吴 肖,孔令会,赵园园(广东汇香源生物科技股份有限公司,广东广州 510664)



牛油氧化对牛肉风味形成的影响

吴 肖,孔令会,赵园园
(广东汇香源生物科技股份有限公司,广东广州 510664)

通过添加不同POV值(40、60、80 meq/kg脂肪)氧化牛油对牛肉酶解液进行Maillard热反应,检测不同牛肉Maillard反应产物的氨基酸组成、肽分子量分布、香气组分以及感官测评的变化情况,研究不同POV值氧化牛油对于牛肉风味味感的影响。结果表明:不同POV值氧化牛油参加反应,主要影响牛肉酶解液Maillard热反应体系中含硫氨基酸和鲜味氨基酸的反应活性,以及Maillard反应产物的肽分子量的分布,从而影响了牛肉香气和味感的形成。

牛油,氧化,美拉德反应,风味

牛肉风味是世界范围内肉类风味研究最广泛和深入的一种[1]。因为受地域、种类、喂养方式和加工工艺等影响,因而形成牛肉风味的差异性[2-5]。其中清炖型和烤味型牛肉风味的研究是牛肉风味的研究热点[6-11]。

肉类风味研究一直是风味研究领域的热门话题。综合国内外肉类风味研究,主要集中于以下几个方面:肉香化合物成分的鉴定、分离、提取以及制备,研究呈香和呈味之间的相关性,味与分子结构之间的关系,为肉香化合物的调配以及天然等同肉味原料开发方面提供良好的原材料;肉类风味合成模拟体系的建立,通过利用不同的前体和原料物质,在一定条件下获得具有不同肉类风味的体系;肉味香精体系的建立、分析和鉴定;对已建立的肉味香精体系的功能性方面的研究,如抗氧化作用,增香作用,乳化作用和稳定作用,与蛋白质交联作用等;对热反应型肉味香精建立的动力学模型研究等。

其中肉类风味的建立主要通过降解反应和美拉德反应[12],而一定程度的氧化脂肪是制备具有特征风味肉香味的主要依据[13-16]。我国饮食文化渊源流长,古老传统的煲汤食品虽深入民心,但是对于汤类风味物质的研究相对较少。本研究探讨一定程度的氧化牛油,通过热反应美拉德技术,依据热反应中形成味感和香气前体物质的消长变化对形成牛肉风味的影响,以期对于牛肉风味饮食文化发扬光大,对牛肉风味料的工业化生产奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

牛油 食品级,广东汇香源生物科技股份有限公司;牛肉 四川甘孜州牦牛肉;L-半胱氨酸、盐酸硫胺素 分析纯,上海博奥生物科技有限公司;木糖、葡萄糖 分析纯,广州化学试剂厂;复合蛋白酶(Protemax,酶活力1.733 AU/g)、风味蛋白酶(Flavorenzyme,酶活力573 LAPU/g) 食品级，诺维信酶制剂公司;标准肽样品Cytochrome C(Mr 12500),Aprotinin(Mr 6500)、Vitamin B12(Mr 1355)、Oxidized glutathione(Mr 612)、Glycylglycylglycine(Mr 189);Superdex peptide 10/300GL玻璃柱 美国GE Healthcare公司;活性炭(食品级) 平泉县兰天活性炭厂;绞肉机 韶关市大善食品设备有限公司。

LZB-4WB型玻璃转子流量计 振兴流量电子仪表厂;RS-608型增氧泵 中山市日胜电器厂;MJ-176NR搅拌机 日本松下电器产业株式会社;JM-LB50胶体磨 温州市欧海振业食品机械厂;JB200-D强力电动搅拌机 上海标本模型厂;HH-W600数显恒温水浴锅 上海仪表集团供销公司;Finnigan Trace 2000 GC-MS 美国Finnigan Trace质谱公司;Waters 600高效液相色谱 美国Waters公司;Amersham蛋白质分析纯化系统 美国GE Healthcare公司。

1.2 实验方法

1.2.1 氧化牛油制备 在装有电动搅拌器、水银温度计和回流冷凝管的500 mL四口烧瓶中加入200 g反应牛肉(预先熔化成液态油后加入),开始搅拌。待温度上升至130 ℃时,通入经活性炭吸附预处理的空气并计时,根据进出口空气含量的差值,至达到预计POV值时停止反应,迅速冷却至常温,灌装包装后低温保存。另取样检测POV。根据上述方法,分别制备POV值为40 meq/kg脂肪、60 meq/kg脂肪和80 meq/kg脂肪的氧化牛油。

1.2.2 酶解牛肉膏制备 称取一定量的经过预处理的牛肉,加入一定量的水(w/w为1∶1),用绞肉机进行捣碎,然后进行酶解(复合蛋白酶和风味蛋白酶以1∶1酶解,添加量为牛肉蛋白总质量的0.5%,酶解温度为(53±2) ℃,水解1.5 h),得到酶解牛肉膏。

1.2.3 牛肉风味膏制备 在上述酶解牛肉膏中加入木糖和葡萄糖混合物(w/w为1∶1,加入量为总质量的3.6%),盐酸硫胺素添加量0.15%,含盐量3.0%,加入不同氧化程度的氧化牛油进行实验,需要溶解的原料在烧杯中溶解后转移至混合配料中,在100 ℃,不调节pH,搅拌条件下,在三口烧瓶中(500 mL)进行热反应,反应时间为1 h,反应时进行搅拌加橡胶塞并进行冷却回流,反应结束后在冰水中进行快速冷却以终止反应,得到牛肉风味膏[17]。

1.2.4 牛油氧化程度(过氧化值POV)检测 参照GB/T 5538-2005 标准操作。

1.2.5 小分子游离氨基酸的检测 水解液中氨基酸成分分析及含量的测定参照Speckann等[18]方法将样品液酸解和酶解后采用高效液相色谱法分析,色氨酸则是将样品碱解后采用高效液相色谱法分析。检测条件:美国Waters高效液相色谱,PICO·TAG氨基酸分析柱,检测温度为38 ℃,检测波长为254 nm,流速为1 mL/min。

损失率(%)=(反应后牛肉酶解液游离氨基酸-反应前牛肉酶解液游离氨基酸)÷牛肉酶解液水解氨基酸×100

1.2.6 寡肽分子量分布检测 采用凝胶色谱法,检测条件:Amersham蛋白质分析纯化系统,Superdex peptide 10/300GL玻璃柱;洗脱液:A液,0.05 mol/L NaH2PO4·2H2O,0.5 mol/L NH4Cl,0.1% TFA(v/v),B液,25%乙腈(v/v),流速为0.5 mL/min,检测波长为214 nm。标准肽样品与洗脱体积拟合直线方程为y=-0.0578x+4.6289(R2=0.9957),其中y-标准肽分子量的自然对数,x-洗脱体积。

1.2.7 感官测评分析 根据前述牛肉风味膏的制备方法,每个样品制作3次,然后混匀过胶体磨,然后对每一个样品采用3位数字进行随机编码,每一组包括3个样品,每一个样品在50 ℃恒温水浴锅中恒温10 min,然后倒入一次性的浅口塑料杯,在闻香室由嗅闻小组成员嗅闻评价。感官评价采用简单描述法[19],由13名经过专门训练的调香师和反应工程师组成的感官评定小组,用任意的词汇对每个样品的风味特性进行定性描述,要求尽量完整地描述出样品的品质。

1.2.8 香气物质分布检测 采用顶空固相微萃取法,取样品3 g置于20 mL密封顶空样品瓶,在65～70 ℃条件下进行水溶,固相微萃取分别采用(100 μm)PDMS和DVB/CAR/PDMS(50 μm),萃取富集30 min,在220 ℃条件下脱附3 min,香气化合物的测定采用美国Finnigan Trace气质联用设备。

色谱条件:色谱毛细管柱为DB-1柱(30 m×0.25 mm,1.0 μm)和柱HP-5(30 m×0.25 mm,1.0 μm);温度为45 ℃,保持1 min,然后以3 ℃/min的升温速度升温到190 ℃,保温10 min,继续以5 ℃/min升温至220 ℃,进样口温度为220 ℃,载气为He,流速为1 mL/min,分流比为30∶1。

质谱条件:电离方式为EI,电子能量为70 eV,接口温度为220 ℃,扫描质量范围为33～335 amu,所得为实测图谱。

检测结果根据数据检索NIST(The National Institute of Standards and Technology(Chemical WebBooks)美国国家标准与技术局化学数据库)库结果,当匹配度大于700时予以标示,组分相对含量根据峰面积归一化法[20]计算。

2 结果与分析

2.1 美拉德反应前后小分子游离氨基酸的检测

表1 牛肉酶解液美拉德反应前后的氨基酸组成Table 1 Amino acids composition of beef hydrolysates before or after Maillard reaction

注:含硫氨基酸*指Met和Cys;鲜甜氨基酸**指Ala、Asp、Glu和Gly。

由表1牛肉蛋白质完全水解产物可以看出,形成香气的主要前体物质含硫氨基酸Met和Cys并不多,占牛肉蛋白总氨基酸量3.88%,鲜甜氨基酸Ala、Asp、Glu和Gly占牛肉蛋白总氨基酸量36.77%。在前期的研究中表明含硫氨基酸是形成肉香味的主要化合物[21-22],从牛肉蛋白完全水解物可以看出,形成肉香的前体含硫化合物并不丰富,所以要形成具有特征的牛肉香气物质,需要通过外加含硫氨基酸、维生素类物质和精炼牛油等,这与前期的研究一致[17,23-24]。加入氧化牛油后,通过加热断裂,形成香气的前体小分子物质醇、醛、酮、羧酸,加速了反应体系中含硫氨基酸和鲜甜味氨基酸的反应程度,从而形成了不同香气的牛肉风味膏,氨基酸的损失率体现了美拉德热反应中香气形成的剧烈程度。由表1氨基酸的损失率可以看出,参与形成牛肉香气的氨基酸主要是含硫氨基酸和鲜甜味的氨基酸Cys、Met、Asp和Glu,不同POV值的美拉德热反应体系,Met、Asp和Glu的损失率不同,同时随着POV值提高,这3种氨基酸的损失率也同时增加,这说明美拉德热反应程度增加,香气更加浓郁。

从形成口感的鲜甜味氨基酸占比来看,牛肉蛋白水解物鲜甜感较强,苦味较弱,这与丁彦蕊等的研究基本一致[25]。在不同POV值的反应体系中,反应后所得的主要体现味感的鲜甜味氨基酸含量随POV值升高而降低,牛肉的鲜甜感同时降低,由表1美拉德热反应后的反应液中含硫氨基酸和鲜甜氨基酸含量来看,含硫氨基酸几乎全部参加反应,鲜甜氨基酸总含量虽然降低,但是反应液中总量占比还是很高,分别为36.3%、26.0%和24.1%,是形成牛肉鲜甜味感的主要来源。

表2 牛肉酶解液美拉德反应前后肽分子量分布Table 2 Molecular distribution of beef peptides before or after Maillard reaction

2.2 美拉德反应前后寡肽分子量分布

美拉德热反应生香的前体物质的含量不同，其热反应速度存在差异[26-27]。由表2可以看出，分子量120～1000 Da的小分子肽含量先升后降，但是寡肽含量变化不明显，说明降解速度与聚合及热反应速度基本平衡。1000～5000 Da的寡肽含量呈上升趋势，但含量均低于牛肉酶解液中此段肽含量，说明降解速度小于聚合和反应速度。5000～10000 Da的寡肽含量一直呈下降趋势，这说明在不同POV美拉德热反应体系中，肽的热降解和聚合反应同时存在，但是热降解和聚合反应的快慢及剧烈程度不同，随着POV值升高，热反应体系中5000～10000 Da的大分子肽含量明显降低，热降解速度大于聚合和反应速度。以上现象说明，不同POV值时，热降解速度、聚合速度以及热反应速度不同，导致体系中小分子游离氨基酸及不同分子量寡肽和大分子肽含量不同，因而形成牛肉风味饱满感、浓厚感和回味各不相同，汤感和鲜甜感降低。

2.3 美拉德热反应液感官分析

由表3可知,随着POV值增加,炖煮口感降低,烤香增强,烤味增强,与2.2的分析结果相一致。

表3 牛肉酶解液美拉德反应产物液感官分析Table 3 Sensory describe of Maillard reaction produce of beef hydrolysate

2.4 香气物质检测分析

由图1可以看出,酶解牛肉液的热反应过程形成香气化合物较少,加入了其它热反应原料的美拉德热反应体系生成的香气化合物较多,这与以前的研究结论基本一致[28]。但是不同POV值的热反应体系形成的香气物质存在差异,随着POV值增加,体现烤香的吡嗪类化合物相对含量逐渐增多,而炖煮香的硫醇和噻唑类化合物相对含量逐渐减少,这说明热反应程度加深,因而烤香型逐渐增强,炖煮香型逐渐降低。这与表3的感官品评结果一致。

图1 牛肉酶解液美拉德热反应产物香气物质总离子流图Fig.1 Total ion chromatograph of flavor volatiles from beef Maillard reaction produce

3 结论

具有不同POV值的氧化牛油是制备肉味风味膏的重要物质,它直接影响牛肉风味膏香气形成和口感组成。结果表明:不同POV值的氧化牛油对热反应体系中香味物质形成的主要物质——含硫氨基酸和鲜甜味氨基酸影响较大,所测氨基酯中含硫氨基酸和鲜甜味氨基酸损失率最大,这是导致牛肉风味膏热反应体系的香气和口感存在差异性的一个主要原因。不同POV值的氧化牛油影响了体系中降解速度、聚合速度和热反应速度,从而导致了味感物质形成的小分子游离氨基酸、寡肽及大分子肽分子量分布不同,这是牛肉风味膏热反应体系的鲜甜感、浓厚感和回味感以及炖煮和烤味存在差异性的另一个主要原因。相对于牛肉酶解液的热反应体系,加入氧化牛油的热反应体系生成的香气化合物较多,但是随着POV值增加,吡嗪类化合物相对含量逐渐增多,硫醇和噻唑类化合物相对含量逐渐减少,因而牛肉风味膏的炖煮香味降低,烤香和烤味增强。

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Effect of tallow oxidation on the formation of beef flavors

WU Xiao,KONG Ling-hui,ZHAO Yuan-yuan

(Guangdong H-BIO Biotechnology Co.,Ltd.,Guangzhou 510664,China)

The effect of the oxidized tallow with different POV(40,60 and 80 meq/kg fat)on Maillard reaction produced from beef hydrolysate was studied in this experiment by calculating amino acid composition,peptide molecular distribution,odour composition and taste of Maillard reation produces. The results showed that oxidized tallow with different POV would affect the formation of odour and taste of beef during maillard reaction,mainly through influencing the reactivity of Sulfur-containing amino acids,umami amino acid and peptide molecular distribution of maillard reaction system from hydrolysate.

tallow;oxidation;maillard reaction;flavor

2017-02-07

吴肖(1975-),女,博士,高级工程师,研究方向:食品生物技术,E-mail:xiaowu2013@126.com。

广州市产学研协同创新重大专项合作项目(201704020101)。

TS202.3

A

1002-0306(2017)14-0071-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.14.014