應(yīng)用電子鼻技術(shù)對雞肉香精美拉德反應(yīng)條件的優(yōu)化

王玉芬，周曉茹，劉曉晨，任利平（.雙匯實業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南漯河46003；.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

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應(yīng)用電子鼻技術(shù)對雞肉香精美拉德反應(yīng)條件的優(yōu)化

王玉芬1，周曉茹1，劉曉晨2，任利平2
（1.雙匯實業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南漯河462003；2.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

摘要：在通過美拉德反應(yīng)制備雞肉香精的過程中，在反應(yīng)前或反應(yīng)后加入雞湯及酶解雞脂可以增加雞肉香精的香氣，使其香味更為和諧、飽滿。結(jié)合電子鼻技術(shù)優(yōu)化反應(yīng)各參數(shù)即美拉德反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、雞湯的添加量以及酶解雞脂的添加量。得到的優(yōu)化結(jié)果為反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)時間40 min，雞湯添加量30 %，酶解雞脂添加量15 %，由感官評價與電子鼻分析結(jié)果可知，由此可以制作出與添加天然雞湯風(fēng)味相近的雞肉香精。

關(guān)鍵詞：電子鼻；雞肉香精；美拉德反應(yīng)條件

雞肉香精的形成主要通過美拉德反應(yīng)[1]，因此也稱美拉德反應(yīng)肉味香精，一般可以由氨基酸和還原糖兩種或兩種以上的物質(zhì)在一定條件下加熱后得到[2]，此外還可根據(jù)需要在反應(yīng)前或反應(yīng)后加入其他物質(zhì)以豐富香味[3]。最初，有人用純氨基酸與還原糖進(jìn)行美拉德反應(yīng)制備雞肉味香精，但必須配以多種氨基酸才能獲得純正豐富的香氣，生產(chǎn)成本太高，且肉香味不理想。通過大量研究人們發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)的降解對肉味前體物質(zhì)的形成具有非常重要的作用，因此人們開始研究由水解植物蛋白和含硫氨基酸與還原糖反應(yīng)，雖然此法相對經(jīng)濟(jì)，但其形成的香氣卻不夠逼真。于是人們又開始了以肉類蛋白質(zhì)提取物等為基料生產(chǎn)肉味香精的研究。

電子鼻是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的用于分析、識別和檢測復(fù)雜嗅味和揮發(fā)性成分的儀器[4]。與普通化學(xué)分析儀器不同，電子鼻得到的不是被測樣品中某種或某幾種成分的定性或定量結(jié)果，而是樣品中揮發(fā)性成分的整體信息，也稱“指紋”數(shù)據(jù)[5-6]。

本試驗以雞肉酶解液為主要原料，通過感官評價優(yōu)化美拉德反應(yīng)條件，包括反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、雞湯的添加量以及酶解雞脂的添加量。但由于感官評價存在一定的主觀誤差，因此結(jié)合電子鼻技術(shù)，可以更為準(zhǔn)確的反映試驗結(jié)果，減少部分主觀誤差，得到更為優(yōu)化的美拉德反應(yīng)條件。通過優(yōu)化后的反應(yīng)條件制作出雞肉香氣逼真度高、口感純正、后味足且迎合消費者口味的雞肉香精[7-8]。

1　材料與方法

1.1原料

雞肉酶解液（市售雞胸肉經(jīng)蛋白酶酶解）、酶解雞脂（取成雞皮下脂肪，經(jīng)脂肪酶酶解）、天然雞湯（雞架文火熬制）；成雞、雞架、雞胸肉均為市售。

1.2試劑

葡萄糖、木糖、VB（1化學(xué)純，食用級）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；半胱氨酸、蛋氨酸、甘氨酸（層析純）：上海康捷生物技術(shù)發(fā)展有限公司。

1.3儀器

HWS-12電熱恒溫水浴鍋、DHG-9000電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科技有限公司；PHS-3C酸度計：上海雷磁儀器廠；FA-B精密天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；PD-XT均質(zhì)機(jī)：上海弗魯克流體機(jī)械有限公司；GEMINI電子鼻：Alpha M.O.S公司。

1.4方法

1.4.1雞骨架湯的制備

將雞骨架切成小塊洗凈，用沸水燙一遍。然后將其撈出放入鍋中，加入2倍于雞架重量的水，煮沸后，慢火清燉4 h。

1.4.2美拉德反應(yīng)溫度的確定

稱取酶解液100 g，葡萄糖2 %，木糖0.65 %，半胱氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、VB1共2 g（比例為1∶1∶2∶1），進(jìn)行美拉德反應(yīng)，控制反應(yīng)的溫度分別為：80、90、100、110℃，反應(yīng)時間為60 min。進(jìn)行電子鼻分析以及聞香的感官評定。

1.4.3美拉德反應(yīng)時間的確定

稱取酶解液100 g，葡萄糖2 %，木糖0.65 %，半胱氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、VB1共2 g（比例為1∶1∶2∶1），進(jìn)行美拉德反應(yīng)，控制溫度在100℃左右，分別控制反應(yīng)時間為20、40、60、80 min。進(jìn)行電子鼻分析以及聞香的感官評定。

1.4.4雞湯添加量的確定

在添加了酶解雞脂以及100 g酶解液的基質(zhì)中，加入天然雞湯和雞骨架湯，進(jìn)行美拉德反應(yīng)。進(jìn)行電子鼻分析以及聞香的感官評定。

1.4.5雞脂酶解液加量的確定

在添加了雞湯以及100 g酶解液的基質(zhì)中，加入未酶解的雞脂5 g和酶解雞脂5 g，進(jìn)行美拉德反應(yīng)。進(jìn)行電子鼻以及聞香的感官評定。

1.4.6感官評價方法

將所得的風(fēng)味樣品盛入相同大小的帶密封蓋小瓶中，保證各樣品高度相等。評定前將風(fēng)味物置于40℃～ 50℃水浴中加熱，使風(fēng)味物質(zhì)能夠充分的揮發(fā)出來。香味的評定在隔離的小室中進(jìn)行，確保環(huán)境安靜、清潔整齊、光線良好、合適的溫濕度、舒適無異味。將聞香紙（長15 cm，寬1 cm）浸入反應(yīng)物中1 cm～2 cm深，然后讓評價員分別在聞香紙2 cm～3 cm處通過鼻孔吸氣，每次2s～3s。評分標(biāo)度選用最常用的9點快感標(biāo)度，具體為：極端厭惡（1分），非常厭惡（2分），一般厭惡（3分），稍微厭惡（4分），既不喜歡也不厭惡（5分），稍微喜歡（6分），一般喜歡（7分），非常喜歡（8分），極端喜歡（9分）。

1.4.7電子鼻分析參數(shù)

載氣（合成干燥空氣）：流速150 mL/min；頂空產(chǎn)生參數(shù)：產(chǎn)生時間120 s，產(chǎn)生溫度50℃，攪動速度500 r/min；頂空注射參數(shù)：注射體積500 μL，注射速度500 μL/s，注射針總體積2.5 mL，注射針溫度60℃；獲取參數(shù)：獲取時間120 s，延滯時間600 s。每個樣品分別取2 g放入10 mL瓶中進(jìn)行頂空分析，每個樣品做3次重復(fù)試驗。

1.4.8電子鼻的數(shù)據(jù)分析方法

數(shù)據(jù)分析主要采用主成分分析（PCA）和雷達(dá)圖對數(shù)據(jù)進(jìn)行多元數(shù)理統(tǒng)計和對比。

主成分分析是將所提取的多指標(biāo)的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和降維，并對降維后的特征向量進(jìn)行線性分類，最后在PCA分析的散點圖上顯示主要的兩維散點圖。PCA1和PCA2上包含了在PCA轉(zhuǎn)換中得到的第一主成分和第二主成分的貢獻(xiàn)率。貢獻(xiàn)率越大，說明主要成分可以較好的反映原來多指標(biāo)的信息。一般情況下，總貢獻(xiàn)率超過70 %～85 %的方法即可使用。PCA的作用：一是用于挖掘有用的信息，給出具有不同氣味區(qū)域和簇的描述性圖表；二是用復(fù)雜的多維數(shù)據(jù)建立有良好可視性的2D/3D圖表；三是無需先驗知識，找到一組新的數(shù)軸來最大限度的展示數(shù)據(jù)間的差異性；四是傳感器選擇和尋找數(shù)據(jù)包絡(luò)的主要方法。

雷達(dá)圖則是通過比較各樣品在18個傳感器上的響應(yīng)值所圍成輪廓的大小和形狀得到不同樣品在強度和香韻結(jié)構(gòu)上的差別。輪廓越接近說明其香氣結(jié)構(gòu)越接近。

2　結(jié)果與討論

2.1反應(yīng)溫度的確定

在基本配方確定的基礎(chǔ)上，控制反應(yīng)的溫度分別為：80、90、100、110℃，反應(yīng)時間為60 min。并對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行感官評定，所得結(jié)果如表1所示。

表1　不同反應(yīng)溫度對美拉德反應(yīng)的影響Table 1 Effect of different reaction temperature on the Maillard reaction

表1試驗結(jié)果表明，在溫度為100℃左右的時候反應(yīng)所產(chǎn)生的雞肉香味較強，能夠得到較好的雞湯的風(fēng)味，整體香氣較協(xié)調(diào)。溫度過低，最終樣品的肉味較淡，并帶有較強的腥味；溫度過高，最終產(chǎn)品中雜氣味較多，有較強的焦糊味，并帶有較重的異味。同時對不同溫度下的產(chǎn)物進(jìn)行電子鼻分析，結(jié)果如圖1所示。

圖1　不同反應(yīng)溫度的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物電子鼻分析結(jié)果Fig.1 Electronic nose results of Maillard reaction products of different reaction temperatures

由圖1可知，各樣品的主成分1（PC1）和主成分2 （PC2）的累計方差貢獻(xiàn)率為97.472 %>85 %，說明PC1 和PC2已經(jīng)包含較大的信息量，能夠反應(yīng)樣品的整體信息，將不同的樣品區(qū)分開來。同時由圖1可知，100℃下的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的響應(yīng)區(qū)域比較接近天然雞湯的響應(yīng)區(qū)域。說明100℃下反應(yīng)結(jié)果的香韻結(jié)構(gòu)與其他溫度的反應(yīng)結(jié)果相比更加接近天然雞湯的結(jié)構(gòu)。因此溫度控制在100℃左右。

2.2反應(yīng)時間的確定

按照基礎(chǔ)的配方稱取各物質(zhì)，控制溫度在100℃左右，分別控制反應(yīng)時間為20、40、60、80 min。對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行感官評定，所得結(jié)果如表2所示。

表2　不同反應(yīng)時間對美拉德反應(yīng)的影響Table 2 Effect of reaction time on the Maillard Reaction

試驗結(jié)果表明，加熱時間長短對雞肉香氣影響較大。反應(yīng)時間不足，則其香氣強度較低，特征香氣不明顯。反應(yīng)時間長又易產(chǎn)生不受歡迎的雜氣，因此應(yīng)將反應(yīng)時間控制在適當(dāng)?shù)姆秶Ｓ筛泄僭u定結(jié)果可知反應(yīng)時間為40 min時，反應(yīng)強度適中且雞肉味明顯。

同時對反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行電子鼻分析，分析結(jié)果如圖2所示。

圖2　不同反應(yīng)時間的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物電子鼻分析結(jié)果Fig.2 Electronic nose results of Maillard reaction products of different reaction times

由圖2可知，各樣品的主成分1（PC1）和主成分2 （PC2）的累計方差貢獻(xiàn)率為97.401 %>85 %，說明PC1 和PC2已經(jīng)包含較大的信息量，能夠反應(yīng)樣品的整體信息，將不同的樣品區(qū)分開來。又由圖2可知，40 min的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的響應(yīng)區(qū)域比較接近天然雞湯的響應(yīng)區(qū)域。說明該反應(yīng)時間下得到的反應(yīng)結(jié)果的香韻結(jié)構(gòu)與其他時間下的得到的反應(yīng)結(jié)果相比更加接近天然雞湯的結(jié)構(gòu)。因此，反應(yīng)時間控制在40 min左右。

由確定的基本配方得到的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物氣味比較單調(diào)且味道比較苦，因此應(yīng)對配方進(jìn)行一定的休整。本次試驗過程中嘗試在配方中加入雞湯和酶解雞脂以使所得香氣飽滿和諧。

2.3雞湯的添加

在上述基本配方中加入一定量的雞湯，并在100℃下反應(yīng)40 min。然后將其美拉德產(chǎn)物與基本配方的反應(yīng)產(chǎn)物用電子鼻進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖3所示。

圖3　雞湯的添加對美拉德反應(yīng)的影響Fig.3 Effect of chicken soup adding on Maillard reaction

由圖3可知，各樣品的主成分1（PC1）和主成分2 （PC2）的累計方差貢獻(xiàn)率為99.903 %>85 %，說明PC1 和PC2已經(jīng)包含較大的信息量，能夠反應(yīng)樣品的整體信息，將不同的樣品區(qū)分開來。從圖3中還可以得到3個樣品在PC1和PC2軸上的距離非常接近，說明兩個反應(yīng)產(chǎn)物的風(fēng)味和天然雞湯相差并不是很大。但含有雞湯的配方的反應(yīng)產(chǎn)物的響應(yīng)值更加接近天然雞湯的響應(yīng)值。說明添加了雞湯后能夠使得反應(yīng)產(chǎn)物更加自然。這可能是因為雞湯已經(jīng)含有了體現(xiàn)其特征風(fēng)味的物質(zhì)，從而增加了反應(yīng)產(chǎn)物的濃厚感，所以在反應(yīng)過程中應(yīng)該選擇添加雞湯。據(jù)經(jīng)驗，這里雞骨架湯的添加量為30 %。

2.4酶解雞脂的添加

2.4.1添加不同雞脂對美拉德反應(yīng)的影響

向添加了雞湯的配方中分別添加5 g原雞脂和5 g酶解雞脂，并在100℃下反應(yīng)40 min。將反應(yīng)結(jié)果與未添加雞脂的配方的反應(yīng)產(chǎn)物用電子鼻進(jìn)行比較，其分析結(jié)果如圖4所示。

圖4　添加不同種類雞脂的美拉德產(chǎn)物的電子鼻分析結(jié)果Fig.4 Electronic nose results of different products of adding different kinds of chicken fat

由圖4可知兩主軸的累計方差貢獻(xiàn)率為99.317 % >85 %，能夠反應(yīng)各樣品的主要信息量。添加不同雞脂的美拉德產(chǎn)物與天然雞湯之間都存在一定的區(qū)別，說明配方仍需要改進(jìn)。但是添加酶解雞脂的產(chǎn)物的響應(yīng)值更加接近天然雞湯的響應(yīng)值。說明兩者的風(fēng)味比較接近。因此，在配方中添加一定量的酶解雞脂更能使反應(yīng)產(chǎn)物接近天然雞湯，這是因為它的加入使得配方更加接近天然原料的成分。

同時雷達(dá)圖也能顯示出區(qū)別，比較結(jié)果如圖5所示。

圖5　添加不同種類雞脂產(chǎn)物與原雞湯的雷達(dá)圖比較Fig.5 Compared product of adding different types of chicken fat with the original chicken soup using the radar map

從圖5中可以看出，添加酶解雞脂的美拉德產(chǎn)物的風(fēng)味輪廓與天然雞湯的輪廓最為接近。而添加原雞脂和沒添加雞脂的美拉德產(chǎn)物與天然雞湯的輪廓相差比較大。所以，最終選擇添加酶解雞脂。同時分析可得其相似度如表3所示。

表3　3種美拉德產(chǎn)物的相似度比較結(jié)果Table 3 Similarity of three different Maillard products

如表3所顯示的相似度的大小比較同樣可得結(jié)果為添加酶解雞脂的樣品更接近天然雞湯。所以應(yīng)該選擇添加酶解雞脂。

2.4.2雞脂添加量的選擇

在試驗2.1、2.2、2.3以及2.4.1的基礎(chǔ)上，分別向配方中加入2 %、5 %、10 %、12 %、15 %的酶解雞脂，并對其進(jìn)行感官評價，結(jié)果分別如表4所示。

表4　不同雞脂添加量對美拉德反應(yīng)的影響Table 4 Effect of chicken fat adding proportion on Maillard reaction

通過表4可以看出，隨著雞脂添加量增加，反應(yīng)物的雞脂味明顯增加，當(dāng)雞脂添加量為15 %時，產(chǎn)物的風(fēng)味達(dá)到最好，脂香味和肉香味達(dá)到平衡，且雞湯的特征風(fēng)味得到很好的體現(xiàn)。在增加雞脂的添加量脂香味明顯蓋過了肉香味，使整體風(fēng)味失衡。因此，酶解雞脂的添加量初步定為15 %。

對其中的幾個樣品進(jìn)行電子鼻分析，從而對反應(yīng)產(chǎn)物的風(fēng)味進(jìn)行進(jìn)一步的探究，結(jié)果如圖6所示。

圖6　不同酶解雞脂添加量對美拉德反應(yīng)的影響Fig.6 Effect of chicken fat adding proportion on Maillard reaction

由圖6可知兩主軸的累計方差貢獻(xiàn)率為99.855 % >85 %，能夠反應(yīng)各樣品的主要信息量，并能使各樣品得到很好的區(qū)分。并明顯的看出酶解雞脂添加量為15 %的反應(yīng)產(chǎn)物的響應(yīng)值與天然雞湯的響應(yīng)值最為接近，說明其風(fēng)味與天然雞湯的最相似。因此，酶解雞脂的添加量為15 %。

3結(jié)論

通過本試驗得到制備雞肉香精的美拉德反應(yīng)階段最優(yōu)條件，即美拉德反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)時間為40 min，雞湯的添加量為30 %，酶解雞脂的添加量為15 %。通過此反應(yīng)條件可以制作出香氣飽滿，滋味鮮潤的雞肉香精。

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Application of Electronic Tongue on Maillard Reaction of Chicken Flavor

WANG Yu-fen1，ZHOU Xiao-ru1，LIU Xiao-chen2，REN Li-ping2
（1. ShuangHui Industry Group Co.，Ltd.，Luohe 462003，Henan，China；2. College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science &Technology，Tianjin 300457，China）

Abstract：With the process of the preparation of chicken flavor by Maillard reaction，with the addition of some other substances，a full and harmonious chicken flavor was obtained. The condition of Maillard reaction was optimized by electronic nose technology. It showed that：the reaction temperature was 100℃reacted for 40 min，added 30 % chicken soup and 15 % chicken fat. By a sensory evaluation and analysis of electronic nose could indicated that through the method could be obtained a similar flavor with adding chicken soup.

Key words：electronic nose；chicken flavor；conditions of Maillard reaction

收稿日期：2015-11-12

作者簡介：王玉芬（1967—），女（漢），高級工程師，大專，研究方向：肉制品加工技術(shù)及其風(fēng)味研究。

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.08.052