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浅谈鸡肉风味物质的呈味机理

2011-04-12李耀

食品工业科技 2011年3期
关键词:鸡肉肉类挥发性

李耀

(广东富农生物科技股份有限公司,广东兴宁514500)

浅谈鸡肉风味物质的呈味机理

李耀

(广东富农生物科技股份有限公司,广东兴宁514500)

随着人们物质生活的不断提高,人们越来越注重食品的风味。本文对鸡肉风味物质的呈味机理进行研究,介绍了肉中各种物质相互作用产生的水溶性滋味物质和挥发性香味物质共同形成的风味,导致肉挥发性香气产生的反应机理,从而满足人们对风味的更高要求。

鸡肉风味,物质,呈味机理

肉类是人体所需蛋白质、维生素和矿物质的重要来源,并且也是人类膳食的重要组成部分,肉类具有独特的风味是消费者喜欢的重要因素,同时肉味和肉香气是现代加工食品和方便食品的重要添加剂,而食物的风味是评判食物质量的重要标准。因此本文将对鸡肉风味物质的呈味机理进行深入研究。要研究鸡肉风味的呈味机理,就必须懂得食物的风味特征,了解鸡肉风味的化学组成,知道哪些成分在鸡肉风味中起主导作用,哪些成分只起附加作用,哪些成分是肉类中共有成分,哪些成分是鸡肉风味的特征性成分。而对于要成为某种特征性风味成分主要由两方面因素决定,一方面是由在风味组成中的相对含量,另一方面是由该化合物的风味阈值。而判断某种特征性风味,比较科学的判定方法就是通过比较风味值的方法进行,也就是先用现代分析方法测定组成风味的各种成分的相对含量,再计算各组分对风味的贡献值即风味值,最后比较各组分的风味值大小,风味值大的为决定性风味成分即特征风味成分。本文都将对这些做深入的讨论。

1 食品的风味

1.1 食品风味的定义

随着生活水平的提高,人们对食品风味和质量的要求也越来越高。而风味已经成为食品质量的重要指标之一。食品的风味往往是由食品的香味和滋味表现出来,食品的风味广义上是指食品入口前后对人体的视觉、味觉、嗅觉和触觉等感觉器官的刺激,引起人们对它的味觉、嗅觉和触觉总体特征的综合印象,包括了味、嗅、触、视、听等感官反应而引起的化学、物理和心理感觉等这些感觉的综合效应。但是食品对感官的刺激而引起的反应非常广泛,因此人们对“风味”一词有各种不同的定义和理解。狭义的观点则认为:“风味”决定人们对食品的选择、接受和吸收,并且由食物刺激味觉或嗅觉受体而产生的综合生理响应。按照这个说法,风味就是指食物刺激人类感官而引起的化学感觉。

1.2 食品风味的化学成分

食品的风味基本上是由食品中的某些化合物体现出来的,食品中的化学成分一般可分为天然成分和非天然成分两类,天然成分又分为无机成分和有机成分。有机成分包括碳水化合物、脂类、蛋白质、维生素、激素、风味物质、其他物质,而非天然成分包括添加的天然或合成的食品添加剂以及加工环境和过程产生的副产物。而我们把这些能体现食品风味的化合物称为风味物质或者是风味成分。

1.2.1 味感成分 味感成分包括甜味成分、酸味成分、苦味成分、辣味成分、咸味成分、鲜味成分、涩味成分。甜味成分是甜味的物质,其种类量最多,而糖是最具代表性的天然甜味物质。酸味成分是所有能离解出氢离子的酸味物质,食品中有酸味物质的包括醋酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、抗坏血酸、葡萄糖酸、磷酸、盐酸等。苦味成分是在自然界中有苦味的有机物及无机物。辣味成分包括辣椒、胡椒、花椒、姜、蒜、芥末、丁香等,它们都含有辣味物质。咸味成分大多数是无机盐类,其中以食盐的咸味最纯,并且在食品中应用最为常见。鲜味成分是鸡、鸭、鱼等肉类食物煮熟以后的鲜美味道的总称。含有鲜味的成分为氨基酸、肽、琥珀酸和呈味核甘酸等。

1.2.2 嗅感成分 食品的香气是由多种化合物混合后而呈现出来的,而嗅感物质则往往是以香气为主体的,并且嗅感物质的气味与分子结构有密切关系,嗅感物质通常是指能在食物中产生嗅感并具有确定结构的化合物。食品中香气形成的主要途径是生物合成、酶直接作用、酶间接作用、加热分解、微生物作用而成。嗅感物质种类甚多,有人估计约有40多万种,主要包括小分子的烃、醇、醛、酮、酚、羧酸、醚、含氮和含硫化合物等种类物质。

2 肉类的风味

肉类是人体所需蛋白质、维生素以及矿物质的重要来源,是人类膳食的重要组成部分,因肉类有独特的风味,一直受消费者喜欢,特别是牛肉、鸡肉,其加热香气很好闻,并且成为现代加工食品和方便食品的重要原料。那么肉香就是指加热香气,熟肉的香气和风味一直受到人们的注意,但是迄今对肉类风味的了解仍然有限,尤其在经过烹调后的肉类和一些特定品种的肉类,形成的是多种化合物的产物。这些化合物包括:味觉特征的非挥发性或水溶性化合物,增效剂或协同剂,香味特征的挥发性化合物。对于这些肉类风味中的鲜味和香味研究范畴依然非常有限。

2.1 肉类风味的味感成分

肉类的味道是由多种味道共同作用形成的多元效应,而且因肉类加工方法不同,可以形成多种风味类型,肉类风味中的味感主要由鲜、甜、酸、咸、苦等构成,成分主要为氨基酸、肽、核苷酸、糖类、有机酸和盐类等。最重要的味道化合物中含有无机盐(咸味)、次黄嘌呤(苦味)、糖(甜味)、有机酸(酸味)、核苷酸、氨基、肽等方面的成分。

肉类风味中的味感中鲜味主要来源于天冬氨酸、谷氨酸等方面的盐类及谷氨酰胺、天冬酰胺、呈味肽,如牛肉味肽、核苷酸等成分。肉类风味中的咸味由无机盐和氨基酸的钠盐所产生,其中就包括氯化钠、氯化钾、谷氨酸钠和甘氨酸钠等方面的成分。鲜味是指天然存在的或有意加入的化合物如谷氨酸钠和一些核苷酸如磷酸肌苷的滋味属性。肉类风味中的甜味主要有葡萄糖、果糖、核糖和几种L-氨基酸,如甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、脯氨酸和羟脯氨酸等方面的成分产生。肉类风味中的酸味主要由乳酸、琥珀酸和部分氨基酸产生。肉类风味中的苦味由次黄嘌呤和一些氨基酸或肽,如组氨酸、精氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸等组成。

2.2 肉类风味中的嗅感成分

在肉类风味中发现的各种挥发性化合物的数目比大多数食品中的风味成分要多得多,并且各类化合物对于各种肉的风味特征的贡献存在很大的差异。如碳氢化合物在熟肉类中的种类是最多的,而牛肉的挥发性风味成分中约有200多种碳氢化合物,例如醛类化合物。正如(E,E)-2,4-癸二烯醛是油炸食品的重要风味物质,并且饱和醛和不饱和醛是脂类氧化分解的主要产物。由于醛类的阈值较低,所以其对肉类风味有较大的贡献。

2.3 肉类风味物质的呈味途径

羰氨反应是含羰基化合物(如醛、酮、还原糖以及脂肪氧化产物)和含氨基化合物(氨水、氨基酸、肽以及蛋白质)之间产生的化学反应。而且这种化学反应将对合成肉类香味料的产生具有十分重要作用。但是该反应是一种十分复杂的化学反应,而风味成分与温度、时间、压力、pH等方面都有关。肉类的风味是肉类原料中的化学成分,其中就包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质等成分,在和水溶性风味前体物在加热过程中发生反应而产生的风味,这些反应有呈味核苷酸的生成、碳水化合物的热反应、蛋白质水解生成呈味肽和氨基酸、还原糖和氨基酸之间的反应、脂质氧化降解等各种化学反应。

2.3.1 蛋白质水解 蛋白质在酸性、碱性、酶或加热过程等条件下发生水解,蛋白质在水解中间过程,蛋白质逐渐降解成小分子多肽,其中一部分多肽具有特殊的呈味效应。蛋白质水解生成氨基酸大约有20余种,天然蛋白质水解的最终产物都是氨基酸。研究发现亲水性较大的、含有谷氨酸的多肽呈现出不同的鲜味,而且许多多肽的呈味效应比单个的谷氨酸更加显著。那么对于疏水性较强、含有天门冬氨酸和谷氨酸的多肽则具有苦味。并且多肽进一步水解将生成游离氨基酸,某些游离氨基酸直接具有呈味效应。游离氨基酸在加热条件下,经过脱氨、脱羧反应生成相应的挥发性羰基化合物。羰基化合物也是食品中一种十分常见的重要挥发性风味物质。

2.3.2 核苷酸的生成和碳水化合物的变化 核苷酸的生成,在动物原料中含有丰富的三磷酸腺苷,而且在各种特定生物酶的作用下发生降解反应,分解最终生成相应的核苷酸,而主要以5'-核苷酸形式存在,核苷酸又是典型的呈鲜味物质。呈味性核苷酸除了本身具有鲜味之外,在和左旋谷氨酸(味精)组合时,由于相乘的作用而加倍地提高鲜味的作用,并且作为调料、汤料的原料使用具有非常重要的意义。碳水化合物广泛存在于动植物食品中,是人类最主要、最经济的能量来源。碳水化合物在减压或惰性气体中加热时所得到的聚合物质中含有脱水糖,在焦糖化反应过程中,一部分碳水化合物经过脱水、环化,形成呋喃类风味物质,然后进一步聚合形成褐色素。而另一部分碳水化合物发生热降解反应,形成醛、酮类挥发性的羰基化合物。

2.3.3 肉类风味形成的前体物质 味道是肉食品中或其他的化合物与味蕾上的受体相互作用产生的感受,而肉类的挥发性风味成分是由肉类中的某些成分在加热过程中发生化学反应产生的,这些能在加热后产生风味成分的物质称为风味前体物质。肉类风味前体物质主要分为两类:水溶性前体物质和脂类前体物质。脂类前体物质在肉中由脂类加热产生的挥发性成分的芳香阈值比水溶性前体物质产生的杂环化合物要高,可是对香味的作用并不如浓度相对较低的杂环化合物,而不同肉类的脂类含量和成分不同,所产生的特征香气也不同,醛类和长链脂肪酸类是其主要产物。但是它产生的含C6~C10饱和及不饱和醛类却是所有肉挥发性成分的一种重要成分,对肉香中的脂肪味和油腻味有很大的帮助作用。

水溶性前体物质,其中氨基酸和糖类是肉中含量比较丰富的物质。肉类蛋白在加热过程中发生水解产生多肽和氨基酸,能够使肉类具有良好的鲜味。而在Maillard反应的过程中表现是:α-氨基酸的氨基和糖类羰基加热后简单地缩合,然后经脱水、环化和Amadori分子重排,转化为N-取代糖胺,然后经烯醇化,或Amadori产物裂解,产生C-甲基醛类、酮醛类、二羰基化合物以及还原酮等产物,对于这些产物,一方面经醇醛缩合、醛胺聚合生成呋喃、吡嗪、吡咯、吡啶等杂环化合物;另一方面是Amadori产物裂解生成少一个碳原子的醛类及烯醇胺,然后经环化形成吡嗪,最终形成烘烤味和焦香味。如核苷酸类在贮藏肉中的ATP产生的肌苷酸(IMP)本身虽然具有一定的鲜味,但与呈鲜味的物质如谷氨酸钠等一起使用时具有协同作用,可以很大程度地提高肉类的鲜味。亦如不饱和脂肪酸类,不饱和脂肪酸在加热过程中易氧化,并且很容易氧化成不饱和的醛类或降解为较小分子的醛,这些醛类在许多肉类的特征香气中具有非常重要的作用,并进一步发生硫化与氨化反应生成重要的香味组分。脂肪热氧化反应产物还可通过参与美拉德反应产生挥发性肉类风味成分。再如含硫氨基酸类,在肉中含硫氨基酸主要是胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸,这类物质对形成肉类香味物质十分关键。肉类的储藏与炖制中都有含硫氨基酸分解产生氨气、硫化氢、甲硫醇以及甲硫醛等方面的成分,这些成分可以和乙醛、β-巯基乙氨等方面的物质形成许多挥发性香味化合物的重要前体物质。

2.4 肉类形成风味的影响因素

2.4.1 动物性别对所产肉类风味的影响 性别对风味的影响显然与性激素产生和代谢的遗传控制以及其对脂类组成和代谢的影响有关。而天然或者人工合成类固醇激素都会影响脂类风味前体物。通常人们习惯于将雄性动物阉割后,再进行增肥,实际上未阉割的雄性动物生长更快,胴体瘦肉量还可以更加提高。进行直接生产,经济效益可以得到明显提高,但是肉有强烈的令人讨厌的气味(公畜性臭味),令人难以接受,其根本原因是不饱和类固醇物质(如5α-16-不饱和雄甾醇)所导致。如何用化学方法抑制这种不饱和类固醇物质的生成,人们正在探索公畜性臭味的发生机制和寻求除去的方法。

2.4.2 饲料对所产肉类风味的影响 饲料对肉类风味的影响是显而易见的,如长期饲喂大量腐烂块根和带浓厚挥发性气味的植物,则可以使肉质产生异味。而且假设肉鸡摄入的能量超过其维持和生长需要时,就开始沉积脂肪物质了,而且在鸡胴体中不饱和脂肪酸含量和饲料中鱼粉的含量成正比,久而久之就会使鸡肉产生鱼腥味。那么在屠宰前一周应该除去饲料中的鱼粉或者是用动物性脂肪取代鱼粉,就可以使肉味大为改善。同时在鸡饲料中小麦配以燕麦比配以大麦要好,可使禽肉风味更加鲜美。

2.4.3 肉的排酸成功与否对肉类风味的影响 动物被宰杀后,肌肉组织转化成适宜食用的肉要经历一定的变化,包括肉的僵直、解僵和成熟等。但是动物死后机体内因生化作用都会产生乳酸,假设不及时经过充分的冷却处理,则积聚在肌肉组织中的乳酸会损害肉的品质。屠宰后畜禽的肉经过冷却、排酸、成熟,其肉的风味才够好。有人就做过这样的实验:假设把未经过剥皮的羊肉、牛肉和未退毛的猪肉,直接吊藏起来,并且经过冷却后就会有毛腥臭风味,然而经过屠宰后的肉品未经过冷却、排酸和成熟,直接烹调也不会有良好的风味。经过排酸后的肉口感得到了改善,味道鲜嫩,肉的酸碱度被改变,并且新陈代谢产物被最大程度地分解和排出,从某方面达到了无害化,同时还改变了肉的分子结构,有利于人体的吸收和消化作用。

2.4.4 其它因素对肉类风味的影响 肉的风味往往受多种因素的影响,如肌间脂肪、脂肪组织中的氨基酸、碳水化合物和水溶性化合物含量的影响,因为加工后肉类的挥发性香味物质主要由水溶性和少数脂溶性前体物产生的。亦如脂类在低温下的氧化产物具有不良气味,在贮藏过程中如果油脂类继续发生氧化,就会对产品风味发生不良的影响,影响其风味。再如贮藏的环境条件,肉的加工与否等,以及年龄因素也是影响肉类风味的因素。20世纪50年代和60年代,人们对家禽年龄对风味影响进行了大量的研究,这些研究和最近大多数的研究都表明年龄对风味有影响。而且在生长过程中的生理变化将影响其肉中的呈味成分的效果,可以证明其对风味的影响。

3 鸡肉风味成分的分析

肉类的风味是由多种风味前体物质经过一些基本的化学反应形成的。而这些风味前驱物有游离氨基酸、不饱和脂肪酸,肌苷酸及相关核酸类代谢产物,还原糖,多肽等方面的成分,而且挥发性的风味成分要占相当大的比例。并且肉类的风味由味觉成分和嗅觉成分组成,是滋味和气味的综合反映。那么要研究鸡肉风味的呈味机理就必须了解鸡肉风味的化学组成,知道哪些成分在鸡肉风味中起主要作用,哪些成分只起修饰作用,哪些是肉类中共有成分,哪些是鸡肉风味的特征性成分。但是各种肉类的特征性滋味成分基本上是相同的,只是在量上存在不同而已,并且很多滋味性成分是嗅觉成分的前驱物质,各种滋味性成分的含量直接影响气味的组成和含量,从而间接影响肉类的气味特征。而鸡肉风味主要由鸡脂香、鸡肉香、肉香、鲜甜味构成;一般性香气成分即肉香为2-甲基-3-呋喃硫醇,2-呋喃硫醇等含硫、含氮杂环化合物。而鸡肉的鲜甜味主要由谷氨酸、天门冬氨酸、甘氨酸、IMP、矿物质等构成。

4 鸡肉风味物质的呈味机理

目前研究人员普遍认为肉类的风味物质主要来自于肉类的风味前驱物质,并且鸡肉的滋味成分和其它肉类的滋味成分相似,如碳水化合物、蛋白质、脂肪、核苷酸等成分在加热过程中的分解及分解产物之间发生的相互反应。气味成分主要由脂肪、还原糖、氨基酸生成。鸡肉的气味性成分有醛、酮、酸、酯及含氮、含硫化合物如呋喃、吡嗪、吡咯、吡啶等成分,而且特征性的成分主要是碳数在12以下的低级脂肪族醛酮类化合物,而且具有脂香的(EE)2,4-癸二烯醛含量最高,并且其阈值较低,这些成为鸡肉的主要特征性风味成分。

4.1 鸡肉滋味性成分的呈味机理

主要包括还原糖的形成以及呈味肽和氨基酸的形成。

4.2 鸡肉气味物质的形成机理

4.2.1 碳水化合物焦糖化 经研究发现,还原糖的含量在加热过程中一直在减少,除了部分与氨基酸发生反应产生挥发性风味成分以外,其余在加热过程中发生了焦糖化反应,生成呋喃甲醛,从而使产品具有一定的焦香味。

4.2.2 IMP降解 IMP是一种含氮化合物,并且在加热过程中发生水解,并最终形成核糖-5-磷酸酯,后者继续水解后产生核糖,核糖在加热条件下的降解与葡萄糖的降解相类似。

4.2.3 氨基酸降解 氨基酸加热到比较高的温度时,经过脱氨基等反应后发生分解,产生各种风味成分。如半胱氨酸在加热时产生的分解产物有硫化氢、乙醛、氨、半胱氨及其它含硫化合物。

4.2.4 硫胺素降解 硫胺素(Thiamin)又称维生素B1,它由一个嘧啶分子和一个噻唑分子通过一个亚甲基连接而成。它广泛分布于植物和动物体中,在α-氨基酸和糖类化合物的中间代谢中起着十分重要的作用。它含有S和N,是一种双环化合物,硫胺素的热降解会产生大量的含硫和氮的具有气味的挥发性化合物。另外,很多同样的化合物也可以通过美拉德反应或者硫胺的降解产生,亦如2-甲基-3-呋喃硫醇,是一种具有肉香味的牛肉和鸡肉主要的风味物质。Grosch c’等人通过对硫胺素、核糖与pH5.7的半胱氨酸水溶液反应的研究表明,加入等量的硫胺素能比核糖产生多20多倍的2-甲基-3-呋喃硫醇。硫胺素在加热过程中降解形成风味物质的途径,可以形成硫胺素焦磷酸酯。但是鸡肉中含有大量的不饱和脂肪酸,特别是亚油酸。这些不饱和脂肪酸在加热过程中发生氧化反应,从而生成醛、酮类化合物,增加了鸡汤挥发性风味成分。

4.2.5 还原糖与氨基酸之间反应 Maillard反应是氨基化合物(如胺、氨基酸、蛋白质等)和羰基化合物(如还原糖、脂质以及由此而来的醛、酮、多酚、抗坏血酸、类固醇等)之间发生的非酶反应,也称为羰氨反应,它对许多烹调食品风味的形成都有影响。美拉德反应能产生多种挥发性物质,该反应构成了一个复杂的化学反应网络,在这个网络中,一种或多种氨基酸(肽或蛋白质)通过多种途径与还原糖反应形成众多的产物。这些产物不但对肉类的整体风味有影响,而且对其它含硫风味化合物的形成有重要的作用。

4.2.6 脂肪氧化产物与糖之间反应 以脂类为原料,用氧化脂肪参与热反应制备的鸡肉味香精,是获得良好鸡肉香风味的较好途径。脂肪的氧化产物醛类化合物可以继续参与肉类在加热过程中发生的Mailard反应。

综上所述,在鸡肉化学反应中,我们可以看见这样一些成分的存在,一是滋味性成分鲜甜味,以天门冬氨酸、谷氨酸和甘氨酸为主要成分,以及增鲜剂IMP是在加热过程中由蛋白质和ATP降解产生的。二是鸡肉的特征性气味成分包括(EE)2,4-癸二烯醛及其它醛酮类,主要为鸡油中的不饱和脂肪酸氧化降解产生。三是鸡肉的一般性气味成分,包括2-甲基-3呋喃硫醇、2-呋喃硫醇等含硫和含氮化合物,主要由含硫化合物蛋氨酸、半胱氨酸、IMP等与还原糖发生反应产生的。

5 结束语

通过对鸡肉风味的呈味进行了深入讨论,发现鸡肉的风味、呈味是极其复杂的过程。但在分析中,我们依然发现存在于鸡肉风味的物质构成情况,炖煮鸡肉汤的主要挥发性风味成分是(EE)2,4-癸二烯醛,鸡肉汤的一般性香气成分是肉香为2-甲基-3 -呋喃硫醇、2-呋喃硫醇等含硫、含氮杂环化合物成分,并且汤的滋味性成分鲜甜味,也就是天门冬氨酸、谷氨酸和甘氨酸,以及增鲜剂IMP是在加热过程中由蛋白质和ATP降解产生的成分,对于鸡肉的特征性气味成分是(EE)2,4-癸二烯醛及其它醛酮类,主要由鸡油中的不饱和脂肪酸氧化降解产生,其中亚油酸的作用最大,而一般性气味成分是2-甲基-3呋喃硫醇、2-呋喃硫醇等含硫和含氮化合物,可以由含硫化合物蛋氨酸、半胱氨酸、IMP等与还原糖发生反应产生的。总而言之,鸡肉风味成分包含有很多种,据调查有500多种,其形成也是多种多样,还需要人们不断地研究发现,才能把鸡肉风味物质控制得最好。

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Discussion on flavor generation mechanism of chicken flavor material

LI Yao
(Guangdong Foodnoon Biotechnology Co.,Ltd.,Xingning 514500,China)

With the living standards of people rapidly increasing,people pay increasing attention to food’s traditional flavor.This article analyzed the flavor substances of chicken,and summarized the production mechanism of volatile aroma compounds.In this way,it meet higher demands of people for food’s traditional flavor.

chicken flavor;material;flavor generation mechanism

TS251.1

A

1002-0306(2011)03-0446-05

2011-01-13

李耀(1966-),男,硕士,董事,总经理,研究方向:食品风味化学。

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