熱反應(yīng)制備烤芝麻香味基料的研究*

黃光榮 張之滌 陳文偉 趙靜

1（中國計量學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，杭州310018）2（浙江綠晶香精有限公司，杭州311121）

熱反應(yīng)制備烤芝麻香味基料的研究*

黃光榮1**張之滌2陳文偉1趙靜1

1（中國計量學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，杭州310018）2（浙江綠晶香精有限公司，杭州311121）

研究復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解芝麻粕蛋白質(zhì)為主要原料，添加氨基酸、還原糖和含硫化合物，進(jìn)行熱反應(yīng)制備具有烤芝麻香味的香精基料。通過單因素和正交實驗優(yōu)化了熱反應(yīng)條件和反應(yīng)物組成，制備的香精基料具有濃郁的烤芝麻香特征，是一種品質(zhì)良好的熱反應(yīng)香精基料。

烤芝麻香精；熱反應(yīng)香精；美拉德反應(yīng)

AbstractPreparation of roast sesame flavor by thermal reaction was investigated in this paper.The reaction mixture includedamino acids，reducedsugarsand sesame protein powder from hydrolysis of sesame meal with flavourzyme.The thermal reaction process and mixture compositions were optimized by individual factor experiments and orthogonal experiments.The thermal reaction flavor prepared under the optimized conditions had rich and characteristic roast sesame flavor,and it was one ofhigh qualityreaction flavors.

keywordsroast sesame flavor；thermal process flavors；maillard reaction

熱反應(yīng)香精（Thermal process flavors，Thermal reaction flavors）是一種由食品原料和（或）允許在食品或反應(yīng)香精中添加的原料加熱制備而成的產(chǎn)物。在熱反應(yīng)中各類物質(zhì)之間或者是物質(zhì)自身發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成了特有的風(fēng)味，其中最為重要的一種反應(yīng)是美拉德反應(yīng)（Maillard reaction），他對熱反應(yīng)香味的貢獻(xiàn)很大，是食品在加熱過程中產(chǎn)生風(fēng)味的重要途徑之一。影響美拉德反應(yīng)的諸多因素，如反應(yīng)pH值、溫度、時間以及輔料等，均將影響到最后的香味強(qiáng)度與類型。利用熱反應(yīng)制備香精因其安全性高于合成香精，近年來發(fā)展迅速，已成功應(yīng)用于肉類香精生產(chǎn)中，如牛肉香精、雞肉香精、羊肉香精、豬肉香精、海鮮味香精（如蝦味香精、扇貝味香精）等。這些已成功應(yīng)用熱反應(yīng)制備的香精大部分是肉味香精，而對利用植物水解蛋白制備具有烤堅果類風(fēng)味的香精或香料報道較少。本文以低值芝麻粕為原料進(jìn)行酶促水解，再添加還原糖、氨基酸及其他輔料，通過熱反應(yīng)制備了具有烤芝麻風(fēng)味的香味基料，以期為烤芝麻風(fēng)味香精的熱反應(yīng)生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

氨基酸，還原糖，復(fù)合風(fēng)味蛋白酶（酶活力130U/mg），硫胺素。

粉碎機(jī)（FZ-102），恒溫油浴槽（DKU-3），電動攪拌機(jī)（JB2002D），電子天平（AE200），水浴鍋（HHS-6），數(shù)顯pH計（pHS-25），噴霧干燥機(jī)（LPG-50），離心機(jī)（H1650）。

1.2 實驗方法

1.2.1 芝麻粕蛋白質(zhì)水解物制備

取粉碎后過40目篩芝麻粕粉100 g，加水1 000 mL，使粕粉懸浮于水中，并以1 mol/L NaOH調(diào)整pH到10.0，80℃恒溫，200 r/min攪拌下提取4 h后，冷卻到室溫。以1 mol/LHCl調(diào)節(jié)溶液pH到7.5，按0.2 g/100 g加入復(fù)合風(fēng)味蛋白酶，50℃恒溫，200 r/min攪拌下酶解2 h后，酶解液升溫到90℃并保持15 min滅酶，冷卻，離心（5 000 r/min，10 min），上清液經(jīng)60℃真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，濃縮到固形物含量約15 g/100 g時，停止，得到芝麻蛋白水解液。此蛋白質(zhì)水解液經(jīng)噴霧干燥得到固體粉末，密封、干燥、常溫保存，備用。

1.2.2 熱反應(yīng)條件優(yōu)化

基本反應(yīng)體系：芝麻蛋白水解粉0.2 g；還原糖4.0 g（葡萄糖和木糖）；氨基酸2.5 g（甘氨酸、谷氨酸、組氨酸和天冬氨酸）；含硫化合物1.0 g（L-半胱氨酸鹽酸鹽和硫胺素）、水20.0 g；加甘油補(bǔ)充到100 g。體系初始pH以1 mol/LNaOH或1 mol/LHCl調(diào)整。

制備工藝：將反應(yīng)原料混合，加水溶解，加甘油，攪拌均勻→常壓加熱至110℃～160℃冷凝回流反應(yīng)60 min～120 min→迅速水流冷卻→室溫密封貯藏→第二天感官評價。

1.2.3 香氣綜合評分

采用評分法，由10名經(jīng)過初步培訓(xùn)、充分了解烤芝麻香風(fēng)味的感官評定員組成，對其香氣進(jìn)行10分制的評定打分（分值越高，烤芝麻香味越純正、濃郁），以平均分值作為評價結(jié)果，所得數(shù)據(jù)在SPSS11.0中進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱反應(yīng)型芝麻香氣制備基本體系的確定

2.1.1 氨基酸和還原糖的選擇

由于在氨基酸與還原糖為主組成的溶液中進(jìn)行的熱反應(yīng)以美拉德反應(yīng)為主，而氨基酸與還原糖的種類對反應(yīng)產(chǎn)物香型和反應(yīng)程度有重要影響。常見糖的反應(yīng)活性順序為D-木糖＞L-阿拉伯糖＞己糖（D-半乳糖＞D-甘露糖＞D-葡萄糖和D-果糖）＞二糖（麥芽糖、乳糖），他們能夠與多種氨基酸進(jìn)行美拉德反應(yīng)。通常從價格因素和反應(yīng)活性綜合考慮，在熱反應(yīng)制備香精基料時，選擇葡萄糖和木糖較多，因此本實驗確定葡萄糖和木糖為混合還原糖源。在初步實驗時發(fā)現(xiàn)，谷氨酸、組氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸等對特征風(fēng)味的形成有影響，能形成烤芝麻香味，故選擇這些氨基酸作為基本反應(yīng)氨基酸組成。

經(jīng)過多次復(fù)配實驗和感官評價結(jié)果，最終確定木糖和葡萄糖配比為1∶1（質(zhì)量比），甘氨酸、谷氨酸、組氨酸和天冬氨酸的配比為4∶4∶3∶3（質(zhì)量比）。

2.1.2 L-半胱氨酸鹽酸鹽和硫胺素添加量對香氣的影響

固定初始pH值為7.0，以L-半胱氨酸鹽酸鹽或硫胺素添加量對芝麻香氣影響做單因素實驗，結(jié)果如圖1和圖2所示。從圖1可知，當(dāng)L-半胱氨酸鹽酸鹽添加量從0.2 g/100 g升到0.8 g/100 g時，烤芝麻味香氣評分隨著添加量增加而升高，繼續(xù)升高香氣變化不明顯，甚至變差。這可能與半胱氨酸的Stecker反應(yīng)產(chǎn)生了H2S、NH3和乙醛等活潑的中間體，其后又繼續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生了許多有對芝麻烤香味有貢獻(xiàn)的風(fēng)味化合物有關(guān)。但添加量過多時，加熱又容易產(chǎn)生硫臭味而影響風(fēng)味。因此L-半胱氨酸鹽酸鹽的合適添加量宜在0.4 g/100 g～0.8 g/100 g之間。

圖1 L-半胱氨酸鹽酸鹽添加量對熱反應(yīng)芝麻香氣評分值的影響

圖2 硫胺素添加量對熱反應(yīng)芝麻香氣評分值的影響

由于許多風(fēng)味物質(zhì)是含硫化合物，而硫胺素是美拉德反應(yīng)的一種重要含硫風(fēng)味物的來源，同時硫胺素的熱降解還會產(chǎn)生H2S、NH3等反應(yīng)的中間物而影響風(fēng)味，因此硫胺素的添加可能會影響熱反應(yīng)風(fēng)味。從圖2可知，添加少量的硫胺素可以增加烤芝麻味香氣評分值，過量則使風(fēng)味值明顯下降。因此，硫胺素的合適添加量宜在0.2g/100g～0.4g/100g之間。

2.1.3 初始pH對香氣的影響（見圖3）

圖3 反應(yīng)pH對熱反應(yīng)芝麻香氣評分值的影響

反應(yīng)液初始pH會影響到氨基酸的質(zhì)子化而對美拉德反應(yīng)有重要影響。從圖3可以看出，反應(yīng)pH控制在7.0時風(fēng)味評價值最高。而過高pH會使糖的焦糖化反應(yīng)明顯，還可能形成不安全的化合物（國際食用香料工業(yè)組織IOFI規(guī)定的pH應(yīng)在3～8）。因此，確定反應(yīng)初始pH控制在7.0。

2.1.4 反應(yīng)溫度對香氣的影響

溫度是影響美拉德反應(yīng)的一個重要因素，反應(yīng)溫度對烤芝麻香味的影響如圖4所示。結(jié)果表明，隨溫度升高，香味評分值不斷增加，但是過高的溫度致使最終產(chǎn)物中雜味成分增多而使評分值明顯下降，并可能帶有焦臭味，還可能炭化。因此，選擇反應(yīng)溫度宜在140℃～150℃。

圖4 反應(yīng)溫度對熱反應(yīng)芝麻香氣評分值的影響

2.1.5 反應(yīng)時間對香氣的影響

在相同的反應(yīng)溫度下，反應(yīng)時間對感官性能的影響明顯，結(jié)果如圖5所示。時間太短，熱反應(yīng)不充分而使風(fēng)味不夠濃郁；而時間過長，則會產(chǎn)生明顯的糊味和焦臭味。因此，確定反應(yīng)時間為60 min。

2.2 正交實驗優(yōu)化熱反應(yīng)條件

為進(jìn)一步優(yōu)化影響熱反應(yīng)制備烤芝麻香味基料的各因素，采用正交L9（34）設(shè)計表，考察L-半胱氨酸添加量、硫胺素添加量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等四因素三水平對反應(yīng)產(chǎn)物烤芝麻香精基料風(fēng)味的影響，以感官評分值的平均值為響應(yīng)值，因素水平見表1，正交試驗結(jié)果見表2，方差分析結(jié)果見表3。

圖5 反應(yīng)時間對熱反應(yīng)芝麻香氣評價值的影響

從表2、表3中可以看出，四個因素的主次順序為：反應(yīng)溫度＞硫胺素添加量＞L-半胱氨酸添加量＞反應(yīng)時間，其中反應(yīng)溫度和硫胺素添加量的影響達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。最佳四因素水平組合為A2B2C2D2，即各因素的最佳水平分別為反應(yīng)溫度140℃、硫胺素添加量0.3 g/100 g、L-半胱氨酸鹽酸鹽添加量0.65 g/100 g、反應(yīng)時間60 min。

表1 正交試驗因素水平表

表2 L9(34)正交試驗方案與實驗結(jié)果

表3 方差分析結(jié)果

為驗證正交優(yōu)化的結(jié)果，在反應(yīng)物配方為：芝麻蛋白水解粉0.2 g、葡萄糖2.0 g、木糖2.0 g、甘氨酸0.71 g、谷氨酸0.71 g、組氨酸0.54 g、天冬氨酸0.54 g、L-半胱氨酸鹽酸鹽0.65 g、硫胺素0.3 g、水20.0 g、甘油補(bǔ)充到100 g條件下，以1 mol/L NaOH或1 mol/LHCl調(diào)整體系初始pH到7.0，油浴加熱到140℃冷凝回流反應(yīng)60 min后，迅速水流冷卻，室溫密封貯藏24 h后進(jìn)行感官評價。其烤芝麻香味評分平均值為8.9，具有濃郁的烤芝麻香特征，是一種品質(zhì)良好的熱反應(yīng)香精基料。

3 結(jié)論

烤芝麻香味是人們非常喜歡的一種風(fēng)味。以芝麻粕蛋白質(zhì)為原料，通過復(fù)合風(fēng)味蛋白酶進(jìn)行水解，并以噴霧干燥得到芝麻蛋白粉。以芝麻蛋白粉、氨基酸、還原糖、含硫化合物為基本原料，進(jìn)行熱反應(yīng)，制備了具有烤芝麻特征香味的反應(yīng)型香精基料。通過單因素和正交試驗優(yōu)化了熱反應(yīng)組成的配方和熱反應(yīng)條件。結(jié)果表明：在反應(yīng)物組成為芝麻蛋白水解粉0.2 g、葡萄糖2.0 g、木糖2.0 g、甘氨酸0.71 g、谷氨酸0.71 g、組氨酸0.54 g、天冬氨酸0.54g、L-半胱氨酸鹽酸鹽0.65g、硫胺素0.3g、水20.0 g、甘油補(bǔ)充到100 g的條件下，以1 mol/L NaOH或1 mol/LHCl調(diào)整體系初始pH到7.0，油浴加熱到140℃冷凝回流反應(yīng)60 min后，迅速水流冷卻，得到具有濃郁的烤芝麻香特征，是一種品質(zhì)良好的熱反應(yīng)香精基料。

［1］吳肖，趙謀明，袁霖.反應(yīng)型咸味香精制備及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用［J］.食品科技，2005（6）：57-59.

［2］肖作兵，牛云蔚，田懷香.熱反應(yīng)牛肉香精的制備及性能研究［J］.食品工業(yè)，2008（1）：44-46.

［3］孫敬，楊二剛.熱反應(yīng)制備天然雞肉香精配方的改進(jìn)及其風(fēng)味成分的研究［J］.肉類研究，2009（1）：40-47.

Preparation ofroast seseam flavor by thermalreaction

HUANGGuang-rong1*ZHANGZhi-di2CHENGWen-wei1ZHAOJing11(College oflife sciences，China jilianguniversity，Hangzhou 310018，China)
2(Zhejianggreen crystal flavor Co.LTD.,Hangzhou 311121，China)

*杭州市科技計劃資助項目（20091832B39）。

2010-07-15