李迎楠++劉文營(yíng)++張順亮++李家鵬++陳文華++曲超++艾婷++成曉瑜

摘 要：以牛肉、牛骨等為研究對(duì)象，分析不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：反應(yīng)時(shí)間不同，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及相對(duì)含量均存在明顯差異，反應(yīng)時(shí)間為30、45、60、75、90 min條件下分別檢測(cè)出42、40、43、43、41 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。反應(yīng)溫度為105 ℃，反應(yīng)時(shí)間為60 min時(shí)，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量高達(dá)92.95%，具有特征風(fēng)味的醛、酮類化合物的含量為47.38%。運(yùn)用電子鼻分析可知，不同反應(yīng)時(shí)間美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的主成分之間有顯著性差異，利用主成分分析可以很好地區(qū)分不同反應(yīng)時(shí)間下的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物。所得到的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物肉香味濃郁，回味悠長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：牛肉；牛骨；美拉德反應(yīng)；反應(yīng)時(shí)間；揮發(fā)風(fēng)味物質(zhì)；電子鼻

Effect of Reaction Time on the Flavor Quality of Maillard Reaction Products from Beef Meat and Bone Hydrolysates

LI Yingnan， liu Wenying， ZHANG Shunliang， LI Jiapeng， CHEN Wenhua， QU Chao， AI Ting， CHENG Xiaoyu*

（China Meat Processing and Engineering Center， China Meat Research Center， Beijing Academy of Food Sciences， Beijing 100068， China）

Abstract： This study was concerned with the effect of reaction time on the generation of flavor compounds from the Maillard reaction of beef meat and bone hydrolysates. The composition and relative contents of volatile compounds in the Maillard reaction products at different reaction times were significantly different. A total of 42， 40， 43， 43 and 41 volatile compounds were detected upon reaction for 30， 45， 60， 75 and 90 min， respectively. The reaction at 105 ℃ for 60 min yielded as high as 92.95% volatile flavor compounds in the products with aldehyde and ketone responsible for the characteristic flavor together accounting for 47.38%. Electronic nose analysis showed significant differences in major volatile components among the reaction products at different reaction times， which could be clearly discriminated from each other by principal component analysis. The Maillard reaction products had a strong meat flavor with a long lingering aftertaste.

Key words： beef meat； beef bone； Maillard reaction； reaction time； volatile flavor compounds； electronic nose

DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.05.001

中圖分類號(hào)：TS251.94 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2016）05-0001-05

引文格式：

李迎楠， 劉文營(yíng)， 張順亮， 等. 反應(yīng)時(shí)間對(duì)牛肉、牛骨美拉德反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味品質(zhì)的影響[J]. 肉類研究， 2016， 30（5）： 1-5. DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.05.001. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

LI Yingnan， liu Wenying， ZHANG Shunliang， et al. Effect of reaction time on the flavor quality of maillard reaction products from beef meat and bone hydrolysates[J]. Meat Research， 2016， 30（5）： 1-5. （in Chinese with English abstract） DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.05.001. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

影響美拉德反應(yīng)的因素較多，反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)受氨基酸及糖的種類的影響，而且還與反應(yīng)時(shí)間、溫度及水分含量等有關(guān)。Wronkowska等[1]研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時(shí)間對(duì)蕎麥美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的顏色有顯著影響，反應(yīng)時(shí)間為30 min，160 ℃條件下可獲得營(yíng)養(yǎng)型蕎麥產(chǎn)品；Qian等[2]通過(guò)研究豬血漿蛋白水解物-單糖美拉德反應(yīng)模型發(fā)現(xiàn)，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的顏色、褐變程度及中間產(chǎn)物的含量隨反應(yīng)時(shí)間的增加而增加，并可提升反應(yīng)產(chǎn)物的抗氧化能力。劉平等[3]研究發(fā)現(xiàn)在大豆肽-木糖美拉德反應(yīng)體系中，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，體系的褐變強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，反應(yīng)時(shí)間控制在120～150 min，所得的美拉德產(chǎn)物可提升鮮味、醇厚味和持續(xù)感；孫芳達(dá)等[4]研究發(fā)現(xiàn)以豬骨蛋白水解物和葡萄糖-木糖作為反應(yīng)原料建立的美拉德反應(yīng)體系，延長(zhǎng)加熱時(shí)間會(huì)導(dǎo)致美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物和氨基酸態(tài)氮損失率上升，熱反應(yīng)時(shí)間為40 min條件下，在該體系得到的美拉德產(chǎn)物較好。

目前，關(guān)于反應(yīng)時(shí)間對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味品質(zhì)影響的相關(guān)研究較少，大部分僅局限于對(duì)成品中風(fēng)味物質(zhì)的鑒定。本研究利用生物酶解技術(shù)得到牛肉酶解物及牛骨酶解物，添加一定量的木糖、水解植物蛋白（hydrolyzed vegetable protein，HVP）、葡萄糖等進(jìn)行美拉德反應(yīng)，通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectromete，GC-MS）聯(lián)用、電子鼻傳感器等方法，分析不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味品質(zhì)的影響，考察不同反應(yīng)時(shí)間特征風(fēng)味的變化情況，為研究美拉德反應(yīng)產(chǎn)物提供理論技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛肉、牛骨市售。

復(fù)合動(dòng)物蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶 諾維信投資有限公司；葡萄糖、半胱氨酸、甘氨酸等均為食品級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

TRACE高速組織搗碎機(jī)、1310氣相色譜-TSQ8000質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Thermo公司；DB-Wax 75?m CAR/PDMS固相微萃?。╯olid phase micro extraction，SPME）針

美國(guó)J&W公司；便攜式電子鼻傳感器 德國(guó)Airsense

公司。

1.3 方法

1.3.1 牛肉酶解物、牛骨酶解物制備

參考文獻(xiàn)[5-6]方法，稱取新鮮牛肉，按質(zhì)量比1∶1加入蒸餾水，經(jīng)高速組織搗碎機(jī)攪碎，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%風(fēng)味蛋白酶，50 ℃條件下酶解3 h，滅酶后冷卻至室溫備用。取新鮮牛骨破碎后加熱除油脂，取骨渣酶解，溫度為55 ℃，復(fù)合動(dòng)物蛋白酶添加量為15 mg/g，酶解4 h；風(fēng)味蛋白酶添加量為10 mg/g，酶解2 h；收集酶解液過(guò)濾、凍干后備用。

1.3.2 美拉德反應(yīng)

準(zhǔn)確稱取牛肉水解液50 g、牛骨酶解物4 g、木糖5 g、葡萄糖2 g、半胱氨酸5 g、HVP 30 g、丙氨酸1.5 g、甘氨酸3 g混合均勻，反應(yīng)溫度為105 ℃，美拉德反應(yīng)時(shí)間分別為30、45、60、75、90 min，考察不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味品質(zhì)的影響。

1.3.3 揮發(fā)性成分的GC-MS分析

樣品前處理：取1 mL美拉德反應(yīng)產(chǎn)物樣品裝入瓶中，50 ℃水浴平衡30 min，SPME針頭萃取30 min后，進(jìn)入GC-MS進(jìn)行分離和分析。

色譜條件：色譜柱DB-Wax極性柱；柱流速1.0 mL/min；載氣：He（99.999%）；進(jìn)樣口溫度250 ℃，柱溫：起始溫度35 ℃，保持3 min后以5 ℃/min升溫到200 ℃，再以10 ℃/min升到250 ℃保持5 min。

質(zhì)譜條件：傳輸線溫度260 ℃；離子源溫度280 ℃；質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍設(shè)定為40～600 u[7-8]。

1.3.4 電子鼻傳感器分析

電子鼻傳感器中不同金屬氧化物半導(dǎo)體型化學(xué)傳感元件所對(duì)應(yīng)的敏感物質(zhì)類型不同[9]。不同反應(yīng)時(shí)間條件下得到的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物不同，進(jìn)而影響主成分風(fēng)味物質(zhì)的種類和相對(duì)含量，因此在傳感器上呈現(xiàn)不同的氣味感應(yīng)信號(hào)。準(zhǔn)確量取3 mL美拉德反應(yīng)產(chǎn)物樣品，25 ℃恒溫環(huán)境平衡2 h，傳感信號(hào)在60 s后基本穩(wěn)定，選定信號(hào)采集時(shí)間為70 s。

2 結(jié)果與分析

2.1 GC-MS測(cè)定分析結(jié)果

利用GC-MS對(duì)不同時(shí)間條件下美拉德反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分析，其揮發(fā)性成分總離子流色譜圖如圖1所示。采用面積歸一化法對(duì)各成分進(jìn)行定量分析，主要揮發(fā)性成分分析結(jié)果如表1、圖2所示。美拉德反應(yīng)時(shí)間不同，反應(yīng)產(chǎn)物中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及相對(duì)含量均存在明顯差異。

經(jīng)GC-MS分析可知，反應(yīng)時(shí)間為30、45、60、75、90 min條件下分別檢測(cè)出42、40、43、43、41 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中醇類、醛類、酮類化合物含量相對(duì)較高；揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量分別為87.11%、91.79%、92.95%、90.62%、89.77%，其中反應(yīng)時(shí)間為60 min條件下，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量高達(dá)92.95%。

醛酮類化合物是肉類脂肪加熱后肉香成分的特征化合物，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中若除去醛、酮類化合物，則肉品特有的風(fēng)味消失，所以醛、酮類化合物對(duì)產(chǎn)品肉香味的形成起到不可忽視的作用[10]。美拉德反應(yīng)時(shí)間為60 min時(shí)，醛、酮類化合物相對(duì)含量最高，達(dá)到47.38%，其次為反應(yīng)時(shí)間45 min和30 min時(shí)。醛類化合物的閾值較低[11]，具有很強(qiáng)的與許多其他物質(zhì)重疊的風(fēng)味效應(yīng)。苯甲醛被描述為脂香、苦杏仁、櫻桃及堅(jiān)果香味；David等[12]發(fā)現(xiàn)2-甲基丁醛、3-甲基丁醛對(duì)牛肉風(fēng)味的呈現(xiàn)有重要作用，二者均具有令人愉快的水果香氣；甲硫基丙醛具有強(qiáng)烈的易擴(kuò)散的烤肉香和焦香的香氣特征[13]。酮類化合物中含量較高的丙酮、丁酮可能由多不飽和脂肪酸碳鏈的β氧化和脫羧作用產(chǎn)生，有獨(dú)特的清香和果香，并隨碳鏈的增長(zhǎng)賦予更強(qiáng)的花香特征[14]。3-羥基-2-丁酮等羥基酮類具有愉快的奶油香味，可能是在美拉德反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的；2-乙酰基呋喃則具有烤香、煙熏香及堅(jiān)果香[15]。

直鏈飽和醇的香味對(duì)于肉制品的風(fēng)味貢獻(xiàn)很小，但隨著碳鏈的增長(zhǎng)，可以產(chǎn)生清香、木香及脂肪香的特征，而不飽和醇閾值較低[16]。不同反應(yīng)時(shí)間條件下醇類化合物除糠醇外其余物質(zhì)含量相當(dāng)，而反應(yīng)時(shí)間為75、90 min時(shí)，糠醇含量相對(duì)較高，糠醇具有焦糖香及甜香等氣味，但是過(guò)量則會(huì)引起較重的苦味，對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的風(fēng)味產(chǎn)生一定的影響。

酯類化合物能夠賦予食品醚香和甜的水果香氣，短鏈脂肪酸水解產(chǎn)生的甲基酮和內(nèi)酯可能對(duì)肉類的風(fēng)味產(chǎn)生影響[17]。酸類化合物則可能是由相應(yīng)的醇、醛在美拉德反應(yīng)過(guò)程中高溫氧化得到的。不同反應(yīng)時(shí)間下酯類化合物及酸類化合物相對(duì)含量相差不大，酯類化合物的整體含量不高，但對(duì)整體風(fēng)味卻有一定的協(xié)調(diào)作用，其中含量相對(duì)較高的乙酸酯類具有愉快的水果香氣，酸類化合物中含量相對(duì)較高的乙酸則呈現(xiàn)刺激、尖酸的氣息。

含氮類雜環(huán)化合物是烤肉制品中最重要的香氣物質(zhì)，多數(shù)雜環(huán)類化合物具有肉香味[18]。烷基吡嗪通常被描述為烤香味，具有堅(jiān)果香或烘香的風(fēng)味特征，不同反應(yīng)時(shí)間下美拉德反應(yīng)產(chǎn)物檢測(cè)出的含氮類化合物主要有2-甲基吡嗪、2，5-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪及2，3，5-三甲基吡嗪。反應(yīng)時(shí)間為60min時(shí)，含氮類化合物含量相對(duì)較高，達(dá)到7.17%，其中吡嗪類化合物相對(duì)含量高達(dá)7.14%，其他條件下含氮類化合物含量相差不大。此外，酚類化合物檢測(cè)出的相對(duì)含量較少，愈創(chuàng)木酚具有可口的肉香及煙熏味[15]，2，6-二甲氧基苯酚則被描述為甜香、木香、煙熏香。

綜合上述分析得到，反應(yīng)時(shí)間為60 min時(shí)，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量較高，達(dá)到92.95%，其中具有特征風(fēng)味的醛、酮類化合物的含量為47.38%，吡嗪類化合物含量為7.17%，在該配方條件下反應(yīng)時(shí)間為60 min較為適宜，此時(shí)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物肉香味濃郁，回味悠長(zhǎng)。

2.2 電子鼻傳感器分析結(jié)果

圖 2 不同牛骨酶解物添加量肉味香精的PCA分析（a）和LDA分析（b）

Fig.2 PCA analysis （a） and LDA analysis （b） of different amount of bovine hydrolysates

由圖2a可知，PC1、PC2的方差貢獻(xiàn)率分別為84.68%和11.65%，總貢獻(xiàn)率為96.33%，說(shuō)明在整體香氣成分水平上美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中主成分可以很好地反映多指標(biāo)信息[19-20]。不同反應(yīng)時(shí)間下各數(shù)據(jù)點(diǎn)均分布在各自的區(qū)域內(nèi)，說(shuō)明不同反應(yīng)時(shí)間下美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的主成分之間有顯著性差異；沿PC1方向變化很大，說(shuō)明不同反應(yīng)時(shí)間下美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的風(fēng)味發(fā)生明顯變化，利用PCA方法可以很好地區(qū)分不同反應(yīng)時(shí)間下的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物。由圖2b可知，LD1、LD2的方差貢獻(xiàn)率分別為49.01%和32.72%，其中反應(yīng)時(shí)間為45 min和60 min時(shí)有部分重疊，說(shuō)明二者之間具有一定的相似性，其余數(shù)據(jù)分布較為分散。在LD2方向上，90 min條件下美拉德反應(yīng)產(chǎn)物與其他4組相距較遠(yuǎn)，可能是由于反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生了與其他組不同的物質(zhì)。通過(guò)比較可知，PCA分析方法比LDA分析方法更能有效地區(qū)分各反應(yīng)條件下美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，5 種樣品間的風(fēng)味成分存在顯著性差異，不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味產(chǎn)生一定的影響。

3 結(jié) 論

美拉德反應(yīng)時(shí)間不同，反應(yīng)產(chǎn)物中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及相對(duì)含量均存在明顯差異。反應(yīng)時(shí)間為30、45、60、75、90 min時(shí)分別檢測(cè)出42、40、43、43、41 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中醇類、醛類、酮類化合物含量相對(duì)較高；揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量分別為87.11%、91.79%、92.95%、90.62%、89.77%。美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中主要揮發(fā)性風(fēng)味成分物質(zhì)包括：2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、甲硫基丙醛、3-羥基-2-丁酮、2-乙?；秽⒖反?、2-甲基吡嗪、2，5-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪及2，3，5-三甲基吡嗪等。綜合分析可知，反應(yīng)溫度為105 ℃，反應(yīng)時(shí)間為60 min條件下，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量高達(dá)92.95%，與其他反應(yīng)時(shí)間相比具有較大的優(yōu)勢(shì)，其中該條件下具有特征風(fēng)味的醛、酮類化合物的含量為47.38%，吡嗪類化合物含量為7.14%，此時(shí)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物肉香味濃郁，回味悠長(zhǎng)，具有良好的香氣；運(yùn)用電子鼻分析可知，不同反應(yīng)時(shí)間下美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的主成分之間有顯著性差異，利用PCA方法可以很好地區(qū)分不同反應(yīng)時(shí)間下的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味產(chǎn)生一定的影響。

本研究以牛骨、牛肉、木糖等為原料進(jìn)行美拉德反應(yīng)，并對(duì)不同反應(yīng)時(shí)間下美拉德產(chǎn)物風(fēng)味品質(zhì)進(jìn)行分析，判斷出較為適宜的反應(yīng)時(shí)間，得到風(fēng)味較好的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，為美拉德反應(yīng)的研究提供一定的理論參考。

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