基于豆粕酶解液和脂肪控制氧化技術(shù)制備豬肉味香精的研究

王雨生 陳海華 趙 陽(yáng) 趙延偉

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院1，青島 266109）

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)編輯部2，青島 266109）

前期研究表明豆粕酶解液通過(guò)美拉德反應(yīng)可制備香味濃郁的反應(yīng)產(chǎn)物［1］，但產(chǎn)物的特征香味不明顯。有研究表明將氧化脂肪添加到熱反應(yīng)體系中可制得肉香味濃郁、和諧、特征香味突出的肉味香精［2］，其作用機(jī)理是脂肪氧化產(chǎn)生大量的C6-C10的脂肪族醛、酮、羧酸等具有較強(qiáng)揮發(fā)性的香味物質(zhì)或前提物質(zhì)，它們是形成肉類(lèi)特殊香味的關(guān)鍵［3-4］，這些氧化產(chǎn)物均有可能與美拉德反應(yīng)的中間體發(fā)生反應(yīng)，并且反應(yīng)產(chǎn)物之間還會(huì)進(jìn)一步反應(yīng)，生成長(zhǎng)鏈烷基取代的雜環(huán)類(lèi)化合物如吡啶、吡嗪、噻吩和噻唑啉等［4-5］，這些化合物是很多熟肉制品揮發(fā)性化合物的來(lái)源［6］，肉香味是脂肪氧化和美拉德反應(yīng)產(chǎn)物之間達(dá)成一種微妙平衡的結(jié)果［7］。

近年來(lái)，不同氧化程度的脂肪對(duì)熱反應(yīng)豬肉香精感官品質(zhì)的影響成為學(xué)者研究的熱點(diǎn)，謝建春等［8］將不同氧化程度的脂肪添加到半胱氨酸-還原糖體系中，根據(jù)各氧化脂肪的熱反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)價(jià)結(jié)果，確定了氧化脂肪-熱反應(yīng)制備豬肉香精的氧化脂肪控制指標(biāo)；趙文紅等［9］在半胱氨酸-木糖體系中添加不同氧化狀態(tài)的脂肪，以熱反應(yīng)肉味香精感官品質(zhì)為指標(biāo)，確定了氧化脂肪制備的工藝條件，并對(duì)制備的豬肉香精中揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行了鑒定；徐永霞等［2］以過(guò)氧化值、硫代巴比妥酸值和酸值為指標(biāo)，確定了制備肉味香精前體物為目的的脂肪控制氧化的工藝條件。然而以豆粕酶解液為基料，添加不同氧化程度的脂肪，制備熱反應(yīng)肉味香精的報(bào)道很少；且利用GC-MS和電子鼻技術(shù)，系統(tǒng)的探討和比較不同氧化程度的脂肪對(duì)熱反應(yīng)肉味香精的香氣成分和整體香氣的影響，國(guó)內(nèi)外也鮮有報(bào)道。

由于脂肪的氧化程度及添加量與肉味香精的風(fēng)味質(zhì)量有很大的關(guān)系，因此本研究主要以豆粕酶解液為原料，以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，研究脂肪的氧化溫度、氧化時(shí)間和氧化脂肪的添加量對(duì)豬肉味香精感官品質(zhì)的影響，并利用正交試驗(yàn)優(yōu)化脂肪控制氧化技術(shù)制備的豬肉味香精的工藝條件；利用GC-MS和電子鼻技術(shù)，系統(tǒng)地探討了添加不同氧化程度的脂肪制備的豬肉味香精中的香氣成分和整體香氣輪廓的差異。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆豆粕：青島康地恩生物技術(shù)有限公司；豬脂：市售；中性蛋白酶：石家莊市興達(dá)酶制劑有限公司；復(fù)合蛋白酶：天津諾奧科技發(fā)展有限公司。

其余試劑均為分析純。

1.2 儀器

6890A ／5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC-MS）：美國(guó) Agilent公司；PEN3便攜式電子鼻：德國(guó) AIRSENSE公司；固相微萃取裝置：美國(guó) Supelco公司；DELTA320PH計(jì)：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；LXJ-IIB低速離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 豆粕酶解液和肉味香精美拉德反應(yīng)體系的制備

按照參考文獻(xiàn)［10］制備豆粕酶解液，按照參考文獻(xiàn)［1］制備肉味香精美拉德反應(yīng)體系。

1.3.2 精煉豬脂的制備

取豬脂，絞肉機(jī)絞碎，置于不銹鋼鍋內(nèi)，加入400 g蒸餾水，加熱至水耗盡，130℃加熱10 min，用不銹鋼濾網(wǎng)過(guò)濾混合物，棄去未熔煉部分，精煉豬脂冰箱保存，備用。

1.3.3 脂肪控制氧化技術(shù)制備豬肉味香精的方法

稱取5份精煉豬脂，分別在110～150℃氧化0.5～6.5 h，測(cè)定其酸價(jià)和過(guò)氧化物值。取氧化脂肪1～11 g／100 mL酶解液，加入豆粕酶解液進(jìn)行美拉德反應(yīng)。評(píng)價(jià)脂肪氧化溫度、氧化時(shí)間和氧化脂肪添加量對(duì)熱反應(yīng)豬肉味香精感官品質(zhì)的影響。

1.3.4 脂肪酸價(jià)和過(guò)氧化值的測(cè)定方法

酸價(jià)和過(guò)氧化值分別參照GB／T 5530—2005《動(dòng)植物油脂 酸值和酸度測(cè)定》、GB／T 5538—2005《動(dòng)植物油脂過(guò)氧化值測(cè)定》。

1.3.5 熱反應(yīng)豬肉味香精感官評(píng)價(jià)

根據(jù)《食品感官評(píng)價(jià)原理與技術(shù)》［8］并參照參考文獻(xiàn)［11-12］，由10名經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的感官評(píng)價(jià)員對(duì)制備的豬肉味香精進(jìn)行感官描述和感官評(píng)分。感官評(píng)分采用5分制，對(duì)豬肉味香精的整體風(fēng)味進(jìn)行評(píng)價(jià)，0～1分表示“整體風(fēng)味差，整體香氣非常不協(xié)調(diào)”，2～3分表示“整體風(fēng)味一般、整體香氣不夠協(xié)調(diào)”，4～5分表示“整體風(fēng)味好、整體香氣協(xié)調(diào)統(tǒng)一”。

1.3.6 揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

采用固相微萃取法提取風(fēng)味成分，并參照參考文獻(xiàn)［1］對(duì)風(fēng)味成分的GC-MS分析。

1.3.7 3種樣品電子鼻檢測(cè)

電子鼻測(cè)定方法與參數(shù)：樣品混勻后用移液槍分別移取1.00 mL，置于頂空瓶中，加蓋密封。3種樣品依次用PEN3電子鼻進(jìn)行測(cè)試。采用Winmuster軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 脂肪控制氧化技術(shù)制備豬肉味香精工藝條件的確定

2.1.1 豬脂氧化溫度的確定

由表1可知，隨著氧化溫度的提高，脂肪的酸價(jià)、過(guò)氧化值不斷提高，制備的豬肉味香精的整體風(fēng)味評(píng)分先升高而后降低。氧化溫度為130℃時(shí)，氧化脂肪的酸價(jià)為0.80 mgKOH／g，過(guò)氧化值為28.84 mmol／kg，制備的豬肉味香精純正濃郁，回味綿長(zhǎng)持久。這主要是由于油脂氧化可生成次級(jí)脂肪酸和氫過(guò)氧化物，次級(jí)脂肪酸可使產(chǎn)物具有刺激性氣味和哈敗味，而氫過(guò)氧化物的熱解可提供肉香味物質(zhì)或肉味前體物質(zhì)，當(dāng)豬脂過(guò)度氧化時(shí)，刺激性氣味掩蓋肉香味而使得產(chǎn)物哈敗味嚴(yán)重［13-14］，因此豬脂的最適氧化溫度為130℃。

表1 氧化溫度對(duì)脂肪氧化程度和豬肉味香精感官品質(zhì)的影響

2.1.2 脂肪氧化時(shí)間的確定

由表2可知，隨著氧化時(shí)間的增加，脂肪的酸價(jià)、過(guò)氧化值不斷提高，制備的豬肉味香精的整體風(fēng)味評(píng)分先升高而后降低。當(dāng)氧化時(shí)間為2 h時(shí)，氧化脂肪的酸價(jià)為0.80 mgKOH／g，過(guò)氧化值為28.84 mmol／kg，制備的豬肉味香精香味純正濃郁，回味綿長(zhǎng)持久，整體風(fēng)味最佳，因此脂肪的最適氧化時(shí)間為2 h。

表2 加熱時(shí)間對(duì)豬脂氧化程度和豬肉味香精感官品質(zhì)的影響

2.1.3 氧化脂肪添加量的確定

由表3可知，隨著氧化脂肪添加量的增加，豬肉味香精氣味特征不斷變化，整體風(fēng)味的感官評(píng)分先升高而后降低。當(dāng)氧化脂肪添加量為5 g／100 mL酶解液時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生的豬肉香味純正濃郁，回味感綿長(zhǎng)持久；繼續(xù)增加氧化脂肪，開(kāi)始出現(xiàn)油膩味和刺激性氣味，因此氧化脂肪的最適添加量為5 g／100 mL酶解液。

表3 氧化脂肪添加量對(duì)豬肉味香精感官品質(zhì)的影響

2.1.4 豬肉味香精工藝條件的正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用L9（33）正交試驗(yàn)對(duì)脂肪氧化溫度、氧化時(shí)間、氧化脂肪添加量3個(gè)因素進(jìn)行研究，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 豬肉味香精正交試驗(yàn)結(jié)果

表4可知，各因素對(duì)感官評(píng)分的影響大小次序?yàn)锽＞A＞C，即脂肪的氧化時(shí)間是最主要的因素，其次是氧化溫度，最后是氧化脂肪的添加量。氧化脂肪的制備及添加量的最優(yōu)條件為A2B2C2，即氧化溫度為130℃，氧化時(shí)間為2 h，氧化脂肪的添加量為5 g／100 mL酶解液。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的豬肉味香精的感官評(píng)分為4.5。

2.2 豬肉味香精揮發(fā)性成分的分析

采用GC-MS分析方法分別對(duì)樣品不添加脂肪的樣品（SM-AR）、添加精煉脂肪樣品（SM-RLAR）、添加氧化脂肪樣品（SM-OL-AR）的中揮發(fā)性化合物進(jìn)行鑒定，主要揮發(fā)成分檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

表5 3種豬肉味香精的揮發(fā)性風(fēng)味成分的GC-MS分析

由表5可知，樣品SM-AR、SM-RL-AR、SMOL-AR分別分離鑒定出20種、25種和27種揮發(fā)性化合物。由圖1可知，樣品SM-AR中烴類(lèi)、含氧化合物占的比重較大，分別約占44.6%、28.9%；樣品SM-RL-AR中含氮化合物、烴類(lèi)、醛類(lèi)占的比重較大，分別約占36.2%、16.2%、16.1%；樣品SM-OL-AR中醛類(lèi)、含氮化合物占的比重較大，分別約占28.6%、22.5%。

圖1 3種豬肉味香精中各類(lèi)揮發(fā)性化合物的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

與樣品SM-AR相比，樣品SM-RL-AR和SM-OL-AR中烴類(lèi)、含硫化合物、含氧化合物的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，而醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。這說(shuō)明當(dāng)反應(yīng)體系中不添加脂肪時(shí)，可得到較多量的含硫化合物、糠醛等美拉德反應(yīng)典型芳香化合物，僅產(chǎn)生較少量的對(duì)豬肉味香味有重要貢獻(xiàn)的醛類(lèi)化合物；添加脂肪（氧化或未氧化）后，含硫化合物的種類(lèi)和含量降低，尤為顯著的是糠醛的相對(duì)含量大幅度下降，同時(shí)由于脂肪的氧化降解及美拉德反應(yīng)體系的脂肪和脂肪降解產(chǎn)物的相互作用，生成了大量的醇類(lèi)、醛類(lèi)等對(duì)熱反應(yīng)豬肉味香精有重要貢獻(xiàn)的芳香化合物［1，14］。

與樣品SM-RL-AR相比，樣品SM-OL-AR中烴類(lèi)、含硫化合物、含氧化合物的種類(lèi)和相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低幅度更大，而醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加的更多，說(shuō)明氧化脂肪對(duì)美拉德反應(yīng)的抑制作用比精煉脂肪的更顯著。這主要是由于精煉脂肪的主要成分為甘三酰，添加到美拉德反應(yīng)體系后，脂肪需要先經(jīng)過(guò)氧化降解才能發(fā)生反應(yīng)；而通過(guò)控制氧化得到的氧化脂肪的主要成分是醛類(lèi)和酮類(lèi)等羰基化合物、醇類(lèi)、2-戊基呋喃、油脂氫過(guò)氧化物以及未氧化的豬脂等，將其加入美拉德反應(yīng)體系后，會(huì)直接發(fā)生醛類(lèi)等揮發(fā)性成分的釋放、油脂氫過(guò)氧化物的降解及其降解產(chǎn)物與美拉德反應(yīng)體系組分的相互作用等多種復(fù)雜的反應(yīng)［15-16］；此外與精煉脂肪相比，氧化脂肪中含有更多的羰基化合物，有更多的硫化氫與羰基化合物反應(yīng)，從而降低了硫化氫與美拉德反應(yīng)產(chǎn)物相互作用的可能性［17-18］，由此可知氧化脂肪更易與美拉德反應(yīng)體系相互作用，且能更有效的調(diào)控美拉德反應(yīng)。另外，樣品SM-OL-AR中的醛類(lèi)含量高于樣品SM-RL-AR約12.5%，而含硫化合物含量又低于樣品SM-RL-AR約4.9%，因此添加氧化脂肪的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的刺激性含硫化合物的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較低，整體氣味變得柔和，同時(shí)醛類(lèi)化合物的相對(duì)含量的增加，使得反應(yīng)產(chǎn)物中帶有濃郁的醛類(lèi)香味，肉香味變得協(xié)調(diào)濃郁，這可能是以氧化脂肪作為原料制備的熱反應(yīng)豬肉味香精香氣更加和諧濃郁且特征肉香味更為突出的原因。

2.3 電子鼻對(duì)3種豬肉味香精的檢測(cè)結(jié)果

2.3.1 3種豬肉味香精的傳感器信號(hào)分析結(jié)果

對(duì)3種豬肉味香精進(jìn)行電子鼻檢測(cè)分析，獲得電子鼻10個(gè)傳感器對(duì)3種豬肉味香精氣味的響應(yīng)圖如圖2所示。每個(gè)傳感器對(duì)添加不同氧化程度的豬脂制備的豬肉味香精有明顯的響應(yīng)且各不相同。

圖2 3種豬肉味香精的氣味強(qiáng)度圖

R（7）、R（9）傳感器對(duì)3種豬肉味香精的響應(yīng)值均明顯高于其他傳感器，這2種傳感器均對(duì)硫化物類(lèi)、有機(jī)硫化物類(lèi)物質(zhì)最靈敏。這說(shuō)明不添加脂肪和添加不同氧化程度的脂肪制得的豬肉味香精，對(duì)其整體香味有重要貢獻(xiàn)的揮發(fā)性的香氣成分均為含硫化合物。

R（7）、R（9）傳感器對(duì)3種樣品響應(yīng)值的高低順序?yàn)椋篠M-AR＞SM-RL-AR＞SM-OL-AR，說(shuō)明未添加脂肪的樣品中含硫化合物的含量明顯比添加精煉脂肪的高，添加精煉脂肪的樣品中含硫化合物的含量高于添加氧化脂肪的，這與GC-MS的檢測(cè)結(jié)果基本一致。

2.3.2 3種豬肉味香精電子鼻響應(yīng)值的PCA分析

為進(jìn)一步表征3種豬肉味香精之間氣味的差異，采用PCA法對(duì)樣品的氣味指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖3所示。

圖3 3種豬肉味香精的PCA圖

由圖3可知，第1主成分貢獻(xiàn)率為97.80%，第2主成分貢獻(xiàn)率為2.14%，總貢獻(xiàn)率達(dá)99.94%，幾乎完全反映了電子鼻對(duì)樣品SM-AR、樣品SM-RLAR、樣品SM-OL-AR三者的響應(yīng)信息。

3種香精的氣味存在一定的區(qū)別，從樣品SMAR到樣品SM-OL-AR，對(duì)第一主成分的貢獻(xiàn)呈逐漸遞減的趨勢(shì)，樣品SM-AR對(duì)第一主成分的貢獻(xiàn)率最大，樣品SM-OL-AR對(duì)第一主成分的貢獻(xiàn)率最??；對(duì)第二主成分的貢獻(xiàn)呈先上升后下降的趨勢(shì)，樣品SM-RL-AR對(duì)第二主成分的貢獻(xiàn)率最大。

由于第一主成分的貢獻(xiàn)率很大，在PC1上樣品SM-OL-AR與其他2個(gè)樣品的距離較遠(yuǎn)，并且樣品SM-OL-AR與樣品SM-AR的距離比樣品SM-RL-AR與樣品SM-AR的距離更大，說(shuō)明添加氧化脂肪制得的豬肉味香精與其他2種豬肉味香精的第一主成分存在很大的差異，整體香味明顯不同。從PC2看，盡管樣品SM-RL-AR與樣品SM-AR、樣品SM-OL-AR的距離較遠(yuǎn)，但由于第二主成分的貢獻(xiàn)率很小，因此3種樣品在第二主成分上無(wú)明顯差距。

由此可知，由于氧化脂肪對(duì)美拉德反應(yīng)有顯著的調(diào)控作用，生成的含硫化合物等美拉德反應(yīng)主要的香氣成分明顯降低，使得樣品SM-OL-AR與其他2種豬肉味香精的第一主成分存在顯著差距，整體香氣輪廓明顯不同。

3 結(jié)論

3.1 以豆粕酶解液為原料，通過(guò)脂肪氧化控制技術(shù)制備豬肉味香精的最佳工藝條件：脂肪氧化溫度130℃，氧化時(shí)間2 h，氧化脂肪的添加量5 g／100 mL酶解液。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的豬肉味香精的感官評(píng)分為4.5。

3.2 GC-MS分析可知添加脂肪制備的豬肉味香精，其揮發(fā)性香味成分的種類(lèi)和含量明顯高于不添加脂肪的及添加精煉脂肪的樣品；由于氧化脂肪對(duì)美拉德反應(yīng)的調(diào)控作用更顯著，因而能生成較低量的含硫化合物、糠醛等美拉德反應(yīng)典型產(chǎn)物，同時(shí)生成大量的醇類(lèi)、醛類(lèi)等脂肪降解產(chǎn)物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物與脂肪氧化降解的相互作用的產(chǎn)物。

3.3 對(duì)3種豬肉味香精進(jìn)行電子鼻檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，不添加脂肪和添加不同氧化程度的脂肪制得的豬肉味香精中對(duì)其整體香味有重要貢獻(xiàn)的揮發(fā)性的香氣成分均為含硫化合物；PCA分析可知第1主成分貢獻(xiàn)率為97.80%，第2主成分貢獻(xiàn)率為2.14%，總貢獻(xiàn)率達(dá)99.94%，添加氧化脂肪制備的豬肉味香精中第一主成分的量低于添加精煉脂肪的及不添加脂肪制備的豬肉味香精。

上述結(jié)果表明，氧化脂肪能有效的調(diào)控美拉德反應(yīng)，使制備的豬肉味香精香氣柔和而濃郁。

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