大豆蛋白美拉德反應風味產物在碧根果加工中的減鹽應用

邱敏 陳智琦 紀虹宇 宋家臻 孫漢巨 何述棟

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.03.006

引文格式：邱敏，陳智琦，紀虹宇，等.大豆蛋白美拉德反應風味產物在碧根果加工中的減鹽應用[J].中國調味品，2024，49（3）：33-38.

QIU M， CHEN Z Q， JI H Y， et al.Application of Maillard reaction flavor products of soy proteins in salt reduction during processing of pecan[J].China Condiment，2024，49（3）：33-38.

摘要：文章采用大豆蛋白水解產物制備美拉德反應風味產物，測定了游離氨基酸含量變化，采用電子舌系統進行感官特性分析。通過單因素實驗及正交實驗探究了食鹽添加量、大豆蛋白美拉德反應風味產物添加量、白砂糖添加量及保濕干燥時間對碧根果產品感官評分的影響。結果顯示，大豆蛋白美拉德反應風味產物具有鮮味特征，在調味液中添加美拉德反應風味產物之后，食鹽添加量由7.5%降低至1.5%。當食鹽、美拉德反應風味產物、白砂糖在調味液中的添加量分別為1.5%、15%、9.5%，保濕干燥時間為3.5 h時，碧根果產品感官評價接受度最高。該研究結果可為大豆蛋白美拉德反應風味產物在休閑堅果加工過程中的減鹽應用提供理論和數據參考。

關鍵詞：碧根果；美拉德產物；大豆蛋白；減鹽；調味液

中圖分類號：TS255.6????? 文獻標志碼：A????? 文章編號：1000-9973（2024）03-0033-06

Application of Maillard Reaction Flavor Products of Soy Proteins in Salt Reduction During Processing of Pecan

QIU Min1， CHEN Zhi-qi1， JI Hong-yu1， SONG Jia-zhen2， SUN Han-ju1， HE Shu-dong1*

（1.School of Food and Biological Engineering， Hefei University of Technology， Hefei 230601，

China; 2.Anhui Tianmei Food Co.， Ltd.， Hefei 234300， China）

Abstract： In this paper， soy protein hydrolysate is used to prepare Maillard reaction flavor products， the change of the content of free amino acids is measured， and the sensory characteristics are analyzed by electronic tongue system. The effects of the addition amount of salt， soy protein Maillard reaction flavor products， white granulated sugar and moisturizing and drying time on the sensory score of pecan products are investigated by single factor experiment and orthogonal experiment. The results show that Maillard reaction flavor products of soy proteins have umami characteristics. After adding Maillard reaction flavor products into the seasoning solution， the addition amount of salt decreases from 7.5% to 1.5%. When the addition amount of salt， Maillard reaction flavor products and white granulated sugar in the seasoning solution is 1.5%， 15%， 9.5% respectively， and the moisturizing and drying time is 3.5 h， the acceptability of the sensory evaluation of pecan products is the highest. The results can provide theoretical and data references for the application of soy protein Maillard reaction flavor products in salt reduction during the processing of leisure nuts.

Key words： pecan; Maillard products; soy protein; salt reduction; seasoning solution

收稿日期：2023-09-21

基金項目：安徽省科技重大專項（202203a06020021）

作者簡介：邱敏（2000—），女，碩士研究生，研究方向：食品工程。

*通信作者：何述棟（1984—），男，副教授，博士，研究方向：食品科學。

堅果類休閑食品富含脂肪、膳食纖維、礦物質元素和糖類等，同時也是植物蛋白質的良好補充源[1]。碧根果屬于胡桃科山核桃屬[2]，與中國核桃相比，具有殼薄、果仁易剝離、出仁率高等特點[3]，作為主要的堅果食品之一，具有獨特的風味和營養，在休閑堅果食品中占據著重要位置。碧根果中必需氨基酸占總氨基酸的比例高達29.61%[4]，脂肪含量在70%左右，同時富含維生素A、維生素B1等多種營養成分[5]。碧根果中的酚類和單寧物質具有較高的抗氧化[2，6]和抗衰老[7]能力，所含有的磷類物質對腦神經具有保健作用，常食用碧根果可以調節脂質代謝，降低腦血管疾病的發病率[8-9]。

為賦予產品更好的風味，在碧根果加工過程中常添加食鹽作為輔料。但高鹽的攝入易誘發高血壓、心血管等慢性病[10]，因此降低食鹽用量是迎合當下健康飲食習慣的一個重要舉措。減少食鹽用量的同時，如何能使產品依舊保持咸味是當前亟需解決的一個技術問題[11]。近年來，美拉德反應風味產物作為天然風味調節劑，成為食鹽替代物研發的新方向[12]。嚴方等[13]和華婧等[14]研究表明，采用葡萄糖與L-半胱氨酸經熱反應制備的美拉德反應產物具有增咸的潛力，可部分代替NaCl作為食品添加的風味基料。Wang等[15]研究發現脯氨酸-葡萄糖制備的美拉德反應產物具有一定的咸度，可在不降低咸味的情況下減少20%的鹽分，且鮮味明顯增強，在低氯化鈉、低谷氨酸的健康食品和調味料中具有廣闊的應用前景。美拉德反應也稱羰氨反應，是還原糖、醛、酮的羰基與氨基酸、肽、蛋白質的游離氨基之間發生的一系列反應[16-17]。前期研究表明，酶解大豆蛋白水解產物與D-木糖得到的美拉德反應產物呈現出較好的鮮味[18]，為碧根果產品的減鹽探索提供了可行性。

本實驗采用大豆蛋白水解產物制備美拉德反應風味產物。通過單因素實驗及正交實驗探究了美拉德反應風味產物、食鹽、白砂糖的添加量及保濕干燥時間對碧根果產品感官評分的影響，以期為低鹽健康休閑堅果食品的生產加工提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 實驗材料

生碧根果：安徽天美食品有限公司；優級白砂糖：市售；食品級脫脂大豆蛋白（蛋白含量≥95%）、食品級堿性蛋白酶（108 191 U/g）、D-木糖（食品級）、甜蜜素（食品級）：河南萬邦實業有限公司；糖精鈉（食品級）：開封興化精細化工有限公司；食鹽：安徽省鹽業投資控股集團有限公司。

1.2? 實驗儀器

HH-ZK2恒溫水浴鍋? 鞏義市予華儀器有限責任公司；DF-101Z集熱式恒溫加熱磁力攪拌器? 上海秋佐科學儀器有限公司；DHG-9240A電熱鼓風干燥箱? 上海啟前電子科技有限公司；SAM-501烤箱? 無錫市雙麥機械有限公司；YP-3002電子天平? 上海精密儀器儀表有限公司；TGL18M高速離心機? 湖南凱達科學儀器有限公司；ES-J120分析天平? 天津市德安特傳感技術有限公司。

1.3? 實驗方法

1.3.1? 碧根果的加工工藝流程

將1 kg碧根果分別用等量的0.5% NaOH溶液及水先后清洗15 min，清洗7次[2]。開口后將碧根果在180 ℃的烤箱中烘烤10 min殺青，然后放入85 ℃的調味液中煮制20 min，于90 ℃保濕干燥后在115 ℃的烤箱中烘烤15 min提香[19]。

1.3.2? 大豆蛋白美拉德反應風味產物的制備

1.3.2.1? 工藝流程

脫脂大豆蛋白→酶解→大豆蛋白水解產物→離心→取上清液→加入D-木糖→美拉德反應→美拉德反應風味產物。

1.3.2.2? 操作要點

a.水解脫脂大豆蛋白

配制底物濃度為9%的大豆蛋白溶液，在90 ℃下恒溫水浴15 min。用NaOH溶液調節pH至8.0，按酶與底物的質量比為4∶100加入堿性蛋白酶，在60 ℃下進行2.5 h的恒溫酶解反應，控制pH在8～10[20-21]。反應結束后，用10% HCl溶液調節pH至4.0，加熱至90 ℃保溫10 min后，將所得溶液在9 000 r/min的條件下離心20 min，取上清液[22]。

b.D-木糖和大豆蛋白水解物的美拉德反應

反應前用NaOH溶液將大豆蛋白水解液的pH調節至7.0，按大豆蛋白水解產物與D-木糖的質量比為4∶1加入 D-木糖并混合均勻，于115 ℃反應45 min，即可得美拉德反應風味產物[23]。

1.3.3? 大豆蛋白水解產物與美拉德反應風味產物的特性研究

1.3.3.1? 分子量測定

采用Superdex Peptide 10/300 GL色譜柱測定大豆蛋白水解產物的分子量分布。流動相為100 mmol/L磷酸鈉緩沖溶液（pH 7.0），柱溫30 ℃，流速0.5 mL/min，等度洗脫；采用紫外檢測器于280 nm處檢測，基于標準分子量圖譜計算分子量。

1.3.3.2? 游離氨基酸含量測定

采用全自動氨基酸分析儀測定大豆蛋白水解產物與美拉德反應風味產物中游離氨基酸的含量。將樣品與等體積的10%三氯乙酸（TCA）溶液混合，于4 ℃靜置2 h，使用0.22 μm濾膜過濾，于4 ℃、12 000 r/min離心10 min，取上清液進行分析。根據已知的氨基酸標準品進行定量分析。

1.3.3.3? 電子舌分析

采用電子舌系統對美拉德反應風味產物進行感官特性分析。將1.0%谷氨酸鈉（MSG）和0.5%食鹽溶于蒸餾水中制備鮮味溶液，樣品溶液和鮮味溶液以0.5∶100（體積比）的比例混合均勻，離心（10 000 r/min，15 min）后將所得上清液置于專用測量杯中，啟動電子舌設備自動測量。用蒸餾水代替樣品，與鮮味溶液以0.5∶100（體積比）的比例混合，采用同樣的方法測量，用作空白對照。所有樣品均測定3次取平均值。

1.3.4? 減鹽碧根果產品開發的單因素實驗

1.3.4.1? 食鹽添加量對碧根果產品感官品質的影響

設定白砂糖、美拉德反應風味產物的添加量分別為9.5%、20%，調味液中食鹽添加量為0%、1.5%、3%、4.5%、6%，對碧根果進行煮制，經干燥、烘烤、冷卻后進行感官評價。

1.3.4.2? 美拉德反應風味產物添加量對碧根果產品感官品質的影響

設定白砂糖、食鹽的添加量分別為9.5%、1.5%，調味液中美拉德反應風味產物添加量為5%、10%、15%、20%、25%，對碧根果進行煮制，經干燥、烘烤、冷卻后進行感官評價。

1.3.4.3? 白砂糖添加量對碧根果產品感官品質的影響

設定食鹽、美拉德反應風味產物的添加量分別為1.5%、20%，調味液中白砂糖添加量為8.5%、9%、9.5%、10%、10.5%，對碧根果進行煮制，經干燥、烘烤、冷卻后進行感官評價。

1.3.4.4? 保濕干燥時間對碧根果產品感官品質的影響

設定白砂糖、食鹽、美拉德反應風味產物添加量分別為9.5%、1.5%、20%，將煮過的碧根果分別在90 ℃下保濕干燥3，3.5，4，4.5，5 h，烘烤后冷卻，進行感官評價。

1.3.5? 減鹽碧根果產品加工的正交實驗設計

分別以美拉德反應風味產物添加量（A）、食鹽添加量（B）、白砂糖添加量（C）和保濕干燥時間（D）為研究對象，以感官評分為評價指標，設計L9（34）正交實驗。正交實驗因素水平見表1。

1.3.6? 碧根果產品感官評價實驗

組建具有堅果品評經驗的10人小組，按評分標準對碧根果產品進行評價，數據平均值為最終感官評分。添加美拉德反應風味產物的碧根果產品的評分標準見表2，滿分100分。

2? 結果與分析

2.1? 大豆蛋白水解產物與美拉德反應風味產物的特性

2.1.1? 大豆蛋白水解產物分子量分布

由圖1可知，大豆蛋白水解產物中，1～3 kDa分子量的多肽占比最高（55.6%）；3～5 kDa、＞5 kDa分子量的多肽占比差別不顯著，分別為18.8%和17.1%；而＜1 kDa的多肽占比最低（8.5%）。由于酶法水解是不完全水解，所以產物多肽以不同分子量的形式存在。Ogasawara等[24]研究表明，水解大豆蛋白產生的1～5 kDa多肽本身沒有強烈味道，但添加到不同溶液中能起到強烈的增味作用。Lan等[25]研究發現，在美拉德反應中低于1 kDa的蛋白肽比具有較高分子量的蛋白肽表現出更高的反應性，交聯可以形成具有增味作用的美拉德風味肽，與肉味、鮮味的形成有密切關系。由數據可知，在酶解過程中，小分子多肽含量占據優勢，有利于后續美拉德呈味反應的進行。

2.1.2? 大豆蛋白水解產物與美拉德反應風味產物的游離氨基酸含量

由圖2可知，在大豆蛋白水解產物中，苦味氨基酸和甜味氨基酸的占比最高，分別為52.9%和43.1%；酸味氨基酸和鮮味氨基酸的占比分別為1.5%和2.5%。在美拉德反應風味產物中，甜味氨基酸和苦味氨基酸的占比有所降低，分別為39.3%和39.0%；酸味氨基酸和鮮味氨基酸的占比有所上升，分別為11.8%和9.9%。而在不同味別的風味氨基酸中，甜味氨基酸以丙氨酸、蘇氨酸和脯氨酸為主，苦味氨基酸以組氨酸、精氨酸和苯丙氨酸為主，谷氨酸是鮮味氨基酸的主要成分，天冬氨酸和半胱氨酸是酸味氨基酸的主要成分。游離氨基酸的組成與物質的感官特性聯系緊密[26]。實驗研究表明，美拉德反應后，體系中的苦味氨基酸含量顯著下降，而含有鮮味的多肽的降解使得鮮味氨基酸的含量明顯上升[27]。

2.1.3? 美拉德反應風味產物的感官特性分析

實驗樣品組是由美拉德反應風味產物與鮮味溶液以0.5∶100（體積比）的比例混合所得，空白對照組是由蒸餾水與鮮味溶液以相同比例混合所得。由圖3可知，實驗組的酸味相較于對照組有略微升高，可能是由于大豆蛋白在美拉德反應產物中不同味別的游離氨基酸含量發生了變化，苦味、澀味、苦味后味、澀味后味與咸味差異不顯著。與對照組相比，實驗組顯示出相對較強的鮮味，這可能是因為美拉德反應后實驗組樣品中小分子肽富含谷氨酰胺，分解后產生具有香味的吡嗪類物質[28]。以上實驗結果表明，大豆蛋白美拉德反應風味產物具有較明顯的增鮮作用，有可能會降低產品加工中的用鹽量。

2.2? 減鹽碧根果產品開發的單因素實驗

2.2.1? 食鹽添加量對碧根果產品感官評分的影響

由圖4可知，在未添加美拉德反應產物的對照實驗中，食鹽添加量為7.5%時碧根果產品的感官評分為76分。加入美拉德反應風味產物的產品的感官評分呈現先上升后下降的趨勢，并在食鹽添加量為1.5%時達到最高（87分），顯著降低了用鹽量。碧根果果皮中含有生物堿、萜類、苦味及澀味氨基酸等物質[29]，在調味液中加入食鹽可以有效去除碧根果產品的澀味，但當添加量過大時會使碧根果產品的咸味過重。綜合考慮，選取食鹽添加量為0%、1.5%、3.0%進行后續的正交實驗。

2.2.2? 美拉德反應風味產物添加量對碧根果產品感官評分的影響

由圖5可知，隨著美拉德反應風味產物添加量的增加，感官評分先呈現先上升后下降的趨勢，在添加量為20%時達到最高（91分）。美拉德反應風味產物的添加有助于產品鮮味、醇厚味的顯著增加[30]，添加量適當時，可賦予碧根果良好的風味而提升感官評分，但添加量過大時反而會使產品的適口性下降。綜合考慮生產成本與產品品質等因素，選取美拉德反應風味產物添加量為 15%、20%、25%進行后續正交實驗。

2.2.3? 白砂糖添加量對碧根果產品感官評分的影響

由圖6可知，隨著白砂糖添加量的增加，感官評分呈現先上升后下降的趨勢，在添加量為9.5%時達到最高（92分）。調味液中添加適量的白砂糖有助于提升碧根果的口感，但當添加量過高時產品表面會黏附殘留物，影響產品的外觀而降低感官評分。綜合考慮，選取白砂糖添加量為9.0%、9.5%、10.0%進行后續正交實驗。

2.2.4? 保濕干燥時間對碧根果產品感官評分的影響

由圖7可知，隨著保濕干燥時間的延長，感官評分呈現先上升后下降的趨勢，在保濕干燥時間為4.0 h時達到最高（92分）。適當的干燥有利于提升碧根果的脆度，從而提升產品的感官評分。保濕干燥時間過短則達不到產品品質標準，保濕干燥時間過長又會造成油脂過度氧化[31]。考慮生產中的能耗成本等問題，選取保濕干燥時間為3.5， 4.0， 4.5 h進行后續正交實驗。

2.3? 正交實驗分析

在單因素實驗的基礎上，采用L9（34）正交實驗研究美拉德反應風味產物添加量、食鹽添加量、白砂糖添加量和保濕干燥時間對感官評分的影響，結果見表3。正交實驗結果方差分析見表4。

注：“*”表示差異極顯著（P＜0.01）。

由表4可知，美拉德反應風味產物添加量、食鹽添加量、白砂糖添加量、保濕干燥時間對碧根果產品的感官評分均有極顯著影響（P＜0.01）。由極差分析可知，各因素對碧根果產品感官評分的影響順序為白砂糖添加量（C）＞美拉德反應風味產物添加量（A）＞食鹽添加量（B）＞保濕干燥時間（D），并確定最佳水平組合為A1B2C2D1，即預煮液配方中美拉德反應風味產物添加量為 15%，食鹽添加量為 1.5%，白砂糖添加量為 9.5%，保濕干燥時間為 3.5 h。

3? 結論

實驗結果表明大豆蛋白水解物中多肽以1～3 kDa為主，大豆蛋白水解產物和經美拉德反應得到的產物中富含鮮味氨基酸，電子舌數據分析顯示美拉德反應風味產物具有鮮味。在調味液中添加美拉德反應風味產物后，食鹽的添加量由7.5%降低至1.5%。大豆蛋白美拉德反應風味產物可應用于食品加工配料，起到減鹽增咸的效果。由單因素實驗及正交實驗結果可知低鹽碧根果調味液的最佳配方：食鹽、美拉德反應風味產物、白砂糖的添加量分別為1.5%、15%、9.5%，保濕干燥時間為3.5 h。本實驗探究了大豆蛋白美拉德反應風味產物在碧根果加工中的減鹽應用，為碧根果的低鹽加工提供了新的思路。

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