L-脯氨酸與L-苯丙氨酸對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物烤香味的影響

肖龍泉,王新惠,包莉民,鄭自立,王 怡,劉達(dá)玉

(成都大學(xué)生物工程學(xué)院,四川成都 610106)

烤香味是肉香味的重要組成成分,其主要成分是雜環(huán)類化合物,主要在美拉德反應(yīng)過程縮合階段形成[1-2]。其中,吡嗪類化合物是貢獻(xiàn)烤香味的重要物質(zhì)[3-4]。傳統(tǒng)的烤香味是通過肉制品在木炭上加熱或煙熏生成,但在加熱煙熏過程中易生成多環(huán)芳烴如苯并芘等強(qiáng)烈致癌物[5-6],利用美拉德反應(yīng)技術(shù)制備烤香型調(diào)味料進(jìn)行調(diào)香可克服這一缺點(diǎn)。在美拉德反應(yīng)產(chǎn)物(Maillard reaction products,MPRs)中,吡嗪類化合物對(duì)形成烤香香氣特征具有重要貢獻(xiàn)[7-8]。研究發(fā)現(xiàn),通過添加L-脯氨酸和L-苯丙氨酸等可以增加反應(yīng)產(chǎn)物的烤香味[5,9],添加L-苯丙氨酸能產(chǎn)生特殊的紫羅蘭香氣[11],添加非含硫氨基酸(L-脯氨酸與L-苯丙氨酸)等利于吡嗪類物質(zhì)的形成[12-13]。

隨著人們對(duì)美拉德反應(yīng)了解不斷深入,近年來大部分咸味香精廠家大量利用各種還原糖和氨基酸反應(yīng)來制備香味料[14],如熱反應(yīng)牛肉香精、豬肉香精、羊肉香精等。不同氨基酸的參與對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味影響較大,目前研究較多的是各種糖與半胱氨酸、甘氨酸、谷氨酸等對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味的貢獻(xiàn),但是研究氨基酸對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物烤香味影響的文獻(xiàn)較少。

本文以骨素酶解物(骨素酶解物酶解條件:溫度50 ℃,pH7.2,酶解時(shí)間2 h,料液比1∶3,風(fēng)味蛋白酶加酶量6000 U/g)、骨油、葡萄糖、L-半胱氨酸鹽酸鹽、味精、甘氨酸、蛋氨酸、酵母提取物、維生素C、鹽等為主要原料,將感官評(píng)定法與GC-MS分析法結(jié)合進(jìn)行分析美拉德反應(yīng)風(fēng)味物質(zhì),考察了不同添加量的L-脯氨酸與L-苯丙氨酸對(duì)烤香味物質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

自制豬骨油、骨素酶解物(豬骨素∶羊骨素=8∶2) 實(shí)驗(yàn)室自制;風(fēng)味蛋白酶 40000 U/g,廣西麥柯欣生物科技有限公司;酵母抽提物(LP0021) 默瑞(上海)生物科技有限公司;β-環(huán)糊精、鹽酸硫胺(維生素B1)、L-脯氨酸、L-苯丙氨酸、L-半胱氨酸鹽酸鹽、L-蛋氨酸(均為生化試劑) 成都市科龍化工試劑廠;甘氨酸、維生素C、葡萄糖 均為分析純;鹽、味精 市購。

JA3103N型電子天平 上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司;LDZX-75KBS立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海申安醫(yī)療器械廠;PHS-2F數(shù)字PH計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;ZFD-A5140鼓風(fēng)干燥箱 上海智城分析儀器制造有限公司;手動(dòng)SPME進(jìn)樣器、DVB/CAR/PDMS萃取頭(50/30 μm) 美國Supelco公司;Agilent7890N-5975B氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國安捷倫公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 美拉德反應(yīng)基本配方的選擇 參照李瓊[15]的配方進(jìn)行修改,確定基礎(chǔ)配方為:骨素酶解物47.63 g(骨素酶解物酶解條件[16]:溫度50 ℃,pH7.2,酶解時(shí)間2 h,料液比1∶3,風(fēng)味蛋白酶加酶量6000 U/g,豬骨油3.65 g,葡萄糖2.16 g,L-脯氨酸0.64 g,味精1.60 g,甘氨酸1.80 g,L-蛋氨酸0.30 g,酵母提取物6.08 g,維生素C 0.55 g,鹽1.06 g,L-半胱氨酸鹽酸鹽0.76 g。

1.2.2 L-脯氨酸對(duì)美拉德反應(yīng)風(fēng)味的影響 在反應(yīng)溫度120 ℃、pH7.8、反應(yīng)時(shí)間2 h,分別添加L-脯氨酸0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g,研究L-脯氨酸對(duì)MPRs風(fēng)味的影響。

1.2.3 L-苯丙氨酸與L-脯氨酸對(duì)美拉德反應(yīng)風(fēng)味的影響 根據(jù)確定的反應(yīng)溫度120 ℃,pH7.8,反應(yīng)時(shí)間2 h,L-脯氨酸添加量2 g,L-苯丙氨酸添加量分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g,研究L-苯丙氨酸與L-脯氨酸共同對(duì)MPRs風(fēng)味的影響。

1.2.4 MPRs的感官評(píng)價(jià)方法 將聞香紙浸入1～2 cm深,由10名經(jīng)過培訓(xùn)評(píng)香員(5男5女)聞香評(píng)定,所得結(jié)果先分別用文字簡單描述,然后綜合進(jìn)行香氣描述[17]。按香氣(肉味香和燒烤香)的強(qiáng)度進(jìn)行描述為極弱、弱、適中、較強(qiáng)、很強(qiáng)。

1.2.5 揮發(fā)性風(fēng)味成分的檢測(cè) 以吡嗪類化合物為主要烤味目標(biāo)風(fēng)味物質(zhì),2-乙酰基呋喃、2-乙?；邕?、2-甲基-3-呋喃硫醇等含N、S等雜環(huán)化合物為輔助烤味目標(biāo)風(fēng)味物質(zhì)[18]。

揮發(fā)性成分的提取的條件[19]:取4 mL美拉德反應(yīng)液裝至15 mL的頂空瓶,置于50 ℃水浴中平衡30 min。將萃取頭插入GC-MS進(jìn)樣器中,使待測(cè)組分于230 ℃解析2 min進(jìn)入GC-MS進(jìn)行分離和分析。

色譜分離條件[20]:DB-WAX毛細(xì)管柱,柱長及口徑選擇:60 m×0.25 mm×0.25 μm;柱溫:兩階段程序升溫,第一階段初始溫度40 ℃,保持2 min,然后以20 ℃/min的升溫速率升至60 ℃,保持1 min,再以5 ℃/min升溫至120 ℃,保持1 min。第二階段12 ℃/min,終溫達(dá)230 ℃,恒定10 min,根據(jù)分離效果,調(diào)整速率;進(jìn)樣品溫度:230 ℃;流量:柱流量1.0 mL/min,不分流。

質(zhì)譜檢測(cè)條件:采集方式:全掃描;采集質(zhì)量范圍:33～450;電離方式:電子轟擊(EI);發(fā)射能量:70 eV;離子源溫度:200 ℃;接口溫度:230 ℃。利用GC/MS自帶工作站自帶Nist標(biāo)準(zhǔn)庫檢索各組分質(zhì)譜數(shù)據(jù),結(jié)合質(zhì)譜裂解規(guī)律確定其化學(xué)成分,僅對(duì)能予以定性的物質(zhì)(SI和RSI值大于800)進(jìn)行探討,化合物相對(duì)含量的確定采用峰面積歸一化法。

2 結(jié)果與分析

2.1 L-脯氨酸對(duì)美拉德反應(yīng)感官質(zhì)量的影響

由表1可知,L-脯氨酸對(duì)Maillard產(chǎn)物風(fēng)味存在較大影響,隨著L-脯氨酸添加量的增加,烤香濃度逐漸增加。但是當(dāng)L-脯氨酸添加量為1.5 g時(shí),產(chǎn)物的整體香味較弱,此時(shí)油脂味較明顯;當(dāng)L-脯氨酸添加量達(dá)到2.5 g時(shí),反應(yīng)產(chǎn)物呈現(xiàn)出淡淡的焦味,烤香味濃郁;L-脯氨酸添加量在2.0 g時(shí),烤香味最濃郁且協(xié)調(diào),無焦味,氣味達(dá)到最佳。有研究表明,L-苯丙氨酸在美拉德反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生紫羅蘭香味[21-22],因此不單獨(dú)添加L-苯丙氨酸實(shí)驗(yàn)。

表1 L-脯氨酸對(duì)美拉德反應(yīng)感官質(zhì)量的影響

2.2 L-苯丙氨酸與L-脯氨酸對(duì)美拉德反應(yīng)感官質(zhì)量的影響

由表2可知,L-苯丙氨酸對(duì)Maillard產(chǎn)物風(fēng)味影響較大,隨著L-苯丙氨酸添加量的增加,烤香氣味逐漸變得不明顯。但是當(dāng)L-苯丙氨酸添加量超過1.5 g時(shí),MPRs出現(xiàn)明顯的脂肪香味,當(dāng)L-苯丙氨酸添加量達(dá)到2.5 g時(shí),MPRs的脂肪香變得更加明顯,烤香進(jìn)一步降低,其原因可能是脂肪香增加掩蓋了烤香,或是產(chǎn)生的烤類風(fēng)味物質(zhì)減少所造成;因此,僅當(dāng)添加L-脯氨酸時(shí),其烤香增加明顯,配方中同時(shí)加入L-脯氨酸和L-苯丙氨酸反而不利于烤香生成。

表2 L-苯丙氨酸和L-脯氨酸對(duì)美拉德反應(yīng)感官質(zhì)量的影響

2.3 MPRs中的揮發(fā)性風(fēng)味成分

經(jīng)感官評(píng)價(jià)后,選擇僅加入L-脯氨酸烤香味最強(qiáng)的一組(L-脯氨酸添加量2 g)、同時(shí)添加L-脯氨酸與L-苯丙氨酸(2 g L-脯氨酸+1 g L-苯丙氨酸)、無添加L-脯氨酸和L-苯丙氨酸(對(duì)照組)在同條件下進(jìn)分析,以對(duì)比其MPRs中揮發(fā)性成分及含量的變化,三組MPRs的GC-MS譜圖分別如圖1～圖3所示。

圖1 無L-脯氨酸和L-苯丙氨酸添加配方揮發(fā)性物質(zhì)總粒子流圖

圖2 添加2 g L-脯氨酸配方揮發(fā)性物質(zhì)總粒子流圖

圖3 添加2 g L-脯氨酸和1 g L-苯丙氨酸配方揮發(fā)性物質(zhì)總粒子流圖

由表3和表4可知,三組MPRs共檢測(cè)到74種揮發(fā)性物質(zhì),其中醛類、酮類、醇類和雜環(huán)化合物均是主要成分,占所有揮發(fā)性成分的90%以上,三組MPRs中含有共同揮發(fā)性物質(zhì)25種。

表3 不同配方美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的組成成分

表4 美拉德反應(yīng)揮發(fā)性組分

續(xù)表

續(xù)表

配方中無L-脯氨酸和L-苯丙氨酸組添加(1#)共檢測(cè)到46種揮發(fā)性物質(zhì),在配方中添加2 g L-脯氨酸和1 g L-苯丙氨酸(3#)在相同條件經(jīng)美拉德反應(yīng)后,共檢測(cè)到46種揮發(fā)性物質(zhì),在配方中添加2 g L-脯氨酸(2#)在相同條件經(jīng)美拉德反應(yīng)后,共檢測(cè)到45種揮發(fā)性物質(zhì)。添加L-脯氨酸與L-苯丙氨酸(3#)后MPRs中的醛類化合物高于僅添加L-脯氨酸(2#),這是由于氨基酸經(jīng)Streker降解產(chǎn)生醛類化合物。

醛類在三組MPRs中均是主要成分,主要來源于脂肪的氧化和Strecker降解反應(yīng),其中很多是不飽和脂肪酸的氧化,是構(gòu)成香精中的特征香味物質(zhì)[23-24]。酮類化合物是脂肪氧化主要產(chǎn)物之一,其閾值不如其同分異構(gòu)的醛類化合物理想,對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)要小于醛類[25]。含氮含硫及雜環(huán)化合物閾值較低,是烤肉制品最重要的風(fēng)味物質(zhì),其來源于氨基酸和還原糖之間的Maillard反應(yīng)[26-27];氨基酸的熱解及硫胺素的熱解,多數(shù)具烤有肉香味[28]。三組MPRs中程烘烤香的吡嗪類、肉味的噻吩類及其他雜環(huán)化合物相對(duì)含量存在較大差異。與對(duì)照組相比,配方中添加2 g L-脯氨酸后,吡嗪類化合物相對(duì)含量增加5.00%,是對(duì)照組的2.2倍;2-乙?；秽鄬?duì)含量增加了0.68%,是對(duì)照組的1.2倍,在食品工業(yè)中,主要作為添加劑用于咖啡,肉香型食用香精,調(diào)味料和烘烤食品中[29]。

與對(duì)照組相比,配方中加1 g L-苯丙氨酸和2 g L-脯氨酸(3#)后,吡嗪類化合物相對(duì)含量提高了0.670%,2-乙?；秽鄬?duì)含量增加了0.239%;僅添加2 g L-脯氨酸(2#)的配方與對(duì)照組相比,其MPRs中吡嗪類化合物相對(duì)含量增加了5.002%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于配方中加1 g L-苯丙氨酸和2 g L-脯氨酸組。由表3可知,隨著L-苯丙氨酸的添加,在美拉德反應(yīng)中生成的烴類、醛類、酮類化合物含量更多,由此導(dǎo)致生成吡嗪類化合物含量降低;另一方面,也可能是 L-苯丙氨酸參與反應(yīng)生優(yōu)先成了某種物質(zhì),抑制了吡嗪類化合物的生成。此外,在添加L-脯氨酸的基礎(chǔ)上,反應(yīng)體系中加入L-苯丙氨酸,MPRs中具有肉香味的2-乙?；秽繙p少,苯丙氨酸經(jīng)降解生成苯乙醛,所以表4中僅有3#中含有苯乙醛。因此,在美拉德反應(yīng)中添加L-脯氨酸有利于烤香味的生成,但同時(shí)添加L-苯丙氨酸和L-脯氨酸反而不利于烘烤香的產(chǎn)生,結(jié)果與感官評(píng)價(jià)一致。

3 結(jié)論

GC-MS結(jié)果表明,與對(duì)照組相比,基礎(chǔ)配方中添加2 g L-脯氨酸后,吡嗪類化合物相對(duì)含量是對(duì)照組(不添加L-脯氨酸與L-苯丙氨酸)的2.2倍;基礎(chǔ)配方中添加1 g L-苯丙氨酸和2 g L-脯氨酸后,吡嗪類化合物僅比對(duì)照組高出0.670%;與僅添加2 g L-脯氨酸組相比,當(dāng)2 g L-脯氨酸和1 g L-苯丙氨酸同時(shí)添加到配方中時(shí),美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的醛類、酮類、醇類、烴類相對(duì)含量增加,具有烤香風(fēng)味的吡嗪類雜環(huán)化合物相對(duì)含量反而降低了4.332%,隨著L-苯丙氨酸添加量的增加,MPRs脂肪香味逐漸變濃,烤香味變淡。在美拉德反應(yīng)基礎(chǔ)配方中,當(dāng)僅添加L-脯氨酸時(shí),其烤香增加明顯,同時(shí)加入L-脯氨酸和L-苯丙氨酸,L-苯丙氨酸添加量越多,越不利于烤香生成,其反應(yīng)機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

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