莊榮旭，馬穎川，賴升敬，羅妍，汪薇,2*

(1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 輕工食品學(xué)院，廣州 510225；2.廣東省香精香料(仲愷)工程技術(shù)研究中心，廣州 510225；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，廣州 510642；4.廣東省鹽業(yè)集團(tuán)揭陽有限公司，廣東 揭陽 522000)

中國是世界上重要的花生生產(chǎn)國，總產(chǎn)量占世界花生產(chǎn)量的40%，居第一位，其中國內(nèi)消費(fèi)占總產(chǎn)量的95%以上。花生是一種廣受消費(fèi)者歡迎的食品，特別是在焙烤過程中產(chǎn)生的特殊風(fēng)味深受消費(fèi)者喜愛[1-2]。

近年來，隨著人們消費(fèi)觀念的改變及消費(fèi)水平的提高，天然香精以其綠色、天然、安全、環(huán)保等特點(diǎn)日益受到人們的青睞。烤花生香精是食品生產(chǎn)中一種重要的香味劑，能夠賦予食品特殊的烤花生香味，具有極大的市場潛力，可以廣泛應(yīng)用于花生醬、花生味飲料、花生味蛋糕、花生味冰淇淋等食品中[3]。

目前有一些學(xué)者對花生風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了研究，黃文等用蛋白酶對脫脂花生進(jìn)行酶解，然后與葡萄糖在丙二醇溶液中反應(yīng)，以獲得焙烤花生的香味[4]；在Gannis等的專利中采用加熱浸泡過花生的丙三醇和水的混合溶液來制備花生風(fēng)味[5]。但是這些研究中使用了有機(jī)溶劑，從安全的角度來看有所欠缺。陳文偉等采用花生粕酶解液與葡萄糖、氨基酸和硫胺素等在花生油中進(jìn)行熱反應(yīng)，制備了花生香精，并通過GC-MS檢測發(fā)現(xiàn)其主要呈香成分為吡嗪類、噻唑類、吡喃類化合物[6]。侯振建等的專利中通過熱反應(yīng)制備了花生香精，具有濃郁的堅(jiān)果香氣，適用于咸味食品[7]。而吳肖等則采用花生粕蛋白酶解液進(jìn)行Maillard 反應(yīng)后合成了肉類香味料[8]。

通過對花生風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)性成分研究發(fā)現(xiàn)，主要風(fēng)味成分除了吡嗪類化合物外，還有大量的醛類、酮類、酯類以及烯類化合物，其中苯乙醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛是花生風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)物質(zhì)[9-11]。

雖然美拉德反應(yīng)在天然風(fēng)味物質(zhì)的制備上應(yīng)用廣泛，但是在天然烤花生風(fēng)味物質(zhì)的制備上應(yīng)用的并不是很多。本研究以花生為原料，采用酶聯(lián)美拉德反應(yīng)，以期獲得天然烤花生風(fēng)味物質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料

花生：市售；諾維信風(fēng)味蛋白酶和Novozym 37071水解蛋白酶：購于廣州明曜商貿(mào)有限公司；Protease MSD、Protease A-2SD、Protamex、Lipase AY 30G、Lipase G50、Lipase MER、Lipase R：均由天野酶制劑(江蘇)有限公司上海分公司贈送；L-脯氨酸：購于衡水昌昊生物科技有限公司；L-精氨酸(≥99%)、L-丙氨酸(≥99%)、L-纈氨酸(≥99%)：購于北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限公司；L-賴氨酸(98%)、L-甘氨酸(≥99%)、L-天門冬氨酸(≥99%)、L-谷氨酸(≥99.5%)、D-木糖(98%)：購于上海晶純生化科技股份有限公司；蔗糖、葡萄糖：購于廣州一馬科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 花生預(yù)處理

將一定量的花生仁置于烘烤托盤中，然后放入遠(yuǎn)紅外線食品烘爐中于120 ℃烘烤1 h，自然冷卻后，去紅衣，用打粉機(jī)進(jìn)行打粉，然后裝于保鮮袋中密封，于4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 酶解

用天平稱取一定量的花生粉置于錐形瓶中，按一定的比例加入蒸餾水，搖勻后靜置10 min。待充分浸透后，置于90 ℃恒溫水浴鍋中水浴20 min。取出后冷卻至室溫，加入一定量的蛋白酶和脂肪酶，置于恒溫?fù)u床中酶解一定的時(shí)間，取出，于90 ℃滅酶 10 min。自然冷卻至室溫后，于3000 r/min離心15 min，取上清，待用。

1.2.3 美拉德反應(yīng)

取酶解液，加入一定量的氨基酸和糖，在一定的溫度下反應(yīng)一定的時(shí)間后，于3000 r/min離心15 min，取上清，待用。

1.2.4 褐變程度的測定

取適當(dāng)稀釋的樣液置于比色皿中，于420 nm的波長下，采用紫外分光光度計(jì)測定吸光值，其中吸光值反映出褐變程度。

1.2.5 感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

由5位感官評價(jià)成員對實(shí)驗(yàn)所得樣品的風(fēng)味進(jìn)行評價(jià)，具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表Table 1 The sensory evaluation standard

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解條件對酶解效果的影響

2.1.1 蛋白酶的種類對酶解效果的影響

蛋白酶可將花生中的蛋白質(zhì)進(jìn)行水解，產(chǎn)生多肽及氨基酸等風(fēng)味物質(zhì)。不同蛋白酶的酶解位點(diǎn)不同，會得到不同的酶解產(chǎn)物，從而得到具有不同風(fēng)味的產(chǎn)物。

表2 蛋白酶的種類對酶解效果的影響Table 2 Effect of proteases＇ types on the enzymolysis effect

由表2可知，經(jīng)諾維信風(fēng)味蛋白酶酶解之后，其產(chǎn)物具有較濃郁的烤花生味和焦糖味，油脂味較淡，無不良的風(fēng)味，且風(fēng)味協(xié)調(diào)性好，優(yōu)于其他幾種蛋白酶。這可能是因?yàn)橹Z維信風(fēng)味蛋白酶同時(shí)具備內(nèi)切酶和外切酶的活性，能得到較豐富的風(fēng)味物質(zhì)，較好地提升了酶解物的感官品質(zhì)。綜合考慮，最適的蛋白酶以諾維信風(fēng)味蛋白酶為宜。

2.1.2 脂肪酶種類對酶解效果的影響

脂肪酶的種類對酶解效果會產(chǎn)生較大影響，結(jié)果見表3。其中，Lipase MER和Lipase R的酶解產(chǎn)物都具有較濃郁的烤花生風(fēng)味，且沒有明顯的油脂味。但是在風(fēng)味的協(xié)調(diào)性上，Lipase MER要優(yōu)于Lipase R，這可能是因?yàn)長ipase MER對中短鏈脂肪酸具有較強(qiáng)的水解能力，能產(chǎn)生烤花生風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)物質(zhì)。綜合考慮，最適的脂肪酶以Lipase MER脂肪酶為宜。

表3 脂肪酶種類對酶解效果的影響Table 3 Effect of lipases＇ types on the enzymolysis effect

2.1.3 酶的比例對酶解效果的影響

表4 酶的比例對酶解效果的影響Table 4 Effect of ratios of proteases and lipases on the enzymolysis effect

由表4可知，當(dāng)?shù)鞍酌负椭久傅谋壤∮?∶1時(shí)，隨著脂肪酶比例的增加，焦糖味和烤花生味均隨之增強(qiáng)，但是當(dāng)比例大于1∶1時(shí)，隨著脂肪酶比例的增加，焦糖味和烤花生味均隨之減弱。因此可見，當(dāng)加入的蛋白酶和脂肪酶的比例為1∶1時(shí)，烤花生味較濃郁，焦糖味和油脂味適中，風(fēng)味協(xié)調(diào)性好。綜合考慮，復(fù)合酶的最適比例以1∶1為宜。

2.1.4 酶濃度對酶解效果的影響

表5 酶濃度對酶解效果的影響Table 5 Effect of content of enzymes on the enzymolysis effect

由表5可知，當(dāng)酶濃度小于0.3%時(shí)，隨著酶濃度的增加，產(chǎn)物的烤花生味顯著增加，焦糖味和油脂味略有增加，風(fēng)味協(xié)調(diào)性也隨之增加。但是當(dāng)酶濃度大于0.3%時(shí)，烤花生味、焦糖味和油脂味均迅速下降，風(fēng)味的協(xié)調(diào)性也隨之下降。綜合考慮，最適的酶濃度以0.30%為宜。

2.1.5 料液比對酶解效果的影響

表6 料液比對酶解效果的影響Table 6 Effect of solid-liquid ratios on the enzymolysis effect

由表6可知，當(dāng)料液比小于1∶3時(shí)，隨著料液比的增加，烤花生味、焦糖味和油脂味迅速增加，風(fēng)味協(xié)調(diào)性增強(qiáng)；而當(dāng)料液比大于1∶3時(shí)，烤花生味、焦糖味和油脂味又呈現(xiàn)顯著下降的趨勢。這是因?yàn)榱弦罕冗^低時(shí)，反應(yīng)體系的流動(dòng)性較差，不利于反應(yīng)的發(fā)生；而料液比過高時(shí)，又會稀釋底物和產(chǎn)物濃度，減緩反應(yīng)速度。綜合考慮，最適的料液比以1∶3為宜。

2.1.6 酶解時(shí)間對酶解效果的影響

表7 酶解時(shí)間對酶解效果的影響Table 7 Effect of enzymatic hydrolysis time on the enzymolysis effect

由表7可知，當(dāng)酶解時(shí)間小于7 h時(shí)，隨著酶解時(shí)間的增加，產(chǎn)物的烤花生味、焦糖味及風(fēng)味協(xié)調(diào)性均隨之上升；當(dāng)酶解時(shí)間大于7 h時(shí)，隨著酶解時(shí)間的繼續(xù)增加，產(chǎn)物的烤花生風(fēng)味和焦糖味稍有下降，油脂味明顯下降，而且風(fēng)味協(xié)調(diào)性下降比較明顯，可能是因?yàn)槊附鈺r(shí)間過長，將反應(yīng)物中的大量油脂降解產(chǎn)生中短鏈脂肪酸所致。綜合考慮，最適的酶解時(shí)間以7 h為宜。

2.2 美拉德反應(yīng)條件對花生類風(fēng)味物質(zhì)的影響

美拉德反應(yīng)也稱羰氨反應(yīng)，是一種非酶褐變，本質(zhì)上是羰氨間的縮合反應(yīng)，主要指的是醛、酮、還原糖的羰基與氨基酸、肽、蛋白質(zhì)等含氮化合物的游離氨基之間發(fā)生的一系列反應(yīng)，此反應(yīng)會產(chǎn)生許多美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，如揮發(fā)性香氣物質(zhì)、高活性且有紫外吸收的中間產(chǎn)物和復(fù)雜的黑色高分子聚合物蛋白黑素等。

通過控制原材料、溫度及加工方法，美拉德反應(yīng)可制備各種不同風(fēng)味、香味的物質(zhì)。主要是采用還原糖和食品級的氮源如氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、植物水解蛋白及酵母提取物等多種物質(zhì)混合加熱制備所需的食品風(fēng)味物質(zhì)。此外，美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的香精香氣飽滿、醇厚味濃郁及仿真度較高[12-17]，因此，在食品風(fēng)味物質(zhì)的制備上被廣泛應(yīng)用。

2.2.1 氨基酸種類的影響

不同的氨基酸與還原糖通過美拉德反應(yīng)能夠產(chǎn)生不同的特征風(fēng)味，如臘肉、鵝肉、咖啡風(fēng)味香精等。本研究選擇了脯氨酸、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸、纈氨酸、賴氨酸、甘氨酸、天門冬氨酸8種氨基酸分別與D-木糖和酶解液于110 ℃反應(yīng)60 min，結(jié)果見表8。

表8 氨基酸種類對美拉德反應(yīng)的影響Table 8 Effect of amino acids＇ types on the Maillard reaction

由表8可知，谷氨酸的加入有助于花生香味的增強(qiáng)，且油脂味微弱，風(fēng)味協(xié)調(diào)性良好，感官評分總得分為13.5分，其他氨基酸反應(yīng)后，所得產(chǎn)物的烤花生味較淡，且還會產(chǎn)生其他異味。此外，產(chǎn)物的吸光值可反映美拉德反應(yīng)的褐變程度。谷氨酸所對應(yīng)產(chǎn)物的吸光值最低，說明其褐變程度較低。綜合考慮，最適的氨基酸以谷氨酸為宜。

2.2.2 糖種類的影響

本實(shí)驗(yàn)選取了蔗糖、D-木糖和葡萄糖分別參與美拉德反應(yīng)，結(jié)果見表9。

表9 糖種類對美拉德反應(yīng)的影響Table 9 Effect of saccharides＇ types on the Maillard reaction

由表9可知，D-木糖的加入有助于烤花生風(fēng)味的產(chǎn)生，沒有產(chǎn)生雜味，風(fēng)味協(xié)調(diào)性較好，感官評分總得分為14.5分；加入葡萄糖反應(yīng)后的產(chǎn)物雖也沒有雜味，但其產(chǎn)物的花生風(fēng)味較弱，感官評分總得分為10.5分。綜合考慮，最適的糖以D-木糖為宜。

2.2.3 谷氨酸添加量的影響

表10 谷氨酸添加量對美拉德反應(yīng)的影響Table 10 Effect of additive amount of glutamate on the Maillard reaction

由表10可知，當(dāng)谷氨酸的用量小于1.5%時(shí)，隨著谷氨酸用量的增加，烤花生風(fēng)味物質(zhì)的味道越來越濃，但是其添加量達(dá)到1.5%時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生了明顯的異味，破壞了產(chǎn)物的風(fēng)味協(xié)調(diào)性。當(dāng)谷氨酸的用量大于1.5%時(shí)，隨著谷氨酸用量的增加，烤花生風(fēng)味逐漸減弱，而酸味增強(qiáng)。綜合考慮，最適的谷氨酸用量以花生粉質(zhì)量的1.0%為宜，其反應(yīng)產(chǎn)物的吸光值為1.3，風(fēng)味較好的產(chǎn)物吸光值大約在1.3～2.0范圍內(nèi)。

2.2.4 D-木糖添加量的影響

表11 D-木糖添加量對美拉德反應(yīng)的影響Table 11 Effect of additive amount of D-xylose on the Maillard reaction

由表11可知，當(dāng)D-木糖添加量小于1.5%時(shí)，隨著D-木糖添加量的上升，烤花生風(fēng)味越來越濃，異味逐漸消失；當(dāng)D-木糖添加量大于1.5%時(shí)，烤花生風(fēng)味逐漸變淡，焦糖味變重，所產(chǎn)生的風(fēng)味類似花生糖。綜合考慮，最適的D-木糖用量以花生粉質(zhì)量的1.5%為宜，其美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的吸光值為1.6，其風(fēng)味較好的產(chǎn)物的吸光值大約在2.4～2.6范圍內(nèi)。

2.2.5 反應(yīng)溫度的影響

表12 反應(yīng)溫度對美拉德反應(yīng)的影響Table 12 Effect of reaction temperature on the Maillard reaction

由表12可知，當(dāng)美拉德反應(yīng)溫度低于110 ℃時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的上升，烤花生味越來越濃，油脂味微弱，協(xié)調(diào)性增加；當(dāng)美拉德反應(yīng)溫度高于110 ℃時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的上升，油脂味變得濃郁，且產(chǎn)生令人不愉快的異味。綜合考慮，最適的反應(yīng)溫度以110 ℃為宜，其美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的吸光值為1.9，風(fēng)味較好的產(chǎn)物吸光值大約在1.6～1.8范圍內(nèi)。

2.2.6 反應(yīng)時(shí)間的影響

表13 反應(yīng)時(shí)間對美拉德反應(yīng)的影響Table 13 Effect of reaction time on the Maillard reaction

由表13可知，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間低于90 min時(shí)，隨著美拉德反應(yīng)時(shí)間的增加，烤花生味變得越來越濃郁；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間大于90 min時(shí)，隨著美拉德反應(yīng)時(shí)間的增加，烤花生味變?nèi)?，且會產(chǎn)生異味。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為120 min時(shí)，會產(chǎn)生良好的番茄味。綜合考慮，美拉德反應(yīng)的最適時(shí)間以90 min為宜。

3 結(jié)論與展望

本文通過酶聯(lián)美拉德反應(yīng)可獲得天然烤花生風(fēng)味物質(zhì)?；ㄉ附庖旱淖罴阎苽錀l件為風(fēng)味蛋白酶和Lipase MER的比例為1∶1，酶濃度為0.3%，料液比為1∶3，酶解溫度和時(shí)間分別為50 ℃和7 h；美拉德反應(yīng)的最佳條件為谷氨酸和D-木糖的添加量分別為酶解液質(zhì)量的1.0%和1.5%，反應(yīng)溫度和時(shí)間為110 ℃和90 min，在此條件下得到的產(chǎn)物具有香濃的烤花生風(fēng)味。

在研究的過程中偶然發(fā)現(xiàn)，用1.0%的谷氨酸和1.5% D-木糖與花生酶解液在110 ℃的條件下進(jìn)行熱反應(yīng)120 min，所得樣品具有良好的番茄味。用1.0%的谷氨酸和2.0% D-木糖與花生酶解液在110 ℃的條件下熱反應(yīng)120 min，所得樣品具有良好的花生糖風(fēng)味。因此，接下來可對天然花生糖風(fēng)味物質(zhì)和番茄風(fēng)味物深入研究。此外，還可借助GC-MS、電子鼻、電子舌等現(xiàn)代高新實(shí)驗(yàn)設(shè)備對制得的各種風(fēng)味物質(zhì)成分進(jìn)行檢測分析，為烤花生風(fēng)味物質(zhì)的配制提供了理論依據(jù)。