李聰，相恒緒， 敬思群，2*，張孟凡，熱迪力·阿布拉，縱偉

1(新疆大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊,830046) 2(韶關(guān)學(xué)院英東食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 韶關(guān)，512005) 3(新疆阿爾曼清真食品工業(yè)集團(tuán)有限公司，新疆 烏魯木齊,830000) 4(鄭州輕工業(yè)學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院,河南 鄭州,450002)

肉味風(fēng)味料不僅具有豐滿的肉味口感和豐富的營養(yǎng)，而且不易致人發(fā)胖，因此越來越受到人們的青睞。目前，肉味風(fēng)味料的制備工藝主要有3種[1]：(1)利用各種天然的或合成的單體香料通過調(diào)配制成，即傳統(tǒng)的調(diào)配型香精[2]；(2)以天然動植物蛋白資源或肉蛋白為主要原料通過酶解技術(shù)和Maillard反應(yīng)制備而成[3]；(3)主要以動物脂肪為主要原料，通過脂肪調(diào)控氧化技術(shù)對脂肪進(jìn)行適度氧化，同時添加適度酶解的植物或動物水解蛋白，利用Maillard模式反應(yīng)體系制備而成。第3種方法因其制備的肉味香精特征風(fēng)味明顯，肉香濃郁，能有效改善香精的熱穩(wěn)定性[4]，應(yīng)用最為廣泛。

國內(nèi)生產(chǎn)的肉味香精大多為以肉類或其加工的副產(chǎn)物為主要來源[5-6]。但由于動物蛋白生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)周期長、蛋白資源轉(zhuǎn)化率較低，而且存在藥物殘留、重金屬等有毒有害物質(zhì)的安全隱患，因此利用植物蛋白酶解液作為天然風(fēng)味增強肽和肉味香精的原料適應(yīng)肉制品市場發(fā)展的要求，同時符合國家鼓勵農(nóng)副產(chǎn)品深加工和綜合利用的產(chǎn)業(yè)政策。MOON等[7]發(fā)現(xiàn)添加適量的大豆分離蛋白對于模擬牛肉風(fēng)味作用較為明顯， GUO等[8]以苔蘚植物中的蛋白酶解液制備風(fēng)味料，吳肖等[9]利用花生粕蛋白酶解物制備了肉味香精產(chǎn)品；毛善勇等[10]用小麥蛋白水解物為主要原料反應(yīng)，制備了烤牛肉香味的產(chǎn)物。然而，對于利用玉米蛋白粉制備羊肉味風(fēng)味料的文獻(xiàn)未見報道。

玉米蛋白粉是玉米濕法生產(chǎn)淀粉或味精廠利用玉米生產(chǎn)味精的下腳料，據(jù)官方統(tǒng)計，新疆玉米種植面積約 800萬畝，產(chǎn)地分布南北疆各地，年產(chǎn)量可達(dá)360～400萬t。新疆天達(dá)生物工程有限公司以玉米為原料，現(xiàn)年產(chǎn)味精3.6萬t，同時產(chǎn)生蛋白粉4 200 t[11]。玉米蛋白粉中蛋白質(zhì)含量高達(dá)62%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，其中玉米醇溶蛋白含量最高，約占68%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以上，是玉米中的主要貯藏蛋白[12]。但由于玉米蛋白粉所含蛋白質(zhì)溶解性差，玉米蛋白粉大多作為飼料使用[13]，附加值低。另一方面羊脂肪的熔點為42～48 ℃，不容易被人體消化吸收[14]，因而其應(yīng)用受到限制。因此，以玉米蛋白粉為原料，用羊脂控制氧化-熱反應(yīng)制備具有明顯特征風(fēng)味的羊肉味風(fēng)味料為玉米蛋白粉和羊脂的高值利用提供了一條有效途徑。

本研究利用酶解法制備玉米蛋白粉酶解液，以玉米蛋白酶解液、氧化羊脂和木糖為主要原料進(jìn)行美拉德反應(yīng)，制備羊肉味風(fēng)味料。以感官評價為考察指標(biāo)，確定美拉德反應(yīng)制備羊肉味風(fēng)味料最優(yōu)工藝條件，通過HS-SPME-GC-MS分析測定羊肉味風(fēng)味料的風(fēng)味成分，并采用模糊矩陣綜合評價的方法，對羊肉味風(fēng)味料的可接受性進(jìn)行考察，為以玉米蛋白粉為原料制備羊肉味風(fēng)味料的產(chǎn)業(yè)化提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

羊脂，市售；玉米蛋白粉，由新疆天達(dá)生物工程有限公司提供；D-木糖、L-半胱氨酸，上?；瘜W(xué)試劑公司；α-淀粉酶，杰能科酶制劑有限公司；甲硫氨酸、VB1，天津市化學(xué)試劑三廠；硫代硫酸鈉、KI等均為分析純。

1.2 儀器設(shè)備

頂空固相微萃取裝置(手動進(jìn)樣手柄、50/30 um DVB/CAR/PDMS)，美國Supelco公司；ITQ900氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Thermo Scientific公司； FD-1-50冷凍干燥機，北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司；UV-2000紫外可見分光光度計，尤尼柯(上海)儀器有限公司；DW-1增力無極恒速攪拌器，鞏義市予華儀器有限公司；WM-4型無油氣體壓縮機，天津市醫(yī)療器械工廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 制備羊肉味風(fēng)味料的工藝流程

以玉米蛋白酶解液、氧化羊脂和木糖為主要原料，添加氯化鈉、VB1、半胱氨酸鹽酸鹽、蛋氨酸進(jìn)行美拉德反應(yīng)制備新型羊肉味風(fēng)味料。操作要點：

參照相恒緒[15]、唐軍虎等[16]的方法制備玉米蛋白酶解液。乙醇浸提法制備玉米醇溶蛋白的最優(yōu)工藝條件為：提取溫度60 ℃，料液比1∶8，浸提時間5 h，乙醇(體積分?jǐn)?shù))為80%，提取率為82.21%；由于玉米醇溶蛋白不溶于水，因此加入0.1%的亞硫酸鈉或谷胱甘肽(還原劑)、將溶液的pH值調(diào)至11～12和高溫處理(90 ℃)來提高玉米醇溶蛋白的溶解度；玉米醇溶蛋白酶解液制備最優(yōu)工藝條件為：酶解溫度55 ℃,加酶量1.5%、底物濃度10%、pH 11.5，酶解時間5 h，水解度達(dá)到28.34%；羊脂控制氧化的最優(yōu)工藝條件為：控制氧化時間4.0 h，控制氧化溫度為135 ℃，通氣量為0.30 m3/(kg·h)；羊肉味風(fēng)味料最優(yōu)配方為：5%的氧化羊脂，1.3%的L-半胱氨酸鹽酸鹽，0.5%的VB1，0.2%的蛋氨酸，2% NaCl，3%D-木糖和88%的玉米蛋白粉酶解液。美拉德反應(yīng)的最優(yōu)工藝條件為：反應(yīng)溫度為120 ℃，反應(yīng)的初始pH值為6.5，反應(yīng)時間為2 h。

1.3.2 羊脂控制氧化單因素試驗

參照周靜[17]的方法，并作適當(dāng)修改。在裝有電動攪拌器、水銀溫度計、回流冷凝管和通氣管的250 mL四口燒瓶中加入100 g羊脂，加熱使其熔化后開始勻速攪拌。

溫度對羊脂氧化的影響：固定通氣量為0.25 m3/(kg·h)，控制氧化時間為3 h，考察不同反應(yīng)溫度(100、115、125、135、145、155、165 ℃)對羊脂氧化的影響。以羊脂氧化的茴香胺值(AV)、過氧化值(PV)和酸值(S)為考察指標(biāo)，并進(jìn)行感官評定。

時間對羊脂氧化的影響：固定通氣量為0.25 m3/(kg·h)，溫度為125 ℃條件下，考察不同反應(yīng)時間(0 、1 、2 、3 、4 、5 、6 h)對羊脂氧化的影響。以羊脂氧化的茴香胺值(AV)、過氧化值(PV)和酸值(S)為考察指標(biāo)，并進(jìn)行感官評定。

空氣流速對羊脂氧化的影響：固定反應(yīng)溫度為125 ℃，控制氧化時間為3 h，考察不同通氣量(0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 m3/(kg·h))對羊脂氧化的影響。以羊脂氧化的茴香胺值(AV)、過氧化值(PV)和酸值(S)為考察指標(biāo)，并進(jìn)行感官評定。

1.3.3 羊脂控制氧化正交優(yōu)化試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以溫度 、時間 、空氣流速為3個因素，以羊脂氧化的茴香胺值(AV)、過氧化值(PV)和酸值(S)為指標(biāo)，采用 L9(34)正交試驗優(yōu)化，因素水平設(shè)計見表 1 。

表1 羊脂控制氧化正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels in the orthogonal experiment of mutton fat controlled oxidation

1.3.4 羊肉味風(fēng)味料可接受性的模糊綜合評判法

模糊綜合評判法是模糊數(shù)學(xué)提供的一種解決多因素、多指標(biāo)評估問題的數(shù)學(xué)模型。它將研究對象質(zhì)量視為一集合，通常建立指標(biāo)體系和評語體系為兩個子集合。將2組隸屬函數(shù)結(jié)合起來可對研究對象做綜合性評價[18]。近年來，模糊綜合評判法已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如教育教學(xué)質(zhì)量評價、地質(zhì)災(zāi)害分析、經(jīng)濟(jì)、水源質(zhì)量等，在食品感官分析中也有較為廣泛的應(yīng)用[19]。

試驗參照卜冬冬[20]的方法，并作適當(dāng)?shù)男薷?。第一步，對影響風(fēng)味料可接受性的單因素一一進(jìn)行感官評價，確定人們對每種因素“很喜歡”、“喜歡”、“不太喜歡”、“不喜歡”的比例。第二步，確定每種單因素在接受性這一評判中的權(quán)重，權(quán)重之和為1。第三步，做模糊變換B=A·R，B表示了人們對風(fēng)味料的接受性的綜合評判結(jié)果。

1.3.5 風(fēng)味分析

固相微萃?。焊鶕?jù)ROMEO等[21]的方法，并作如下修改：加5 mL樣品到20 mL頂空瓶中，將其放入水浴鍋中50 ℃恒溫加熱10 min，然后將已老化好的SPME針頭插入頂空瓶中萃取。20 min后將萃取頭拔出，再插入到GC-MS迸樣器中，解吸10 min，回收纖維頭，拔出萃取頭。

GC-MS條件：根據(jù)榮建華等[22]的方法并作適當(dāng)?shù)男薷摹P-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，載氣為He，恒定流速為1.0 mL/min，不分流模式；進(jìn)樣口溫度250 ℃，柱初溫40 ℃，保持2 min，以10 ℃/min升溫到220 ℃，再以2 ℃/min升溫到250 ℃，保持5 min.；氣相色譜-質(zhì)譜接口溫度250 ℃，質(zhì)譜庫NIST2011和Wiley譜庫，質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍33～450 amu。

1.3.6 羊脂控制氧化指標(biāo)測定方法

茴香胺值(AV)按照GB/T 24304—2009《動植物油脂 茴香胺值的測定》的方法測定[23]；過氧化值(PV)按照GB 5009.227—2016《食品中過氧化值的測定》的方法測定[24]；酸價(S)按照GB 5009.229—2016《食品中酸價的測定》的方法測定[25]。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對羊脂氧化的影響

由圖1的結(jié)果可以看出，在100～135 ℃內(nèi)，PV和AV值隨溫度的升高而增加，但是AV值的變化趨勢較緩，PV和AV值在135 ℃時有一個峰值；在135～165 ℃，PV和AV值隨溫度升高而降低，PV值顯著降低，AV值的變化趨勢較緩；PV值明顯降低，這主要是由于溫度升高，過氧化物在高溫下易分解,不易積蓄。AV值隨溫度升高而緩慢降低，其原因可能是隨著溫度的升高，許多羰基化合物聚合為大分子或者裂解為極易揮發(fā)的小分子物質(zhì)。在100～145 ℃，S值隨溫度的變化較緩慢，在145～165 ℃，S值隨溫度升高而迅速增加。綜合感官評分及香氣特征可初步設(shè)定具有較高PV、AV和較低S值的較合適溫度為135～145 ℃。

圖1 PV、AV和S值隨溫度的變化趨勢Fig.1 The trend of PV,AV,S value changes in temperature

2.2 時間對羊脂氧化的影響

由圖2的結(jié)果可以看出，在0～6 h內(nèi)，PV、AV和S值隨時間的增大而增加，PV和AV值在0～4 h的變化趨勢相近，4～6 h 內(nèi)PV值增加迅速，AV值增加趨緩。在0～4 h內(nèi)，S值隨時間變化趨緩，在4～6 h內(nèi)，S值隨時間變化較劇烈。這些變化趨勢主要是因為隨著氧化時間的延長,游離脂肪酸和過氧化物的含量增加。綜合感官評分及香氣特征可初步設(shè)定具有較高PV、AV和較低S值的較合適氧化時間為3～4 h。

圖2 PV、AV和S值隨時間的變化趨勢Fig.2 The trend of PV,AV,S value changes in time

2.3 通氣量對羊脂氧化的影響

從圖3的結(jié)果可以看出PV和AV值隨通氣量的變化趨勢相近，但在通氣量為0.15～0.25 m3/(kg·h)時，PV值較AV值增加趨勢陡峭，在0.25～0.45 m3/(kg·h)時，PV和AV值變化趨勢相似。這主要是因為氧化程度不斷提高，過氧化物不斷分解，造成測定結(jié)果不穩(wěn)定。也有可能是流速增加，較快的空氣

圖3 PV、AV和S值隨通氣量的變化趨勢Fig.3 The trend of PV,AV,S value changes in volume of air

流速極易使小氣泡形成大的氣泡，使得空氣沒有及時參與反應(yīng)而從液體中溢出。S值的變化趨勢為：在0.15～0.35 m3/(kg·h)范圍內(nèi)，趨于平緩；在0.35～0.45 m3/(kg·h)時，急速增加。綜合感官評分及香氣特征可初步設(shè)定具有較高PV、AV和較低S值的較合適通氣量在0.25～0.35 m3/(kg·h)。

2.4 羊脂可控氧化工藝正交試驗優(yōu)化結(jié)果

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取溫度，時間和通氣量三因素，進(jìn)行L9(34)正交優(yōu)化試驗(表2)，方差分析結(jié)果分別見表3、表4、表5。

由結(jié)果與直觀分析表及方差分析表6～表9可知，較高過氧化值(PV)的最優(yōu)工藝為A2B3C3；較高茴香胺值(AV)的最優(yōu)工藝為：C2A2B2；較低酸值(S)的最優(yōu)工藝為：B1A1C3；綜合考慮要求氧化羊脂具有較高的PV、AV值和較低的S值,確定的最優(yōu)組合為：A2B3C2，即羊脂氧化的最佳工藝條件是:控制氧化時間4.0 h，氧化溫度135 ℃，通氣量0.30 m3/(kg·h)。在最優(yōu)工藝條件下，進(jìn)行驗證試驗，驗證試驗結(jié)果為：PV值為349.342 meq/kg，AV值為192.658，S值為2.108 mgKOH/g。

注：Rx 、Ry 、Rz分別表示過氧化值、茴香胺值和酸值的極差。

注：*表示差異顯著，下同

表4 對AV值的方差分析表Table 4 The variance analysis of AV value

表5 對S值的方差分析表Table 5 The variance analysis of S value

2.5 羊肉味風(fēng)味料的風(fēng)味成分分析

GC-MS分析羊肉味風(fēng)味料(圖4)，共鑒定出24種風(fēng)味物質(zhì)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.1%的忽略不計)。

由表6可知，其中雜環(huán)類9種(88.93%)、酸類6種(4.98%)、酮類3種(0.58%)、醛類2種(0.61%)、酯類1種(0.14%)、酚類1種(2.12%)、胺類1種(0.36%)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。含量排在前5位的分別為：81.8%的4-甲基-5-(2-羥乙基)噻唑、4.67%的4,5-二甲基-1,3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮、4.09%的乙酸、2.12%的2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、1.08%戊二酸酐(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

圖4 羊肉味風(fēng)味料GC-MS色譜圖Fig.4 GC-MS chromatograms of mutton flavor

表6 羊肉味風(fēng)味料GC-MS成分鑒定表Table 6 GC-MS chromatograms of mutton flavor

序號成分名稱CAS編號保留時間/min英文名稱分子式質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%1乙酸酐108-24-713.269acetic anhydrideC4H6O30.122壬醛124-19-615.381nonanalC9H18O0.243乙酸64-19-716.407acetic acidC2H4O24.094呋喃甲醛98-01-116.624furfuralC5H4O20.725苯甲醛100-52-717.605benzaldehydeC7H6O0.376丁內(nèi)酯96-48-019.138butyrolactoneC4H6O20.1473-呋喃甲醇4412-91-319.5233-furanmethanolC5H6O20.138甲氧基苯基肟38489-80-420.653methoxy-phenyl-oximeC8H9NO20.2393-甲基-2-噻吩甲醛5834-16-221.4293-methyl-2-thiophenecarboxaldehydeC6H6OS0.1110己酸142-62-121.828hexanoic acidC6H12O20.15115-甲?；?4-甲基噻唑82294-70-021.9695-formyl-4-methylthiazoleC5H5NOS0.1212氯美噻唑533-45-922.693chlormethiazoleC6H8ClNS0.1913戊二酸酐5926-95-423.431glutaconic anhydrideC5H4O31.08142-十四酮2345-27-923.642-tetradecanoneC14H28O0.1215吡咯烷酮616-45-523.9052-pyrrolidinoneC4H7NO0.1116辛酸124-07-224.088octanoic acidC8H16O20.19173-丁基-2-羥基-2-環(huán)戊烯-1-酮29798-72-924.2413-butyl-2-hydroxy-2-cyclopenten-1-oneC9H14O20.2184,5-二甲基-1,3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮37830-90-324.5874,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-oneC5H6O34.6719壬酸112-05-025.135nonanoic acidC9H18O20.31202-甲氧基-4-乙烯基苯酚7786-61-025.3322-methoxy-4-vinylphenolC9H10O22.12212-氨基苯乙酮551-93-925.6032-aminoacetophenoneC8H9NO0.3622癸酸334-48-526.154decanoic acidC10H20O20.12234-甲基-5-(2-羥乙基)噻唑137-00-826.4634-methyl-5-(2-hydroxyethyl)thiazoleC6H9NOS81.8243,4-二甲氧基苯乙酮1131-62-028.923,4-dimethoxyacetophenoneC10H12O30.26

2.6 羊肉味風(fēng)味料可接受性的模糊矩陣評價結(jié)果

采用隨機抽樣的方法，組成30人的有各方面代表人物的評價小組，分別對風(fēng)味料的色澤、香型、風(fēng)味強弱和異味進(jìn)行評價，按很喜歡、較喜歡、不太喜歡和不喜歡定等級，計算概率。

很喜歡、較喜歡、不太喜歡和不喜歡的概率分別為：

A色澤=[0.6 0.3 0.1 0] A香型=[0.4 0.2 0.3 0.1] A強弱=[0.4 0.3 0.2 0.1] A異味=[0.3 0.3 0.2 0.2]

把上述4個單因素的評價結(jié)果寫成矩陣：

其次，確定因素的權(quán)重，風(fēng)味料的色澤、香型、風(fēng)味強弱和異味4個因素的權(quán)重分別為20%、30%、30%和20%。得到權(quán)重A =[0.2 0.3 0.3 0.2]最后，進(jìn)行綜合評判B=A·R

即對于制備的羊肉味風(fēng)味料，有42%的人很喜歡、27%的人喜歡、21%的人不太喜歡、10%的人不喜歡；模糊矩陣的綜合評價結(jié)果表明人們對其喜歡比例為69%。

3 結(jié)論

羊脂肪氧化條件：反應(yīng)時間4.0 h，反應(yīng)溫度135 ℃，通氣量0.30 m3/(kg·h)，在最優(yōu)工藝條件下，氧化羊脂PV值為349.342 meq/kg， AV值為192.658，S值為2.108 mgKOH/g；美拉德反應(yīng)最佳反應(yīng)條件：溫度為120 ℃，初始pH值為6.5，反應(yīng)時間為2 h，得到的肉味風(fēng)味基料肉味香氣濃郁，持香時間長；羊肉味風(fēng)味料揮發(fā)性成分分析共檢測出24種風(fēng)味物質(zhì)，其中雜環(huán)類9種(88.93%)、酸類6種(4.98%)、酮類3種(0.58%)、醛類2種(0.61%)、酯類1種(0.14%)、酚類1種(2.12%)、胺類1種(0.36%)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。含量排在前5位的分別為：81.8%的4-甲基-5-(2-羥乙基)噻唑、4.67%的4,5-二甲基-1,3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮、4.09%的乙酸、2.12%的2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、1.08%戊二酸酐(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；羊肉味風(fēng)味料可接受性的模糊矩陣評價結(jié)果表明：有42%的人很喜歡、27%的人喜歡、21%的人不太喜歡、10%的人不喜歡；模糊矩陣的綜合評價結(jié)果表明人們對玉米蛋白粉制備的羊肉味風(fēng)味料喜歡比例為69%。