基于豆粕酶解液和脂肪控制氧化技術制備豬肉味香精的研究

王雨生 陳海華 趙 陽 趙延偉

（青島農業大學食品科學與工程學院1，青島 266109）

（青島農業大學學報編輯部2，青島 266109）

前期研究表明豆粕酶解液通過美拉德反應可制備香味濃郁的反應產物［1］，但產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］，其作用機理是脂肪氧化產生大量的C6-C10的脂肪族醛、酮、羧酸等具有較強揮發性的香味物質或前提物質，它們是形成肉類特殊香味的關鍵［3-4］，這些氧化產物均有可能與美拉德反應的中間體發生反應，并且反應產物之間還會進一步反應，生成長鏈烷基取代的雜環類化合物如吡啶、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性化合物的來源［6］，肉香味是脂肪氧化和美拉德反應產物之間達成一種微妙平衡的結果［7］。

近年來，不同氧化程度的脂肪對熱反應豬肉香精感官品質的影響成為學者研究的熱點，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，根據各氧化脂肪的熱反應產物感官評價結果，確定了氧化脂肪-熱反應制備豬肉香精的氧化脂肪控制指標；趙文紅等［9］在半胱氨酸-木糖體系中添加不同氧化狀態的脂肪，以熱反應肉味香精感官品質為指標，確定了氧化脂肪制備的工藝條件，并對制備的豬肉香精中揮發性香氣成分進行了鑒定；徐永霞等［2］以過氧化值、硫代巴比妥酸值和酸值為指標，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，制備熱反應肉味香精的報道很少；且利用GC-MS和電子鼻技術，系統的探討和比較不同氧化程度的脂肪對熱反應肉味香精的香氣成分和整體香氣的影響，國內外也鮮有報道。

由于脂肪的氧化程度及添加量與肉味香精的風味質量有很大的關系，因此本研究主要以豆粕酶解液為原料，以感官評價為指標，研究脂肪的氧化溫度、氧化時間和氧化脂肪的添加量對豬肉味香精感官品質的影響，并利用正交試驗優化脂肪控制氧化技術制備的豬肉味香精的工藝條件；利用GC-MS和電子鼻技術，系統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有限公司；豬脂：市售；中性蛋白酶：石家莊市興達酶制劑有限公司；復合蛋白酶：天津諾奧科技發展有限公司。

其余試劑均為分析純。

1.2 儀器

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

1.3 試驗方法

1.3.1 豆粕酶解液和肉味香精美拉德反應體系的制備

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

1.3.2 精煉豬脂的制備

取豬脂，絞肉機絞碎，置于不銹鋼鍋內，加入400 g蒸餾水，加熱至水耗盡，130℃加熱10 min，用不銹鋼濾網過濾混合物，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，測定其酸價和過氧化物值。取氧化脂肪1～11 g／100 mL酶解液，加入豆粕酶解液進行美拉德反應。評價脂肪氧化溫度、氧化時間和氧化脂肪添加量對熱反應豬肉味香精感官品質的影響。

1.3.4 脂肪酸價和過氧化值的測定方法

酸價和過氧化值分別參照GB／T 5530—2005《動植物油脂 酸值和酸度測定》、GB／T 5538—2005《動植物油脂過氧化值測定》。

1.3.5 熱反應豬肉味香精感官評價

根據《食品感官評價原理與技術》［8］并參照參考文獻［11-12］，由10名經過專業培訓的感官評價員對制備的豬肉味香精進行感官描述和感官評分。感官評分采用5分制，對豬肉味香精的整體風味進行評價，0～1分表示“整體風味差，整體香氣非常不協調”，2～3分表示“整體風味一般、整體香氣不夠協調”，4～5分表示“整體風味好、整體香氣協調統一”。

1.3.6 揮發性風味成分分析

采用固相微萃取法提取風味成分，并參照參考文獻［1］對風味成分的GC-MS分析。

1.3.7 3種樣品電子鼻檢測

電子鼻測定方法與參數：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電子鼻進行測試。采用Winmuster軟件進行數據的采集與處理。

2 結果與討論

2.1 脂肪控制氧化技術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、過氧化值不斷提高，制備的豬肉味香精的整體風味評分先升高而后降低。氧化溫度為130℃時，氧化脂肪的酸價為0.80 mgKOH／g，過氧化值為28.84 mmol／kg，制備的豬肉味香精純正濃郁，回味綿長持久。這主要是由于油脂氧化可生成次級脂肪酸和氫過氧化物，次級脂肪酸可使產物具有刺激性氣味和哈敗味，而氫過氧化物的熱解可提供肉香味物質或肉味前體物質，當豬脂過度氧化時，刺激性氣味掩蓋肉香味而使得產物哈敗味嚴重［13-14］，因此豬脂的最適氧化溫度為130℃。

表1 氧化溫度對脂肪氧化程度和豬肉味香精感官品質的影響

2.1.2 脂肪氧化時間的確定

由表2可知，隨著氧化時間的增加，脂肪的酸價、過氧化值不斷提高，制備的豬肉味香精的整體風味評分先升高而后降低。當氧化時間為2 h時，氧化脂肪的酸價為0.80 mgKOH／g，過氧化值為28.84 mmol／kg，制備的豬肉味香精香味純正濃郁，回味綿長持久，整體風味最佳，因此脂肪的最適氧化時間為2 h。

表2 加熱時間對豬脂氧化程度和豬肉味香精感官品質的影響

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，整體風味的感官評分先升高而后降低。當氧化脂肪添加量為5 g／100 mL酶解液時，反應產生的豬肉香味純正濃郁，回味感綿長持久；繼續增加氧化脂肪，開始出現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 氧化脂肪添加量對豬肉味香精感官品質的影響

2.1.4 豬肉味香精工藝條件的正交試驗

根據單因素試驗結果，采用L9（33）正交試驗對脂肪氧化溫度、氧化時間、氧化脂肪添加量3個因素進行研究，試驗設計及結果見表4。

表4 豬肉味香精正交試驗結果

表4可知，各因素對感官評分的影響大小次序為B＞A＞C，即脂肪的氧化時間是最主要的因素，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條件為A2B2C2，即氧化溫度為130℃，氧化時間為2 h，氧化脂肪的添加量為5 g／100 mL酶解液。在此條件下進行驗證試驗，得到的豬肉味香精的感官評分為4.5。

2.2 豬肉味香精揮發性成分的分析

采用GC-MS分析方法分別對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）的中揮發性化合物進行鑒定，主要揮發成分檢測結果如表5所示。

表5 3種豬肉味香精的揮發性風味成分的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種揮發性化合物。由圖1可知，樣品SM-AR中烴類、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、醛類占的比重較大，分別約占36.2%、16.2%、16.1%；樣品SM-OL-AR中醛類、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揮發性化合物的相對質量分數

與樣品SM-AR相比，樣品SM-RL-AR和SM-OL-AR中烴類、含硫化合物、含氧化合物的相對質量分數較低，而醇類、醛類、酸類的相對質量分數較高。這說明當反應體系中不添加脂肪時，可得到較多量的含硫化合物、糠醛等美拉德反應典型芳香化合物，僅產生較少量的對豬肉味香味有重要貢獻的醛類化合物；添加脂肪（氧化或未氧化）后，含硫化合物的種類和含量降低，尤為顯著的是糠醛的相對含量大幅度下降，同時由于脂肪的氧化降解及美拉德反應體系的脂肪和脂肪降解產物的相互作用，生成了大量的醇類、醛類等對熱反應豬肉味香精有重要貢獻的芳香化合物［1，14］。

與樣品SM-RL-AR相比，樣品SM-OL-AR中烴類、含硫化合物、含氧化合物的種類和相對質量分數降低幅度更大，而醇類、醛類、酸類的相對質量分數增加的更多，說明氧化脂肪對美拉德反應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，添加到美拉德反應體系后，脂肪需要先經過氧化降解才能發生反應；而通過控制氧化得到的氧化脂肪的主要成分是醛類和酮類等羰基化合物、醇類、2-戊基呋喃、油脂氫過氧化物以及未氧化的豬脂等，將其加入美拉德反應體系后，會直接發生醛類等揮發性成分的釋放、油脂氫過氧化物的降解及其降解產物與美拉德反應體系組分的相互作用等多種復雜的反應［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，從而降低了硫化氫與美拉德反應產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體系相互作用，且能更有效的調控美拉德反應。另外，樣品SM-OL-AR中的醛類含量高于樣品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產物的刺激性含硫化合物的相對質量分數比較低，整體氣味變得柔和，同時醛類化合物的相對含量的增加，使得反應產物中帶有濃郁的醛類香味，肉香味變得協調濃郁，這可能是以氧化脂肪作為原料制備的熱反應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3種豬肉味香精的檢測結果

2.3.1 3種豬肉味香精的傳感器信號分析結果

對3種豬肉味香精進行電子鼻檢測分析，獲得電子鼻10個傳感器對3種豬肉味香精氣味的響應圖如圖2所示。每個傳感器對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且各不相同。

圖2 3種豬肉味香精的氣味強度圖

R（7）、R（9）傳感器對3種豬肉味香精的響應值均明顯高于其他傳感器，這2種傳感器均對硫化物類、有機硫化物類物質最靈敏。這說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，對其整體香味有重要貢獻的揮發性的香氣成分均為含硫化合物。

R（7）、R（9）傳感器對3種樣品響應值的高低順序為：SM-AR＞SM-RL-AR＞SM-OL-AR，說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的檢測結果基本一致。

2.3.2 3種豬肉味香精電子鼻響應值的PCA分析

為進一步表征3種豬肉味香精之間氣味的差異，采用PCA法對樣品的氣味指紋數據進行統計，如圖3所示。

圖3 3種豬肉味香精的PCA圖

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

3種香精的氣味存在一定的區別，從樣品SMAR到樣品SM-OL-AR，對第一主成分的貢獻呈逐漸遞減的趨勢，樣品SM-AR對第一主成分的貢獻率最大，樣品SM-OL-AR對第一主成分的貢獻率最小；對第二主成分的貢獻呈先上升后下降的趨勢，樣品SM-RL-AR對第二主成分的貢獻率最大。

由于第一主成分的貢獻率很大，在PC1上樣品SM-OL-AR與其他2個樣品的距離較遠，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，但由于第二主成分的貢獻率很小，因此3種樣品在第二主成分上無明顯差距。

由此可知，由于氧化脂肪對美拉德反應有顯著的調控作用，生成的含硫化合物等美拉德反應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 結論

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

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

3.3 對3種豬肉味香精進行電子鼻檢測分析發現，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其整體香味有重要貢獻的揮發性的香氣成分均為含硫化合物；PCA分析可知第1主成分貢獻率為97.80%，第2主成分貢獻率為2.14%，總貢獻率達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。

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

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