不同干燥方式對熱反應雞粉揮發性風味物質的影響

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(1.湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究所/湖北省農業科技創新中心,湖北武漢 430064;2.湖北工業大學生物工程與食品學院,湖北武漢 430068;3.武漢風味食品有限公司,湖北武漢 430014)

隨著人們生活水平的提高和生活節奏的加快,營養價值高、食用便利和安全衛生的雞肉風味方便食品、休閑食品產量逐年增加,從而帶動雞肉味調味料產業的發展。在膨化食品、方便食品的應用上,多以粉末狀雞肉味調味粉作為產品定香定味外撒粉,市場需求量大。雞肉味調味粉是以雞骨酶解液為原料,經美拉德反應并添加調味配料后干燥制得。

目前,相關研究多集中在酶解工藝優化及美拉德反應(熱反應)對風味的影響[1-6]。丁小燕等[1]采用雙酶法(中性蛋白酶和Flavourzyme復合風味酶)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化,水解度可達20.47%,得到酶解產物香氣濃郁,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雞肉香精,風味分析及感官評價結果表明,白湯雞骨素酶解液(4‰復合風味蛋白酶和2‰復合蛋白酶酶解處理)經熱反應后醛酮、雜環類等特征化合物的濃度明顯增加,產品的烘烤香、脂肪香和肉香更加飽滿。而關于干燥方式對熱反應雞粉揮發性風味物質的影響研究較少。

本研究以雞骨酶解液為原料,經美拉德反應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-質譜聯用法(HS-SPME-GC/MS)對干燥前后樣品進行揮發性風味物質分析,并用掃描電子顯微鏡(SEM)對樣品表面形貌進行觀察,以期為粉狀肉味調味品工業化生產提供實驗基礎和科學依據。

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、復合蛋白酶MF101(80000 U/g)、風味蛋白酶FF104(80000 U/g) 安琪酵母股份有限公司;C8～C30正構烷烴標準品 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調溫電熱套 北京中興偉業儀器有限公司;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-質譜聯用儀(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 制備熱反應雞粉 反應物料(以100 g計)的制備:酶解產物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:反應產物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(復合蛋白酶、風味蛋白酶)→添加反應物料→100 ℃回流熱反應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%的復合蛋白酶和0.03%風味蛋白酶控溫酶解1 h,添加反應物料,100 ℃回流熱反應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,質量掃描范圍35～450 m/z。

保留指數(RI):在與樣品相同色譜條件下,對C8～C30正構烷烴標準品進行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烷烴碳原子數;t為未知化合物保留時間,tn和tn+1為相應正構烷烴保留時間(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。

1.3 數據處理

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,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以內確定為同一化合物。

表1 雞粉中揮發性風味物質GC-MS分析結果Table 1 The result of GC-MS analysis of volatiles from chicken powder

續表

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進行數據處理及繪圖。

2 結果與討論

2.1 揮發性風味物質分析

Con、MD和VD三種樣品的HS-SPME-GC/MS測定結果如表1所示,通過數據庫檢索和RI值比對,在所有樣品中共檢測出73種揮發性風味物質。其中Con樣品共檢出62種揮發性風味物質,以醇類、萜烯類、酯類為主;MD樣品共檢出39種揮發性風味物質,以醇類、萜烯類、酯類為主;VD樣品共檢出31種揮發性風味物質,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生成的雜環類化合物,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,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生成的雜環類化合物,如:4-乙基-2-甲氧基苯酚[14-15](4-EG)、2-乙酰基吡咯[16-17]等;烘烤香主要來源于美拉德生成的雜環類化合物,如:2-戊基呋喃[18]、2-乙酰基呋喃[19]等;堅果香主要來源于美拉德生成的雜環類化合物,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。

雜環類、醛類、萜烯類、醇類和酯類化合物對熱反應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,大量風味化合物隨水分的失去而減少,干燥時間越長,風味化合物減少越多。因此,真空干燥較微波干燥損失更多風味化合物,與鄧媛元等[23]的研究結果一致。且在微波干燥過程中,物料內部溫度較高,美拉德反應繼續進行,造成雜環類化合物增多,與周超等[24]的研究結果一致。

綜上可以看出,不同干燥處理的熱反應雞粉中,揮發性風味物質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性風味物質,而且在美拉德反應下生成新的雜環類化合物,使雞粉風味得到增強,效果相對更佳。

2.2 微觀結構分析

如圖2所示,不同干燥方式雞粉的表面微觀結構具有較大區別。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,結果如圖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。

雞骨泥經蛋白酶酶解后產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與反應液發生化學反應生成CO2。在微波干燥條件下,物料內部的極性分子(主要為水)急速運動使物料內部溫度急劇升高,反應產生的CO2體積迅速增大直至氣泡破裂,從而形成類似火山爆發的火山口狀孔洞,這些孔洞在干燥過程中有利于物料內部水分擴散。在真空干燥條件下,物料內外的壓差驅使CO2從物料內部緩慢移動至外部,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量、較大孔洞面積使其干燥所需的時間較短,從而導致較少的揮發性風味物質損失;而真空干燥所形成的較少孔洞數量、較小孔洞面積使其干燥所需的時間較長,從而導致較多的揮發性風味物質損失,與SPME分析結果一致。

3 結論

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種揮發性化合物,以萜烯類、酯類、醇類為主。對熱反應雞粉香氣起主要貢獻的雜環類化合物,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性風味物質,且在干燥過程中生成新的雜環類化合物,使雞粉風味得到增強,效果相對更佳。SEM分析結果表明,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。