利用美拉德反應改善大麥糖化液風味的工藝研究

馬永強，趙 姍，馬 月，姜昌顏

（哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江普通高等學校食品科學與工程重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150076）

利用美拉德反應改善大麥糖化液風味的工藝研究

馬永強，趙 姍，馬 月，姜昌顏

（哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江普通高等學校食品科學與工程重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150076）

研究大麥糖化液的美拉德反應條件，以感官評價為指標，通過單因素試驗和正交試驗對美拉德反應的條件進行優化，分別探討了pH值、反應溫度和反應時間等因素對風味物質產生的影響，確定了最佳反應條件為pH值10，反應溫度100℃，反應時間1 h。通過感官評價可以確認，美拉德反應可以改善大麥糖化液風味；還探討了添加氨基酸對美拉德反應風味物質產生的影響，當亮氨酸、組氨酸、賴氨酸的添加量達到0.2 g/100 mL時，可以明顯改善大麥液的風味。

大麥糖化液；美拉德反應；感官檢驗；風味

近年來，隨著生活水平的提高，人們越來越追求食品的品質，包括食品的色、香、味及營養。在食品的熱加工過程中發生的美拉德反應會對食品產生影響，例如美拉德反應使面包產生誘人的金黃色和烤面包風味、烤肉的色澤和烤肉風味、咖啡的焙烤風味，以及花生在油炸中產生風味和色澤都與美拉德反應過程息息相關［1-3］。

美拉德反應又稱羰氨反應，指氨基化合物和羰基化合物之間經縮合、聚合，最終生成類黑精的反應。能夠參與反應的羰基化合物包括醛、酮和還原糖，氨基化合物包括氨基酸、蛋白質、胺和肽。由于產物是棕色的，也被稱為褐變反應［4］。美拉德反應是一種非酶褐變反應，常見于食品加工過程中，反應產物除類黑精外，還有還原酮、醛和雜環化合物等物質生成［5］，這些物質是食品色澤和風味的主要來源。幾乎所有含有羰基和氨基的食品在加熱條件下均能產生美拉德反應，該反應在食品加工和貯藏過程中也會自然發生。美拉德反應受很多因素影響，這些因素包括反應物種類、反應溫度、反應時間、水分活度、pH值及金屬離子等。美拉德反應的產物包括類黑色素、含氧雜環呋喃（酮）類、含氮雜環的吡嗪類、吡咯類等，這些產物影響食品的色澤和風味。

試驗通過大麥在糖化過程中控制美拉德反應條件，改變pH值、反應溫度和反應時間進行單因素試驗與正交試驗，以及氨基酸種類對美拉德反應產生的影響，進行感官評價優化美拉德反應條件，提高大麥糖化液品質。通過測定大麥糖化液進行反應前后的還原糖和游離氨基酸，探究美拉德反應最適條件。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大麥芽，黑龍江省北大荒麥芽有限公司購買；甘氨酸，天津市博迪化工有限公司產品；磷酸氫二鈉，中國·天津市巴斯夫化工有限公司產品；磷酸二氫鉀，天津基準化學試劑有限公司產品。

1.2 主要儀器與設備

W201B型恒溫水浴鍋，上海申勝生物技術有限公司產品；HR-202型電子天平，賽多利斯科學儀器有限公司產品；SYQ-DSX-280B型不銹鋼壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫療器械廠產品；FW177型中草藥粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司產品。

1.3 工藝流程

大麥→粉碎→蛋白質休止→糖化→糖化液成品→美拉德反應。

1.4 測定方法

1.4.1 麥芽品質分析

對大麥相關指標的測定：大麥芽水分含量測定、大麥芽浸出物含量測定、粗細粉差測定、糖化力測定、蛋白質溶解度測定及α-氨基氮測定。

1.4.2 感官評價

美拉德反應糖化液感官評價標準見表1。

表1 美拉德反應糖化液感官評價標準

感官評價總分值為100分。感官測試小組成員由10位男士和10位女士組成，各自獨立評分，所得評分值的總和除以20為樣品得分［6］。

1.5 美拉德反應影響因素研究

分別考察pH值、反應溫度和反應時間對感官評價的影響，確定各因素的優水平，為正交試驗因素水平的確定提供依據。

1.5.1 pH值對感官評分的影響

取5個燒杯，編為1，2，3，4，5號，各加入100 mL大麥糖化液，分別使用緩沖液將大麥糖化液的pH值調到8，9，10，11，12，然后將燒杯置于100℃水浴鍋中恒溫加熱1 h后取出，自然冷卻至25℃，進行感官評價，得分最高的組即為該因素的較優水平。

1.5.2 反應溫度對感官評分的影響

取5個燒杯，編為1，2，3，4，5號，各加入100 mL大麥糖化液，使用緩沖溶液分別將大麥糖化液pH值調至10，然后按編號將燒杯分別置于80，90，100℃的水浴鍋和110，120℃滅菌器中恒溫加熱1 h，然后取出并自然冷卻至25℃，進行感官評價，得分最高的組即為該因素的較優水平。

1.5.3 反應時間對感官評分的影響

取5個燒杯，編為1，2，3，4，5號，各加入100 mL大麥糖化液，使用緩沖溶液分別將大麥糖化液pH值調至10，然后按編號將燒杯置于100℃恒溫水浴中分別加熱1，2，3，4，5 h，然后取出并自然冷卻至25℃，進行感官評價，得分最高的組即為該因素的較優水平。

1.5.4 正交試驗

根據單因素試驗的結果，確定正交試驗各因素水平設計。

正交試驗因素與水平設計見表2。

表2 正交試驗因素與水平設計

1.5.5 氨基酸對美拉德反應的影響

初步設計出若干組反應條件，并對亮氨酸、賴氨酸、組氨酸根據正交試驗所得到的最佳反應條件下進行美拉德反應，分別對亮氨酸、賴氨酸、組氨酸做影響試驗。通過對反應后的大麥糖化液進行感官評價，確定各因素的最優水平。

氨基酸添加量見表3。

表3 氨基酸添加量/g·（100 mL）-1

2 結果與分析

2.1麥芽品質分析

原料麥芽品質分析結果見表4。

2.2 通過感官評價對美拉德反應進行優化

根據大麥糖化液美拉德反應工藝研究的感官評價表，分析pH值、反應溫度及反應時間對感官評價的影響。

2.2.1 pH值對感官評分的影響

pH值對感官評分的影響見圖1。

由圖1可知，pH值從8開始到12終止，呈先上升再下降的趨勢。從pH值為8～10呈緩慢上升趨勢，接著以緩慢的趨勢下降；在pH值為10時達到最高點，即評價最高。原因在于一般美拉德反應隨著pH值（3～10）上升呈上升趨勢，因為在偏酸性環境中，反應速率降低，美拉德反應的中間產物變得不活潑，從而得不到大量的芳香類物質。在堿性介質中，氨基酸呈陰離子態，此時氨基酸的反應性加強，反應速度加快。在酸性介質中N-葡糖胺容易被水解，而N-葡糖胺是美拉德反應產生風味物質的重要前驅物，因此從pH值8～10呈上升趨勢，當pH值為10時美拉德反應風味最好，在pH值繼續升高時感官評價下降，可能是因為堿性太強影響已產生的風味物質。通過研究發現，pH值對美拉德反應的影響最為劇烈。

表4 原料麥芽品質分析結果

圖1pH值對感官評價的影響

2.2.2 反應溫度對感官評價的影響

反應溫度對感官評價的影響見圖2。

圖2 反應溫度對感官評價的影響

由圖2可知，在反應溫度影響中，從80～90℃呈緩慢上升，然后到100℃快速上升；在100℃時達到最高點，然后隨著反應溫度升高，呈下降的趨勢。美拉德反應速率是隨著反應溫度的升高而加快，因此呈上升趨勢，因為反應溫度過高會破壞氨基酸和糖類，并且產生的風味物質會隨反應溫度升高有所揮發。

2.2.3 反應時間對感官評價的影響

反應時間對感官評價的影響見圖3。

圖3 反應時間對感官評價的影響

由圖3可知，隨反應時間延長，感官評價呈下降趨勢，在1 h時為最高點，然后緩慢下降。因為當反應時間達到1 h時，感官評價急劇下降，因過長的反應時間會產生明顯的煳味和含硫刺激味；然而反應時間過短，美拉德反應不夠充分，產生的風味不夠濃郁，因此最佳反應時間為1 h。

2.2.4 正交試驗結果與分析

正交試驗因素與水平設計見表5，正交曲線趨勢見圖4，正交試驗方差分析見表6。

表5 正交試驗因素與水平設計

圖4 正交曲線趨勢

由表5和圖4可知，pH值對感官評價的影響最強，反應溫度強于反應時間，大麥糖化液美拉德反應工藝最佳參數為pH值10，反應溫度100℃和反應時間1 h。

由表6可知，pH值的影響極顯著，反應溫度和反應時間為顯著。

表6 正交試驗方差分析

2.3 氨基酸對美拉德反應影響

2.3.1 感官評價

氨基酸對美拉德反應影響感官評價見表7。

表7 氨基酸對美拉德反應影響感官評價

由表7可知，添加氨基酸影響美拉德反應風味物質的產生較為明顯，其中賴氨酸影響＞亮氨酸＞組氨酸，其添加量以0.2 g/100 mL為宜。

2.3.2 感官檢驗評價

（1）不添加氨基酸大麥糖化液具有典型的美拉德風味，以甜為主，有典型的太妃糖味。

（2）添加亮氨酸0.2 g/100 mL具有典型的焙烤風味，焦香味明顯，有濃郁的聞香與谷物香氣；添加量為0.5 g/100 mL的具有明顯烤杏仁風味；添加0.8 g/100 mL的變化不明顯。

（3）添加0.2 g/mL賴氨酸具有焦香味但偏苦澀，特殊香氣，有類似堅果味，杏仁的風味，堅果味明顯；添加0.5 g/100 mL賴氨酸的香味最高，具有烤杏仁風味，口味較薄，焦香味明顯，但堅果味不突出；添加量為0.8 g/100 mL的風味變化不大。

（4） 添加量為0.2 g/100 mL組氨酸與添加量為0.2 g/100 mL亮氨酸底味相似，有堅果味、焙烤味，口味較為圓潤，但焦香味不明顯；0.5 g/100 mL與0.8 g/100 mL變化不大。

4 結論

大麥糖化液的美拉德反應優化條件為pH值10，反應溫度100℃，反應時間1 h。大麥糖化液在進行美拉德反應前后其風味有所變化，甜度增高，出現濃郁的焙烤香氣和焦香味，具有典型的太妃糖風味，顏色也有所加深。

氨基酸在美拉德反應中可以提高大麥糖化液風味，最佳添加量為亮氨酸、組氨酸、賴氨酸各0.2 g/100 mL。氨基酸使大麥糖化液風味有所改變，添加亮氨酸具有典型的焙烤風味，焦香味明顯，有濃郁的聞香與谷物香氣。添加賴氨酸具有焦香味但偏苦澀，香氣特殊，有類似堅果、杏仁的風味，堅果味明顯，口味較為圓潤。添加組氨酸具有烤杏仁風味和焦香味。

［1］樂任思，王世平.美拉德反應對焙烤花生特征風味形成的影響 ［J］.食品科技，2011（2）：76-80.

［2］肖懷秋，李玉珍，林親錄，等.美拉德反應及其在食品風味中的應用研究 ［J］.中國食品添加劑，2005（2）：27-30.

［3］蔡妙顏，肖凱軍.美拉德反應與食品工業 ［J］.食品工業科技，2003，14（7）：90-93.

［4］付莉，李鐵剛.簡述美拉德反應 ［J］.食品科技，2006（12）：9-12.

［5］汪東風，孫麗平，張莉，等.非酶褐變反應的研究進展 ［J］.農產品加工（學刊），2006（10）：9-18.

［6］Lawless H T，Heymann H.食品感官評價原理與技術（中譯本） ［M］.北京：中國輕工業出版社，2001：105-106.◇

Study on Process Improvement of Barley Saccharification Liquid Flavor by Maillard Reaction

MA Yongqiang，ZHAO Shan，MA Yue，JIANG Changyan
（Food Engineering College，Harbin University of Commerce，Heilongjiang College of Food Science and Engineering Key Laboratory，Harbin，Heilongjiang 150076，China）

Maillard reaction conditions on saccharification of barley juice are studied sensory scores as an indicator of the Maillard reaction conditions are optimized by single factor and orthogonal experiments are discussed pH，reaction temperature and reaction time and other factors affecting the flavor substances to determine the optimal reaction conditions：pH 10，temperature of 100℃，reaction time is 1 h.Through sensory testing can confirm the Maillard reaction can be improved saccharification liquid barley flavor.Also this paper discusses the effect of addition of amino acids to the Maillard reaction flavor produced when leucine，histidine，lysine added amount reached 0.2 g/100 mL at large wort can significantly improve flavor. Key words：mash liquor；Maillard reaction；sensory evaluation；flavor

TS201

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.01.009

2015-11-05

馬永強（1963— ），男，碩士，教授，研究方向為食品生物技術。