郝輝，王宣靜，高明奇，陳芝飛，張弛，楊雯靜，邢雨晴，黃家樂(lè)，許春平*

(1.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，鄭州 450016；2.鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，鄭州 450001)

羅漢果又名拉汗果、假苦瓜，為多年生藤本落葉葫蘆科植物羅漢果的干燥果實(shí)。羅漢果是衛(wèi)生部首批公布的食藥兩用名貴佳品，其營(yíng)養(yǎng)十分豐富，成熟的羅漢果含糖30%左右，其中有相當(dāng)于約300倍蔗糖的甜苷，是蔗糖的最佳替代品，還含有蛋白質(zhì)、油酸、亞油酸、多種氨基酸、D-甘露醇、錳、鐵、鎳、硒、錫、碘、鉬等26種微量元素及維生素C等成分[1-2]?！稄V西中藥志》記載:羅漢果“止咳清熱，涼血潤(rùn)腸。治咳嗽，血燥胃熱便秘等。”羅漢果具有調(diào)節(jié)血糖平衡、清熱止咳、潤(rùn)腸通便、防癌、降血脂、美容養(yǎng)顏、抗氧化等功效，被廣泛開(kāi)發(fā)為食品、保健食品和藥品[3-4]。

美拉德反應(yīng)能賦予食品令人愉快的香味和誘人的色澤，是目前較為流行的一種香料生產(chǎn)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域[5-6]。糖類在高溫條件下熔融，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)變?yōu)楹诤稚镔|(zhì)的過(guò)程稱為焦糖化作用。目前,焦糖的使用已遍及食品的各方面,市場(chǎng)前景廣闊[7]。目前已有部分美拉德反應(yīng)相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道，侯鈺柯等[8]為提高雞骨架利用率以及制備雞肉風(fēng)味基料，以雞骨架酶解液為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)結(jié)合Friedman排序檢驗(yàn)法和響應(yīng)曲面優(yōu)化結(jié)合模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法，探究雞骨架酶解液美拉德反應(yīng)的最佳條件，用電子鼻和電子舌測(cè)定反應(yīng)前后的氣味和滋味，用高效液相色譜法測(cè)定氨基酸含量，氣相-離子遷移譜法測(cè)定揮發(fā)性物質(zhì)的含量并進(jìn)行分析，研究結(jié)果可以為工業(yè)上研發(fā)高品質(zhì)的肉味調(diào)味基料提供一定參考。喻世濤等[9]利用丙氨酸、絲氨酸和脯氨酸與羅漢果濃縮液進(jìn)行美拉德反應(yīng)，并利用GC-MS技術(shù)對(duì)比分析反應(yīng)產(chǎn)物中的揮發(fā)性成分，最終得出絲氨酸與羅漢果濃縮液的美拉德反應(yīng)物中檢出的揮發(fā)性成分種類更多，香氣類型和香氣強(qiáng)度也更符合使用要求。但是國(guó)內(nèi)外還未出現(xiàn)關(guān)于天然植物羅漢果配以焦糖化料液結(jié)合美拉德反應(yīng)制備香料的報(bào)道，本研究通過(guò)將羅漢果提取物與葡萄糖焦糖化料液進(jìn)行摻配后進(jìn)行美拉德反應(yīng)制備羅漢果香料，研究加熱溫度、加熱時(shí)間、體系初始pH、羅漢果提取物與葡萄糖焦糖化料液的配比對(duì)羅漢果香料的影響，以感官評(píng)分為指標(biāo)，優(yōu)化得到最佳的反應(yīng)條件，為天然植物羅漢果的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

羅漢果：購(gòu)自廣西壯族自治區(qū)桂林市。

1.1.1 試劑

1 mol/L NaOH、二氯甲烷、無(wú)水乙醇：AR，天津市富宇化工有限公司；0.8211 mg/mL乙酸苯乙酯：色譜純，美國(guó)Sigma-Aldrich公司；食用葡萄糖：內(nèi)蒙古阜豐生物科技有限公司；無(wú)水碳酸鈉、無(wú)水硫酸鈉：分析純，天津大茂化學(xué)試劑廠。

1.1.2 儀器

Q-100A3高速多功能粉碎機(jī) 上海冰都電器有限公司；DGX-9143電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；TGL-16M離心機(jī) 上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 上海湃瀾儀器設(shè)備有限公司；SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式多用真空泵 河南省予華儀器有限公司；Ultra-3400紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 深圳市華倫康盛科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 羅漢果提取物的制備

參考陳敏等[10]的方法制備羅漢果提取物，具體步驟：將干羅漢果粉碎過(guò)20目篩，準(zhǔn)確稱取200 g羅漢果粉，加入4000 mL水，在60 ℃下攪拌6 h后離心，將濾渣加入2000 mL水，繼續(xù)在60 ℃下攪拌2 h后離心，合并兩次攪拌后的濾液，將濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到羅漢果提取物52.54 g。

1.2.2 葡萄糖焦糖化料液的制備

參考朱遠(yuǎn)洋等[11]的方法制備葡萄糖焦糖化料液，具體步驟：準(zhǔn)確稱取100 g 無(wú)水葡萄糖，加入20%糖質(zhì)量的無(wú)水碳酸鈉作為反應(yīng)助劑，加入250 mL水超聲攪拌均勻后在160 ℃的油浴鍋中加熱30 min制備焦糖化料液。

1.2.3 摻配料進(jìn)行美拉德反應(yīng)單因素試驗(yàn)

反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH等是美拉德反應(yīng)生成特定風(fēng)味的主要影響因素[12-13]，將羅漢果提取物與葡萄糖焦糖化料液按比例摻配，用1 mol/L的NaOH溶液調(diào)pH，將摻配料于油浴鍋中進(jìn)行加熱催化美拉德反應(yīng)。

1.2.3.1 反應(yīng)時(shí)間的選擇

將羅漢果提取物與葡萄糖焦糖化料液按3∶1的比例摻配，用1 mol/L的NaOH溶液調(diào)pH為6.0，反應(yīng)溫度設(shè)置為120 ℃，將摻配料于油浴鍋中進(jìn)行不同時(shí)間的美拉德反應(yīng)，時(shí)間分別設(shè)置為20，40，60，80，100，120 min，優(yōu)化最佳的反應(yīng)時(shí)間。

1.2.3.2 反應(yīng)溫度的選擇

將羅漢果提取物與葡萄糖焦糖化料液按3∶1的比例摻配，用1 mol/L的NaOH溶液調(diào)pH為6.0，反應(yīng)時(shí)間設(shè)置為60 min，將摻配料于油浴鍋中進(jìn)行不同溫度的美拉德反應(yīng)，溫度分別設(shè)置為80，100，120，140，160 ℃，優(yōu)化最佳的反應(yīng)溫度。

1.2.3.3 反應(yīng)pH的選擇

將羅漢果提取物與葡萄糖焦糖化料液按3∶1的比例摻配，反應(yīng)溫度為140 ℃，反應(yīng)時(shí)間為60 min，用1 mol/L的NaOH溶液調(diào)pH分別為5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，將摻配料于油浴鍋中進(jìn)行美拉德反應(yīng)，優(yōu)化最佳的反應(yīng)pH。

1.2.3.4 料液比的選擇

將羅漢果提取物與葡萄糖焦糖化料液分別按5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1的比例摻配，反應(yīng)溫度為140 ℃，反應(yīng)時(shí)間為60 min，反應(yīng)pH為8.0，將摻配料于油浴鍋中進(jìn)行美拉德反應(yīng)，優(yōu)化最佳的反應(yīng)配比。

1.2.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、初始pH、料液比4個(gè)因素為變量，以感官評(píng)分為指標(biāo)[14-15]，設(shè)計(jì)四因素三水平L9(34)正交試驗(yàn)，確定羅漢果香料的最佳反應(yīng)條件。正交試驗(yàn)因素和水平見(jiàn)表1。

表1 反應(yīng)條件因素水平表Table 1 Factors and levels of reaction conditions

1.2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

對(duì)正交試驗(yàn)得到的最優(yōu)水平組合進(jìn)行試驗(yàn)，以驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.2.6 感官評(píng)價(jià)

根據(jù)宋凌勇等[16]的方法，準(zhǔn)確稱取 1 g羅漢果提取物，用5 mL去離子水溶解，溶解后放置于密閉的磨口瓶中，感官評(píng)定小組由6名受過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的感官評(píng)定員(3男3女)組成，通過(guò)嗅覺(jué)對(duì)待測(cè)樣品的風(fēng)味進(jìn)行評(píng)分，從果香、甜香、烘烤香、藥草香、膏香5個(gè)方面進(jìn)行嗅香評(píng)價(jià)，每個(gè)方面最高分5分，最低分0分，嗅其揮發(fā)性香氣，分辨其香氣特色，評(píng)定其類型、風(fēng)格及典型性的強(qiáng)弱程度，評(píng)價(jià)結(jié)果用雷達(dá)圖表示。

1.2.7 褐變程度測(cè)定

用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定420 nm處的吸光度值表示美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的褐變程度，作為后期褐變聚合物類黑素形成的指標(biāo)[17-18]。將各個(gè)反應(yīng)樣品稀釋1000倍后測(cè)定其在420 nm處的吸光度，褐變度越大，美拉德反應(yīng)終產(chǎn)物的積累量越大，反應(yīng)越劇烈。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同反應(yīng)時(shí)間樣品優(yōu)化結(jié)果

不同反應(yīng)時(shí)間的樣品在波長(zhǎng)420 nm處的吸光度值及感官評(píng)分結(jié)果見(jiàn)圖1，嗅香雷達(dá)圖見(jiàn)圖2。

圖1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)各個(gè)樣品褐變及感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of reaction time on browning and sensory score of each sample

圖2 不同反應(yīng)時(shí)間樣品的嗅香評(píng)價(jià)雷達(dá)圖Fig.2 Radar chart of odor evaluation of samples with different reaction time

由圖1可知，A420 nm數(shù)值隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)不斷上升，且在0～60 min上升趨勢(shì)較快，說(shuō)明隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)液中的氨基酸與還原糖不斷發(fā)生反應(yīng)，棕色物質(zhì)不斷增加，美拉德反應(yīng)程度逐漸增大，且在0～60 min反應(yīng)較為劇烈。感官評(píng)分隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)先升后降，在60 min時(shí)最大，超過(guò)60 min后逐漸下降，可能是由于棕色物質(zhì)類黑精產(chǎn)生過(guò)量，經(jīng)環(huán)化后生成了一些具有不良風(fēng)味的物質(zhì)。結(jié)合圖2可知，反應(yīng)時(shí)間為60 min時(shí)，樣品的烘烤香及甜香較其他突出，藥草香等較為和緩。因此，選擇50～70 min為反應(yīng)時(shí)間。

2.2 不同反應(yīng)溫度樣品優(yōu)化結(jié)果

不同反應(yīng)溫度樣品在波長(zhǎng)420 nm處的吸光度值及感官評(píng)分結(jié)果見(jiàn)圖3，嗅香雷達(dá)圖見(jiàn)圖4。

圖3 反應(yīng)溫度對(duì)各個(gè)樣品褐變及感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of reaction temperature on browning and sensory score of each sample

圖4 不同反應(yīng)溫度樣品的嗅香評(píng)價(jià)雷達(dá)圖Fig.4 Radar chart of odor evaluation of samples under different reaction temperatures

由圖3可知，A420 nm數(shù)值隨著反應(yīng)溫度的增加不斷上升，說(shuō)明隨著溫度的升高，褐變速率越快，棕色物質(zhì)不斷增加。江敏等[19]的研究同樣發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，美拉德反應(yīng)程度逐漸加深。感官評(píng)分隨著反應(yīng)溫度的增加先升后降，在140 ℃時(shí)最大，超過(guò)140 ℃后下降，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響產(chǎn)品的綜合評(píng)分。當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)低時(shí)，反應(yīng)程度不夠，產(chǎn)品香氣不夠濃郁飽滿，反之，溫度過(guò)高，反應(yīng)劇烈，產(chǎn)品色澤較深且雜味物質(zhì)增多，焦糊味較重。結(jié)合圖4可知，反應(yīng)溫度為140 ℃時(shí)，樣品的果香、烘烤香、膏香、甜香較其他突出，藥草香較為和緩。因此，選擇130～150 ℃為反應(yīng)溫度。

2.3 不同初始pH樣品優(yōu)化結(jié)果

不同初始pH的樣品在波長(zhǎng)420 nm處的吸光度值及感官評(píng)分結(jié)果見(jiàn)圖5，嗅香雷達(dá)圖見(jiàn)圖6。

圖5 初始pH對(duì)各個(gè)樣品褐變及感官評(píng)分的影響Fig.5 Effect of initial pH value on browning and sensory score of each sample

圖6 不同初始pH樣品的嗅香評(píng)價(jià)雷達(dá)圖Fig.6 Radar chart of odor evaluation of samples with different initial pH values

由圖5可知，A420 nm數(shù)值隨著初始pH的增加不斷上升，這與顧宗珠等[20]的研究結(jié)果一致，感官評(píng)分隨著初始pH的增加先升后降，在pH為8.0時(shí)最大。初始pH值過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響產(chǎn)品的整體風(fēng)味，在低pH值條件下，氨基以質(zhì)子化形式存在，阻礙了與還原糖的羰氨縮合，不利于美拉德反應(yīng)的發(fā)生，得不到大量的芳香物質(zhì)，致使綜合評(píng)分不高。反之，在高pH值條件下，反應(yīng)較強(qiáng)烈，褐變較嚴(yán)重，會(huì)產(chǎn)生一些風(fēng)味不好的物質(zhì)，破壞產(chǎn)品風(fēng)味。結(jié)合圖6可知，初始pH為8.0時(shí)，樣品的果香、烘烤香、膏香、甜香較其他突出，藥草香較為和緩。因此，選擇6.0～8.0為初始pH。

2.4 不同料液比樣品優(yōu)化結(jié)果

不同料液比的樣品在波長(zhǎng)420 nm處的吸光度值及感官評(píng)分結(jié)果見(jiàn)圖7，嗅香雷達(dá)圖見(jiàn)圖8。

圖7 不同配比對(duì)各個(gè)樣品褐變及感官評(píng)分的影響Fig.7 Effects of different ratios on browning and sensory score of each sample

圖8 不同配比樣品的嗅香評(píng)價(jià)雷達(dá)圖Fig.8 Radar chart of odor evaluation of samples with different ratios

由圖7可知，A420 nm數(shù)值隨著羅漢果提取物占比的增加不斷上升，感官評(píng)分隨著料液比的增加先升后降，在羅漢果提取物與焦糖化料液的配比為4∶1時(shí)最大。推測(cè)主要是羅漢果自身的還原糖與氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生棕色物質(zhì)，當(dāng)羅漢果提取物的占比增加時(shí)，棕色物質(zhì)增加。結(jié)合圖8可知，焦糖化料液占比較大時(shí)(1∶1)，樣品的甜味較為突出，羅漢果提取物占比較大時(shí)(5∶1)，樣品的甜味較小，在羅漢果提取物與焦糖化料液的配比為4∶1時(shí)，各種味道較為均衡，總體評(píng)分最高。因此，選擇羅漢果提取物與焦糖化料液的配比為3∶1、4∶1、5∶1。

2.5 正交試驗(yàn)

正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of orthogonal test

由表2可知，R值B>D>A>C，根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理[21]，即各因素影響大小順序?yàn)榉磻?yīng)溫度>料液比>反應(yīng)時(shí)間>初始pH。最佳的反應(yīng)條件組合為A1B1C3D2，即反應(yīng)時(shí)間50 min、反應(yīng)溫度130 ℃、初始pH 8.0、羅漢果提取物與焦糖化料液的配比4∶1。對(duì)此條件下的樣品進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)測(cè)得A420 nm為0.812，感官評(píng)分為19.5，嗅香結(jié)果顯示樣品的果香、烘烤香、膏香、甜香、藥草香都較明顯，總體風(fēng)味較好。

3 結(jié)論

本文以羅漢果為原料，將羅漢果提取物與葡萄糖焦糖化料液制成不同比例的摻配料進(jìn)行加熱催化美拉德反應(yīng)，通過(guò)單因素試驗(yàn)比較了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、初始pH、料液比對(duì)摻配料的影響，利用正交試驗(yàn)確定了反應(yīng)的最佳條件，即反應(yīng)時(shí)間50 min、反應(yīng)溫度130 ℃、初始pH 8.0、羅漢果提取物與焦糖化料液的配比4∶1。在此條件下得到的羅漢果香料感官評(píng)分最高，果香、烘烤香、膏香、甜香、藥草香都較明顯，總體風(fēng)味較好。

提高天然香料質(zhì)量及產(chǎn)品的附加值已經(jīng)成為香精香料行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，本研究采用美拉德反應(yīng)制備羅漢果特色天然香料，摻配葡萄糖焦糖化料液提質(zhì)增香，以感官評(píng)分為依據(jù)優(yōu)化反應(yīng)條件，具有突出的技術(shù)先進(jìn)性，且該法工藝較為簡(jiǎn)單，設(shè)備要求較低，可為天然植物羅漢果的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供依據(jù)。