三种天然抗氧化剂复合对冻藏牛肉丸抗氧化效果的研究

付丽，吴丽，胡晓波，徐飞

（1.河南牧业经济学院食品工程学院，河南郑州 450046）（2.河南伊赛牛肉股份有限公司，河南焦作 454450）

牛肉丸营养丰富、风味独特、食用方便，是深受消费者喜爱的速冻调理肉制品。但由于冻藏及销售期间冷链的不完善，尤其是销售终端温度的不恒定，而且一般包装方式比较简单或是散装，导致牛肉丸长时间间歇式地暴露在空气中，肉丸表层脂肪发生氧化、风味及颜色的劣变[1]，因而保质期大大缩短，严重影响了牛肉丸的营养价值及其商品价值。在牛肉丸加工中添加一定量的高效抗氧化剂能很好地延缓肉丸的氧化速度。化学抗氧化剂虽成本低、抗氧化效果明显，但安全性倍受质疑；天然抗氧化剂在保存牛肉丸色泽、减缓油脂氧化等方面也有较明显的效果，且安全、可靠成为研究的热点[2]。

茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，其中儿茶素最为重要，占60%～80%[3]，对不饱和脂肪酸的自动氧化具有很好的延缓或阻止的作用，是一种新型天然抗氧化剂，使用安全且具有保健功能和抑菌作用[4～7]。而且对水果和蔬菜也能起到保鲜作用[8]，Jones等[9]将茶提取物应用于羊肉肠取得了很好的抗氧化效果。Vc具有强还原性且可以解离出H+，具有很强的抗氧化作用[10]。葡萄籽提取物是从葡萄籽中提取分离得到的一类多酚类物质，具有强大的抗氧化性、清除自由基的能力，并具有增加免疫功能的作用[11]，是迄今发现的植物来源最高效的抗氧化剂之一，其抗氧化效果是Vc和VE的30～50倍[12～14]。资料研究表明，单一天然抗氧化剂的效果不稳定，开发高效安全的复合天然抗氧剂成为肉品工业发展的重要趋势[15]。

本项目以牛肉丸为研究对象，探索三种天然抗氧化剂之间的协同效果，并相应赋予产品一定的保健功效，选取茶多酚、Vc及葡萄籽提取物三种天然抗氧化剂对冻藏牛肉丸进行抗氧化效果的研究，测定牛肉丸在冻藏过程中过氧化物值（POV）、硫代巴比妥酸值（TBARS）和感官指标的变化，确定其最适添加比例，并采用正交实验优化出 3种天然抗氧化剂的最适配比，以大大延长牛肉丸的货架期，确保产品的安全性和冻藏稳定性，为天然抗氧化剂的开发提供一定的理论和指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛肉（黄瓜条），购于河南伊赛牛肉股份有限公司；茶多酚，购于安徽红星药业股份有限公司；大豆分离蛋白、维生素C，购于深圳恒生生物科技有限公司；葡萄籽提取物，购于曲阜市圣嘉德生物科技有限公司；硫代巴比妥酸（TBA）、四乙氧基丙烷，购于国药集团化学试剂有限公司；食盐、糖、味精、牛肉香精、香辛料和调味料等取自河南牧业经济学院食品工程学院畜产品研究室。

1.2 主要仪器设备

HD-6型智能水分活度测量仪，无锡市华科仪器仪表有限公司；BlueStar B型紫外可见分光光度计，北京莱伯泰科仪器股份有限公司；SHA-B型双功能水浴恒温振荡器，金坛市杰瑞尔电器有限公司；RY-8（S）电动绞肉机，正元精密机械（苏州）有限公司；S10匀浆机，宁波新芝生物科技股份有限公司；600 W多功能搅拌机，德国博朗公司；HL-33实验智能速冻机，郑州亨利制冷设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 牛肉丸加工工艺流程及操作要点

原料牛肉的选择→修整→切条→绞肉→配料→搅拌(擂溃)→成型→定型→煮制→冷却→包装→速冻→冻藏→成品

1.3.1.1 基本配方

大黄瓜条牛肉1000 g、白糖20 g、食盐34 g、磷酸盐4 g、牛肉精膏0.5 g、花椒粉2.4 g、味精5 g、大豆分离蛋白100 g、I+G 0.12 g、冰水(屑)600 g。

1.3.1.2 操作要点

选取检验合格的新鲜牛肉，剔除多余的脂肪、筋膜及不可食部分，分割成每块200 g的长条，用绞肉机（6 mm）孔板绞成肉馅，肉温控制在-0 ℃左右。将搅拌机清洗并热烫消毒，冷却后，将绞碎的牛肉铺满于底部，加入磷酸盐、食盐、白糖及一部分的冰屑，低速启动搅打 3～4 min。加入大豆分离蛋白和一部分的冰屑，继续搅打2～3 min；再加入味精、I+G、牛肉精膏、花椒粉及剩余的冰水，搅打5 min，间歇1 min，至15 min为止，即可出料。用手将肉馅挤成35 mm的圆球形，大小要均匀一致。煮锅内加水升温至50±2 ℃，放入牛肉丸定型 15～20 min，捞入 85～90 ℃的另一煮锅内，不时翻动，继续煮制10 min左右后，捞入冷水槽内冷却后，送入-23～-25 ℃速冻机内进行速冻，至中心温度达-18 ℃后进行塑料袋封装。

1.3.2 天然氧化剂的添加方法

用分析天平准确称取各抗氧化剂的质量，在第三次添加冰水之前进行。

1.3.3 三种天然氧化剂对牛肉丸抗氧化效果的研究

经过查阅大量国内外文献以及前期预实验的进行，最终选定了茶多酚、Vc、葡萄籽提取物三种天然抗氧化剂进行牛肉丸抗氧化效果的研究。测定牛肉丸在冻藏过程中过氧化物值（POV）、硫代巴比妥酸值（TBARS）及羰基价的变化情况，以不添加任何抗氧化剂的处理组为空白，添加浓度为0.02% BHA的处理组为对照组。确定三种天然抗氧化剂最适添加比例。每种天然抗氧化剂的添加量见表1。

表1 三种天然抗氧化剂添加量Table 1 Additions of three natural antioxidants

1.3.4 几种天然抗氧化复合对牛肉丸抗氧化效果的研究

在单因素实验基础上，采用 L9(33)正交实验进行牛肉丸天然复合抗氧化剂配比的优化，以冻藏期间牛肉丸的TBARS及感官评分为测定指标。正交实验因素水平安排见表2。

表2 因素水平表Table 2 Factors and Levels of orthogonal test

1.3.5 样品的处理

将冻藏在-18 ℃的样品提前一天从冷库拿出，放置在0～4 ℃的冷鲜库解冻12 h，将解冻后的样品在空气中暴露30 min后用匀浆机打碎约15 s左右，以备各项指标的检测。

1.3.6 检测指标

1.3.6.1 过氧化值（POV）

过氧化值的测定方法采用GB 5009.277-2016《食品中过氧化值的测定》第一法滴定法。

1.3.6.2 硫代巴比妥酸值（TBARS）

硫代巴比妥酸值的测定方法采用 GB 5009.181-2016《食品中丙二醛的测定》第二法分光光度法。

1.3.6.3 羰基价

羰基价的测定采用GB 5009.230-2016《食品中羰基价的测定》规定的方法。

1.3.6.4 感官评定

由6位有经过培训的感官评定人员对肉丸的滋气味、组织状态、色泽和总体可接受性等4项指标进行感官评定，每项评分采用7分制，最高分7分，最低分1分，将4项分值的平均值相加得出最终感官评定分数。感官评分标准见表3。

表3 感官评分标准Table 3 Sensory score table of beef meatballs

1.4 数据分析

每个试验重复 3次，结果表示为平均数，采用Sigmaplot 13.0作图，采用SPSS Statistics 20.0统计分析软件进行数据统计分析及显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 三种天然氧化剂对牛肉丸抗氧化效果的研究

2.1.1 不同浓度茶多酚对牛肉丸抗氧化效果的研究

不同浓度茶多酚对牛肉丸抗氧化效果的影响如图1～2。

由图1可以看出，随着贮藏时间的延长，牛肉丸的POV值基本上呈先上升后下降的趋势。在第5 d时，空白组的POV值最大，为2.60 g/100 g，除0.1%的茶多酚处理组外，其他处理组的POV值与0.02% BHA对照组的POV值(1.85 g/100 g)基本无差异；在第30 d时，空白组的POV值显著高于其他处理组(p＜0.01)且增速最快，达到6.61 g/100 g，其次是0.02% BHA对照组的POV值增加到4.73 g/100 g；除添加0.1%的茶多酚处理组外，其他处理组的 POV值分别为 4.05 g/100 g、3.73 g/100 g、4.23 g/100 g、3.63 g/100 g，且均显著低于0.02% BHA对照组(p＜0.05)，说明添加量在 0.5%以上的茶多酚就会对肉丸起到一定的抗氧化效果，这与杨飞芸等[16]的研究结果不太一致，原因是茶多酚的添加方法不同，添加到肉馅中比浸泡效果更明显；在第60 d时，所有茶多酚处理组的POV值仍显著低于空白组(p＜0.05)，但与 0.02%BHA 对照组（3.62 g/100 g）差异不显著，且除0.1%茶多酚处理组外，其他所有处理组的POV值均低于0.02%BHA对照组第30 d的POV值，其中0.5%的茶多酚对肉丸的抗氧化效果较好。

由图2可以看出，随着贮藏时间的延长，牛肉丸的 TBARS值呈逐渐上升的趋势，空白组的 TBARS值最大且增速最快。在第 30 d时，茶多酚处理组的TBARS值仍均低于空白组，除0.1%茶多酚处理组外，其他处理组与0.02%BHA对照组（0.100 mg/kg）无显著差异(p＞0.05)，分别为 0.106 mg/kg、0.104 mg/kg、0.104 mg/kg和0.103 mg/kg；当达到60 d时，0.5%的茶多酚处理组与0.02%BHA对照组的TBARS值最接近，显著低于其他茶多酚处理组和空白组(p＜0.05)，同样说明0.5%的茶多酚对肉丸的抗氧化效果较好。

图1 不同浓度茶多酚对牛肉丸POV值的影响Fig.1 Effects of different concentrations of tea polyphenols on the POV value of bovine meatballs

图2 不同浓度茶多酚对牛肉丸TBARS值的影响Fig.2 Effects of different concentrations of tea polyphenols on the TBARS value of bovine meatballs

图3 不同浓度茶多酚对牛肉丸羰基价的影响Fig.3 Effects of different concentrations of tea polyphenols on the carbonyl valueof bovine meatballs

由图3可以看出，随着贮藏时间的延长，牛肉丸的羰基价呈逐渐上升的趋势，空白组的羰基价值最大且上升的最快。在第5 d时，除0.1%和0.5%的茶多酚处理组的羰基价与空白组的羰基价基本一致外，其他处理组羰基价均低于空白组，1.5%、2.0%的茶多酚处理组与0.02%BHA对照组基本无差异。在第30 d时，空白组还是高于其他处理组，除0.1%的茶多酚处理组外，其他茶多酚处理组的羰基价均比0.02%BHA对照组低，其中1.0%、1.5%和2.0%茶多酚处理组的羰基价显著低于0.02%BHA的对照组(p＜0.05)；在第60 d时，0.5%的茶多酚处理组与0.02%BHA的对照组无显著差异（p＞0.05），1.5%、2.0%茶多酚处理组的羰基价显著低于0.02%BHA对照组及其他处理组(p＜0.05)。

综合分析图1～3可知，茶多酚中儿茶素的酚羟基是优良的供氢体，可消耗自由基、螯合金属离子，阻断脂肪氧化链式反应，具有很好的抗氧化活性。将0.5%的茶多酚添加到牛肉丸中抗氧化作用较佳，与0.02%BHA的抗氧化效果基本相近。

2.1.2 不同浓度维生素C对牛肉丸抗氧化效果的研究

不同浓度维生素C对牛肉丸抗氧化效果的影响如图 4～6。

图4 不同浓度维生素C对牛肉丸POV值的影响Fig.4 Effects of different concentrations of Vc on the POV value of bovine meatballs

图5 不同浓度维生素C对牛肉丸TBARS值的影响Fig.5 Effects of different concentrations of Vc on the TBARS value of bovine meatballs

由图4可以看出，随着贮藏时间的延长，牛肉丸的POV值基本上呈先上升后下降的趋势，在第30 d时达到最大，达到6.61 g/100 g，到第60 d时又有所下降，为4.55 g/100 g；除添加0.01%Vc的处理组外，其他处理组的POV值均低于空白组，说明牛肉丸中Vc添加量大于0.01%时具有一定的抗氧化效果，原因是Vc具有热不稳定性，加热处理对其破坏较大，浓度小时抗氧化效果不佳；0.02%BHA对照组POV值在贮藏期最低，说明单一的添加Vc的抗氧化性能不如BHA。另外，第5 d、30 d和60 d时，Vc添加量为0.07%的处理组POV值分别为1.89 g/100 g、5.05 g/100 g、3.64 g/100 g与0.02%BHA对照组最接近。

图6 不同浓度Vc对牛肉丸羰基价的影响Fig.6 Effects of different concentrations of Vc on the carbonyl value of bovine meatballs

由图5可以看出，随着贮藏时间的延长，空白组和0.02%BHA对照组的TBARS值均呈上升趋势，且空白组上升速度最快，其值也最大。0.01%Vc处理组的TBARS值上升趋势最快，这与Brewer[18]的研究结论基本一致。0.03%、0.05%和0.07%的Vc处理组的TBARS值呈先上升后下降的趋势，尤其是 0.05%和0.07%的Vc处理组的TBARS值第60 d时分别为0.061 mg/kg、0.059 mg/kg，显著低于其他处理组和对照组，原因是Vc具有很强的还原能力，对脂肪氧化的抑制作用较强，但其添加量在 0.05%以上时效果明显，这与许丽等研究的 0.04%时效果好的结论是不太一致[17]，原因是处理样品不同。

由图 6可以看出，随着贮藏时间的延长，除0.07%Vc处理组外，牛肉丸的羰基价均呈逐渐上升的趋势，空白组的羰基价上升的最快。在第 5 d时，0.02%BHA对照组的羰其价最低，为1.135 meq/kg；在第30 d时，0.03%和0.05%Vc处理组的羰其价为别为2.635 meq/kg、2.500 meq/kg，比其他处理组均低；在第 60 d时，0.07%Vc处理组的羰其价为 2.532 meq/kg，显著低于 0.02%BHA 对照组(p＜0.05)和空白组(p＜0.01)。

综合分析图4～6可知，Vc是通过捕获过氧化自由基，阻断脂肪氧化链反应；另外，Vc具有极强的还原性，与氧反应降低油脂中的氧浓度，表现出很好的抗氧化性，且随Vc浓度的增加，抗氧化性增强。将Vc添加到牛肉丸中可以延长其货架期并阻止脂肪氧化，较适宜的浓度为0.07%。

2.1.3 不同浓度葡萄籽提取物对牛肉丸抗氧化效果的研究

不同浓度葡萄籽提取物对牛肉丸抗氧化效果，见图 7～9。

图7 不同浓度葡萄籽提取物对牛肉丸POV的影响Fig.7 Effects of different concentrations of grape seed extracts on the POV value of bovine meatballs

图8 不同浓度葡萄籽提取物对牛肉丸TBARS的影响Fig.8 Effects of different concentrations of grape seed extracts on the TBARS value of bovine meatball

图9 不同浓度葡萄籽提取物对牛肉丸羰基价的影响Fig.9 Effects of different concentrations of grape seed extracts on the carbonyl value of bovine meatballs

由图7可以看出，随着贮藏时间的延长，牛肉丸的POV值基本上呈递增的趋势，所有处理组的POV值显著均低于空白组(p＜0.05)，说明牛肉丸中葡萄籽提取物可以有效达到抗氧化效果。第15 d时，葡萄籽提取物添加量为0.15%的处理组POV值与0.02%BHA对照组均为2.316 g/100 g；第20 d时，0.05%和0.10%葡萄籽处理组的POV值分别为3.316 g/100 g、3.113 g/100 g，均低于空白组(3.562 g/100 g)，但显著高于对照组(2.632 g/100 g)（p＞0.05）。0.20%葡萄籽提取物POV值在整个贮藏期间最低，分别为1.633 g/100 g、2.023 g/100 g、2.532 g/100 g，说明当葡萄籽提取物添加量大于0.20%时抗氧化效果好于0.02%的BHA对照组。

由图8可以看出，随着贮藏时间的延长，空白组、0.15%葡萄籽提取物处理组和0.02%BHA的对照组的TBARS值均呈上升趋势，其中空白组上升速度最快，其值也最大，第20 d时达到0.085 mg/kg。0.05%、0.10%和0.20%的葡萄籽提取物处理组的TBARS值呈先上升后平缓的趋势，能对TBARS值起到很好的控制作用，这与 Carpenter[14]和 Brewer[18]的研究结论基本一致。0.20%的葡萄籽提取物处理组的TBARS值第20 d时最低，为0.050 mg/kg，且显著低于0.02%的BHA对照组(0.065 mg/kg)(p＜0.05)，说明葡萄籽提取物具有清除自由基的能力，对脂肪的氧化的抑制作用较强，但其添加量在 0.20%以上时效果明显，这与闫文杰的研究结论一致[12]。

由图9可以看出，随着贮藏时间的延长，牛肉丸的羰基价均呈逐渐上升的趋势，空白组的羰基价上升的最快。在第5 d时，0.15%葡萄籽提取物处理组的羰基价最低，为0.093 meq/kg，空白组和0.05%的处理组基本相等分别为1.409 meq/kg、1.392 meq/kg。在第15 d时，除0.05%葡萄籽提取物处理组以外，所有抗氧化剂处理组的羰基价均显著低于空白组（p＜0.05），0.10%、0.15%和0.20%的葡萄籽提取物处理组的羰基价分别为2.321 meq/kg、2.065 meq/kg、2.413 meq/kg，均低于0.02%BHA对照组的2.525 meq/kg；在第20 d时，0.2%葡萄籽提取物处理组的羰其价为 3.032 meq/kg，显著低于 0.02%BHA的对照组(3.500 meq/kg)(p＜0.05)和空白组(3.993)(p＜0.01)。

综合分析图7～9可知，葡萄籽提取物的添加可有效抑制氧化反应，这与Brewer[18]、Brannan[19]及Mielnik等[20]的研究结果一致。本试验得出添加量为0.15%和0.2%的葡萄籽提取物抗氧化效果较好，比0.02%BHA的抗氧化效果更好，这与Ahn等[21]研究得出的1.0%的结果有所不同，可能是葡萄籽提取物纯度不同的原因。

2.1.4 小结

根据单因素试验结果并结合感官评定分析发现，Vc较适宜的添加量为0.05%和0.07%，但添加量多时牛肉丸放置一段时间后颜色变浅偏黄；添加量为0.5%时抗氧化效果较好，与0.02%BHA的抗氧化效果基本相近，且加入茶多酚的产品风味更好，但添加量多时会影响产品的颜色；葡萄籽提取物的添加量为0.15%和0.2%时抗氧化效果较好，优于0.02%BHA，葡萄籽提取物添加量大于 0.2%后对丸子的后味有不好的影响，并且由于含有原花青素而影响颜色，这与Brewer[18]的研究结果一致。综合以上分析，三种天然抗氧化剂单独作用比较合适的添加比例为：茶多酚 0.5%、Vc 0.05%、葡萄籽提取物0.15%。

2.2 三种天然抗氧化剂复合对牛肉丸抗氧化效果的研究

2.2.1 三种天然抗氧化剂复合对牛肉丸TBARS值的影响

三种天然抗氧化剂复合对牛肉丸TBARS值影响的正交试验结果见表5。

表5 三种天然抗氧化剂对牛肉丸TBARS值影响的正交试验结果Table 5 Results of orthogonal experiment of the influence of three natural antioxidants on TBARS of meatballs

如表5对于TBARS值的正交试验结果极差分析可知，三个因素对牛肉丸抗氧化效果影响的主次关系为A＞B＞C，即茶多酚的影响最大，其次为葡萄籽提取物和Vc。通过分析看出三种天然抗氧化剂对TBARS值的影响的最优组合为A3B2C1，即茶多酚1.0%，Vc 0.03%，葡萄籽提取物0.05%，三种天然抗氧化剂协同具有很好的增效作用，这与许丽等的研究结果是一致的[17]。

2.2.2 感官评定结果

三种天然抗氧化剂复合对牛肉丸感官指标影响的正交试验结果见表6。

如表6极差分析可知三个因素对牛肉丸感官效果影响的主次关系为B＞C＞A，即葡萄籽提取物的影响最大，其次为Vc和茶多酚。经分析可看出三种天然抗氧化剂对感官影响的最优组合为 A2B2C1，即茶多酚0.5%，Vc 0.03%，葡萄籽提取物0.05%。

表6 三种天然抗氧化剂复合对牛肉丸感官影响正交试验结果Table 6 Results of orthogonal experiment of the influence of three natural antioxidants on the sensory of meatballs

3 结论

本试验选取茶多酚、Vc和葡萄籽提取物三种天然抗氧化剂与化学抗氧化剂BHA相对照，比较分析单每种抗氧化剂单一使用的抗氧化效果，并利用正交试验进行了三种天然抗氧化剂协同抗氧化的配比进行了优化。

由TBARS实验结果可知，最适抗氧化效果的配比为茶多酚1.0%，Vc 0.03%，葡萄籽提取物0.05%；而依据感官实验结果显示最适抗氧化效果的配比为茶多酚0.5%，Vc 0.03%，葡萄籽提取物0.05%。由于茶多酚的添加会引起储存后期牛肉丸颜色的加深，影响产品外观，故综合两组结果得出三种天然抗氧化剂的最适配比为茶多酚 0.5%，Vc 0.03%，葡萄籽提取物0.05%。三种天然抗氧化剂协同作用有效地减缓了牛肉丸冻藏期间脂肪的氧化，且抗氧化效果比较理想，克服了单一抗氧剂的抗氧化效果的不稳定性，很大程度上改善了牛肉丸的品质，增加了冻藏稳定性，并延长了牛肉丸的货架期。

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