熱反應制備烤芝麻香味基料的研究*

黃光榮 張之滌 陳文偉 趙靜

1（中國計量學院生命科學學院，杭州310018）2（浙江綠晶香精有限公司，杭州311121）

熱反應制備烤芝麻香味基料的研究*

黃光榮1**張之滌2陳文偉1趙靜1

1（中國計量學院生命科學學院，杭州310018）2（浙江綠晶香精有限公司，杭州311121）

研究復合風味蛋白酶水解芝麻粕蛋白質為主要原料，添加氨基酸、還原糖和含硫化合物，進行熱反應制備具有烤芝麻香味的香精基料。通過單因素和正交實驗優化了熱反應條件和反應物組成，制備的香精基料具有濃郁的烤芝麻香特征，是一種品質良好的熱反應香精基料。

烤芝麻香精；熱反應香精；美拉德反應

AbstractPreparation of roast sesame flavor by thermal reaction was investigated in this paper.The reaction mixture includedamino acids，reducedsugarsand sesame protein powder from hydrolysis of sesame meal with flavourzyme.The thermal reaction process and mixture compositions were optimized by individual factor experiments and orthogonal experiments.The thermal reaction flavor prepared under the optimized conditions had rich and characteristic roast sesame flavor,and it was one ofhigh qualityreaction flavors.

keywordsroast sesame flavor；thermal process flavors；maillard reaction

熱反應香精（Thermal process flavors，Thermal reaction flavors）是一種由食品原料和（或）允許在食品或反應香精中添加的原料加熱制備而成的產物。在熱反應中各類物質之間或者是物質自身發生了復雜的化學反應，形成了特有的風味，其中最為重要的一種反應是美拉德反應（Maillard reaction），他對熱反應香味的貢獻很大，是食品在加熱過程中產生風味的重要途徑之一。影響美拉德反應的諸多因素，如反應pH值、溫度、時間以及輔料等，均將影響到最后的香味強度與類型。利用熱反應制備香精因其安全性高于合成香精，近年來發展迅速，已成功應用于肉類香精生產中，如牛肉香精、雞肉香精、羊肉香精、豬肉香精、海鮮味香精（如蝦味香精、扇貝味香精）等。這些已成功應用熱反應制備的香精大部分是肉味香精，而對利用植物水解蛋白制備具有烤堅果類風味的香精或香料報道較少。本文以低值芝麻粕為原料進行酶促水解，再添加還原糖、氨基酸及其他輔料，通過熱反應制備了具有烤芝麻風味的香味基料，以期為烤芝麻風味香精的熱反應生產提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

氨基酸，還原糖，復合風味蛋白酶（酶活力130U/mg），硫胺素。

粉碎機（FZ-102），恒溫油浴槽（DKU-3），電動攪拌機（JB2002D），電子天平（AE200），水浴鍋（HHS-6），數顯pH計（pHS-25），噴霧干燥機（LPG-50），離心機（H1650）。

1.2 實驗方法

1.2.1 芝麻粕蛋白質水解物制備

取粉碎后過40目篩芝麻粕粉100 g，加水1 000 mL，使粕粉懸浮于水中，并以1 mol/L NaOH調整pH到10.0，80℃恒溫，200 r/min攪拌下提取4 h后，冷卻到室溫。以1 mol/LHCl調節溶液pH到7.5，按0.2 g/100 g加入復合風味蛋白酶，50℃恒溫，200 r/min攪拌下酶解2 h后，酶解液升溫到90℃并保持15 min滅酶，冷卻，離心（5 000 r/min，10 min），上清液經60℃真空旋轉蒸發，濃縮到固形物含量約15 g/100 g時，停止，得到芝麻蛋白水解液。此蛋白質水解液經噴霧干燥得到固體粉末，密封、干燥、常溫保存，備用。

1.2.2 熱反應條件優化

基本反應體系：芝麻蛋白水解粉0.2 g；還原糖4.0 g（葡萄糖和木糖）；氨基酸2.5 g（甘氨酸、谷氨酸、組氨酸和天冬氨酸）；含硫化合物1.0 g（L-半胱氨酸鹽酸鹽和硫胺素）、水20.0 g；加甘油補充到100 g。體系初始pH以1 mol/LNaOH或1 mol/LHCl調整。

制備工藝：將反應原料混合，加水溶解，加甘油，攪拌均勻→常壓加熱至110℃～160℃冷凝回流反應60 min～120 min→迅速水流冷卻→室溫密封貯藏→第二天感官評價。

1.2.3 香氣綜合評分

采用評分法，由10名經過初步培訓、充分了解烤芝麻香風味的感官評定員組成，對其香氣進行10分制的評定打分（分值越高，烤芝麻香味越純正、濃郁），以平均分值作為評價結果，所得數據在SPSS11.0中進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 熱反應型芝麻香氣制備基本體系的確定

2.1.1 氨基酸和還原糖的選擇

由于在氨基酸與還原糖為主組成的溶液中進行的熱反應以美拉德反應為主，而氨基酸與還原糖的種類對反應產物香型和反應程度有重要影響。常見糖的反應活性順序為D-木糖＞L-阿拉伯糖＞己糖（D-半乳糖＞D-甘露糖＞D-葡萄糖和D-果糖）＞二糖（麥芽糖、乳糖），他們能夠與多種氨基酸進行美拉德反應。通常從價格因素和反應活性綜合考慮，在熱反應制備香精基料時，選擇葡萄糖和木糖較多，因此本實驗確定葡萄糖和木糖為混合還原糖源。在初步實驗時發現，谷氨酸、組氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸等對特征風味的形成有影響，能形成烤芝麻香味，故選擇這些氨基酸作為基本反應氨基酸組成。

經過多次復配實驗和感官評價結果，最終確定木糖和葡萄糖配比為1∶1（質量比），甘氨酸、谷氨酸、組氨酸和天冬氨酸的配比為4∶4∶3∶3（質量比）。

2.1.2 L-半胱氨酸鹽酸鹽和硫胺素添加量對香氣的影響

固定初始pH值為7.0，以L-半胱氨酸鹽酸鹽或硫胺素添加量對芝麻香氣影響做單因素實驗，結果如圖1和圖2所示。從圖1可知，當L-半胱氨酸鹽酸鹽添加量從0.2 g/100 g升到0.8 g/100 g時，烤芝麻味香氣評分隨著添加量增加而升高，繼續升高香氣變化不明顯，甚至變差。這可能與半胱氨酸的Stecker反應產生了H2S、NH3和乙醛等活潑的中間體，其后又繼續反應產生了許多有對芝麻烤香味有貢獻的風味化合物有關。但添加量過多時，加熱又容易產生硫臭味而影響風味。因此L-半胱氨酸鹽酸鹽的合適添加量宜在0.4 g/100 g～0.8 g/100 g之間。

圖1 L-半胱氨酸鹽酸鹽添加量對熱反應芝麻香氣評分值的影響

圖2 硫胺素添加量對熱反應芝麻香氣評分值的影響

由于許多風味物質是含硫化合物，而硫胺素是美拉德反應的一種重要含硫風味物的來源，同時硫胺素的熱降解還會產生H2S、NH3等反應的中間物而影響風味，因此硫胺素的添加可能會影響熱反應風味。從圖2可知，添加少量的硫胺素可以增加烤芝麻味香氣評分值，過量則使風味值明顯下降。因此，硫胺素的合適添加量宜在0.2g/100g～0.4g/100g之間。

2.1.3 初始pH對香氣的影響（見圖3）

圖3 反應pH對熱反應芝麻香氣評分值的影響

反應液初始pH會影響到氨基酸的質子化而對美拉德反應有重要影響。從圖3可以看出，反應pH控制在7.0時風味評價值最高。而過高pH會使糖的焦糖化反應明顯，還可能形成不安全的化合物（國際食用香料工業組織IOFI規定的pH應在3～8）。因此，確定反應初始pH控制在7.0。

2.1.4 反應溫度對香氣的影響

溫度是影響美拉德反應的一個重要因素，反應溫度對烤芝麻香味的影響如圖4所示。結果表明，隨溫度升高，香味評分值不斷增加，但是過高的溫度致使最終產物中雜味成分增多而使評分值明顯下降，并可能帶有焦臭味，還可能炭化。因此，選擇反應溫度宜在140℃～150℃。

圖4 反應溫度對熱反應芝麻香氣評分值的影響

2.1.5 反應時間對香氣的影響

在相同的反應溫度下，反應時間對感官性能的影響明顯，結果如圖5所示。時間太短，熱反應不充分而使風味不夠濃郁；而時間過長，則會產生明顯的糊味和焦臭味。因此，確定反應時間為60 min。

2.2 正交實驗優化熱反應條件

為進一步優化影響熱反應制備烤芝麻香味基料的各因素，采用正交L9（34）設計表，考察L-半胱氨酸添加量、硫胺素添加量、反應時間、反應溫度等四因素三水平對反應產物烤芝麻香精基料風味的影響，以感官評分值的平均值為響應值，因素水平見表1，正交試驗結果見表2，方差分析結果見表3。

圖5 反應時間對熱反應芝麻香氣評價值的影響

從表2、表3中可以看出，四個因素的主次順序為：反應溫度＞硫胺素添加量＞L-半胱氨酸添加量＞反應時間，其中反應溫度和硫胺素添加量的影響達到顯著水平（P＜0.05）。最佳四因素水平組合為A2B2C2D2，即各因素的最佳水平分別為反應溫度140℃、硫胺素添加量0.3 g/100 g、L-半胱氨酸鹽酸鹽添加量0.65 g/100 g、反應時間60 min。

表1 正交試驗因素水平表

表2 L9(34)正交試驗方案與實驗結果

表3 方差分析結果

為驗證正交優化的結果，在反應物配方為：芝麻蛋白水解粉0.2 g、葡萄糖2.0 g、木糖2.0 g、甘氨酸0.71 g、谷氨酸0.71 g、組氨酸0.54 g、天冬氨酸0.54 g、L-半胱氨酸鹽酸鹽0.65 g、硫胺素0.3 g、水20.0 g、甘油補充到100 g條件下，以1 mol/L NaOH或1 mol/LHCl調整體系初始pH到7.0，油浴加熱到140℃冷凝回流反應60 min后，迅速水流冷卻，室溫密封貯藏24 h后進行感官評價。其烤芝麻香味評分平均值為8.9，具有濃郁的烤芝麻香特征，是一種品質良好的熱反應香精基料。

3 結論

烤芝麻香味是人們非常喜歡的一種風味。以芝麻粕蛋白質為原料，通過復合風味蛋白酶進行水解，并以噴霧干燥得到芝麻蛋白粉。以芝麻蛋白粉、氨基酸、還原糖、含硫化合物為基本原料，進行熱反應，制備了具有烤芝麻特征香味的反應型香精基料。通過單因素和正交試驗優化了熱反應組成的配方和熱反應條件。結果表明：在反應物組成為芝麻蛋白水解粉0.2 g、葡萄糖2.0 g、木糖2.0 g、甘氨酸0.71 g、谷氨酸0.71 g、組氨酸0.54 g、天冬氨酸0.54g、L-半胱氨酸鹽酸鹽0.65g、硫胺素0.3g、水20.0 g、甘油補充到100 g的條件下，以1 mol/L NaOH或1 mol/LHCl調整體系初始pH到7.0，油浴加熱到140℃冷凝回流反應60 min后，迅速水流冷卻，得到具有濃郁的烤芝麻香特征，是一種品質良好的熱反應香精基料。

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Preparation ofroast seseam flavor by thermalreaction

HUANGGuang-rong1*ZHANGZhi-di2CHENGWen-wei1ZHAOJing11(College oflife sciences，China jilianguniversity，Hangzhou 310018，China)
2(Zhejianggreen crystal flavor Co.LTD.,Hangzhou 311121，China)

*杭州市科技計劃資助項目（20091832B39）。

2010-07-15