板栗香精的制備及理化性質研究

劉袆帆，鄭文雄，李素芬，肖更生，王琴*，朱衛家，李思梅

(1.仲愷農業工程學院 輕工食品學院，廣州 510225；2.東和食品有限公司，廣東 河源 517547；3.東源縣板栗發展有限公司，廣東 河源 517000)

堅果是營養化合物的豐富來源，因富含維生素和抗氧化劑而對身體有益，近年來，越來越多人喜愛食用堅果，板栗便是堅果家族中的一類[1-2]。板栗(CastaneamollissimaBlume)，又名栗、栗子、風臘，殼斗科栗屬植物，在國內有“木本糧食、干果之王、鐵桿莊稼”之稱，在國外有“健康食品”的美譽。板栗原產自中國，主要分布于越南、中國等國家或地區[3]，富含多種營養物質，其中可被人體吸收并利用的養分多達98%[4]。板栗的食用價值較高，可以通過生食、炒食、蒸煮及烹飪等多種食用方式來攝取營養，將板栗與豆谷類食物合理搭配，還能增強豆谷類食品的營養品質[5]。板栗不僅具有較好的食用價值，而且對預防和治療高血壓、動脈硬化、冠心病等疾病有一定的藥用價值[6]。

目前，板栗加工主要處于初加工階段，深加工面臨著產品種類較少、技術含量欠缺、加工效率較低等問題，由于人們對板栗產品的需求量日益增長，板栗以往的簡單加工已經滿足不了市場，所以板栗的精深加工和綜合利用已經成為趨勢[7]。

食用香精是利用天然或等同香料、合成香料合理調配而成的具有天然食品風味的香精[8]。其按照劑型可分為粉末、液體、膠囊等[9]，其中，粉末香精具有耐高溫且留香時間長的特點，因此在烘焙食品中被廣泛使用[10]。研究發現，目前關于板栗香精的相關研究較少，本實驗將以板栗為主要原料，制備板栗香精，為板栗的進一步精深加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 原料與試劑

原料與試劑見表1。

表1 原料與試劑Table 1 The raw materials and reagents

1.1.2 儀器與設備

儀器與設備見表2。

表2 儀器與設備Table 2 The instruments and equipment

1.2 實驗方法

1.2.1 板栗酶解液的研制

新鮮板栗去殼后用粉碎機粉碎，過80目篩，得到生板栗粉。

生板栗粉、純凈水(生板栗粉和純凈水按照1∶3的比例準確稱取)，60 ℃恒溫并保溫15 min。

淀粉酶酶解：酶解溫度為65 ℃，初始pH為5.0，恒溫反應時間為150 min，調節溫度至90 ℃，高溫滅酶10～15 min，抽濾得到板栗酶解液。

1.2.2 板栗粉末香精的研制工藝

具體研制工藝[11-12]：板栗酶解液、氨基酸、單糖充分混勻→調節pH值→美拉德反應→冷凍干燥→板栗香精。

1.2.3 美拉德反應底物的單因素實驗

1.2.3.1 氨基酸對美拉德反應產物香氣的影響

稱取板栗酶解液100 mL、葡萄糖8 g，二者充分溶解，平均分成四等份，置于250 mL錐形瓶中，分別加入不同配比的氨基酸混合液(見表3)，調整pH值至6.0，反應溫度為80 ℃，并保持恒定，反應時間為90 min，冷卻至室溫，通過冷凍干燥技術制成板栗固體香精。最后將板栗固體香精制成板栗硬糖，進行香氣、色澤的感官評價分析。

表3 氨基酸配比表Table 3 The ratios of amino acids

1.2.3.2 pH值對美拉德反應產物香氣的影響

稱取板栗酶解液100 mL、葡萄糖8 g，二者充分溶解，平均分成四等份，置于250 mL錐形瓶中，均加入10 g L-谷氨酸、10 g L-天冬氨酸，pH值分別調至5.0，5.5，6.0，6.5，反應溫度為80 ℃，并保持恒定，反應時間為90 min，冷卻至室溫，通過冷凍干燥技術制成板栗固體香精。最后將板栗固體香精制成板栗硬糖，進行香氣、色澤的感官評價分析。

1.2.3.3 溫度對美拉德反應產物香氣的影響

稱取板栗酶解液100 mL、葡萄糖8 g，二者充分溶解，平均分成四等份，置于250 mL錐形瓶中，均加入10 g L-谷氨酸、10 g L-天冬氨酸，調整pH值至6.0，反應溫度分別為70，80，90，100 ℃，反應時間為90 min，冷卻至室溫，并通過冷凍干燥技術制成板栗固體香精。最后將板栗固體香精制成板栗硬糖，進行香氣、色澤的感官評價分析。

1.2.4 美拉德反應條件因素的正交實驗

通過單因素分析，得到了板栗固體香精的工藝為L-谷氨酸10 g、L-天冬氨酸10 g、葡萄糖2 g、板栗酶解液25 mL、反應溫度100 ℃、pH值6.5。為了得到最優的反應條件，在單因素實驗的基礎上，將反應溫度、pH值、反應時間、誤差因素作為美拉德反應正交實驗的4個因素，各實驗因素水平見表4[13]。

表4 美拉德反應因素水平

1.2.5 產品感官評價

采用感官評分法，選定10名專業的感官評價員，以板栗固體香精的香氣強度、香氣純度、色澤及感官評價作為產品評分的4項主要評定指標，結果取平均值。設定感官評分標準[14]，見表5。

表5 感官評分標準

1.2.6 色差

進行顏色測定時，用黑板校正調零，以白板為空白對照，將香精均勻鋪平，分別測試3個不同的位置，記錄香精亮度 L*、a*和b*的變化[15]。

1.2.7 粒度

將板栗固體香精溶解在蒸餾水中，采用2000型激光粒度分析儀進行測定[16]。

1.2.8 掃描電鏡分析

將板栗固體香精進行噴金處理，隨后使用掃描電鏡對其進行掃描分析[17]。

2 結果與討論

2.1 氨基酸對板栗固體香精感官評分的影響

圖1 不同氨基酸配比對產品感官評分的影響Fig.1 Effects of different amino acid ratios on the sensory scores of product

添加不同種類的氨基酸對美拉德反應及其結果產生了較大的影響。由圖1可知，曲線呈下降趨勢，說明產品感官評價受不同氨基酸配比的影響較為明顯。據報道，谷氨酸夾雜火腿風味和淡淡的焦糊味，天冬氨酸具有淡淡的花香味，蛋氨酸有淡淡的焦糊味，半胱氨酸伴有醬香味和臭雞蛋氣味[18]。通過實驗發現，第1組由谷氨酸和天冬氨酸組成的氨基酸配比感官評價得分最高，色澤和香氣較佳。而第2，3，4組在第1組氨基酸種類的添加下，分別再添加了蛋氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸，發現均帶有氨基酸本身的刺激性氣味，故感官評價得分較低，香氣不佳。

2.2 pH對板栗固體香精感官評分的影響

圖2 不同pH值對產品感官的影響Fig.2 Effects of different pH values on the sensory scores of product

不同的pH值對美拉德反應及其結果產生了較大的影響。有研究表明，在酸性介質中，中間產物不夠活潑，無法生成大量的芳香物質，而隨著pH 值升高，蛋白質和糖類的降解也隨之加快，有利于芳香物質的形成[19]。由圖2可知，曲線呈上升趨勢。最開始pH值處于5.0～6.0區間時，曲線的上升趨勢較為明顯，而pH值達到6.0～6.5時，上升趨勢漸緩，說明隨著反應液pH值的上升，產品感官評分也逐漸增加，到一定程度時逐漸呈平穩狀態。結果表明，pH值為6.5時，得到的產品色澤和香氣較佳。

2.3 溫度對板栗固體香精感官評分的影響

圖3 不同溫度對產品感官的影響Fig.3 Effects of different temperatures on the sensory scores of product

調節不同的反應溫度對美拉德反應及其結果產生了一定的影響。由圖3可知，曲線呈上升趨勢。當溫度處于70～90 ℃時，感官評價得分逐漸上升，但上升的趨勢弱于90～100 ℃區間，說明隨著反應溫度上升，產品的感官評價得分也逐漸增加，且增速變大。結果表明，反應溫度對感官評價的影響較大且溫度達到100 ℃時，產品的感官評價得分最高，此時為反應最佳溫度，以此反應條件制得的板栗香精色澤和香氣較佳。這可能是由于溫度的升高有助于美拉德反應的進行，產生更多的香味物質[20]。

2.4 美拉德反應條件因素的正交優化結果

表6 正交實驗結果與分析

由表6可知，影響美拉德反應產生風味物質的因素強弱順序為：pH值>反應溫度>反應時間=誤差因素；美拉德反應的最佳條件為：A3B2C1D2，即反應最佳溫度為100 ℃，最佳pH值為6.0，最佳反應時間為100 min。

2.5 最佳反應條件的驗證實驗

將正交實驗得出的產品最佳加工條件與單因素實驗得出的最佳氨基酸比例進行重復實驗驗證[21]，設置4組重復實驗，感官評價得分分別為 37，38，37，39，平均得分為37.75。該實驗結果優于表6中任意一組，故該反應液為實驗制備板栗粉末香精的最佳反應液，溫度100 ℃、pH值6.0、反應時間100 min為制備板栗粉末香精的最佳反應條件。

2.6 色差分析

板栗固體香精色差分析結果見表7。△L*為-20.00±1.05，△a*為3.99±0.34，△b*為28.30±1.21。有研究表明[22]，L*值表示亮度，L*值越大亮度越大，所以板栗固體香精亮度呈現出較暗的趨勢，這可能是美拉德反應的產物引起的。a*值表示有色物質的紅綠偏向，正值越大偏向紅色的程度越大，負值越大偏向綠色的程度越大，說明板栗固體香精主要偏向紅色。而b*值表示有色物質的黃藍偏向，正值越大偏向黃色的程度越大，負值越大偏向藍色的程度越大，說明板栗固體香精主要偏向黃色。

表7 色差分析

2.7 粒徑及形態結構

通過對板栗粉末香精進行粒度測定和顆粒表面形態表征，結果見圖4中A。板栗粉末香精的平均粒徑為(557.23±14.59) nm,分散性為0.53±0.05，粒徑分布均一；由圖4中B可知，板栗粉末香精表面無裂紋，能夠將板栗粉末香精的風味物質保留下來[23-24]，同時表面出現皺褶的現象，這可能是由于真空冷凍干燥使體積膨脹，冷卻后囊壁內壓強減少[25]。

圖4 板栗粉末香精粒徑及形態表征Fig.4 The particle size and morphological characterization of chestnut powder essence

3 結論

研究表明，板栗酶解液25 mL、L-谷氨酸10 g、L-天冬氨酸10 g、葡萄糖2 g；反應條件為溫度100 ℃、反應時間100 min、pH值6.0，以此最優工藝制備得到的板栗香精保留了板栗的香味，同時味道協調、宜人，留香時間長。