属离子螯合，从而保证了酚型抗氧化剂的活性［16］，BHT和VE间则可相互修复再生，形成氧化还原再生系统，使其抗氧化活性显著增强［6］。
3·结论
利用响应曲面法优化了低能量类可可脂的复配抗氧化剂的组成比例，得出最优复配抗氧化剂的组成比例为BHT 0.11‰，PA 0.11‰，VE0.13‰。通过比较最优复配抗氧化剂与单一抗氧化剂对低能量类可可脂的抗氧化效果，得出复配抗氧化剂的抗氧化效果明显优于单一抗氧化剂，随时间推移优势表现越来越明显。