吳 肖,孔令會(huì),趙園園(廣東匯香源生物科技股份有限公司,廣東廣州 510664)

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牛油氧化對(duì)牛肉風(fēng)味形成的影響

吳 肖,孔令會(huì),趙園園
(廣東匯香源生物科技股份有限公司,廣東廣州 510664)

通過(guò)添加不同POV值(40、60、80 meq/kg脂肪)氧化牛油對(duì)牛肉酶解液進(jìn)行Maillard熱反應(yīng),檢測(cè)不同牛肉Maillard反應(yīng)產(chǎn)物的氨基酸組成、肽分子量分布、香氣組分以及感官測(cè)評(píng)的變化情況,研究不同POV值氧化牛油對(duì)于牛肉風(fēng)味味感的影響。結(jié)果表明:不同POV值氧化牛油參加反應(yīng),主要影響牛肉酶解液Maillard熱反應(yīng)體系中含硫氨基酸和鮮味氨基酸的反應(yīng)活性,以及Maillard反應(yīng)產(chǎn)物的肽分子量的分布,從而影響了牛肉香氣和味感的形成。

牛油,氧化,美拉德反應(yīng),風(fēng)味

牛肉風(fēng)味是世界范圍內(nèi)肉類風(fēng)味研究最廣泛和深入的一種[1]。因?yàn)槭艿赜?、種類、喂養(yǎng)方式和加工工藝等影響,因而形成牛肉風(fēng)味的差異性[2-5]。其中清燉型和烤味型牛肉風(fēng)味的研究是牛肉風(fēng)味的研究熱點(diǎn)[6-11]。

肉類風(fēng)味研究一直是風(fēng)味研究領(lǐng)域的熱門話題。綜合國(guó)內(nèi)外肉類風(fēng)味研究,主要集中于以下幾個(gè)方面:肉香化合物成分的鑒定、分離、提取以及制備,研究呈香和呈味之間的相關(guān)性,味與分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,為肉香化合物的調(diào)配以及天然等同肉味原料開(kāi)發(fā)方面提供良好的原材料;肉類風(fēng)味合成模擬體系的建立,通過(guò)利用不同的前體和原料物質(zhì),在一定條件下獲得具有不同肉類風(fēng)味的體系;肉味香精體系的建立、分析和鑒定;對(duì)已建立的肉味香精體系的功能性方面的研究,如抗氧化作用,增香作用,乳化作用和穩(wěn)定作用,與蛋白質(zhì)交聯(lián)作用等;對(duì)熱反應(yīng)型肉味香精建立的動(dòng)力學(xué)模型研究等。

其中肉類風(fēng)味的建立主要通過(guò)降解反應(yīng)和美拉德反應(yīng)[12],而一定程度的氧化脂肪是制備具有特征風(fēng)味肉香味的主要依據(jù)[13-16]。我國(guó)飲食文化淵源流長(zhǎng),古老傳統(tǒng)的煲湯食品雖深入民心,但是對(duì)于湯類風(fēng)味物質(zhì)的研究相對(duì)較少。本研究探討一定程度的氧化牛油,通過(guò)熱反應(yīng)美拉德技術(shù),依據(jù)熱反應(yīng)中形成味感和香氣前體物質(zhì)的消長(zhǎng)變化對(duì)形成牛肉風(fēng)味的影響,以期對(duì)于牛肉風(fēng)味飲食文化發(fā)揚(yáng)光大,對(duì)牛肉風(fēng)味料的工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牛油 食品級(jí),廣東匯香源生物科技股份有限公司;牛肉 四川甘孜州牦牛肉;L-半胱氨酸、鹽酸硫胺素 分析純,上海博奧生物科技有限公司;木糖、葡萄糖 分析純,廣州化學(xué)試劑廠;復(fù)合蛋白酶(Protemax,酶活力1.733 AU/g)、風(fēng)味蛋白酶(Flavorenzyme,酶活力573 LAPU/g) 食品級(jí)，諾維信酶制劑公司;標(biāo)準(zhǔn)肽樣品Cytochrome C(Mr 12500),Aprotinin(Mr 6500)、Vitamin B12(Mr 1355)、Oxidized glutathione(Mr 612)、Glycylglycylglycine(Mr 189);Superdex peptide 10/300GL玻璃柱 美國(guó)GE Healthcare公司;活性炭(食品級(jí)) 平泉縣蘭天活性炭廠;絞肉機(jī) 韶關(guān)市大善食品設(shè)備有限公司。

LZB-4WB型玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì) 振興流量電子儀表廠;RS-608型增氧泵 中山市日勝電器廠;MJ-176NR攪拌機(jī) 日本松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社;JM-LB50膠體磨 溫州市歐海振業(yè)食品機(jī)械廠;JB200-D強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī) 上海標(biāo)本模型廠;HH-W600數(shù)顯恒溫水浴鍋 上海儀表集團(tuán)供銷公司;Finnigan Trace 2000 GC-MS 美國(guó)Finnigan Trace質(zhì)譜公司;Waters 600高效液相色譜 美國(guó)Waters公司;Amersham蛋白質(zhì)分析純化系統(tǒng) 美國(guó)GE Healthcare公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 氧化牛油制備 在裝有電動(dòng)攪拌器、水銀溫度計(jì)和回流冷凝管的500 mL四口燒瓶中加入200 g反應(yīng)牛肉(預(yù)先熔化成液態(tài)油后加入),開(kāi)始攪拌。待溫度上升至130 ℃時(shí),通入經(jīng)活性炭吸附預(yù)處理的空氣并計(jì)時(shí),根據(jù)進(jìn)出口空氣含量的差值,至達(dá)到預(yù)計(jì)POV值時(shí)停止反應(yīng),迅速冷卻至常溫,灌裝包裝后低溫保存。另取樣檢測(cè)POV。根據(jù)上述方法,分別制備POV值為40 meq/kg脂肪、60 meq/kg脂肪和80 meq/kg脂肪的氧化牛油。

1.2.2 酶解牛肉膏制備 稱取一定量的經(jīng)過(guò)預(yù)處理的牛肉,加入一定量的水(w/w為1∶1),用絞肉機(jī)進(jìn)行搗碎,然后進(jìn)行酶解(復(fù)合蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶以1∶1酶解,添加量為牛肉蛋白總質(zhì)量的0.5%,酶解溫度為(53±2) ℃,水解1.5 h),得到酶解牛肉膏。

1.2.3 牛肉風(fēng)味膏制備 在上述酶解牛肉膏中加入木糖和葡萄糖混合物(w/w為1∶1,加入量為總質(zhì)量的3.6%),鹽酸硫胺素添加量0.15%,含鹽量3.0%,加入不同氧化程度的氧化牛油進(jìn)行實(shí)驗(yàn),需要溶解的原料在燒杯中溶解后轉(zhuǎn)移至混合配料中,在100 ℃,不調(diào)節(jié)pH,攪拌條件下,在三口燒瓶中(500 mL)進(jìn)行熱反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為1 h,反應(yīng)時(shí)進(jìn)行攪拌加橡膠塞并進(jìn)行冷卻回流,反應(yīng)結(jié)束后在冰水中進(jìn)行快速冷卻以終止反應(yīng),得到牛肉風(fēng)味膏[17]。

1.2.4 牛油氧化程度(過(guò)氧化值POV)檢測(cè) 參照GB/T 5538-2005 標(biāo)準(zhǔn)操作。

1.2.5 小分子游離氨基酸的檢測(cè) 水解液中氨基酸成分分析及含量的測(cè)定參照Speckann等[18]方法將樣品液酸解和酶解后采用高效液相色譜法分析,色氨酸則是將樣品堿解后采用高效液相色譜法分析。檢測(cè)條件:美國(guó)Waters高效液相色譜,PICO·TAG氨基酸分析柱,檢測(cè)溫度為38 ℃,檢測(cè)波長(zhǎng)為254 nm,流速為1 mL/min。

損失率(%)=(反應(yīng)后牛肉酶解液游離氨基酸-反應(yīng)前牛肉酶解液游離氨基酸)÷牛肉酶解液水解氨基酸×100

1.2.6 寡肽分子量分布檢測(cè) 采用凝膠色譜法,檢測(cè)條件:Amersham蛋白質(zhì)分析純化系統(tǒng),Superdex peptide 10/300GL玻璃柱;洗脫液:A液,0.05 mol/L NaH2PO4·2H2O,0.5 mol/L NH4Cl,0.1% TFA(v/v),B液,25%乙腈(v/v),流速為0.5 mL/min,檢測(cè)波長(zhǎng)為214 nm。標(biāo)準(zhǔn)肽樣品與洗脫體積擬合直線方程為y=-0.0578x+4.6289(R2=0.9957),其中y-標(biāo)準(zhǔn)肽分子量的自然對(duì)數(shù),x-洗脫體積。

1.2.7 感官測(cè)評(píng)分析 根據(jù)前述牛肉風(fēng)味膏的制備方法,每個(gè)樣品制作3次,然后混勻過(guò)膠體磨,然后對(duì)每一個(gè)樣品采用3位數(shù)字進(jìn)行隨機(jī)編碼,每一組包括3個(gè)樣品,每一個(gè)樣品在50 ℃恒溫水浴鍋中恒溫10 min,然后倒入一次性的淺口塑料杯,在聞香室由嗅聞小組成員嗅聞評(píng)價(jià)。感官評(píng)價(jià)采用簡(jiǎn)單描述法[19],由13名經(jīng)過(guò)專門訓(xùn)練的調(diào)香師和反應(yīng)工程師組成的感官評(píng)定小組,用任意的詞匯對(duì)每個(gè)樣品的風(fēng)味特性進(jìn)行定性描述,要求盡量完整地描述出樣品的品質(zhì)。

1.2.8 香氣物質(zhì)分布檢測(cè) 采用頂空固相微萃取法,取樣品3 g置于20 mL密封頂空樣品瓶,在65～70 ℃條件下進(jìn)行水溶,固相微萃取分別采用(100 μm)PDMS和DVB/CAR/PDMS(50 μm),萃取富集30 min,在220 ℃條件下脫附3 min,香氣化合物的測(cè)定采用美國(guó)Finnigan Trace氣質(zhì)聯(lián)用設(shè)備。

色譜條件:色譜毛細(xì)管柱為DB-1柱(30 m×0.25 mm,1.0 μm)和柱HP-5(30 m×0.25 mm,1.0 μm);溫度為45 ℃,保持1 min,然后以3 ℃/min的升溫速度升溫到190 ℃,保溫10 min,繼續(xù)以5 ℃/min升溫至220 ℃,進(jìn)樣口溫度為220 ℃,載氣為He,流速為1 mL/min,分流比為30∶1。

質(zhì)譜條件:電離方式為EI,電子能量為70 eV,接口溫度為220 ℃,掃描質(zhì)量范圍為33～335 amu,所得為實(shí)測(cè)圖譜。

檢測(cè)結(jié)果根據(jù)數(shù)據(jù)檢索NIST(The National Institute of Standards and Technology(Chemical WebBooks)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)局化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù))庫(kù)結(jié)果,當(dāng)匹配度大于700時(shí)予以標(biāo)示,組分相對(duì)含量根據(jù)峰面積歸一化法[20]計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 美拉德反應(yīng)前后小分子游離氨基酸的檢測(cè)

表1 牛肉酶解液美拉德反應(yīng)前后的氨基酸組成Table 1 Amino acids composition of beef hydrolysates before or after Maillard reaction

注:含硫氨基酸*指Met和Cys;鮮甜氨基酸**指Ala、Asp、Glu和Gly。

由表1牛肉蛋白質(zhì)完全水解產(chǎn)物可以看出,形成香氣的主要前體物質(zhì)含硫氨基酸Met和Cys并不多,占牛肉蛋白總氨基酸量3.88%,鮮甜氨基酸Ala、Asp、Glu和Gly占牛肉蛋白總氨基酸量36.77%。在前期的研究中表明含硫氨基酸是形成肉香味的主要化合物[21-22],從牛肉蛋白完全水解物可以看出,形成肉香的前體含硫化合物并不豐富,所以要形成具有特征的牛肉香氣物質(zhì),需要通過(guò)外加含硫氨基酸、維生素類物質(zhì)和精煉牛油等,這與前期的研究一致[17,23-24]。加入氧化牛油后,通過(guò)加熱斷裂,形成香氣的前體小分子物質(zhì)醇、醛、酮、羧酸,加速了反應(yīng)體系中含硫氨基酸和鮮甜味氨基酸的反應(yīng)程度,從而形成了不同香氣的牛肉風(fēng)味膏,氨基酸的損失率體現(xiàn)了美拉德熱反應(yīng)中香氣形成的劇烈程度。由表1氨基酸的損失率可以看出,參與形成牛肉香氣的氨基酸主要是含硫氨基酸和鮮甜味的氨基酸Cys、Met、Asp和Glu,不同POV值的美拉德熱反應(yīng)體系,Met、Asp和Glu的損失率不同,同時(shí)隨著POV值提高,這3種氨基酸的損失率也同時(shí)增加,這說(shuō)明美拉德熱反應(yīng)程度增加,香氣更加濃郁。

從形成口感的鮮甜味氨基酸占比來(lái)看,牛肉蛋白水解物鮮甜感較強(qiáng),苦味較弱,這與丁彥蕊等的研究基本一致[25]。在不同POV值的反應(yīng)體系中,反應(yīng)后所得的主要體現(xiàn)味感的鮮甜味氨基酸含量隨POV值升高而降低,牛肉的鮮甜感同時(shí)降低,由表1美拉德熱反應(yīng)后的反應(yīng)液中含硫氨基酸和鮮甜氨基酸含量來(lái)看,含硫氨基酸幾乎全部參加反應(yīng),鮮甜氨基酸總含量雖然降低,但是反應(yīng)液中總量占比還是很高,分別為36.3%、26.0%和24.1%,是形成牛肉鮮甜味感的主要來(lái)源。

表2 牛肉酶解液美拉德反應(yīng)前后肽分子量分布Table 2 Molecular distribution of beef peptides before or after Maillard reaction

2.2 美拉德反應(yīng)前后寡肽分子量分布

美拉德熱反應(yīng)生香的前體物質(zhì)的含量不同，其熱反應(yīng)速度存在差異[26-27]。由表2可以看出，分子量120～1000 Da的小分子肽含量先升后降，但是寡肽含量變化不明顯，說(shuō)明降解速度與聚合及熱反應(yīng)速度基本平衡。1000～5000 Da的寡肽含量呈上升趨勢(shì)，但含量均低于牛肉酶解液中此段肽含量，說(shuō)明降解速度小于聚合和反應(yīng)速度。5000～10000 Da的寡肽含量一直呈下降趨勢(shì)，這說(shuō)明在不同POV美拉德熱反應(yīng)體系中，肽的熱降解和聚合反應(yīng)同時(shí)存在，但是熱降解和聚合反應(yīng)的快慢及劇烈程度不同，隨著POV值升高，熱反應(yīng)體系中5000～10000 Da的大分子肽含量明顯降低，熱降解速度大于聚合和反應(yīng)速度。以上現(xiàn)象說(shuō)明，不同POV值時(shí)，熱降解速度、聚合速度以及熱反應(yīng)速度不同，導(dǎo)致體系中小分子游離氨基酸及不同分子量寡肽和大分子肽含量不同，因而形成牛肉風(fēng)味飽滿感、濃厚感和回味各不相同，湯感和鮮甜感降低。

2.3 美拉德熱反應(yīng)液感官分析

由表3可知,隨著POV值增加,燉煮口感降低,烤香增強(qiáng),烤味增強(qiáng),與2.2的分析結(jié)果相一致。

表3 牛肉酶解液美拉德反應(yīng)產(chǎn)物液感官分析Table 3 Sensory describe of Maillard reaction produce of beef hydrolysate

2.4 香氣物質(zhì)檢測(cè)分析

由圖1可以看出,酶解牛肉液的熱反應(yīng)過(guò)程形成香氣化合物較少,加入了其它熱反應(yīng)原料的美拉德熱反應(yīng)體系生成的香氣化合物較多,這與以前的研究結(jié)論基本一致[28]。但是不同POV值的熱反應(yīng)體系形成的香氣物質(zhì)存在差異,隨著POV值增加,體現(xiàn)烤香的吡嗪類化合物相對(duì)含量逐漸增多,而燉煮香的硫醇和噻唑類化合物相對(duì)含量逐漸減少,這說(shuō)明熱反應(yīng)程度加深,因而烤香型逐漸增強(qiáng),燉煮香型逐漸降低。這與表3的感官品評(píng)結(jié)果一致。

圖1 牛肉酶解液美拉德熱反應(yīng)產(chǎn)物香氣物質(zhì)總離子流圖Fig.1 Total ion chromatograph of flavor volatiles from beef Maillard reaction produce

3 結(jié)論

具有不同POV值的氧化牛油是制備肉味風(fēng)味膏的重要物質(zhì),它直接影響牛肉風(fēng)味膏香氣形成和口感組成。結(jié)果表明:不同POV值的氧化牛油對(duì)熱反應(yīng)體系中香味物質(zhì)形成的主要物質(zhì)——含硫氨基酸和鮮甜味氨基酸影響較大,所測(cè)氨基酯中含硫氨基酸和鮮甜味氨基酸損失率最大,這是導(dǎo)致牛肉風(fēng)味膏熱反應(yīng)體系的香氣和口感存在差異性的一個(gè)主要原因。不同POV值的氧化牛油影響了體系中降解速度、聚合速度和熱反應(yīng)速度,從而導(dǎo)致了味感物質(zhì)形成的小分子游離氨基酸、寡肽及大分子肽分子量分布不同,這是牛肉風(fēng)味膏熱反應(yīng)體系的鮮甜感、濃厚感和回味感以及燉煮和烤味存在差異性的另一個(gè)主要原因。相對(duì)于牛肉酶解液的熱反應(yīng)體系,加入氧化牛油的熱反應(yīng)體系生成的香氣化合物較多,但是隨著POV值增加,吡嗪類化合物相對(duì)含量逐漸增多,硫醇和噻唑類化合物相對(duì)含量逐漸減少,因而牛肉風(fēng)味膏的燉煮香味降低,烤香和烤味增強(qiáng)。

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Effect of tallow oxidation on the formation of beef flavors

WU Xiao,KONG Ling-hui,ZHAO Yuan-yuan

(Guangdong H-BIO Biotechnology Co.,Ltd.,Guangzhou 510664,China)

The effect of the oxidized tallow with different POV(40,60 and 80 meq/kg fat)on Maillard reaction produced from beef hydrolysate was studied in this experiment by calculating amino acid composition,peptide molecular distribution,odour composition and taste of Maillard reation produces. The results showed that oxidized tallow with different POV would affect the formation of odour and taste of beef during maillard reaction,mainly through influencing the reactivity of Sulfur-containing amino acids,umami amino acid and peptide molecular distribution of maillard reaction system from hydrolysate.

tallow;oxidation;maillard reaction;flavor

2017-02-07

吳肖(1975-),女,博士,高級(jí)工程師,研究方向:食品生物技術(shù),E-mail:xiaowu2013@126.com。

廣州市產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新重大專項(xiàng)合作項(xiàng)目(201704020101)。

TS202.3

A

1002-0306(2017)14-0071-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.14.014