周 露， 張叢蘭， 劉 雨， 張 美， 楊 芳

(1．湖北大學知行學院，湖北武漢 430011;2．武漢工程大學綠色化工過程省部共建教育部重點實驗室，湖北武漢 430073)

一種市售曲奇餅干基于脂肪氧化貨架期的預測

周 露1， 張叢蘭1， 劉 雨1， 張 美2， 楊 芳1

(1．湖北大學知行學院，湖北武漢 430011;2．武漢工程大學綠色化工過程省部共建教育部重點實驗室，湖北武漢 430073)

以一種市售曲奇餅干為樣品，采用“Schaal耐熱試驗法”加快樣品變質速度，將樣品貯藏于60℃，50%RH恒溫恒濕條件下進行周期性實驗，定期取樣測定其酸價和過氧化值，同時進行感官評定．以貯藏時間和對應的過氧化值、酸價的對數(shù)值進行回歸擬合，得到在60℃，50%RH恒溫恒濕條件下，該種曲奇餅干的貨架期為23 d．根據(jù)氧化一級動力學方程，應用Arrhenius公式預測該種曲奇餅干產品在常溫20℃，50%RH下的貨架期為368 d．

曲奇餅干;貨架期;過氧化值;酸價;Schaal耐熱試驗;Arrhenius公式

曲奇餅干是一種油脂含量較高的焙烤食品，其所含油脂在包裝、存儲、銷售過程中容易因為環(huán)境中的各種因素發(fā)生氧化酸敗，降低食品營養(yǎng)價值［1］．隨著人們生活水平日益提高，消費者對食品安全性要求也越來越高，各種食品的貨架期應該有較為科學的方法去評價．一些常見的食品貨架期預測模型和方法包括:以溫度為基礎的動力學模型、微生物生長模型、低水分食品的防潮包裝模型、統(tǒng)計學方法及其他國內外新技術方法［2－3］．

食品變質的程度受各種因素影響，其中溫度是最主要的影響因素之一，而且是惟一不受食品包裝類型影響的因素［4］．食品的變質程度還取決于其化學反應速度的快慢，而化學反應速度又是時間的函數(shù)．各種食品的種類、組成結構和化學成分的不同，使其質量下降速度與溫度的關系也不完全相同．油脂的氧化過程是一種化學反應，其反應規(guī)律符合化學動力學規(guī)律．Arrhenius公式是預測食品質量隨溫度影響發(fā)生劣變的經典公式，它是1889年，Arrhenius在研究溫度對酸催化蔗糖水解轉化反應的基礎上提出的一個經驗公式［5］．

實驗選取了以溫度為基礎的動力學模型來研究油脂含量較高的曲奇餅干的貨架期．通過加速氧化實驗和Arrhenius公式，可在較短的時間內預測曲奇餅干這類食品的貨架壽命，這對食品質量的控制和貨架壽命的研究具有積極的指導意義．

1 材料與設備

1.1 材料與試劑

曲奇餅干購于武漢某超市，選擇1周以內出廠的產品．

鹽酸、氫氧化鈉、石油醚(30～60℃)、乙醇、三氯甲烷、冰乙酸、硫代硫酸鈉、氫氧化鉀、碘化鉀均為分析純．

1.2 儀器與設備

JY2003型電子分析天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司;WGL－30B型電熱恒溫鼓風干燥箱，天津市泰斯特有限公司;HH－2型數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州國華電器有限公司;HPX－160BS－Ⅲ型恒溫恒濕箱，上海新苗有限公司．

2 實驗方法

以市售曲奇餅干為研究對象，測定樣品在初始狀態(tài)下的水分和油脂含量，其結果作為評定樣品能否應用加速氧化實驗和Arrhenius公式預測貨架期的依據(jù)．

將樣品分裝，每包50 g，置于60℃，50%相對濕度(relative humidity，RH)恒溫恒濕干燥箱中貯藏35 d，每間隔7 d取樣一次，每次取2包樣品．其中1包進行油脂的提取，測定樣品的酸價和過氧化值，同時做3次平行，取平均值．另1包樣品，進行感官評價．分別以酸價、過氧化值以及感官評分為參考指標，推算60℃，50%RH條件下該產品的貨架期．同時，根據(jù)Arrhenius經驗公式，根據(jù)60℃的貨架期，預測出曲奇餅干在室溫20℃下的貨架期．

2.1 水分含量測定

采用常壓干燥法，參考GB/T 5009.6—2010方法［6］．

2.2 脂肪含量測定

采用索氏抽提法，參考GB/T 5009.3—2003方法［7］．

2.3 樣品中油脂的提取

取50 g樣品，置于250 mL具塞錐形瓶中，加80 mL石油醚，避光放置過夜，用快速濾紙過濾后，用20 mL石油醚洗脫，分別取4份10 mL浸泡液，進行過氧化值、酸價測定［8］．

2.4 酸價和過氧化值測定

參考 GB/T 5009.37—2003 方法［9］．

2.5 感官評價

感官評價采用成對比較法［10］．由10名評價員組成評價小組進行，要求每位評價員獨立完成感官評價．每次取樣對照評分標準(見表1)進行打分．實驗樣品在貯藏過程中，選取產品的氣味、滋味、口感和色澤為感官評定指標，各項指標滿分10分．其中，氣味和滋味分值各占全部感官評定分值的30%;口感和色澤各占20%．將各指標得分進行加權平均即為最后感官加權得分．將感官加權得分低于6分者視為變質產品．

表1 感官評價評分標準Tab．1 Score sheet of sensory evaluation

2.6 化學動力學預測

大多數(shù)食品的質量與時間關系表現(xiàn)出零級或一級反應，其動力學方程分別如式(1)和式(2)［11］．

零級反應:

一級反應:

根據(jù)Arrhenius方程，反應速度常數(shù)K與溫度T的關系如式(3)［12］．

式(3)中的K0為頻率因子，Ea為活化能，kJ/mol;R為氣體常數(shù)8.314 J/(mol·K)，T為絕對溫度，K，式(3)說明速度常數(shù)是絕對溫度的指數(shù)函數(shù)．

根據(jù)Arrhenius經驗公式，對于常規(guī)化學反應，在一定溫度范圍內，反應溫度升高10℃，反應速率常數(shù)提高1倍，即K(T+10)/K(T)=2，而反應速率常數(shù)(K)與食品貨架壽命(N)成反比，即K值越大，食品貨架壽命越短，因此N(T)/N(T+10)=2．由此可得相關數(shù)據(jù)，即60℃條件下Schaal耐熱試驗的1 d貨架壽命相當于20℃條件下貯藏16 d(見表2)．因此通過在高溫下進行產品的氧化加速實驗，可推出曲奇餅干在常溫下的貨架壽命．

表2 溫度與油脂貨架壽命系數(shù)的關系Tab．2 Relationship between temperature and shelf life coefficient of fat

3 結果與分析

3.1 水分含量和脂肪含量

對樣品的水分含量和脂肪含量進行測定，結果表明樣品的水分質量分數(shù)平均值為1.38%，低于4%;樣品脂肪質量分數(shù)平均值為33.27%，高于16%，符合 GB/T 1433.5—2005［13］中對曲奇餅干的要求．該種曲奇餅干樣品的油脂含量相對較高，且水分含量相對較低，腐敗微生物對樣品貨架壽命的影響較小，其貨架壽命主要受脂肪氧化速率的影響，因此可以采用加速氧化實驗，并應用Arrhenius公式來預測該種市售曲奇餅干基于脂肪氧化的貨架期．

3.2 以酸價為參考指標的貨架期預測

周期性取樣測定酸價，結果表明在60℃，50%RH恒溫恒濕條件下貯藏樣品，第1周到第5周的酸價分別為 0.25，0.75，0.85，1.3，2.5 mg KOH/g，油脂酸價的變化曲線見圖1．

圖1 60℃和50%RH條件下曲奇餅干油脂的酸價變化Fig．1 AV of fat in cookies under 60 ℃ and 50%RH

在60℃，50%RH條件下樣品貯藏時間和對應的酸價的對數(shù)值的回歸擬合曲線見圖2．

圖2 60℃和50%RH條件下貯藏時間和對應的酸價對數(shù)值的回歸擬合Fig．2 Regression fitting of storage time and logarithm of AV under 60℃and 50%RH

線性回歸方程為ln(AV)=0.518t－1.673，R2=0.934．從回歸方程的顯著性看，其方程線性相關度顯著，根據(jù)GB 7100—2003中規(guī)定，餅干允許的最高酸價為39.4 meq/kg(5 mg KOH/g)，將其代入回歸方程，得到在60℃，50%RH加速氧化實驗中，該曲奇餅干的貨架期為24.5 d．

3.3 以過氧化值為參考指標的貨架期預測

周期性取樣測定過氧化值，結果表明在60℃，50%RH恒溫恒濕條件下貯藏樣品，第1周到第5周的過氧化值分別為 0.014 9，0.018 3，0.022 2，0.022 9，0.0267 g/100 g，過氧化值的變化曲線見圖3．

圖3 60℃和50%RH條件下曲奇餅干油脂的過氧化值變化Fig．3 Curve of POV of fat in cookies under 60℃and 50%RH

在60℃，50%RH條件下曲奇餅干中油脂的氧化速率曲線見圖4．

圖4 60℃和50%RH條件下貯藏時間和對應的過氧化值的對數(shù)值的回歸擬合Fig．4 Regression fitting of storage time and logarithm of POV under 60℃and 50%RH

線性回歸方程為ln(POV)=0.139t+0.064，R2=0.950．從回歸方程的顯著性看，方程線性相關度顯著，根據(jù)GB 7100—2003中規(guī)定，餅干允許的最高過氧化值為19.7meq/kg(0.25 g/100 g)，將其代入回歸方程，得到在60℃，50%RH加速氧化實驗中，該曲奇餅干的貨架期為21 d．

3.4 以感官鑒定為參考指標的貨架期預測

周期性取樣，對樣品進行感官評分，實驗結果見圖5．

感官加權分低于6分者視為變質產品，由圖5可看出，在60℃，50%RH儲藏情況下的餅干第4周(第28 d)加權得分為5.22，小于6分，開始變質．對比過氧化值和酸價的預測結果是23 d左右超出正常食用期．由此可判斷，此次感官評定的評分結果基本符合實驗預測結果．

圖5 60℃和50%RH條件下曲奇餅干感官評分Fig．5 Sensory score of cookies under 60 ℃ and 50%RH

4 結論

實驗得出在60℃和50%RH條件下，該曲奇餅干以酸價為參考指標的貨架期為24.5 d;以過氧化值為參考指標的貨架期為21 d;感官評定的結果顯示，該樣品從第28 d開始變質．綜合以上結果，60℃，50%RH條件下該曲奇餅干的貨架期為23 d．

根據(jù)表2中溫度與油脂貨架壽命系數(shù)的關系，20℃的貨架壽命系數(shù)為16，因此，預測該產品在20℃，50%RH條件下的貨架期為368 d．這一結果與產品標識上顯示的“保質期為一年”基本一致，從而證明本預測本實驗中的曲奇餅干樣品由于脂質含量高，因此符合一級動力學方程，可以應用Arrhenius公式進行貨架期預測．

［1］趙征．食品工藝學實驗技術［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2006:46-48．

［2］余曉琴，車曉彥，張麗平．食品貨架期壽命預測［J］．禽品研究與開發(fā)，2007(28):83-87．

［3］曹悅，陸利霞，熊曉輝．食品貨架期預測新技術進展［J］．食品研究與開發(fā)，2009，30(5):165-168．

［4］王璋，許時嬰，江波，等．食品化學［M］．3版．北京:中國輕工業(yè)出版社，2003:849-850．

［5］徐芳，盧立新，許文才．酥性餅干基于溫度變化的氧化貨架壽命預測［J］．包裝工程，2008(7):4-6．

［6］中華人民共和國衛(wèi)生部．GB/T 5009.3—2010食品中水分的測定［S］．北京:中國標準出版社，2010．

［7］中華人民共和國衛(wèi)生部．GB/T 5009.6—2003食品中脂肪的測定［S］．北京:中國標準出版社，2003．

［8］中華人民共和國衛(wèi)生部．GB/T 5009.56—2003糕點衛(wèi)生標準的分析方法［S］．北京:中國標準出版社，2003．

［9］中華人民共和國衛(wèi)生部．GB/T 5009.37—2003食用植物油衛(wèi)生標準的分析方法［S］．北京:中國標準出版社，2003．

［10］張水華，徐樹來，王永華．食品感官分析與實驗［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2006．

［11］楊昌舉．動力學在食品質量變化研究中的若干應用［J］．食品科學，1986(3):1-8．

［12］Labuza T P．Shelf-life Dating of Foods［M］．Westport:Food and Nutrition Press，1982:211-234．

［13］輕工業(yè)標準化編輯出版委員會．QB/T 1433.5—2005．餅干、曲奇餅干［S］．北京:中國輕工業(yè)出版社，2005．

(責任編輯:李 寧)

Shelf Life Prediction of one kind of Cookies Based on Fat Oxidation

ZHOU Lu1， ZHANG Cong-lan1， LIU Yu1， ZHANG Mei2， YANG Fang1
(1．Zhixing College，Hubei University，Wuhan 430011，China;2．Key Laboratory for Green Chemical Process of Ministry of Education ，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430073，China)

“Schaal heat-resistant test”was used to accelerate the deterioration rate of a kind of cookies．Acid value(AV)and peroxide value(POV)of the cookies stored at 60℃，50%relative humidity(RH)were measured periodically．At the same time，the corresponding sensory evaluation was processed．Storage time and logarithm of AV and POV were fitted，and the shelf life of cookies at 60℃，50%RH was 23 days．According to the oxidation kinetic equation and Arrhenius equation，the shelf life of cookies at 20℃，50%RH was predicted to be 368 days．

cookies;shelf life;peroxide value;acid value;Schaal heat-resistant test;Arrhenius equation

TS207.7

A

1671-1513(2012)02-0048-04

2011-12-24

武漢市科技局青年科技晨光計劃項目(200950431164)．

周 露，女，本科，研究方向為食品科學;

楊 芳，女，講師，博士，主要從事農產品加工方面的研究．通訊作者．