肖龍泉,王新惠,包莉民,鄭自立,王 怡,劉達玉

(成都大學生物工程學院,四川成都 610106)

烤香味是肉香味的重要組成成分,其主要成分是雜環(huán)類化合物,主要在美拉德反應過程縮合階段形成[1-2]。其中,吡嗪類化合物是貢獻烤香味的重要物質(zhì)[3-4]。傳統(tǒng)的烤香味是通過肉制品在木炭上加熱或煙熏生成,但在加熱煙熏過程中易生成多環(huán)芳烴如苯并芘等強烈致癌物[5-6],利用美拉德反應技術制備烤香型調(diào)味料進行調(diào)香可克服這一缺點。在美拉德反應產(chǎn)物(Maillard reaction products,MPRs)中,吡嗪類化合物對形成烤香香氣特征具有重要貢獻[7-8]。研究發(fā)現(xiàn),通過添加L-脯氨酸和L-苯丙氨酸等可以增加反應產(chǎn)物的烤香味[5,9],添加L-苯丙氨酸能產(chǎn)生特殊的紫羅蘭香氣[11],添加非含硫氨基酸(L-脯氨酸與L-苯丙氨酸)等利于吡嗪類物質(zhì)的形成[12-13]。

隨著人們對美拉德反應了解不斷深入,近年來大部分咸味香精廠家大量利用各種還原糖和氨基酸反應來制備香味料[14],如熱反應牛肉香精、豬肉香精、羊肉香精等。不同氨基酸的參與對美拉德反應產(chǎn)物風味影響較大,目前研究較多的是各種糖與半胱氨酸、甘氨酸、谷氨酸等對反應產(chǎn)物風味的貢獻,但是研究氨基酸對美拉德反應產(chǎn)物烤香味影響的文獻較少。

本文以骨素酶解物(骨素酶解物酶解條件:溫度50 ℃,pH7.2,酶解時間2 h,料液比1∶3,風味蛋白酶加酶量6000 U/g)、骨油、葡萄糖、L-半胱氨酸鹽酸鹽、味精、甘氨酸、蛋氨酸、酵母提取物、維生素C、鹽等為主要原料,將感官評定法與GC-MS分析法結(jié)合進行分析美拉德反應風味物質(zhì),考察了不同添加量的L-脯氨酸與L-苯丙氨酸對烤香味物質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

自制豬骨油、骨素酶解物(豬骨素∶羊骨素=8∶2) 實驗室自制;風味蛋白酶 40000 U/g,廣西麥柯欣生物科技有限公司;酵母抽提物(LP0021) 默瑞(上海)生物科技有限公司;β-環(huán)糊精、鹽酸硫胺(維生素B1)、L-脯氨酸、L-苯丙氨酸、L-半胱氨酸鹽酸鹽、L-蛋氨酸(均為生化試劑) 成都市科龍化工試劑廠;甘氨酸、維生素C、葡萄糖 均為分析純;鹽、味精 市購。

JA3103N型電子天平 上海民橋精密科學儀器有限公司;LDZX-75KBS立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海申安醫(yī)療器械廠;PHS-2F數(shù)字PH計 上海精密科學儀器有限公司;ZFD-A5140鼓風干燥箱 上海智城分析儀器制造有限公司;手動SPME進樣器、DVB/CAR/PDMS萃取頭(50/30 μm) 美國Supelco公司;Agilent7890N-5975B氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國安捷倫公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 美拉德反應基本配方的選擇 參照李瓊[15]的配方進行修改,確定基礎配方為:骨素酶解物47.63 g(骨素酶解物酶解條件[16]:溫度50 ℃,pH7.2,酶解時間2 h,料液比1∶3,風味蛋白酶加酶量6000 U/g,豬骨油3.65 g,葡萄糖2.16 g,L-脯氨酸0.64 g,味精1.60 g,甘氨酸1.80 g,L-蛋氨酸0.30 g,酵母提取物6.08 g,維生素C 0.55 g,鹽1.06 g,L-半胱氨酸鹽酸鹽0.76 g。

1.2.2 L-脯氨酸對美拉德反應風味的影響 在反應溫度120 ℃、pH7.8、反應時間2 h,分別添加L-脯氨酸0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g,研究L-脯氨酸對MPRs風味的影響。

1.2.3 L-苯丙氨酸與L-脯氨酸對美拉德反應風味的影響 根據(jù)確定的反應溫度120 ℃,pH7.8,反應時間2 h,L-脯氨酸添加量2 g,L-苯丙氨酸添加量分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g,研究L-苯丙氨酸與L-脯氨酸共同對MPRs風味的影響。

1.2.4 MPRs的感官評價方法 將聞香紙浸入1～2 cm深,由10名經(jīng)過培訓評香員(5男5女)聞香評定,所得結(jié)果先分別用文字簡單描述,然后綜合進行香氣描述[17]。按香氣(肉味香和燒烤香)的強度進行描述為極弱、弱、適中、較強、很強。

1.2.5 揮發(fā)性風味成分的檢測 以吡嗪類化合物為主要烤味目標風味物質(zhì),2-乙?；秽?、2-乙?；邕?、2-甲基-3-呋喃硫醇等含N、S等雜環(huán)化合物為輔助烤味目標風味物質(zhì)[18]。

揮發(fā)性成分的提取的條件[19]:取4 mL美拉德反應液裝至15 mL的頂空瓶,置于50 ℃水浴中平衡30 min。將萃取頭插入GC-MS進樣器中,使待測組分于230 ℃解析2 min進入GC-MS進行分離和分析。

色譜分離條件[20]:DB-WAX毛細管柱,柱長及口徑選擇:60 m×0.25 mm×0.25 μm;柱溫:兩階段程序升溫,第一階段初始溫度40 ℃,保持2 min,然后以20 ℃/min的升溫速率升至60 ℃,保持1 min,再以5 ℃/min升溫至120 ℃,保持1 min。第二階段12 ℃/min,終溫達230 ℃,恒定10 min,根據(jù)分離效果,調(diào)整速率;進樣品溫度:230 ℃;流量:柱流量1.0 mL/min,不分流。

質(zhì)譜檢測條件:采集方式:全掃描;采集質(zhì)量范圍:33～450;電離方式:電子轟擊(EI);發(fā)射能量:70 eV;離子源溫度:200 ℃;接口溫度:230 ℃。利用GC/MS自帶工作站自帶Nist標準庫檢索各組分質(zhì)譜數(shù)據(jù),結(jié)合質(zhì)譜裂解規(guī)律確定其化學成分,僅對能予以定性的物質(zhì)(SI和RSI值大于800)進行探討,化合物相對含量的確定采用峰面積歸一化法。

2 結(jié)果與分析

2.1 L-脯氨酸對美拉德反應感官質(zhì)量的影響

由表1可知,L-脯氨酸對Maillard產(chǎn)物風味存在較大影響,隨著L-脯氨酸添加量的增加,烤香濃度逐漸增加。但是當L-脯氨酸添加量為1.5 g時,產(chǎn)物的整體香味較弱,此時油脂味較明顯;當L-脯氨酸添加量達到2.5 g時,反應產(chǎn)物呈現(xiàn)出淡淡的焦味,烤香味濃郁;L-脯氨酸添加量在2.0 g時,烤香味最濃郁且協(xié)調(diào),無焦味,氣味達到最佳。有研究表明,L-苯丙氨酸在美拉德反應中會產(chǎn)生紫羅蘭香味[21-22],因此不單獨添加L-苯丙氨酸實驗。

表1 L-脯氨酸對美拉德反應感官質(zhì)量的影響

2.2 L-苯丙氨酸與L-脯氨酸對美拉德反應感官質(zhì)量的影響

由表2可知,L-苯丙氨酸對Maillard產(chǎn)物風味影響較大,隨著L-苯丙氨酸添加量的增加,烤香氣味逐漸變得不明顯。但是當L-苯丙氨酸添加量超過1.5 g時,MPRs出現(xiàn)明顯的脂肪香味,當L-苯丙氨酸添加量達到2.5 g時,MPRs的脂肪香變得更加明顯,烤香進一步降低,其原因可能是脂肪香增加掩蓋了烤香,或是產(chǎn)生的烤類風味物質(zhì)減少所造成;因此,僅當添加L-脯氨酸時,其烤香增加明顯,配方中同時加入L-脯氨酸和L-苯丙氨酸反而不利于烤香生成。

表2 L-苯丙氨酸和L-脯氨酸對美拉德反應感官質(zhì)量的影響

2.3 MPRs中的揮發(fā)性風味成分

經(jīng)感官評價后,選擇僅加入L-脯氨酸烤香味最強的一組(L-脯氨酸添加量2 g)、同時添加L-脯氨酸與L-苯丙氨酸(2 g L-脯氨酸+1 g L-苯丙氨酸)、無添加L-脯氨酸和L-苯丙氨酸(對照組)在同條件下進分析,以對比其MPRs中揮發(fā)性成分及含量的變化,三組MPRs的GC-MS譜圖分別如圖1～圖3所示。

圖1 無L-脯氨酸和L-苯丙氨酸添加配方揮發(fā)性物質(zhì)總粒子流圖

圖2 添加2 g L-脯氨酸配方揮發(fā)性物質(zhì)總粒子流圖

圖3 添加2 g L-脯氨酸和1 g L-苯丙氨酸配方揮發(fā)性物質(zhì)總粒子流圖

由表3和表4可知,三組MPRs共檢測到74種揮發(fā)性物質(zhì),其中醛類、酮類、醇類和雜環(huán)化合物均是主要成分,占所有揮發(fā)性成分的90%以上,三組MPRs中含有共同揮發(fā)性物質(zhì)25種。

表3 不同配方美拉德反應產(chǎn)物的組成成分

表4 美拉德反應揮發(fā)性組分

續(xù)表

續(xù)表

配方中無L-脯氨酸和L-苯丙氨酸組添加(1#)共檢測到46種揮發(fā)性物質(zhì),在配方中添加2 g L-脯氨酸和1 g L-苯丙氨酸(3#)在相同條件經(jīng)美拉德反應后,共檢測到46種揮發(fā)性物質(zhì),在配方中添加2 g L-脯氨酸(2#)在相同條件經(jīng)美拉德反應后,共檢測到45種揮發(fā)性物質(zhì)。添加L-脯氨酸與L-苯丙氨酸(3#)后MPRs中的醛類化合物高于僅添加L-脯氨酸(2#),這是由于氨基酸經(jīng)Streker降解產(chǎn)生醛類化合物。

醛類在三組MPRs中均是主要成分,主要來源于脂肪的氧化和Strecker降解反應,其中很多是不飽和脂肪酸的氧化,是構成香精中的特征香味物質(zhì)[23-24]。酮類化合物是脂肪氧化主要產(chǎn)物之一,其閾值不如其同分異構的醛類化合物理想,對風味的貢獻要小于醛類[25]。含氮含硫及雜環(huán)化合物閾值較低,是烤肉制品最重要的風味物質(zhì),其來源于氨基酸和還原糖之間的Maillard反應[26-27];氨基酸的熱解及硫胺素的熱解,多數(shù)具烤有肉香味[28]。三組MPRs中程烘烤香的吡嗪類、肉味的噻吩類及其他雜環(huán)化合物相對含量存在較大差異。與對照組相比,配方中添加2 g L-脯氨酸后,吡嗪類化合物相對含量增加5.00%,是對照組的2.2倍;2-乙?；秽鄬吭黾恿?.68%,是對照組的1.2倍,在食品工業(yè)中,主要作為添加劑用于咖啡,肉香型食用香精,調(diào)味料和烘烤食品中[29]。

與對照組相比,配方中加1 g L-苯丙氨酸和2 g L-脯氨酸(3#)后,吡嗪類化合物相對含量提高了0.670%,2-乙酰基呋喃相對含量增加了0.239%;僅添加2 g L-脯氨酸(2#)的配方與對照組相比,其MPRs中吡嗪類化合物相對含量增加了5.002%,遠遠高于配方中加1 g L-苯丙氨酸和2 g L-脯氨酸組。由表3可知,隨著L-苯丙氨酸的添加,在美拉德反應中生成的烴類、醛類、酮類化合物含量更多,由此導致生成吡嗪類化合物含量降低;另一方面,也可能是 L-苯丙氨酸參與反應生優(yōu)先成了某種物質(zhì),抑制了吡嗪類化合物的生成。此外,在添加L-脯氨酸的基礎上,反應體系中加入L-苯丙氨酸,MPRs中具有肉香味的2-乙?；秽繙p少,苯丙氨酸經(jīng)降解生成苯乙醛,所以表4中僅有3#中含有苯乙醛。因此,在美拉德反應中添加L-脯氨酸有利于烤香味的生成,但同時添加L-苯丙氨酸和L-脯氨酸反而不利于烘烤香的產(chǎn)生,結(jié)果與感官評價一致。

3 結(jié)論

GC-MS結(jié)果表明,與對照組相比,基礎配方中添加2 g L-脯氨酸后,吡嗪類化合物相對含量是對照組(不添加L-脯氨酸與L-苯丙氨酸)的2.2倍;基礎配方中添加1 g L-苯丙氨酸和2 g L-脯氨酸后,吡嗪類化合物僅比對照組高出0.670%;與僅添加2 g L-脯氨酸組相比,當2 g L-脯氨酸和1 g L-苯丙氨酸同時添加到配方中時,美拉德反應產(chǎn)生的醛類、酮類、醇類、烴類相對含量增加,具有烤香風味的吡嗪類雜環(huán)化合物相對含量反而降低了4.332%,隨著L-苯丙氨酸添加量的增加,MPRs脂肪香味逐漸變濃,烤香味變淡。在美拉德反應基礎配方中,當僅添加L-脯氨酸時,其烤香增加明顯,同時加入L-脯氨酸和L-苯丙氨酸,L-苯丙氨酸添加量越多,越不利于烤香生成,其反應機理有待進一步研究。

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