應用逐級正交法優(yōu)化雞肉香精的熱反應工藝

丁奇，趙靜，孫穎，陳怡穎，張玉玉，孫寶國，陳海濤（北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，食品質(zhì)量與安全北京實驗室，北京市食品風味化學重點實驗室，北京工商大學，北京100048）

應用逐級正交法優(yōu)化雞肉香精的熱反應工藝

丁奇，趙靜，孫穎，陳怡穎，張玉玉*，孫寶國，陳海濤
（北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，食品質(zhì)量與安全北京實驗室，北京市食品風味化學重點實驗室，北京工商大學，北京100048）

摘要：為了優(yōu)化雞肉香精的熱反應工藝，在單因素試驗的基礎上采用逐級正交法進行優(yōu)化，以得到較優(yōu)的熱反應配方。首先，通過單因素試驗確定相關因素的最佳添加量、復配方式及比例。然后，將所有參加熱反應的原料分為3個體系：碳源、氮源和增味體系。采用逐級正交法分別對碳源體系、氮源體系和增味體系進行正交試驗確定各個體系的最優(yōu)組合，在此基礎上進行熱反應配方的整體優(yōu)化。最終確定雞肉香精熱反應工藝最優(yōu)組合為絲氨酸0.25 g、谷氨酸0.75 g、半胱氨酸1.25 g、HVP 1.00 g、蛋7.50 g、酵母膏0.30 g、雞油0.50 g、I+G 1.20 g、葡萄糖2.00 g、VB10.30 g。

關鍵詞：逐級正交優(yōu)化；雞肉；香精；熱反應

雞肉肉質(zhì)細嫩，滋味鮮美，富含人體不可缺少的維生素、必需氨基酸、膠原蛋白等營養(yǎng)成分，雞肉中的磷脂類營養(yǎng)成分對人體生長發(fā)育有重要作用，是中國膳食結構中脂肪和磷脂的重要來源之一[1]。雞肉中蛋白質(zhì)含量較高，且組成與人體組織蛋白質(zhì)接近，富含人體必需的各種氨基酸，且利用率較高，很容易被人體吸收，有增強體力、強壯身體的作用，因此，雞肉是人類蛋白質(zhì)營養(yǎng)的理想來源[2-3]。

生鮮肉微腥，帶有金屬味和輕微的鹽味，基本沒有香味[4]。利用蛋白酶適當水解動物蛋白，可提高呈味氨基酸和多肽的收得率，其中含有的大量小肽易于人體的吸收，呈味更加豐富、突出，而且提供了豐富的呈鮮、甜、苦和咸味的氨基酸和肽類等風味前體物質(zhì)，因此蛋白酶水解在營養(yǎng)性、功能性和呈味方面得到廣泛應用[5-10]。但雞肉中蛋白質(zhì)不完全水解后會產(chǎn)生苦味物質(zhì)，影響產(chǎn)品的口感，利用適宜種類蛋白酶可消除其影響[11]。龍彪等[12]采用木瓜蛋白酶酶解烏雞蛋白質(zhì)，酶解3 h后肽含量高達90.11%和游離氨基酸9.89%。酶解液可與含硫化合物、還原糖和脂類等通過熱反應制成香味濃郁或獨具特色的熱反應肉味香精。目前，許多對熱反應肉味香精工藝優(yōu)化是通過單因素試驗后進行正交試驗結合感官評價確定最優(yōu)配方。孫紅梅等[13]利用正交試驗優(yōu)化雞骨素美拉德反應工藝。王小紅[14]在制備食用菌調(diào)味品時，采用正交優(yōu)化試驗確定其最終香精配方。

在制備肉味香精時，大多數(shù)研究是利用一次正交優(yōu)化確定熱反應配方，導致感官評價難度增加，結果不夠準確。因此，本文采用逐級正交法，通過連續(xù)多次的單因素和正交實驗逐級優(yōu)化雞肉香精的熱反應配方，減少感官評價的樣品數(shù)，以保證評價的準確度，綜合考慮相關因素對整體風味的貢獻，得出更加合理、客觀和準確的科學的評價及較優(yōu)的熱反應配方。

1　材料與方法

1.1材料、試劑與儀器

三黃雞：山東德州禹城超群食品有限公司；葡萄糖（食品級）、VB（1食品級）、I+G（食品級）、單體氨基酸：冀州市華陽化工有限責任公司；散養(yǎng)雞；酵母膏（食品級）：廣東一品鮮生物科技有限公司；水解植物蛋白液（HVP，食品級）：河北保定味群食品工業(yè)有限公司；雞脂油：獨鳳軒有限責任公司；雞蛋：北京官廳水庫。

LX-B35 L型立式自動電熱壓力蒸汽滅菌器：合肥華泰醫(yī)療設備有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、ZNHW-Ⅱ型智能恒溫電熱套、數(shù)顯電動攪拌器：鞏義市予華儀器有限公司；T-403數(shù)字電子天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司。

1.2方法

1.2.1雞肉酶解工藝

通過預試驗優(yōu)化的酶解條件為：料液比1∶1（m/V，雞肉/去離子水），先用0.1%復合蛋白酶（占雞肉質(zhì)量的比例），酶解2 h，再加入質(zhì)量分數(shù)0.1%動物蛋白酶（占雞肉質(zhì)量的比例），酶解1 h，酶解溫度50℃[15]。

1.2.2雞肉香精熱反應工藝優(yōu)化

1.2.2.1單因素試驗

制備雞肉酶解液，通過熱反應單因素試驗確定最佳的相關因素，在此基礎上通過逐級正交法逐步優(yōu)化，最終確定雞肉香精熱反應工藝配方。

1.2.2.2氮源體系優(yōu)化

氨基酸及HVP液、雞蛋歸類為氮源。氮源體系正交中，首先通過單因素試驗確定絲氨酸：谷氨酸的比例及添加量、半胱氨酸添加量、HVP水解液添加量和雞蛋的添加量，之后采用L9（34）正交表優(yōu)化雞肉美拉德反應氮源體系的條件。

1.2.2.3增味體系優(yōu)化

雞脂油、酵母膏、I+G歸類為增味體系。增味體系正交中，首先通過單因素試驗確定雞脂油添加量、酵母膏添加量和I+G添加量，之后采用L9（33）正交表優(yōu)化雞肉美拉德反應增味體系的條件。

1.2.2.4熱反應配方整體優(yōu)化

分別選出氮源體系和增味體系通過正交試驗得出的最佳條件組合及通過單因素試驗確定VB1和葡萄糖最佳添加量，之后采用L9（34）正交表進行雞肉熱反應配方的整條優(yōu)化，選出最佳優(yōu)化工藝。

1.2.3雞肉香精的感官評價

選取了具有相關知識背景和經(jīng)驗的10名感官評價人員，待評價香精稀釋到統(tǒng)一倍數(shù)后，進行感官評價，評價過程中禁止相互交流，考慮到香精的實用價值，本試驗感官評價標準如表1所示。

表1　感官評價標準Table 1　Sensory evaluation standard

2　結果與討論

2.1熱反應配方單因素優(yōu)化試驗

2.1.1碳源體系單因素優(yōu)化——葡萄糖添加量的優(yōu)化在預試驗階段，本試驗分別對葡萄糖、木糖、蔗糖進行探究，發(fā)現(xiàn)木糖會產(chǎn)生燒烤風味，蔗糖具有較濃

重的膠皮味，均不屬于雞肉風味體系，因此只考察葡萄糖的不同添加量對產(chǎn)物風味的影響，見圖1。

圖1　葡萄糖添加量的優(yōu)化Fig.1　Optimization of the amount of glucose

楊二剛等[16]制備熱反應雞肉時比較3種還原糖物質(zhì)之間的反應效果，結果選擇葡萄糖反應效果最好，與本試驗一致。由圖1可知，葡萄糖添加量在0.50 g～2.50 g時，美拉德反應香料的綜合評價逐漸上升，在2.50 g時達到最大值，之后隨葡萄糖添加量增加，發(fā)生過度的焦糖化反應，隨之產(chǎn)物產(chǎn)生糊味，導致感官評價結果降低。由此葡萄糖最佳添加量為2.50 g。

2.1.2氮源體系單因素優(yōu)化

2.1.2.1HVP添加量的優(yōu)化

毛善勇等[17]研究了以水解植物蛋白、還原糖和半胱氨酸鹽酸鹽為主要原料，通過美拉德反應制備肉味香精帶有濃厚烤牛肉味，HVP添加量的影響見圖2。

圖2　HVP添加量的優(yōu)化Fig.2　Optimization of the amount of HVP

由圖2可知，HVP添加量在0.00～1.00 g時，評分值趨于平緩，在1.00 g～1.50 g時，評分值增長明顯，之后隨之下降。因此選擇HVP添加量為1.50 g。

2.1.2.2半胱氨酸添加量的優(yōu)化

半胱氨酸含有-SH基團，在美拉德反應Stecker降解時，產(chǎn)生乙醛、H2S和NH3等活躍的反應中間體，有利于肉香味物質(zhì)的生成[18-19]，半胱氨酸添加量的影響見圖3。

圖3　半胱氨酸添加量的優(yōu)化Fig.3　Optimization of the amount of Cys

由圖3可知，半胱氨酸添加量為2.50 g時，熱反應產(chǎn)物的整體風味是最好的，添加量過多或過少，均不利于香味物質(zhì)的生成。故選擇半胱氨酸添加量2.50 g。

2.1.2.3谷氨酸添加量的優(yōu)化

谷氨酸是重要的鮮味氨基酸，在制備熱反應香精時添加谷氨酸可以提高香精整體鮮味水平，谷氨酸添加量的影響見圖4。

圖4　谷氨酸添加量的優(yōu)化Fig.4　Optimization of the amount of Glu

由圖4可知，谷氨酸添加量0.50 g～2.50 g時感官評分逐漸上升，在2.50 g時達到最大值，隨后隨添加量的增加，綜合感官評分降低。因此谷氨酸添加量2.50 g時較為理想。

2.1.2.4氨基酸復配方式的優(yōu)化

不同種類氨基酸進行美拉德反應會產(chǎn)生不同的風味，如還原糖與甘氨酸、丙氨酸反應產(chǎn)生麥焦香氣；還原糖與甲硫氨酸反應則呈現(xiàn)烤焦的土豆味；而還原糖與苯丙氨酸反應則產(chǎn)生一種令人不快的焦糖味，因此本試驗進行氨基酸復配研究，見圖5。

圖5　氨基酸復配方式的優(yōu)化Fig.5　Optimization of complex way for amino acid

由圖5所示，前3種添加方式評分變化較為平緩，6種添加方式中，脯氨酸與谷氨酸復配得分值最低，絲氨酸和谷氨酸分支最高，因此選擇絲氨酸和谷氨酸進行復配。

2.1.2.5絲氨酸與谷氨酸添加比例的優(yōu)化

氨基酸配比的比例對風味產(chǎn)生重要作用，見圖6。

圖6　絲氨酸與谷氨酸添加比例（g∶g）的優(yōu)化Fig.6　Optimization of adding proportion（g∶g）for Ser and Glu

從圖6可知，感官評分隨配比量中谷氨酸的增加逐漸升高，當配比值為1∶3（g∶g）時達到最大，隨之逐漸下降，因此選擇絲氨酸與谷氨酸添加量的比例為1∶3。

2.1.2.6復配氨基酸添加量的優(yōu)化

復配氨基酸添加量的優(yōu)化見圖7。

圖7　復配氨基酸添加量的優(yōu)化Fig.7　Optimization of the amount of complex amino acid

從圖7得出，復配氨基酸添加量在1.00 g～5.00 g之間時，添加量為2.00 g時整體風味得分達到最高，添加量過多容易造成焦糊味等異味，均嚴重制約香精的整體風味，因而確定最佳添加量為2.00 g。

2.1.2.7雞蛋添加量的優(yōu)化

雞蛋添加量的優(yōu)化見圖8。

圖8　雞蛋添加量的優(yōu)化Fig.8　Optimization of the amount of egg

由圖8得出，雞蛋添加量為10.00 g～20.00 g時，得分增長緩慢，在20.00 g以后下迅速下降。故此雞蛋添加量為20.00 g最好。

2.1.3增味體系單因素優(yōu)化

2.1.3.1I+G添加量的優(yōu)化

呈味核苷酸主要包括5′-肌苷酸（IMP）和5′-鳥苷酸（GMP），在食品中添加一定比例的IMP和GMP，能顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量和口感，增加其濃厚風味及鮮度，其含量水平也是衡量產(chǎn)品鮮味的特征指標之一[20-22]，見圖9。

由圖9得出，I+G添加量為0.80 g時，評分結果最高，其整體風味較好。因此確定I+G添加量為0.80 g。

圖9　I+G添加量的優(yōu)化Fig.9　Optimization of the amount of I+G

2.1.3.2雞脂油添加量的優(yōu)化

脂類是提供肉類特征風味的重要前體[23-24]。肉類的特殊香氣主要是由肉中的脂類決定的，脂類在加熱條件下水解形成許多小分子的揮發(fā)性化合物，這些化合物對肉類的特征風味有著重要的影響，是區(qū)分肉類香味的依據(jù)[25]，見圖10。

圖1　0　雞脂油添加量的優(yōu)化Fig.10　Optimization of the amount of chicken fat

由圖10可知，雞脂油添加量為0.50 g時，感評價結果最好。因此最佳雞脂油添加量為0.50 g。

2.1.3.3酵母膏添加量的優(yōu)化

酵母膏中富含豐富的呈味氨基酸和呈味核苷酸，在美拉德反應中提鮮作用明顯，見圖11。

圖1　1　酵母膏添加量的優(yōu)化Fig.11　Optimization of the amount of yeast extract

由圖11可知，酵母膏添加量為0.25 g時，制備的熱反應雞肉香精得分最高，其它4種水平中添加量為1.00 g時評分最低。因此確定酵母膏添加量為0.25 g。

2.1.4其它種類單因素優(yōu)化——VB1添加量的優(yōu)化

硫胺素（VB1）噻吩基，受熱后生成噻吩和含氮含硫化合物，多數(shù)為芳香化合物，對Maillard反應風味產(chǎn)物具有增強作用[26]，見圖12。

圖1　2　VB1添加量的優(yōu)化Fig.12　Optimization of the added amount of VB1

由圖12可知，VB1添加量為0.25 g時，感官評分達到最高。隨著添加量的逐漸提高，評分下降幅度較大，因此選擇VB1添加量為0.25 g。

2.2氮源體系正交優(yōu)化試驗

固定酶解液為50.00g，葡萄糖2.50g，雞脂油0.50 g，VB10.25 g，酵母膏0.25 g，I+G 0.80 g。氮源體系內(nèi)做四因素三水平表，見表2。采用L（93）4正交試驗優(yōu)化氮源體系，見表3。

表2　氮源體系內(nèi)因素水平表Table 2　Factor levels table about Nitrogen source system

表3　氮源體系L9（34）正交試驗Table 3　L9（34）orthogonal test about Nitrogen source system

如正交表3所示，對正交結果進行極差分析可得，熱反應條件按影響程度排序為：HVP＞絲氨酸+谷氨酸＞半胱氨酸＞雞蛋。試驗中，挑選每個因素K值最大的水平組合作為最優(yōu)條件即絲氨酸+谷氨酸= 0.50 g+1.50 g，半胱氨酸2.50g，HVP2.00g，雞蛋15.00g。由于正交表中沒有此最佳條件組合，因此通過試驗驗證得出最佳添加方式優(yōu)于本表中得分最高組，既此條件下為最佳工藝組合。

2.3增味體系正交優(yōu)化試驗

固定酶解液為50.00 g，葡萄糖2.50 g，VB10.25 g，絲氨酸+谷氨酸=0.50 g+1.50 g，半胱氨酸2.50 g，HVP 2.00 g，雞蛋15.00 g。增味體系內(nèi)做四因素三水平表，見表4。采用L9（33）正交試驗優(yōu)化增味體系，見表5。

表4　增味體系內(nèi)因素水平表Table 4　Factor levels table about flavoring system

表5　增味體系L9（33）正交試驗Table 5　L9（33）orthogonal test about flavoring system

如正交表5所示，對正交結果進行極差分析可得，熱反應條件按影響程度排序為：酵母膏＞雞脂油＞I+ G。試驗中，挑選每個因素K值最大的水平組合作為最優(yōu)條件，即酵母膏0.30 g，雞油0.50 g，I+G：1.20 g。正交表中存在與最優(yōu)條件組合相同的組（即得分最高組），經(jīng)試驗驗證得出最佳添加方式與本表中相同的組得分相一致，既此條件下為最佳工藝組合。

2.4熱反應配方整體正交優(yōu)化

根據(jù)氮源體系正交試驗、增味體系正交試驗、VB1添加量試驗和葡萄糖添加量試驗結果，做四因素三水平的正交表，見表6，其中氮源體系的水平1、2和3分別是相應的0.5倍、0.75倍和1倍該體系的最佳優(yōu)化組合，增味體系的水平1、2和3分別是相應的1.25倍、1倍和0.75倍該體系的最佳優(yōu)化組合。采用L9（34）正交試驗對熱反應配方整體優(yōu)化，見表7。

表6　熱反應整體優(yōu)化因素水平表Table 6　Factor levels table about the overall optimization of Maillard reaction

表7　熱反應整體優(yōu)化L9（34）正交試驗Table 7　L9（34）orthogonal test about the overall optimization of Maillard reaction

如正交表7所示，對正交結果進行極差分析可得，熱反應條件按影響程度排序為：氮源體系＞增味體系＞VB1＞葡萄糖。試驗中，挑選每個因素K值最大的水平組合作為最優(yōu)條件，即0.5倍氮源體系（絲氨酸0.250 g、谷氨酸0.750 g、半胱氨酸1.250 g、HVP 1.000 g、雞蛋7.500 g）、1.25倍增味體系（酵母膏0.375 g、雞油0.625 g、I+G 1.500 g）、VB10.20 g、葡萄糖3.00 g。由于正交表中沒有此最佳條件組合，因此通過試驗驗證得出本表中得分最高組優(yōu)于最佳添加方式，既熱反應最終配方為絲氨酸0.25 g、谷氨酸0.75 g、半胱氨酸1.25 g、HVP 1.00 g、蛋7.50 g、酵母膏0.30 g、雞油0.50 g、I+G 1.20 g、葡萄糖2.00 g、VB10.30 g。

3　結論

1）通過單因素試驗確定了葡萄糖添加量為2.50 g、VB1添加量為0.25 g、HVP添加量為1.50 g、半胱氨酸2.50 g、谷氨酸2.50 g、氨基酸復配方式為絲氨酸與谷氨酸、絲氨酸與谷氨酸添加量配比1∶3（g∶g）、絲氨酸與谷氨酸添加量2.00 g、I+G添加量0.80 g、雞蛋添加量20.00 g、雞油脂0.50 g和酵母膏0.25 g。

2）通過氮源體系正交試驗確定氮源最優(yōu)組合為絲氨酸0.50 g，谷氨酸1.5 g，半胱氨酸2.50 g，HVP 2.00 g，雞蛋15.00 g。通過增味體系正交試驗確定增味最優(yōu)組合為酵母膏0.30 g，雞油0.50 g，I+G：1.20 g。

3）根據(jù)氮源體系和增味體系正交優(yōu)化的結果，在此基礎上進行熱反應配方整體正交優(yōu)化，通過此過程逐級正交優(yōu)化最終確定最佳熱反應工藝為絲氨酸0.25 g、谷氨酸0.75 g、半胱氨酸1.25 g、HVP 1.00 g、蛋7.50 g、酵母膏0.30 g、雞油0.50 g、I+G 1.20 g、葡萄糖2.00 g、VB10.30 g。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.24.025

收稿日期：2015-10-20

基金項目：國家自然科學基金資助項目（31401604）；“十二五”國家科技支撐計劃項目（2014BAD04B06）

作者簡介：丁奇（1990—），男（漢），碩士研究生，研究方向：食用香料化學及應用。

*通信作者：張玉玉（1982—），女（漢），副教授，博士，研究方向：食用香料化學及應用。

Sequential Orthogonal Optimization of Thermal Reaction Technology for Chicken Flavoring

DING Qi，ZHAO Jing，SUN Ying，CHEN Yi-ying，ZHANG Yu-yu*，SUN Bao-guo，CHEN Hai-tao
（Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health，Beijing Laboratory for Food Quality and Safety，Beijing Key Labaratory of Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China）

Abstract：In order to optimize the technology of chicken thermal reaction flavoring，the single factor and the sequential orthogonal optimization was used to determine the better formula of the flavoring.The optimal adding amount of related factors，complex way and proportion were confirmed by single-factor analysis.All the raw materials of the thermal reaction were divided into three systems，including the carbon system，Nitrogen system and Flavour system.The sequential orthogonal optimization was used to determine the optimal combination of carbon system，Nitrogen system，F(xiàn)lavour system，and the whole thermal reaction formula.The result show that the optimal combination of chicken flavoring was the Ser 0.25 g，Glu 0.75 g，Cys 1.25 g，HVP 1.00 g，egg 7.50 g，yeast extract 0.30 g，chicken fat 0.50 g，I+G 1.20 g，glucose 2.00 g andVB10.30 g.

Key words：sequential orthogonal optimization；chicken；flavoring；thermal reaction