彭秋菊

(北京味食源食品科技有限責(zé)任公司，北京 102100)

近年來(lái)，對(duì)肉味香精的研究很多，主要集中在香味成分、酶解、Maillard反應(yīng)和調(diào)香等方面[1-11]。在研究Maillard反應(yīng)時(shí)主要以氨基酸和還原糖模型反應(yīng)為主，而實(shí)際生產(chǎn)中Maillard反應(yīng)所用到的原料眾多，包括油脂、骨湯提取物、HVP液、HVP粉、酵母抽提物、醬油、醬油粉、香辛料等，目前未見對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)考察的研究報(bào)道。

根據(jù)原料的性質(zhì)和用量可將Maillard反應(yīng)的原料分成3類：大宗原料類(油脂、骨湯提取物、HVP液、HVP粉、酵母抽提物、醬油、醬油粉等)；氨基酸和還原糖類；香辛料類。在優(yōu)化熱反應(yīng)香精配方的過(guò)程中，可根據(jù)對(duì)風(fēng)味的需求分別為上述3類原料進(jìn)行模塊化考察，且有些模塊可以并行考察，有些則需要在其他模塊的基礎(chǔ)上再考察，如氨基酸和還原糖就需要在大宗原料的基礎(chǔ)上再考察。因?yàn)榇笞谠现杏行┰?如HVP、醬油、酵母抽提物等)含有氨基酸成分，會(huì)對(duì)后續(xù)添加的氨基酸有影響。

本文則以上述肉味香精的3類非肉源原料(大宗原料、氨基酸和還原糖、香辛料)為3個(gè)模塊，采用模塊化正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化了非肉源的烤肉味香精制備條件，可為更加高效、合理地制備非肉源肉味香精提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備

1.1.1 原料

酵母抽提物 安琪酵母股份有限公司；大豆油 秦皇島金海食品工業(yè)有限公司；HVP液、HVP粉 新順成(秦皇島)食品工業(yè)有限公司；醬油 蓬萊欣和食品有限公司；醬油粉 北京圣倫食品有限公司；L-半胱氨酸鹽酸鹽、DL-蛋氨酸、L-谷氨酸、L-亮氨酸 峨眉山市龍騰生物科技有限公司；L-丙氨酸、甘氨酸 河北華恒生物科技有限公司；L-精氨酸、L-脯氨酸、L-天門冬氨酸、L-賴氨酸鹽酸鹽 石家莊海天氨基酸有限公司；VB1華中藥業(yè)股份有限公司；木糖 山東福田藥業(yè)有限公司；葡萄糖 內(nèi)蒙古阜豐生物科技有限公司；黑胡椒粉、蒜粉、孜然粉、百里香粉 北京昕土地調(diào)味品有限責(zé)任公司。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

DSX-280B型手提式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠；TE612-L電子天平 德國(guó)賽多利斯公司；98-1-B型 500 mL 電子調(diào)溫電熱套 天津泰斯特儀器有限公司；D-8401W型多功能電動(dòng)攪拌器 天津市華興科學(xué)儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 評(píng)價(jià)方法

選取評(píng)價(jià)人員5名，對(duì)樣品的香氣進(jìn)行評(píng)分[12]，然后取平均值，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 香氣評(píng)價(jià)分值表Table 1 Aroma evaluation scoreTable

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.2.1 大宗原料及溫度考察

選取大豆油、酵母抽提物、HVP液、HVP粉、醬油、醬油粉6種原料和溫度作為考察對(duì)象，采用L18(6×36)進(jìn)行正交試驗(yàn)，以酵母抽提物為主要原料，因此安排此原料考察6個(gè)水平，其他原料及溫度考察3個(gè)水平。

在250 mL錐形瓶中加入一定量的大豆油、酵母抽提物、HVP液、HVP粉等大宗原料，加水至100 g，攪拌均勻后用棉塞塞好，置于手提式壓力蒸汽滅菌器中，在選定的溫度條件下反應(yīng)60 min；反應(yīng)結(jié)束后，將所得產(chǎn)物冷卻至75 ℃，倒入250 mL三口燒瓶中，再加入蔗糖脂肪酸酯0.5 g以及用1.6 g丙二醇分散好的膠體(瓜爾膠0.4 g、黃原膠0.2 g和羧甲基纖維素鈉0.2 g)，于75 ℃下保溫?cái)嚢?0 min，然后冷卻至室溫再進(jìn)行香氣評(píng)定，選出大宗原料的最佳配比和最佳反應(yīng)溫度。

1.2.2.2 氨基酸、還原糖的考察

選取維生素B1、L-脯氨酸、L-半胱氨酸鹽酸鹽、DL-蛋氨酸、甘氨酸、L-丙氨酸、L-谷氨酸、L-亮氨酸、L-精氨酸、L-天門冬氨酸、L-賴氨酸鹽酸鹽、木糖、葡萄糖共13種原料，采用L27(313)進(jìn)行正交試驗(yàn)。因?yàn)榇笞谠现蠬VP及醬油都含有氨基酸成分，會(huì)對(duì)后續(xù)添加的氨基酸有影響，所以氨基酸、還原糖的配比考察需要在選定的較優(yōu)大宗原料配比基礎(chǔ)上進(jìn)行。

在250 mL錐形瓶中加入最佳配比的大宗原料，按照L27(313)正交試驗(yàn)安排，加入一定量的氨基酸和還原糖，加水至100 g，攪拌均勻后用棉塞塞好，置于手提式壓力蒸汽滅菌器中，在選定的最佳溫度下反應(yīng)60 min；反應(yīng)完畢后，將所得產(chǎn)物冷卻至75 ℃，倒入250 mL三口燒瓶中，加入蔗糖脂肪酸酯0.5 g和用1.6 g丙二醇分散好的膠體(瓜爾膠0.4 g、黃原膠0.2 g和羧甲基纖維素鈉0.2 g)，于75 ℃下保溫?cái)嚢?0 min，然后冷卻至室溫再進(jìn)行香氣評(píng)定，選出最佳配比的氨基酸和還原糖。

1.2.2.3 香辛料的考察

選取黑胡椒粉、百里香粉、蒜粉、孜然粉4種原料，采用L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)。

在150 mL錐形瓶中加入不同配比的復(fù)合香辛料和100 g水，攪拌均勻，用棉塞塞好瓶口，置于手提式壓力蒸汽滅菌器中，120 ℃下煮制1.0 h，冷卻至室溫后進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，挑選出最佳配比。

1.2.3 組合實(shí)驗(yàn)

在250 mL錐形瓶中加入最佳配比的大宗原料、氨基酸、還原糖，適當(dāng)調(diào)整最佳混合香辛料的用量，攪拌均勻，用棉塞塞好瓶口，置于手提式壓力蒸汽滅菌器中，在選定最佳溫度下反應(yīng)60 min；反應(yīng)完畢后，將所得產(chǎn)物冷卻至75 ℃，倒入250 mL三口燒瓶中，加入蔗糖脂肪酸酯0.5 g和用1.6 g丙二醇分散好的膠體(瓜爾膠0.4 g、黃原膠0.2 g和羧甲基纖維素鈉0.2 g)，于75 ℃下保溫?cái)嚢?0 min，然后冷卻至室溫再進(jìn)行香氣評(píng)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 大宗原料及溫度考察

經(jīng)過(guò)大量的預(yù)備實(shí)驗(yàn)，擬選取酵母抽提物、醬油、HVP和油脂作為大宗原料的考察對(duì)象。酵母抽提物富含多種氨基酸、核苷酸和維生素，是一種天然的調(diào)味品，其風(fēng)味濃郁飽滿，口感醇厚悠長(zhǎng)，還具有調(diào)味劑和風(fēng)味增強(qiáng)劑的功能，對(duì)熱反應(yīng)產(chǎn)物的肉香及焦甜香氣有影響[13,14]。醬油的生產(chǎn)原料主要是大豆，經(jīng)檢測(cè)醬油中的氨基酸有 18 種，包括了人體的 8 種必需氨基酸，對(duì)產(chǎn)物的醬香及色澤有重要作用。HVP液或粉在熱反應(yīng)中產(chǎn)生焦甜香氣和醬香氣，且能降低生產(chǎn)成本。色拉油中脂質(zhì)及其衍生物在烹煮過(guò)程中由于脂質(zhì)的降解能夠形成包括脂族烴、醛類、酮類、醇類、羧酸和酯的多種香氣物質(zhì)[15]。大宗原料及溫度的正交試驗(yàn)因素水平表及試驗(yàn)結(jié)果與分析見表2和表3。

表2 大宗原料及溫度的正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Orthogonal experimental factors and levels of bulk raw materials and temperature

表3 大宗原料及溫度L18(6×36)正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of L18(6×36) orthogonal test for bulk raw materials and temperature

由表3可知，色拉油的極差最大Rj=28.8，其次是Rj(醬油，9.3)>Rj(HVP粉，8.4)>Rj(酵母抽提物，7.7)>Rj(HVP液，2.8)>Rj(醬油粉，2)。色拉油用量是烤肉香氣形成的最主要影響因素，其次是醬油、HVP粉和酵母抽提物，HVP液和醬油粉影響最小。正交試驗(yàn)7號(hào)得分最高(93分)，組合配方為酵母抽提物30 g，醬油6.0 g，醬油粉6.0 g，色拉油10.0 g，最佳反應(yīng)溫度120 ℃，不用添加HVP粉和HVP液。

各個(gè)因素對(duì)烤肉香氣的影響及感官評(píng)價(jià)得分分析結(jié)果見圖1。

圖1 大宗原料各水平感官評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.1 Results of sensory evaluation of bulk materials' levels

由圖1可知，隨著酵母提取物添加量的增加，反應(yīng)產(chǎn)物的感官評(píng)價(jià)得分先增高后降低，其中25 g最佳；HVP液和HVP粉在不添加時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)價(jià)得分最高，6.0 g時(shí)最低；醬油在6.0 g時(shí)感官評(píng)價(jià)得分最高，醬油粉的最佳添加量則為3.0 g；色拉油添加量增加，反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)價(jià)的得分也相應(yīng)增加，10 g色拉油時(shí)感官評(píng)價(jià)得分最高。

除大宗原料外，反應(yīng)溫度也是正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要因素，其優(yōu)化結(jié)果見圖2。

圖2 反應(yīng)溫度感官評(píng)價(jià)圖Fig.2 Results of sensory of evaluation reaction temperature levels

由圖2可知，最佳反應(yīng)溫度120 ℃。確認(rèn)最佳大宗原料最佳組合為酵母抽提物25 g，醬油6.0 g，醬油粉3.0 g，色拉油10 g，反應(yīng)溫度120 ℃。經(jīng)驗(yàn)證，最佳組合的樣品香氣評(píng)分為95分，優(yōu)于得分最高的正交試驗(yàn)7號(hào)。

2.2 氨基酸、還原糖的考察

氨基酸是美拉德反應(yīng)重要的前體物質(zhì)，不同的氨基酸具有不同的反應(yīng)與釋放氨的能力，且不同的氨基酸具有不同的 Strecker 醛，而氨與 Strecker 醛都是 Maillard 反應(yīng)形成風(fēng)味與色澤的重要中間體[16,17]。維生素B1又稱硫胺素，是維生素中發(fā)現(xiàn)最早的一種，通過(guò)熱降解可產(chǎn)生呋喃類、呋喃硫醇類、噻吩類、噻唑等許多含硫和含氮揮發(fā)性化合物，這些化合物許多具有肉香氣[18,19]。

氨基酸、還原糖的正交試驗(yàn)因素水平表及試驗(yàn)結(jié)果與分析見表4和表5。

表4 氨基酸、還原糖正交試驗(yàn)因素水平表Table 4 The factors and levels of orthogonal test for amino acids and reducing sugars g

表5 氨基酸、還原糖L27(313)正交試驗(yàn)結(jié)果分析Table 5 Analysis of L27 (313) orthogonal test results of amino acids and reducing sugars

由表4可知，在該正交試驗(yàn)所選取的因素水平范圍內(nèi)，各因素極差的大小順序依次為： Rj(L-半胱氨酸鹽酸鹽，25.4)>Rj(木糖)>Rj(L-谷氨酸)>Rj(L-賴氨酸鹽酸鹽)>Rj(L-脯氨酸)>Rj(L-丙氨酸)>Rj(L-亮氨酸)>Rj(葡萄糖)>Rj(L-天冬氨酸)>Rj(維生素B1)>Rj(DL-蛋氨酸)>Rj(L-精氨酸)。L-半胱氨酸鹽酸鹽的用量是烤肉香氣形成最主要的影響因素，其次是木糖、L-谷氨酸和L-賴氨酸鹽酸鹽，其他因素影響較小。木糖的影響大于葡萄糖，這與鄒利[20]的研究一致。在熱反應(yīng)的開始階段是氨基和羰基的反應(yīng)，此時(shí)糖的反應(yīng)活性決定于其羰基的反應(yīng)活性，五碳糖(如木糖)的反應(yīng)活性高于六碳糖(葡萄糖)。

由表5可知，感官評(píng)價(jià)得分最高的是1號(hào)組(94分)，所有因素的添加用量均為水平1。而對(duì)氨基酸、還原糖在正交試驗(yàn)中各因素結(jié)合感官評(píng)價(jià)分析結(jié)果見圖3。

圖3 氨基酸、還原糖各水平感官評(píng)分結(jié)果Fig.3 Results of sensory evaluation of amino acid and reducing sugar levels

由圖3可知，感官評(píng)價(jià)得分最高的用量分別為：0.80 g維生素B1、1.80 g L-半胱氨酸鹽酸鹽、0.20 g DL-蛋氨酸、1.00 g甘氨酸、0.30 g L-谷氨酸、0.80 g L-精氨酸、0.30 g L-賴氨酸鹽酸鹽、2.00 g葡萄糖，不用添加L-脯氨酸、L-丙氨酸、L-天門冬氨酸、L-亮氨酸、木糖，這也是氨基酸和還原糖的最佳組合配比。經(jīng)驗(yàn)證，最佳組合條件下得到的樣品香氣評(píng)分為95分，優(yōu)于得分最高的正交試驗(yàn)1號(hào)。

2.3 香辛料的考察

香辛料具有刺激性香味，能賦予食物特殊的風(fēng)味，增進(jìn)食欲?，F(xiàn)在，香辛料的產(chǎn)品形式很多，有粉體、乙醇提取物、乙醚提取物、超臨界CO2萃取物等，提取物由于使用的介質(zhì)的局限，香氣和口感與原粉相比或多或少都存在部分欠缺，而粉體香辛料的主要問題是存在微生物污染的風(fēng)險(xiǎn)。在膏狀熱反應(yīng)肉味香精的制備過(guò)程中，高溫反應(yīng)能達(dá)到滅菌的作用，所以一般選用研磨好的香辛料粉，香氣口感兼具，操作方便且成本經(jīng)濟(jì)。香辛料的正交試驗(yàn)因素水平表及試驗(yàn)結(jié)果與分析見表6和表7。

表6 香辛料因素-水平表Table 6 The factors-levelsTable of spices g

表7 香辛料L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果分析Table 7 Analysis of L9(34) orthogonal test results of spices

2.3.1 各因素對(duì)香氣的影響

黑胡椒、百里香粉、蒜粉、孜然粉4種原料均選取了3個(gè)水平的用量進(jìn)行正交試驗(yàn)，黑胡椒為0.50，0.80，1.00 g、百里香為0.020，0.050，0.080 g、蒜粉為1.00，1.20，1.50 g、孜然為0.020，0.050，0.080 g。由表6可知，在該正交試驗(yàn)所選取的因素水平范圍內(nèi)，各因素的極差大小順序?yàn)椋篟j(黑胡椒粉)>Rj(蒜粉)>Rj(孜然粉)>Rj(百里香粉)，這說(shuō)明黑胡椒粉和蒜粉用量對(duì)香氣影響最大，百里香粉和孜然粉次之。

2.3.2 較優(yōu)的香辛料配比

由表7可知，正交試驗(yàn)中2號(hào)組合的香氣評(píng)分最高(91分)，黑胡椒、百里香、蒜、孜然的用量分別為0.50，0.050，1.20 ，0.050 g。經(jīng)過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)組各因素結(jié)合感官評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果見圖3。最佳香辛料配比為：黑胡椒0.50 g、百里香0.050 g、蒜1.50 g、孜然0.050 g。經(jīng)驗(yàn)證，最佳組合條件下得到的樣品香氣評(píng)分為94分，優(yōu)于得分最高的正交試驗(yàn)2號(hào)。

圖4 香辛料各水平感官評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.4 Results of sensory evaluation of spices' levels

2.4 組合實(shí)驗(yàn)分析

以上研究得到的都是各個(gè)模塊單一的最佳原料配比，而各類原料組合起來(lái)是否是最佳配方還需進(jìn)一步分析。故將2.2和2.3得到的結(jié)論組合起來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并對(duì)香辛料總的用量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，方案見表8。

表8 組合實(shí)驗(yàn)方案Table 8 Combined experimental scheme

由表8可知，方案1中香辛料用量整體較大，黑胡椒粉、百里香粉、蒜粉、孜然粉分別為0.60，0.060，1.80，0.060 g，產(chǎn)品香氣評(píng)價(jià)結(jié)果描述為辛香味比較重，肉香被掩蓋。方案2，3，4的香辛料用量逐步減少，產(chǎn)品中的辛香味也逐步減弱，肉香突出。方案2中香辛料的用量為黑胡椒0.50 g、百里香0.050 g、蒜1.50 g、孜然0.050 g，這也是2.3.2中推測(cè)出的最佳配方，而與大宗原料、氨基酸、還原糖組合后，產(chǎn)品香氣評(píng)價(jià)為辛香味比較重，肉味不突出。方案3香氣評(píng)價(jià)最好，香辛料用量分別為黑胡椒粉0.40 g、百里香粉0.040 g、蒜粉1.20 g、孜然粉0.040 g，產(chǎn)品肉香純正、烤香飽滿、具有愉悅的烤肉風(fēng)味。這也說(shuō)明各類原料之間在進(jìn)行熱反應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)各類物質(zhì)之間有明顯的相互作用。方案4的評(píng)香結(jié)果為有肉味，但烤香不明顯。故最終選擇方案3為最佳組合實(shí)驗(yàn)方案。

3 結(jié)論

通過(guò)把Maillard反應(yīng)原料分成3類：大宗原料、氨基酸和還原糖以及香辛料，進(jìn)行模塊化研究，分別采用3個(gè)模塊正交試驗(yàn)進(jìn)行考察，選取出各原料的最佳用量，再進(jìn)行組合試驗(yàn)，以此得到肉香純正、烤香飽滿、具有愉悅烤肉風(fēng)味的香精。本實(shí)驗(yàn)確認(rèn)的最佳方案為：酵母抽提物25 g，醬油6.0 g，醬油粉3.0 g，色拉油10 g，反應(yīng)溫度120 ℃，維生素B10.80 g，L-半胱氨酸鹽酸鹽1.8 g，DL-蛋氨酸0.20 g，甘氨酸1.0 g，L-谷氨酸0.30 g，L-精氨酸0.80 g，L-賴氨酸鹽酸鹽0.30 g，葡萄糖2.0 g，黑胡椒粉0.40 g，百里香粉0.040 g，蒜粉1.2 g，孜然粉0.040 g。

本研究首次建立了根據(jù)原料種類進(jìn)行模塊化正交優(yōu)化，選取最佳組合以制備非肉源肉味香精的方法。與單因素實(shí)驗(yàn)比較，研究對(duì)Maillard反應(yīng)中眾多原料進(jìn)行了全面系統(tǒng)的考察，且大大提高了實(shí)驗(yàn)效率，降低了實(shí)驗(yàn)成本。另外，本文在對(duì)香辛料考察時(shí)是用水作為基質(zhì)，也可采用燉肉的方式來(lái)考察香辛料的配比，具體效果有待進(jìn)行進(jìn)一步研究。