反應時間對牛肉、牛骨美拉德反應產物風味品質的影響

李迎楠++劉文營++張順亮++李家鵬++陳文華++曲超++艾婷++成曉瑜

摘 要：以牛肉、牛骨等為研究對象，分析不同反應時間對美拉德反應產物風味品質的影響。結果表明：反應時間不同，美拉德反應產物中揮發性風味物質種類及相對含量均存在明顯差異，反應時間為30、45、60、75、90 min條件下分別檢測出42、40、43、43、41 種揮發性風味物質。反應溫度為105 ℃，反應時間為60 min時，美拉德反應產物中揮發性風味物質含量高達92.95%，具有特征風味的醛、酮類化合物的含量為47.38%。運用電子鼻分析可知，不同反應時間美拉德反應產物的主成分之間有顯著性差異，利用主成分分析可以很好地區分不同反應時間下的美拉德反應產物。所得到的美拉德反應產物肉香味濃郁，回味悠長。

關鍵詞：牛肉；牛骨；美拉德反應；反應時間；揮發風味物質；電子鼻

Effect of Reaction Time on the Flavor Quality of Maillard Reaction Products from Beef Meat and Bone Hydrolysates

LI Yingnan， liu Wenying， ZHANG Shunliang， LI Jiapeng， CHEN Wenhua， QU Chao， AI Ting， CHENG Xiaoyu*

（China Meat Processing and Engineering Center， China Meat Research Center， Beijing Academy of Food Sciences， Beijing 100068， China）

Abstract： This study was concerned with the effect of reaction time on the generation of flavor compounds from the Maillard reaction of beef meat and bone hydrolysates. The composition and relative contents of volatile compounds in the Maillard reaction products at different reaction times were significantly different. A total of 42， 40， 43， 43 and 41 volatile compounds were detected upon reaction for 30， 45， 60， 75 and 90 min， respectively. The reaction at 105 ℃ for 60 min yielded as high as 92.95% volatile flavor compounds in the products with aldehyde and ketone responsible for the characteristic flavor together accounting for 47.38%. Electronic nose analysis showed significant differences in major volatile components among the reaction products at different reaction times， which could be clearly discriminated from each other by principal component analysis. The Maillard reaction products had a strong meat flavor with a long lingering aftertaste.

Key words： beef meat； beef bone； Maillard reaction； reaction time； volatile flavor compounds； electronic nose

DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.05.001

中圖分類號：TS251.94 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2016）05-0001-05

引文格式：

李迎楠， 劉文營， 張順亮， 等. 反應時間對牛肉、牛骨美拉德反應產物風味品質的影響[J]. 肉類研究， 2016， 30（5）： 1-5. DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.05.001. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

LI Yingnan， liu Wenying， ZHANG Shunliang， et al. Effect of reaction time on the flavor quality of maillard reaction products from beef meat and bone hydrolysates[J]. Meat Research， 2016， 30（5）： 1-5. （in Chinese with English abstract） DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.05.001. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

影響美拉德反應的因素較多，反應產物的性質及結構受氨基酸及糖的種類的影響，而且還與反應時間、溫度及水分含量等有關。Wronkowska等[1]研究發現反應時間對蕎麥美拉德反應產物的顏色有顯著影響，反應時間為30 min，160 ℃條件下可獲得營養型蕎麥產品；Qian等[2]通過研究豬血漿蛋白水解物-單糖美拉德反應模型發現，美拉德反應產物的顏色、褐變程度及中間產物的含量隨反應時間的增加而增加，并可提升反應產物的抗氧化能力。劉平等[3]研究發現在大豆肽-木糖美拉德反應體系中，隨著反應時間的延長，體系的褐變強度逐漸增強，反應時間控制在120～150 min，所得的美拉德產物可提升鮮味、醇厚味和持續感；孫芳達等[4]研究發現以豬骨蛋白水解物和葡萄糖-木糖作為反應原料建立的美拉德反應體系，延長加熱時間會導致美拉德反應中間產物和氨基酸態氮損失率上升，熱反應時間為40 min條件下，在該體系得到的美拉德產物較好。

目前，關于反應時間對美拉德反應產物風味品質影響的相關研究較少，大部分僅局限于對成品中風味物質的鑒定。本研究利用生物酶解技術得到牛肉酶解物及牛骨酶解物，添加一定量的木糖、水解植物蛋白（hydrolyzed vegetable protein，HVP）、葡萄糖等進行美拉德反應，通過氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectromete，GC-MS）聯用、電子鼻傳感器等方法，分析不同反應時間對美拉德反應產物風味品質的影響，考察不同反應時間特征風味的變化情況，為研究美拉德反應產物提供理論技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛肉、牛骨市售。

復合動物蛋白酶、風味蛋白酶 諾維信投資有限公司；葡萄糖、半胱氨酸、甘氨酸等均為食品級。

1.2 儀器與設備

TRACE高速組織搗碎機、1310氣相色譜-TSQ8000質譜聯用儀 美國Thermo公司；DB-Wax 75?m CAR/PDMS固相微萃取（solid phase micro extraction，SPME）針

美國J&W公司；便攜式電子鼻傳感器 德國Airsense

公司。

1.3 方法

1.3.1 牛肉酶解物、牛骨酶解物制備

參考文獻[5-6]方法，稱取新鮮牛肉，按質量比1∶1加入蒸餾水，經高速組織搗碎機攪碎，加入質量分數為0.4%風味蛋白酶，50 ℃條件下酶解3 h，滅酶后冷卻至室溫備用。取新鮮牛骨破碎后加熱除油脂，取骨渣酶解，溫度為55 ℃，復合動物蛋白酶添加量為15 mg/g，酶解4 h；風味蛋白酶添加量為10 mg/g，酶解2 h；收集酶解液過濾、凍干后備用。

1.3.2 美拉德反應

準確稱取牛肉水解液50 g、牛骨酶解物4 g、木糖5 g、葡萄糖2 g、半胱氨酸5 g、HVP 30 g、丙氨酸1.5 g、甘氨酸3 g混合均勻，反應溫度為105 ℃，美拉德反應時間分別為30、45、60、75、90 min，考察不同反應時間對美拉德反應產物風味品質的影響。

1.3.3 揮發性成分的GC-MS分析

樣品前處理：取1 mL美拉德反應產物樣品裝入瓶中，50 ℃水浴平衡30 min，SPME針頭萃取30 min后，進入GC-MS進行分離和分析。

色譜條件：色譜柱DB-Wax極性柱；柱流速1.0 mL/min；載氣：He（99.999%）；進樣口溫度250 ℃，柱溫：起始溫度35 ℃，保持3 min后以5 ℃/min升溫到200 ℃，再以10 ℃/min升到250 ℃保持5 min。

質譜條件：傳輸線溫度260 ℃；離子源溫度280 ℃；質譜質量掃描范圍設定為40～600 u[7-8]。

1.3.4 電子鼻傳感器分析

電子鼻傳感器中不同金屬氧化物半導體型化學傳感元件所對應的敏感物質類型不同[9]。不同反應時間條件下得到的美拉德反應產物不同，進而影響主成分風味物質的種類和相對含量，因此在傳感器上呈現不同的氣味感應信號。準確量取3 mL美拉德反應產物樣品，25 ℃恒溫環境平衡2 h，傳感信號在60 s后基本穩定，選定信號采集時間為70 s。

2 結果與分析

2.1 GC-MS測定分析結果

利用GC-MS對不同時間條件下美拉德反應產物進行分析，其揮發性成分總離子流色譜圖如圖1所示。采用面積歸一化法對各成分進行定量分析，主要揮發性成分分析結果如表1、圖2所示。美拉德反應時間不同，反應產物中揮發性風味物質種類及相對含量均存在明顯差異。

經GC-MS分析可知，反應時間為30、45、60、75、90 min條件下分別檢測出42、40、43、43、41 種揮發性風味物質，其中醇類、醛類、酮類化合物含量相對較高；揮發性風味物質相對含量分別為87.11%、91.79%、92.95%、90.62%、89.77%，其中反應時間為60 min條件下，美拉德反應產物中揮發性風味物質含量高達92.95%。

醛酮類化合物是肉類脂肪加熱后肉香成分的特征化合物，揮發性風味物質中若除去醛、酮類化合物，則肉品特有的風味消失，所以醛、酮類化合物對產品肉香味的形成起到不可忽視的作用[10]。美拉德反應時間為60 min時，醛、酮類化合物相對含量最高，達到47.38%，其次為反應時間45 min和30 min時。醛類化合物的閾值較低[11]，具有很強的與許多其他物質重疊的風味效應。苯甲醛被描述為脂香、苦杏仁、櫻桃及堅果香味；David等[12]發現2-甲基丁醛、3-甲基丁醛對牛肉風味的呈現有重要作用，二者均具有令人愉快的水果香氣；甲硫基丙醛具有強烈的易擴散的烤肉香和焦香的香氣特征[13]。酮類化合物中含量較高的丙酮、丁酮可能由多不飽和脂肪酸碳鏈的β氧化和脫羧作用產生，有獨特的清香和果香，并隨碳鏈的增長賦予更強的花香特征[14]。3-羥基-2-丁酮等羥基酮類具有愉快的奶油香味，可能是在美拉德反應過程中產生的；2-乙酰基呋喃則具有烤香、煙熏香及堅果香[15]。

直鏈飽和醇的香味對于肉制品的風味貢獻很小，但隨著碳鏈的增長，可以產生清香、木香及脂肪香的特征，而不飽和醇閾值較低[16]。不同反應時間條件下醇類化合物除糠醇外其余物質含量相當，而反應時間為75、90 min時，糠醇含量相對較高，糠醇具有焦糖香及甜香等氣味，但是過量則會引起較重的苦味，對美拉德反應產物的風味產生一定的影響。

酯類化合物能夠賦予食品醚香和甜的水果香氣，短鏈脂肪酸水解產生的甲基酮和內酯可能對肉類的風味產生影響[17]。酸類化合物則可能是由相應的醇、醛在美拉德反應過程中高溫氧化得到的。不同反應時間下酯類化合物及酸類化合物相對含量相差不大，酯類化合物的整體含量不高，但對整體風味卻有一定的協調作用，其中含量相對較高的乙酸酯類具有愉快的水果香氣，酸類化合物中含量相對較高的乙酸則呈現刺激、尖酸的氣息。

含氮類雜環化合物是烤肉制品中最重要的香氣物質，多數雜環類化合物具有肉香味[18]。烷基吡嗪通常被描述為烤香味，具有堅果香或烘香的風味特征，不同反應時間下美拉德反應產物檢測出的含氮類化合物主要有2-甲基吡嗪、2，5-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪及2，3，5-三甲基吡嗪。反應時間為60min時，含氮類化合物含量相對較高，達到7.17%，其中吡嗪類化合物相對含量高達7.14%，其他條件下含氮類化合物含量相差不大。此外，酚類化合物檢測出的相對含量較少，愈創木酚具有可口的肉香及煙熏味[15]，2，6-二甲氧基苯酚則被描述為甜香、木香、煙熏香。

綜合上述分析得到，反應時間為60 min時，美拉德反應產物中揮發性物質相對含量較高，達到92.95%，其中具有特征風味的醛、酮類化合物的含量為47.38%，吡嗪類化合物含量為7.17%，在該配方條件下反應時間為60 min較為適宜，此時美拉德反應產物肉香味濃郁，回味悠長。

2.2 電子鼻傳感器分析結果

圖 2 不同牛骨酶解物添加量肉味香精的PCA分析（a）和LDA分析（b）

Fig.2 PCA analysis （a） and LDA analysis （b） of different amount of bovine hydrolysates

由圖2a可知，PC1、PC2的方差貢獻率分別為84.68%和11.65%，總貢獻率為96.33%，說明在整體香氣成分水平上美拉德反應產物中主成分可以很好地反映多指標信息[19-20]。不同反應時間下各數據點均分布在各自的區域內，說明不同反應時間下美拉德反應產物的主成分之間有顯著性差異；沿PC1方向變化很大，說明不同反應時間下美拉德反應產物的風味發生明顯變化，利用PCA方法可以很好地區分不同反應時間下的美拉德反應產物。由圖2b可知，LD1、LD2的方差貢獻率分別為49.01%和32.72%，其中反應時間為45 min和60 min時有部分重疊，說明二者之間具有一定的相似性，其余數據分布較為分散。在LD2方向上，90 min條件下美拉德反應產物與其他4組相距較遠，可能是由于反應時間過長，導致反應產物產生了與其他組不同的物質。通過比較可知，PCA分析方法比LDA分析方法更能有效地區分各反應條件下美拉德反應產物，5 種樣品間的風味成分存在顯著性差異，不同反應時間對美拉德反應產物風味產生一定的影響。

3 結 論

美拉德反應時間不同，反應產物中揮發性風味物質種類及相對含量均存在明顯差異。反應時間為30、45、60、75、90 min時分別檢測出42、40、43、43、41 種揮發性風味物質，其中醇類、醛類、酮類化合物含量相對較高；揮發性風味物質相對含量分別為87.11%、91.79%、92.95%、90.62%、89.77%。美拉德反應產物中主要揮發性風味成分物質包括：2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、甲硫基丙醛、3-羥基-2-丁酮、2-乙酰基呋喃、糠醇、2-甲基吡嗪、2，5-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪及2，3，5-三甲基吡嗪等。綜合分析可知，反應溫度為105 ℃，反應時間為60 min條件下，美拉德反應產物中揮發性風味物質含量高達92.95%，與其他反應時間相比具有較大的優勢，其中該條件下具有特征風味的醛、酮類化合物的含量為47.38%，吡嗪類化合物含量為7.14%，此時美拉德反應產物肉香味濃郁，回味悠長，具有良好的香氣；運用電子鼻分析可知，不同反應時間下美拉德反應產物的主成分之間有顯著性差異，利用PCA方法可以很好地區分不同反應時間下的美拉德反應產物，不同反應時間對美拉德反應產物風味產生一定的影響。

本研究以牛骨、牛肉、木糖等為原料進行美拉德反應，并對不同反應時間下美拉德產物風味品質進行分析，判斷出較為適宜的反應時間，得到風味較好的美拉德反應產物，為美拉德反應的研究提供一定的理論參考。

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