肉類風味形成及羊肉香精的風味研究

郭 冰

人類喜愛肉類食品的主要原因在于:在感官得到滿足的同時,還可獲得膳食中的優質蛋白質,滿足人體對營養的需求.

羊肉具有低脂肪、高蛋白、低膽固醇等特點,是全世界通用的食品.食用它沒有宗教和文化禁忌.羊肉產業迅猛發展,羊肉香精的規模化生產已在國內開展,但風味及應用效果并不理想.因此,深入研究羊肉的風味及加工過程中反應的本質,尋求改善羊肉風味的途徑,是研究人員急需解決的重要課題.

本文綜述了形成肉品風味的前體物質,產生風味的化學反應,提供羊肉風味的化合物,以及羊肉香精的基本生產模式,為有關羊肉風味的進一步研究和應用提供參考.

1　國內外對肉類風味的研究

1.1　肉風味前體物質[1]

風味是指食品入口前后對嗅覺、味覺等器官的刺激所產生的綜合感覺,肉風味是評定肉品品質的重要指標之一,包括滋味和香味[2].

肉品本身含有風味物質前體化合物,這些前體化合物在加熱過程中發生一系列化學變化,從而形成肉味.風味前體物質是研究肉品風味的前提[3],也是肉品質的重要組成部分,它有助于解釋肉味的起源和實質.

一般肉類風味主要前體物質可以分為兩類:產生滋味的水溶性成分和產生香味的脂質部分.其水溶性成分主要有以下部分[4].

1.1.1α-氨基酸和糖類

肉中含有的氨基酸和糖類,是最重要的中間前驅,它們參與各步美拉德(Maillard)反應,是反應的主體原料.

1.1.2含硫氨基酸類

實驗證明添加此類物質能產生令人愉快的肉香,對肉類香味物質的形成具有重要作用.在肉類的儲藏和燉制過程中,胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸這三種酸類分解產生氨氣和硫化氫、甲硫醇和甲硫醛等,是許多揮發性香味化合物的重要前驅.

1.1.3硫胺素

受熱可以分解出硫化氫、呋喃類、噻吩類、具有類似肉香味的噻唑類及其他含硫、含氮的雜環化合物,它們是構成肉香味的重要成分.

1.1.4核糖-5-磷酸酯

由核糖磷酸酶解生成,是所有細胞的重要組成部分,含有高比例的不飽和脂肪酸.在肉類的加熱過程中起著重要作用.

1.1.5不飽和脂肪酸

在豬肉和雞肉的甘油酯和磷脂所含的脂肪酸中,不飽和脂肪酸占很大比例,它在加熱過程中易氧化成在肉類的香氣中起重要作用的較小的醛或不飽和醛類;它還可以進一步發生硫化與氧化反應,生成重要的香味組分.

所有α-氨基酸均具有甜味,游離的L-谷氨酸和其它的衍生物則具有肉湯味.這些氨基酸與核糖核苷酸、糖類和鹽類共存時,具有增強香味的效應.

1.2　產生風味的化學反應

由加熱產生、可形成肉類風味的基本反應包括:美拉德(Maillard)反應、脂類的熱降解、硫胺素降解、氨基酸和肽類的熱解、碳水化合物的焦糖化、核糖核苷酸的降解.這些反應能產生對肉類風味起作用的揮發性化合物[5-6].

1.2.1美拉德(Maillard)反應

亦稱為非酶褐變反應,這是一個相當復雜的反應體系,指還原糖與多種氨基酸之間發生反應,所生成的產物既可相互作用又可與肉中其他成分發生反應,是加熱食品產生風味的主要途徑.

美拉德反應在肉香氣和香味的生成過程中發揮著重要作用,肉中主要的還原糖是葡萄糖和核糖,它們在加工過程中與氨基酸、肽類,甚至是蛋白質發生美拉德反應,進而形成風味物質.這一反應的過程復雜,既和參加反應的氨基酸及還原糖的種類等前體物質有關,也與反應溫度、體系pH值、時間、及水分含量等因素有關.

美拉德反應產生具有肉香味的化合物,這些化合物主要是含硫、氮、氧的雜環化合物及其他含硫化合物,如呋喃、吡嗪、吡咯、噻吩、噻唑、咪唑、吡啶和環烯硫化物.硫化氫直接影響肉的風味,也可以與肉中羰基化合物進行反應形成其他風味物質,主要來源于含硫氨基酸和二酰化合物的降解.

目前通常采用含硫氨基酸,如半胱氨酸、胱氨酸及肽類進行肉味香料的制備,這些氨基酸在熱處理過程中參與美拉德反應以及斯特雷克爾氨基酸反應,形成揮發性含硫化合物,進而產生類似肉的風味.

1.2.2脂質的熱降解反應[7-8]

肉中的脂肪主要分為肌間脂肪(貯存脂肪)和肌內脂肪(組織脂肪).肌間脂肪通常以淤積形式存在于動物的皮下和結締組織中,其主要成分是甘油三酯.肌內脂肪是總磷脂,富含不飽和脂肪酸(如亞麻油酸、油酸和花生四烯酸).肉在進行烹煮的過程中,脂肪酸氧化形成多種揮發性化合物,如脂肪族烴醛類、酮類、醇類、羧酸和酯以及脂質進行的熱降解.

油酸、亞油酸和花生四烯酸等不飽和脂肪酸中的雙鍵,在加熱過程中發生氧化反應生成過氧化物,過氧化物進而進一步分解成為香氣閾值很低的酮、醛等揮發性羰基化合物;羥基酸加熱、脫水、環化,進而生成內酯化合物,具有令人愉快的肉香味.脂類的飽和度影響其氧化反應的活潑性,多不飽和脂肪酸更容易產生誘人的香味.

1.2.3含硫化合物的熱降解

硫氨基酸是熱處理中產生肉香的必需化合物,如賴氨酸和半胱氨酸.硫胺素是一種含硫和含氮的雙環化合物,它在受熱降解時可產生多種含硫、含氮揮發性香味物質.

現已鑒定出80多種硫胺素分解產物,這些產物一半以上是含硫化合物,包括脂肪鏈硫醇、硫取代呋喃、含硫羰基化合物、噻唑、噻吩等雜環化合物,它們多數具有肉香味.

硫胺素分解物自身具有香味,也可以與其他物質進行反應生成更多的風味物.含硫多肽及硫胺素等一起加熱可產生類似于禽肉的風味.

1.2.4氨基酸和多肽的熱降解

在125℃以上時氨基酸和多肽發生脫氨基和脫羧基作用,形成醛、醇、烴、胺等.加熱到300～400℃就發生脫羰基作用,溫度越高,產物越復雜.其中揮發性羰基化合物是重要風味物質.

氨、CO2、氨基酸、醛、H2S、芳香族化合物是進行熱降解過程中產生的大量產物,半胱氨酸、胱氨酸加熱形成噻唑及其衍生物.半胱氨酸、胱氨酸是形成肉香氣的必需氨基酸.

絲氨酸和蘇氨酸等β-羥基氨基酸,是形成吡嗪的特征氨基酸,加熱一種氨基酸不會產生香味化合物,香氣的形成基于肽降解而形成的一系列氨基酸.

1.2.5糖和核苷酸的降解

隨著溫度升高,糖失水發生焦糖化反應,戊糖生成糠醛,已糖生成羥甲基糠醛.這些產物在進一步加熱的過程中,產生具有芳香氣味的呋喃衍生物、羰基化合物、脂肪烴、醇類以及芳香烴類,其中二羰基化合物和三羰基化合物是重要的中間生成物、也是Streker降解的主要參與物;H2S與呋喃酮反應產生也會產生非常強烈的肉香氣.

肉中的核苷酸,如肌苷單磷酸鹽加熱后產生5-磷酸核糖,然后脫磷酸、脫水,所得產物為5-甲基-4-羥基-呋喃酮,羥甲基呋喃酮類化合物很容易與硫化氫反應,產生強烈肉香氣.

2　羊肉風味及對羊肉風味有貢獻的化合物

2.1　羊肉風味

許多人不喜食羊肉,特別是不能接受膻味強烈的成年羊羊肉.羊肉的膻氣和風味是判斷烹調后適口性的重要指標,是衡量品質的重要因素[9].

風味與膻味是兩個不同的概念[10-11].脂質(脂肪和脂肪酸)來源不同產生不同的特征風味,這些特征風味可能涉及脂質和其他肉組分間的相互作用;膻味是羊肉的獨特風味,主要指來自綿羊或山羊肉所散發出來的異味.研究得出:膻味是由多種化合物綜合作用形成,脂肪組織是最明顯的羊肉風味來源,與牛肉風味來源沒有強烈差別[12-13].

在閱讀文獻的基礎上,對羊肉品種差異及主要的風味物質進行了總結,以便為今后羊肉產品的開發利用提供科學依據.研究結果如表1.

表1　不同品種綿羊肉的風味物質(mg/100 g)Tab.1　Flavor material of several types of sheep's meat

影響羊肉風味的因素[14]如下.

2.1.1品種[15]

不同畜種各有其特殊的肉品風味,同類動物也會因品種的不同而異.山羊肉比綿羊肉的風味重.

2.1.2年齡和性別

隨著動物年齡的增長,肉的風味變得強烈.日齡大的羔羊不飽和脂肪酸的含量隨著脂肪的增加而增加;同一品種,性別不同,風味也有所不同.

2.1.3體重

體重的增加可能增加風味等級.羔羊在它們的脂肪組織中幾乎沒有氣味和支鏈脂肪酸(BCFA).

2.1.4飼喂類型[16]

風味直接或間接地受飼料的影響.以草料喂養或屠宰前以飼草喂養會使羊肉產生飼草的風味.

2.1.5屠宰前應激

各種應激可以引起肌肉中貯存的糖原的消耗,生成pH高的肉.與正常pH相比,質量較差,羊肉膻味強烈.

2.1.6烹調方式

Brennand和Lindsay(1992)提出,在烹制過程中風味主要是由脂肪水解釋放出揮發性支鏈脂肪酸和風味前體化合物的熱降解形成的.

2.2　有助于羊肉風味形成的化合物

2.2.1支鏈脂肪酸[17]

Wong等人指出,羊脂肪中的脂肪酸是包括8～l0個碳原子的支鏈脂肪酸(BCFAs),并鑒定出4-甲基辛酸和4-甲基壬酸對羊肉特征風味的形成有貢獻作用.

孟憲敏、魯紅軍[18]等認為羊肉致膻的主要化學成分為 C6、C8、C10低級揮發性脂肪酸,其中 C10對羊肉膻味有主要影響作用,其含量與腥味的強度呈一定規律性的變化.有研究表明,特征的支鏈脂肪酸與苯酚的混合物反應產生特殊的圈養羊的羊肉氣味.

2.2.2酚類化合物

Ha和Lindsay提出存在于脂肪中、具有揮發性的烷基苯酚對于羊肉氣味和風味有很大的影響.其中烷基苯酚包括甲基苯酚、異丙基苯酚和其他化合物;同時還發現高濃度的硫苯酚產生特殊的焦硫氣味,因此使羊肉的膻味加重.

2.2.3基本的化合物

熟肉產生的揮發性雜環化合物包括呋喃衍生物和各種N-和S-雜環化合物,吡嗪和吡啶是其中的兩種.在所鑒定的幾種吡嗪和吡啶化合物中,認為3,6-二甲基-2-乙基吡嗪和2-戌基吡啶是羊肉氣味的貢獻因素.2-戌基吡啶可能是由氨與脂肪氧化的產物2,4-癸二烯醛反應生成的.

3　羊肉香精的簡單研發模式

3.1　反應型羊肉香精

反應型肉味香精是一種新型食用香味料,它由兩種或兩種以上的前體物質在一定條件下加熱生成.根據需要,可在反應前后加入香料或配料,這類香精總是基于美拉德反應而制備的.

3.1.1反應制備過程

過程分解:肉的酶解→美拉德反應(其中包括硫胺素的降解,脂質降解以及香辛料的搭配)→羊肉風味反應香基→粉狀或膏狀香精產品.

制備過程中,精確選料為第一關鍵性因素.在脂質的選擇過程中,并不是所有脂類氧化產物都會產生香味,人們常常更關心的是怎樣避免或減少給肉帶來怪味的物質的生成.

總結文獻研究發現:8～10碳支鏈不飽和酸可能產生羊肉特有的膻味.羊肉膻味不但由脂肪中的短鏈脂肪酸造成,也與硬脂酸含量有關.因此在選擇脂肪時,盡量不用含短鏈脂肪酸的脂肪,否則較強的膻味將導致消費者滿意程度降低.

3.1.2香基制備過程

在羊肉風味香基制作過程中,香辛料的搭配和選用十分關鍵.可用到的香辛料有:小茴香、肉豆蔻、洋蔥粉及孜然粉等.它們可起到解腥作用,同時使其香味滲入香基,制出好的反應香基.

肉的酶解過程中,注意酶解溫度、酶解時間、加酶量等影響因素,以便制備出風味較好的酶解液,供反應香基制作使用.

得到制作好的反應香基后,主要有三個途徑:加入增稠劑形成膏體香精,可進行噴霧干燥形成粉末香精,采用微膠囊包埋形式制成微膠囊香精.其中微膠囊香精采用微膠囊技術,添加賦形劑,將液態、固態或者半固態的油脂或其他風味物質包埋而成;它分散性好、性能穩定、儲存方便,使用范圍廣,具有針對性強、特征鮮明、風味穩定、使用便捷等優點.

3.2　調配型羊肉香精

羊肉風味的呈味化合物有許多種,調配型羊肉香精即是在分析這些羊肉香氣呈味化合物的基礎上,通過對不同化合物進行添加、調配,進而制備出的產品.

通過研究表明,呈現羊肉風味的典型化合物有4-甲基辛酸和4-甲基壬酸,除此之外還有不少的烷基苯酚、吡啶等化合物.通過對這些具有羊肉風味的化合物進行研究,對其進行不同的組合、調配,配以其他技術,即可制備出具有典型羊肉風味的高品質香精.

3.3　羊肉香精發展趨勢

采用美拉德反應得到的香精,其層次感與普通產品相比有一定差別.可通過調香對差距進行一定的補充,來達到香味的完整和天然化.

現在趨勢主要是經過反應得到反應香基后,經過調香,盡量達到天然、渾厚,成為消費者喜愛、風味特征顯著的產品.

4　結束語

我國有豐富的羊肉資源,但羊肉膻味的存在,卻影響羊肉的被接受程度.本文在概述形成肉味風味的前提物質及產生風味的化學反應后,闡述了羊肉風味及提供羊肉風味的化合物,進而提到羊肉香精的基本制備模式,可為有關羊肉風味的研究和應用提供參考.