不同干燥方式對熱反應(yīng)雞粉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

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(1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所/湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心,湖北武漢 430064;2.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院,湖北武漢 430068;3.武漢風(fēng)味食品有限公司,湖北武漢 430014)

隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快,營養(yǎng)價值高、食用便利和安全衛(wèi)生的雞肉風(fēng)味方便食品、休閑食品產(chǎn)量逐年增加,從而帶動雞肉味調(diào)味料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在膨化食品、方便食品的應(yīng)用上,多以粉末狀雞肉味調(diào)味粉作為產(chǎn)品定香定味外撒粉,市場需求量大。雞肉味調(diào)味粉是以雞骨酶解液為原料,經(jīng)美拉德反應(yīng)并添加調(diào)味配料后干燥制得。

目前,相關(guān)研究多集中在酶解工藝優(yōu)化及美拉德反應(yīng)(熱反應(yīng))對風(fēng)味的影響[1-6]。丁小燕等[1]采用雙酶法(中性蛋白酶和Flavourzyme復(fù)合風(fēng)味酶)對雞骨泥進行酶解,水解率高達37.11%,氮回收率達92.50%,各項指標較單酶法均有顯著提升,且酶解產(chǎn)物無苦味腥味;陳海濤等[3]通過分步酶解法對雞骨泥酶解工藝進行優(yōu)化,水解度可達20.47%,得到酶解產(chǎn)物香氣濃郁,肉香突出。鄧海蓮等[6]利用蛋白及油脂含量不同的雞骨酶解液制備熱反應(yīng)雞肉香精,風(fēng)味分析及感官評價結(jié)果表明,白湯雞骨素酶解液(4‰復(fù)合風(fēng)味蛋白酶和2‰復(fù)合蛋白酶酶解處理)經(jīng)熱反應(yīng)后醛酮、雜環(huán)類等特征化合物的濃度明顯增加,產(chǎn)品的烘烤香、脂肪香和肉香更加飽滿。而關(guān)于干燥方式對熱反應(yīng)雞粉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響研究較少。

本研究以雞骨酶解液為原料,經(jīng)美拉德反應(yīng)后分別進行微波干燥及真空干燥,采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(HS-SPME-GC/MS)對干燥前后樣品進行揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析,并用掃描電子顯微鏡(SEM)對樣品表面形貌進行觀察,以期為粉狀肉味調(diào)味品工業(yè)化生產(chǎn)提供實驗基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞骨架、醬油、雞油、鮮雞蛋、食用鹽、白砂糖、姜粉、玉米粉 購于武商量販農(nóng)科院店;葡萄糖、麥芽糊精、碳酸氫鈉、L-半胱氨酸鹽酸鹽 國藥集團化學(xué)試劑有限公司;核苷酸二鈉(I+G) 廣州肇慶星湖生物科技有限公司;酵母抽提物TC01、復(fù)合蛋白酶MF101(80000 U/g)、風(fēng)味蛋白酶FF104(80000 U/g) 安琪酵母股份有限公司;C8～C30正構(gòu)烷烴標準品 美國Sigma公司。

PL2002電子天平 上海Mettler Toledo公司;JB300-D電力攪拌器 上海標本模型廠;ZDHW調(diào)溫電熱套 北京中興偉業(yè)儀器有限公司;HH-6恒溫水浴鍋 國華電器有限公司;DZF-6050真空干燥箱 上海索譜儀器有限公司;G80F23CN3L-C2格仕蘭微波爐 格仕蘭微波爐電器有限公司;固相微萃取手柄、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭 美國Supelco公司;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Trace 1310-ISQ LT/Trace Ultra DSQⅡLT) 美國Thermo Fisher公司;掃描電子顯微鏡(S-4800) 日本Hitachi公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 制備熱反應(yīng)雞粉 反應(yīng)物料(以100 g計)的制備:酶解產(chǎn)物25.33 g、新鮮雞蛋39.8 g、醬油16.64 g、雞油10.85 g、L-半胱氨酸6.37 g和葡萄糖1.01 g。

呈味輔料(以100 g計)的制備:反應(yīng)產(chǎn)物45.62 g、味精13.61 g、玉米淀粉12.94g、食鹽10.11 g、白糖10.11 g、麥芽糊精5.02 g、生姜粉1.29 g、I+G 0.65 g和NaHCO30.65 g。

新鮮雞骨架→清洗→預(yù)冷→破碎→-18 ℃冷凍保存→雞骨泥+水→90 ℃滅酶10 min→降溫至55 ℃控溫酶解1 h(復(fù)合蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶)→添加反應(yīng)物料→100 ℃回流熱反應(yīng)1 h→添加呈味輔料→過膠體磨混勻(Con)→微波干燥(MD)/真空干燥(VD)→粉碎過60目篩→熱反應(yīng)雞粉

參考汪蘭等[7]的方法制備雞骨泥,雞骨泥:水為2∶1 (w/w),攪拌均勻,升溫至90 ℃滅酶10 min后流水冷卻至55 ℃,添加0.07%的復(fù)合蛋白酶和0.03%風(fēng)味蛋白酶控溫酶解1 h,添加反應(yīng)物料,100 ℃回流熱反應(yīng)1 h,冷卻至室溫添加呈味輔料,過膠體磨混勻得Con樣品,微波功率800 W干燥5 min或80 ℃真空干燥(真空度0.01 MPa)12 h后粉碎過60目篩分別得MD、VD樣品(水分含量為20%±0.5%)。

1.2.2 GC-MS分析條件 SPME條件:參考朱萌等[8]的方法,選擇50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭,使用前在GC進樣口老化30 min,老化溫度250 ℃。準確稱取10 g樣品置于50 mL頂空瓶中,在45 ℃恒溫水浴鍋中平衡20 min,插入活化好的萃取頭萃取30 min,拔出萃取頭插入GC-MS進樣口,在250 ℃下解析5.0 min。

氣相色譜條件:色譜柱為TG-WAX(30 m×0.25 mm×0.25 μm),載氣He,流速1.0 mL/min;程序升溫:參考王娟等[9]的方法,起始溫度40 ℃,以3 ℃/min升至100 ℃,保持5 min;再以4 ℃/min升至130 ℃,保持10 min;再以20 ℃/min升至230 ℃,保持20 min。

質(zhì)譜條件:EI離子源,電子能量70 eV,離子源溫度250 ℃,傳輸線溫度280 ℃;全掃描模式,質(zhì)量掃描范圍35～450 m/z。

保留指數(shù)(RI):在與樣品相同色譜條件下,對C8～C30正構(gòu)烷烴標準品進行GC-MS分析,通過式(1)計算RI值。

式(1)

式中:n和n+1為未知化合物前后正構(gòu)烷烴碳原子數(shù);t為未知化合物保留時間,tn和tn+1為相應(yīng)正構(gòu)烷烴保留時間(tn+1>t>tn)。

1.2.3 SEM分析條件 用雙面膠將粉末樣品固定在樣品臺上,抽真空離子濺射噴金60 s后,觀察其表面形態(tài)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

定性分析:采集得到的譜圖與NIST 14標準譜庫比對,只分析匹配度在700以上(最大1000)的物質(zhì),并與“NIST Chemistry WebBook”在線譜庫文獻報道的RI值比對,化合物計算所得RI值與文獻報道RI值相差20以內(nèi)確定為同一化合物。

表1 雞粉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)GC-MS分析結(jié)果Table 1 The result of GC-MS analysis of volatiles from chicken powder

續(xù)表

圖1 三種樣品的HS-SPME-GC/MS總離子流圖Fig.1 The ion current diagram of three samples in HS-SPME-GC/MS注:A:未干燥樣品(Con),B:微波干燥樣品(MD),C:真空干燥樣品(VD)。

采用Excel 2013進行數(shù)據(jù)處理及繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

Con、MD和VD三種樣品的HS-SPME-GC/MS測定結(jié)果如表1所示,通過數(shù)據(jù)庫檢索和RI值比對,在所有樣品中共檢測出73種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。其中Con樣品共檢出62種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),以醇類、萜烯類、酯類為主;MD樣品共檢出39種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),以醇類、萜烯類、酯類為主;VD樣品共檢出31種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),以萜烯類、酯類、醇類為主。感官體驗表明,Con、MD和VD三種樣品均呈肉香、脂肪香、焦糖香、烘烤香、堅果香和草木香。其中,肉香主要來源于美拉德反應(yīng)生成的雜環(huán)類化合物,如:2-甲基-3-呋喃硫醇[10-11];脂肪香主要來源于雞油中脂肪酸氧化生成的醛類物質(zhì),如:己醛、壬醛[12-13]等;焦糖香主要來源于醬油中的酚類化合物以及美拉德反應(yīng)生成的雜環(huán)類化合物,如:4-乙基-2-甲氧基苯酚[14-15](4-EG)、2-乙?；量16-17]等;烘烤香主要來源于美拉德生成的雜環(huán)類化合物,如:2-戊基呋喃[18]、2-乙?；秽玔19]等;堅果香主要來源于美拉德生成的雜環(huán)類化合物,如:2,6-二甲基吡嗪[20]、2-乙基-6-甲基吡嗪[21];草木香主要來源于生姜粉中的萜烯類、醇類和酯類化合物,如:α-姜黃烯、β-倍半水芹烯、α-松油醇、芳樟醇和乙酸橙花酯等。

雜環(huán)類、醛類、萜烯類、醇類和酯類化合物對熱反應(yīng)雞粉香氣起主要貢獻[22],干燥前后峰面積變化如圖1所示。與干燥前Con樣品相比,雜環(huán)類化合物峰面積MD樣品增加31.79%,VD樣品減少20.21%;醛類化合物峰面積MD樣品減少23.37%,VD樣品減少28.19%;醇類化合物峰面積MD樣品減少87.12%,VD樣品減少99.13%;萜烯類化合物峰面積MD樣品減少32.16%,VD樣品減少82.82%;酯類化合物峰面積MD樣品減少89.32%,VD樣品減少92.55%。這是因為在干燥過程中,大量風(fēng)味化合物隨水分的失去而減少,干燥時間越長,風(fēng)味化合物減少越多。因此,真空干燥較微波干燥損失更多風(fēng)味化合物,與鄧媛元等[23]的研究結(jié)果一致。且在微波干燥過程中,物料內(nèi)部溫度較高,美拉德反應(yīng)繼續(xù)進行,造成雜環(huán)類化合物增多,與周超等[24]的研究結(jié)果一致。

綜上可以看出,不同干燥處理的熱反應(yīng)雞粉中,揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及峰面積均存在較大差異。微波干燥不僅可保留較多揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),而且在美拉德反應(yīng)下生成新的雜環(huán)類化合物,使雞粉風(fēng)味得到增強,效果相對更佳。

2.2 微觀結(jié)構(gòu)分析

如圖2所示,不同干燥方式雞粉的表面微觀結(jié)構(gòu)具有較大區(qū)別。微波干燥雞粉表面孔洞較多,且部分孔洞呈火山口狀(見圖2A、2B中箭頭指向處);真空干燥雞粉表面較為平整,孔洞較少且小。采用Image-Pro Plus 6.0軟件測量圖2中雞粉圖像(1200×)中孔洞的直徑并計數(shù),結(jié)果如圖3所示。微波干燥雞粉表面共有孔洞131個,孔洞直徑D50為0.57 μm,孔洞總面積為1152 μm2;真空干燥雞粉表面共有孔洞49個,孔洞直徑D50為1.42 μm,孔洞總面積為158 μm2。

圖2 不同干燥方式熱反應(yīng)雞粉表面形貌Fig.2 Surface morphology of hot reactionchicken powder of different drying methods注:A.微波干燥樣品(600×),B.微波干燥樣品(1200×),C.真空干燥樣品(600×),D.真空干燥樣品(1200×)。

圖3 不同干燥方式熱反應(yīng)雞粉孔徑分布Fig.3 Pore size distribution of chickenpowder in different drying methods 注:A.微波干燥樣品,B.真空干燥樣品。

雞骨泥經(jīng)蛋白酶酶解后產(chǎn)生大量游離氨基酸使酶解液呈弱酸性,添加呈味輔料后,輔料中的NaHCO3與反應(yīng)液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CO2。在微波干燥條件下,物料內(nèi)部的極性分子(主要為水)急速運動使物料內(nèi)部溫度急劇升高,反應(yīng)產(chǎn)生的CO2體積迅速增大直至氣泡破裂,從而形成類似火山爆發(fā)的火山口狀孔洞,這些孔洞在干燥過程中有利于物料內(nèi)部水分擴散。在真空干燥條件下,物料內(nèi)外的壓差驅(qū)使CO2從物料內(nèi)部緩慢移動至外部,形成大小不一的氣孔,較長的干燥過程使物料緩慢失去水份,部分氣孔在物料收縮時孔徑變小或消失,物料表面趨于平滑。

微波干燥所形成的較多孔洞數(shù)量、較大孔洞面積使其干燥所需的時間較短,從而導(dǎo)致較少的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)損失;而真空干燥所形成的較少孔洞數(shù)量、較小孔洞面積使其干燥所需的時間較長,從而導(dǎo)致較多的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)損失,與SPME分析結(jié)果一致。

3 結(jié)論

通過HS-SPME-GC/MS分析干燥前后的三種樣品,共檢測到73種化合物。微波干燥雞粉共檢出39種揮發(fā)性化合物,以醇類、萜烯類、酯類為主;真空干燥雞粉共檢出31種揮發(fā)性化合物,以萜烯類、酯類、醇類為主。對熱反應(yīng)雞粉香氣起主要貢獻的雜環(huán)類化合物,微波干燥后峰面積增加31.79%,真空干燥后峰面積減少20.21%;醛類、萜烯類、醇類和酯類化合物在微波干燥后峰面積減少23.37%、32.16%、87.12%和89.32%,真空干燥后峰面積減少28.19%、82.82%、99.13%和92.55%。相比于真空干燥,微波干燥保留了較多揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),且在干燥過程中生成新的雜環(huán)類化合物,使雞粉風(fēng)味得到增強,效果相對更佳。SEM分析結(jié)果表明,微波干燥雞粉表面孔洞較多,且部分孔洞呈火山口狀,真空干燥雞粉表面較為平整,孔洞較少且小。