美拉德反應(yīng)制備醬牛肉香精的揮發(fā)性成分分析

綦艷梅，孫金沅*，陳海濤，孫寶國，徐曉蘭，張 寧，黃明泉

(北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京 100048)

美拉德反應(yīng)制備醬牛肉香精的揮發(fā)性成分分析

綦艷梅，孫金沅*，陳海濤，孫寶國，徐曉蘭，張 寧，黃明泉

(北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京 100048)

以牛肉酶解產(chǎn)物為原料，添加適量氨基酸和還原糖進行醬牛肉香精的美拉德模擬反應(yīng)，得到黃褐色、醬香濃郁、肉感飽滿、回味悠長的反應(yīng)液，采用同時蒸餾萃取并結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對所得的反應(yīng)液進行分析。結(jié)果共鑒定出64種揮發(fā)性香味成分，其中苯甲醛、苯乙醛、茴香腦、γ-萜品烯、5-甲基-2-噻吩甲醛等醛類、萜烯類及含氮含硫化合物對該醬牛肉香精特征風(fēng)味的形成具有十分重要的作用。

醬牛肉香精；美拉德反應(yīng)；同時蒸餾萃?。粴庀嗌V-質(zhì)譜聯(lián)用

反應(yīng)型肉味香精是由兩種或兩種以上的前體物質(zhì)在一定的條件下加熱而成的。根據(jù)需要，可在反應(yīng)前或反應(yīng)后加入其他香料或配料，這類香精是基于Maillard反應(yīng)制備的[1]。經(jīng)美拉德反應(yīng)所得的產(chǎn)物具有比較逼真的肉味及口感，且能夠形成許多風(fēng)味獨特的化合物，有利于產(chǎn)品特征風(fēng)味的形成，因此，對美拉德反應(yīng)風(fēng)味物質(zhì)的研究，是探索風(fēng)味物質(zhì)的形成途徑以及最優(yōu)反應(yīng)條件的有效途徑。

同時蒸餾萃取(simultaneous distillation extraction，SDE)是近十幾年發(fā)展起來的用于分析樣品中揮發(fā)性、半揮發(fā)性成分的分離方法，該法將水蒸氣蒸餾與溶劑萃取合二為一，減少了實驗步驟，縮短了分析時間，節(jié)省了萃取試劑，系統(tǒng)中不易引入雜質(zhì)，因而在食品風(fēng)味分析中得到廣泛應(yīng)用[2]。本研究旨在以美拉德反應(yīng)為基礎(chǔ)制備熱加工肉類風(fēng)味基料，并采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)對反應(yīng)產(chǎn)物進行分析，為生產(chǎn)制備出高質(zhì)量的肉味香精提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

牛肉、辛香料 市售；風(fēng)味蛋白酶(500LAPU/g)諾維信(中國)生物技術(shù)有限公司；各種氨基酸(食品級)冀州市華陽化工有限責(zé)任公司；牛脂、酵母膏 廣東一品鮮生物科技有限公司；HVP 河北省保定味群食品工業(yè)有限公司；氮氣(純度99.9%) 北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司。

無水乙醚(分析純，使用前進行純化處理)、無水硫酸鈉(分析純，使用前進行干燥處理) 北京化學(xué)試劑有限公司。

同時蒸餾萃取裝置 北京玻璃儀器廠； DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 河南省予華儀器有限公司；RT252C 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；6980N-5973i氣-質(zhì)聯(lián)用儀 美國Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 熱反應(yīng)醬牛肉香精的制備及其感官評價

酶解液制備：稱取75g經(jīng)組織搗碎機攪碎的牛肉置于250mL四口燒瓶中，按肉水比2:1(m/m)加入水和0.3g風(fēng)味蛋白酶，55℃酶解4h，沸水浴加熱10min使酶失活，冷卻至室溫，備用。

熱反應(yīng)醬牛肉風(fēng)味化合物的制備：取上述酶解液100g，分別加入HVP 19g、葡萄糖1.6g、木糖0.4g、半胱氨酸3.6g、甘氨酸0.23g、丙氨酸0.42g、谷氨酸0.42g、牛油1.6g、醬5g、姜0.5g、洋蔥2.5g、鹽2g、料酒1g、八角0.13g、花椒0.66g、桂皮0.13g、丁香0.03g、陳皮0.07g、砂仁0.07g、肉豆蔻0.07g及小茴0.03g混合均勻，100℃熱反應(yīng)1h，反應(yīng)完畢后，迅速冷卻至室溫，取出備用。

感官評價：滋味：所得熱反應(yīng)產(chǎn)物稀釋100倍后，由10名經(jīng)訓(xùn)練的感官評定員進行評定，評定前將樣品加熱至室溫，使風(fēng)味物質(zhì)能夠充分揮發(fā)出來，品評時，每個品評員要嚴(yán)肅認(rèn)真，每次品評后不允許相互交流，并用清水漱口；香氣：將聞香紙浸入上述制品中1～2cm深，在離聞香紙2～3cm處通過鼻孔吸氣，每次2～3s；色澤外觀：將試樣置于一帶刻度的透明小燒杯中至一定刻度處，用目測法進行評價；可接受性評價：根據(jù)人的感官，對樣品的可接受性進行評價。將上述所得結(jié)果用文字簡單描述出來。

1.2.2 揮發(fā)性香味成分的GC-MS分析

樣品前處理：稱取熱反應(yīng)產(chǎn)物50g于SDE裝置上萃取3h，萃取溶劑為50mL乙醚，所得萃取液經(jīng)適量無水硫酸鈉干燥后，過濾，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至約5mL，氮氣吹掃至0.5mL左右，得醬香濃郁的淡黃色油狀液體，密封保存于冰箱中，待GC-MS分析。

色譜條件：色譜柱：DB-17MS毛細(xì)管柱(30m×0.25mm，0.25μm)；載氣(He)流速1.0mL/min，進樣量0.2μL；分流比10:1；進樣口溫度240℃；升溫程序：起始溫度35℃，以8℃/min升至90℃，保持4min，以8℃/min升至120℃，保持6min，再以6℃/min升至130℃，保持5min，再以1℃/min升至135℃，保持5min，再以8℃/min升至160℃，保持8min，最后以7℃/min升至250℃，保持2min。

質(zhì)譜條件：電子轟擊(electron impact，EI)離子源；電子能量70eV；離子源溫度 230℃；四級桿溫度150℃；質(zhì)量掃描范圍m/z 20～350，溶劑延遲3min。

揮發(fā)性風(fēng)味成分的鑒定：美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的揮發(fā)性風(fēng)味成分的鑒定結(jié)果以Nist 08譜庫檢索和人工圖譜解析共同確定，化合物相對含量的確定采用峰面積歸一化法。

2 結(jié)果與分析

模式反應(yīng)體系揮發(fā)性風(fēng)味成分的SDE-GC-MS分析的總離子色譜圖見圖1，其分離鑒定出的風(fēng)味物質(zhì)的組成與相對峰面積見表1。

圖1 醬牛肉香精揮發(fā)性香味成分總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile flavor components in sauced beef essence

由表1可知，經(jīng)SDE-GC-MS分析后，結(jié)果共檢測出64種揮發(fā)性風(fēng)味成分，主要包括4-萜品醇、α-萜品醇、苯甲醛、對甲氧基苯甲醛、(E)-肉桂醛、十三醛、十四醛、十六醛、十八醛、(Z)-9-十八烯醛、丁香酚、茴香腦、肉豆蔻醚、α-蒎烯、反式石竹烯、α-姜黃烯、α-杜松烯、氧化石竹烯、欖香素、十四酸等化合物。

在檢出的揮發(fā)性風(fēng)味化合物中，羰基化合物對醬牛肉香精特征風(fēng)味的形成具有十分的重要，有不少專家經(jīng)過多年研究認(rèn)為，不同肉香風(fēng)味間的差異主要來自羰基化合物的定性定量差異[3]。本次實驗鑒定出14種醛類和7種酮類化合物, 其中，醛類化合物的閾值較低[4]，能夠賦予醬牛肉香精清香、果香和堅果的芳香氣息，如苯甲醛具有令人愉快的杏仁香、堅果香和水果香[5]；醛類主要來自于脂肪氧化和斯特雷克爾氨基酸反應(yīng)[6]，實驗中檢測出的苯甲醛與苯乙醛來自于苯丙氨酸的斯特雷克爾氨基酸反應(yīng)，十六醛及十八醛等長鏈脂肪醛則是由脂肪在高溫蒸煮過程中進一步氧化降解產(chǎn)生的。另外，(E)-肉桂醛與對甲氧基苯甲醛、水芹醛、肉桂醛等醛類，則與實驗過程加入的辛香料有關(guān)。

酮類為鑒測出的另一類羰基化合物，主要包含3-羥基-2-丁酮、香豆素、隱品酮、對甲氧基苯基丙酮，其中，3-羥基-2-丁酮又名乙偶姻、甲基乙酰甲醇，自

然存在于玉米、葡萄、可可、蘋果、香蕉、干酪、肉類等許多食品中，由于其具有特有的奶油香味，因此多用于奶油、干酪、咖啡、堅果的香味增強劑，同時也可用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓型香精等。另外，啤酒風(fēng)味、奶酪香味均與3-羥基-2-丁酮有關(guān)[7]；而香豆素、隱品酮、對甲氧基苯基丙酮則是由加入的辛香料在煮制過程中產(chǎn)生的。

表1 揮發(fā)性香味成分的GC-MS分析結(jié)果Table 1 Volatile flavor compounds identified by GC-MS analysis in sauced beef essence

分離出的16種烴類化合物主要以萜烯類為主，萜烯類化合物可用于仿制天然精油或配制香精，是合成含氧萜類化合物的重要原料，在香料工業(yè)上占有很重要的地位[8]，鑒定出來的α-蒎烯[9]、石竹烯、香樹烯、姜烯、α-杜松烯等化合物是熱反應(yīng)過程中加入的辛香料的主要成分，由此可以推斷，香辛料對熱反應(yīng)醬牛肉香精特征香氣的形成具有十分重要的作用。

醇類化合物一般是脂肪經(jīng)氧化分解生成或是由羰基化合物還原而生成。Siek等[10]報道，直鏈飽和醇閾值在500～20000μg/kg之間，閾值較高，對特征肉香貢獻(xiàn)不大，但不飽和醇閾值較低，具有蘑菇香味和類似金屬味，對肉品風(fēng)味的形成有一定作用[11]，因此，實驗中檢出的不飽和醇如桉葉油醇、芳樟醇、(-)-4-萜品醇、(-)-π杜松醇等對醬牛肉香精獨特風(fēng)味的形成具有一定的作用；檢出的酸類化合物為長鏈化合物，這可能是在高溫蒸煮過程中由相應(yīng)的醇、醛等化合物氧化而來的，也可能是樣品中的油脂被乙醚溶解所得，而低分子質(zhì)量的酸類物質(zhì)由于參與了熱反應(yīng)生成了其他化合物[12]；醇和脂肪酸縮合形成酯。一般認(rèn)為，除內(nèi)酯和硫酯以外的酯閾值較高，而在肉中含量有限，對肉風(fēng)味貢獻(xiàn)不大[11]。

酚類化合物僅檢測出來了兩種，它們是丁香酚和2,5-二乙基苯酚。其中，丁香酚天然存在于丁香油、丁香羅勒油、月桂葉中，具有強烈的辛香、煙熏香、熏肉樣香氣和味道[13]。醚類化合物在風(fēng)味物質(zhì)中也相當(dāng)重要，特別是含有苯環(huán)的醚，大多具有強烈而愉快的香氣[9]。本次實驗鑒定出來的茴香腦和肉豆蔻醚等四種醚類化合物來自于加入的辛香料，對于醬牛肉香精特征風(fēng)味的形成具有十分重要的作用。

雜環(huán)化合物是肉品最重要的香味呈味物，它們來源于氨基酸和還原糖之間的美拉德反應(yīng)，多數(shù)雜環(huán)化合物具有肉香味[14]。本次實驗鑒定出的雜環(huán)類化合物比較少，主要有2-乙酰基吡咯、5-甲基-2-噻吩甲醛等化合物，其中，噻吩衍生物主要是由含硫的氨基酸單獨或者伴以葡萄糖或木糖的熱降解產(chǎn)生，也可由肉類中的二硫化物和硫氨素產(chǎn)生，噻吩類物質(zhì)是美拉德反應(yīng)的前期階段生成的，高溫是形成噻吩類物質(zhì)的先決條件[15]，噻吩類化合物的嗅覺閾值較低，風(fēng)味特征顯著，對肉的總體風(fēng)味具有最基本的貢獻(xiàn)。

3 結(jié) 論

以牛肉酶解產(chǎn)物為原料，添加適量氨基酸和還原糖進行醬牛肉香精的美拉德模擬反應(yīng)，然后通過SDE-GCMS對模擬反應(yīng)體系的揮發(fā)性組分進行定性、定量分析，結(jié)果共鑒定出包括酮、醛、酯、吡咯、酚、含氮、含硫及雜環(huán)的共64種揮發(fā)性化合物，其中，醛、醚、萜烯類化合物是揮發(fā)性化合物的主要成分，占揮發(fā)物總質(zhì)量的91%以上，它們對醬香型牛肉香精特征風(fēng)味的形成具有十分重要的作用。另外，由于香味物質(zhì)易揮發(fā)、不易保存，因此，可考慮將其微膠囊化，經(jīng)噴霧干燥制成粉末，從而可以長時間保持香氣，亦是今后研究的重點。

[1] 黃師榮, 張妙玲, 王學(xué)文. 新型反應(yīng)型雞肉香精的制備及其揮發(fā)物的分析[J]. 廣州食品工業(yè)科技, 2004, 20(1): 54-56.

[2] 夏玲君, 宋煥祿. Maillard反應(yīng)制備牛肉香精及其香味成分分析[J].食品與發(fā)酵工業(yè), 2006, 32(8): 82-85.

[3] MARTINS S I F S, JONGRN W M F, Van BOEKEL M A J S. A review of Maillard reaction in food and implications to kinetic modeling[J].Trends in Food Science and Technology, 2000(11): 364-373.

[4] 錢飛, 劉海英, 過世東. 克氏原鰲蝦蝦頭酶解物揮發(fā)性風(fēng)味成分分析[J]. 食品工業(yè)科技, 2010, 31(4): 134-139.

[5] 林翔云. 香料香精辭典[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2007: 21.

[6] 綦艷梅, 孫寶國, 黃明泉, 等. 同時蒸餾萃取-氣質(zhì)聯(lián)用分析月盛齋醬牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(18): 370-374.

[7] 張松山, 李海鵬, 孫寶忠. 發(fā)酵牛肉中香味活性化合物的分析[J]. 食品科學(xué), 2009, 30(20): 316-319.

[8] 臧明伍, 王宇, 韓凱, 等. 香港醬牛肉揮發(fā)性風(fēng)味化合物的研究[J].肉類研究, 2009, 23(6): 46-51.

[9] 張純, 張智勇, 平田孝. 動態(tài)頂空進樣法分析月盛齋醬牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味組分[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 1992(4): 47-52.

[10] SIEK T J, ALBIN I A, SATHER L A, et al. Comparison of flavor thresholds of aliphatic lactones with those of fatty acids, ester, aldehydes,alcohols and ketones[J]. Journal of Dairy Science, 1971, 54(1): 1-4.

[11] WETTASINGHE M, VASANTHAN T, TEMELLI F, et al. Volatiles from roasted byproducts of the poultry processing industry[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2000, 48(8): 3485-3492.

[12] 黨亞麗, 王璋, 許時嬰. 同時蒸餾萃取和固相微萃取與氣相色譜/質(zhì)譜法結(jié)合分析巴馬火腿的風(fēng)味成分[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2007, 33(8): 132-137.

[13] 孫寶國, 何堅. 香料化學(xué)與工藝學(xué)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2004:110.

[14] 田懷香, 王璋, 許時嬰. GC-O法鑒別金華火腿中的風(fēng)味活性物質(zhì)[J].食品與發(fā)酵工業(yè), 2004, 30(12): 117-123.

[15] DAMAR S, BALABAN M O. Review of high pressure CO2technology:microbial and enzyme inactivation, and effects on food quality[J]. Journal of Food Science, 2006, 71(1): 1-11.

Analysis of Volatile Compounds in Sauced Beef Essence Prepared by Maillard Reaction

QI Yan-mei，SUN Jin-yuan*，CHEN Hai-tao，SUN Bao-guo，XU Xiao-lan，ZHANG Ning，HUANG Ming-quan
(School of Food and Chemical, Engineering, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Beef hydrolysate was prepared with flavorzyme and used to further prepare sauced beef essence via simulated Maillard reaction with both amino acids and reducing sugars. Sauced beef essence was formed after the reaction in solution, which was yellowish-brown and had a full meaty taste and a persistent aftertaste. The essence was analyzed by simultaneous distillation extraction and gas chromatography-mass spectrometry. A total of 64 kinds of volatile compounds were identified.Benzaldehyde, benzeneacetaldehyde, γ-terpinene, 1-methoxy-4-(1-propenyl)-benzene, and 5-methyl-2-thiophenecarboxaldehyde were the compounds responsible for the characteristic flavor of sauced beef essence.

sauced beef essence；Maillard reaction；simultaneous distillation extraction (SDE)；gas chromatographymass spectrometry (GC-MS)

TS207.3

A

1002-6630(2012)08-0199-04

2011-11-02

北京市教育委員會科技計劃面上項目(KM200910011003)

綦艷梅(1986—)，女，碩士研究生，研究方向為香料香精。E-mail：yilian12345678@126.com

*通信作者：孫金沅(1983—)，女，碩士，研究方向為食品中特征香氣成分分析。E-mail：sunjinyuan@th.btbu.edu.cn