牛油氧化對牛肉風味形成的影響

吳 肖,孔令會,趙園園(廣東匯香源生物科技股份有限公司,廣東廣州 510664)

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牛油氧化對牛肉風味形成的影響

吳 肖,孔令會,趙園園
(廣東匯香源生物科技股份有限公司,廣東廣州 510664)

通過添加不同POV值(40、60、80 meq/kg脂肪)氧化牛油對牛肉酶解液進行Maillard熱反應,檢測不同牛肉Maillard反應產物的氨基酸組成、肽分子量分布、香氣組分以及感官測評的變化情況,研究不同POV值氧化牛油對于牛肉風味味感的影響。結果表明:不同POV值氧化牛油參加反應,主要影響牛肉酶解液Maillard熱反應體系中含硫氨基酸和鮮味氨基酸的反應活性,以及Maillard反應產物的肽分子量的分布,從而影響了牛肉香氣和味感的形成。

牛油,氧化,美拉德反應,風味

牛肉風味是世界范圍內肉類風味研究最廣泛和深入的一種[1]。因為受地域、種類、喂養方式和加工工藝等影響,因而形成牛肉風味的差異性[2-5]。其中清燉型和烤味型牛肉風味的研究是牛肉風味的研究熱點[6-11]。

肉類風味研究一直是風味研究領域的熱門話題。綜合國內外肉類風味研究,主要集中于以下幾個方面:肉香化合物成分的鑒定、分離、提取以及制備,研究呈香和呈味之間的相關性,味與分子結構之間的關系,為肉香化合物的調配以及天然等同肉味原料開發方面提供良好的原材料;肉類風味合成模擬體系的建立,通過利用不同的前體和原料物質,在一定條件下獲得具有不同肉類風味的體系;肉味香精體系的建立、分析和鑒定;對已建立的肉味香精體系的功能性方面的研究,如抗氧化作用,增香作用,乳化作用和穩定作用,與蛋白質交聯作用等;對熱反應型肉味香精建立的動力學模型研究等。

其中肉類風味的建立主要通過降解反應和美拉德反應[12],而一定程度的氧化脂肪是制備具有特征風味肉香味的主要依據[13-16]。我國飲食文化淵源流長,古老傳統的煲湯食品雖深入民心,但是對于湯類風味物質的研究相對較少。本研究探討一定程度的氧化牛油,通過熱反應美拉德技術,依據熱反應中形成味感和香氣前體物質的消長變化對形成牛肉風味的影響,以期對于牛肉風味飲食文化發揚光大,對牛肉風味料的工業化生產奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牛油 食品級,廣東匯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、鹽酸硫胺素 分析純,上海博奧生物科技有限公司;木糖、葡萄糖 分析純,廣州化學試劑廠;復合蛋白酶(Protemax,酶活力1.733 AU/g)、風味蛋白酶(Flavorenzyme,酶活力573 LAPU/g) 食品級，諾維信酶制劑公司;標準肽樣品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 美國GE Healthcare公司;活性炭(食品級) 平泉縣蘭天活性炭廠;絞肉機 韶關市大善食品設備有限公司。

LZB-4WB型玻璃轉子流量計 振興流量電子儀表廠;RS-608型增氧泵 中山市日勝電器廠;MJ-176NR攪拌機 日本松下電器產業株式會社;JM-LB50膠體磨 溫州市歐海振業食品機械廠;JB200-D強力電動攪拌機 上海標本模型廠;HH-W600數顯恒溫水浴鍋 上海儀表集團供銷公司;Finnigan Trace 2000 GC-MS 美國Finnigan Trace質譜公司;Waters 600高效液相色譜 美國Waters公司;Amersham蛋白質分析純化系統 美國GE Healthcare公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 氧化牛油制備 在裝有電動攪拌器、水銀溫度計和回流冷凝管的500 mL四口燒瓶中加入200 g反應牛肉(預先熔化成液態油后加入),開始攪拌。待溫度上升至130 ℃時,通入經活性炭吸附預處理的空氣并計時,根據進出口空氣含量的差值,至達到預計POV值時停止反應,迅速冷卻至常溫,灌裝包裝后低溫保存。另取樣檢測POV。根據上述方法,分別制備POV值為40 meq/kg脂肪、60 meq/kg脂肪和80 meq/kg脂肪的氧化牛油。

1.2.2 酶解牛肉膏制備 稱取一定量的經過預處理的牛肉,加入一定量的水(w/w為1∶1),用絞肉機進行搗碎,然后進行酶解(復合蛋白酶和風味蛋白酶以1∶1酶解,添加量為牛肉蛋白總質量的0.5%,酶解溫度為(53±2) ℃,水解1.5 h),得到酶解牛肉膏。

1.2.3 牛肉風味膏制備 在上述酶解牛肉膏中加入木糖和葡萄糖混合物(w/w為1∶1,加入量為總質量的3.6%),鹽酸硫胺素添加量0.15%,含鹽量3.0%,加入不同氧化程度的氧化牛油進行實驗,需要溶解的原料在燒杯中溶解后轉移至混合配料中,在100 ℃,不調節pH,攪拌條件下,在三口燒瓶中(500 mL)進行熱反應,反應時間為1 h,反應時進行攪拌加橡膠塞并進行冷卻回流,反應結束后在冰水中進行快速冷卻以終止反應,得到牛肉風味膏[17]。

1.2.4 牛油氧化程度(過氧化值POV)檢測 參照GB/T 5538-2005 標準操作。

1.2.5 小分子游離氨基酸的檢測 水解液中氨基酸成分分析及含量的測定參照Speckann等[18]方法將樣品液酸解和酶解后采用高效液相色譜法分析,色氨酸則是將樣品堿解后采用高效液相色譜法分析。檢測條件:美國Waters高效液相色譜,PICO·TAG氨基酸分析柱,檢測溫度為38 ℃,檢測波長為254 nm,流速為1 mL/min。

損失率(%)=(反應后牛肉酶解液游離氨基酸-反應前牛肉酶解液游離氨基酸)÷牛肉酶解液水解氨基酸×100

1.2.6 寡肽分子量分布檢測 采用凝膠色譜法,檢測條件:Amersham蛋白質分析純化系統,Superdex peptide 10/300GL玻璃柱;洗脫液: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),流速為0.5 mL/min,檢測波長為214 nm。標準肽樣品與洗脫體積擬合直線方程為y=-0.0578x+4.6289(R2=0.9957),其中y-標準肽分子量的自然對數,x-洗脫體積。

1.2.7 感官測評分析 根據前述牛肉風味膏的制備方法,每個樣品制作3次,然后混勻過膠體磨,然后對每一個樣品采用3位數字進行隨機編碼,每一組包括3個樣品,每一個樣品在50 ℃恒溫水浴鍋中恒溫10 min,然后倒入一次性的淺口塑料杯,在聞香室由嗅聞小組成員嗅聞評價。感官評價采用簡單描述法[19],由13名經過專門訓練的調香師和反應工程師組成的感官評定小組,用任意的詞匯對每個樣品的風味特性進行定性描述,要求盡量完整地描述出樣品的品質。

1.2.8 香氣物質分布檢測 采用頂空固相微萃取法,取樣品3 g置于20 mL密封頂空樣品瓶,在65～70 ℃條件下進行水溶,固相微萃取分別采用(100 μm)PDMS和DVB/CAR/PDMS(50 μm),萃取富集30 min,在220 ℃條件下脫附3 min,香氣化合物的測定采用美國Finnigan Trace氣質聯用設備。

色譜條件:色譜毛細管柱為DB-1柱(30 m×0.25 mm,1.0 μm)和柱HP-5(30 m×0.25 mm,1.0 μm);溫度為45 ℃,保持1 min,然后以3 ℃/min的升溫速度升溫到190 ℃,保溫10 min,繼續以5 ℃/min升溫至220 ℃,進樣口溫度為220 ℃,載氣為He,流速為1 mL/min,分流比為30∶1。

質譜條件:電離方式為EI,電子能量為70 eV,接口溫度為220 ℃,掃描質量范圍為33～335 amu,所得為實測圖譜。

檢測結果根據數據檢索NIST(The National Institute of Standards and Technology(Chemical WebBooks)美國國家標準與技術局化學數據庫)庫結果,當匹配度大于700時予以標示,組分相對含量根據峰面積歸一化法[20]計算。

2 結果與分析

2.1 美拉德反應前后小分子游離氨基酸的檢測

表1 牛肉酶解液美拉德反應前后的氨基酸組成Table 1 Amino acids composition of beef hydrolysates before or after Maillard reaction

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

由表1牛肉蛋白質完全水解產物可以看出,形成香氣的主要前體物質含硫氨基酸Met和Cys并不多,占牛肉蛋白總氨基酸量3.88%,鮮甜氨基酸Ala、Asp、Glu和Gly占牛肉蛋白總氨基酸量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],從牛肉蛋白完全水解物可以看出,形成肉香的前體含硫化合物并不豐富,所以要形成具有特征的牛肉香氣物質,需要通過外加含硫氨基酸、維生素類物質和精煉牛油等,這與前期的研究一致[17,23-24]。加入氧化牛油后,通過加熱斷裂,形成香氣的前體小分子物質醇、醛、酮、羧酸,加速了反應體系中含硫氨基酸和鮮甜味氨基酸的反應程度,從而形成了不同香氣的牛肉風味膏,氨基酸的損失率體現了美拉德熱反應中香氣形成的劇烈程度。由表1氨基酸的損失率可以看出,參與形成牛肉香氣的氨基酸主要是含硫氨基酸和鮮甜味的氨基酸Cys、Met、Asp和Glu,不同POV值的美拉德熱反應體系,Met、Asp和Glu的損失率不同,同時隨著POV值提高,這3種氨基酸的損失率也同時增加,這說明美拉德熱反應程度增加,香氣更加濃郁。

從形成口感的鮮甜味氨基酸占比來看,牛肉蛋白水解物鮮甜感較強,苦味較弱,這與丁彥蕊等的研究基本一致[25]。在不同POV值的反應體系中,反應后所得的主要體現味感的鮮甜味氨基酸含量隨POV值升高而降低,牛肉的鮮甜感同時降低,由表1美拉德熱反應后的反應液中含硫氨基酸和鮮甜氨基酸含量來看,含硫氨基酸幾乎全部參加反應,鮮甜氨基酸總含量雖然降低,但是反應液中總量占比還是很高,分別為36.3%、26.0%和24.1%,是形成牛肉鮮甜味感的主要來源。

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

2.2 美拉德反應前后寡肽分子量分布

美拉德熱反應生香的前體物質的含量不同，其熱反應速度存在差異[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，但是寡肽含量變化不明顯，說明降解速度與聚合及熱反應速度基本平衡。1000～5000 Da的寡肽含量呈上升趨勢，但含量均低于牛肉酶解液中此段肽含量，說明降解速度小于聚合和反應速度。5000～10000 Da的寡肽含量一直呈下降趨勢，這說明在不同POV美拉德熱反應體系中，肽的熱降解和聚合反應同時存在，但是熱降解和聚合反應的快慢及劇烈程度不同，隨著POV值升高，熱反應體系中5000～10000 Da的大分子肽含量明顯降低，熱降解速度大于聚合和反應速度。以上現象說明，不同POV值時，熱降解速度、聚合速度以及熱反應速度不同，導致體系中小分子游離氨基酸及不同分子量寡肽和大分子肽含量不同，因而形成牛肉風味飽滿感、濃厚感和回味各不相同，湯感和鮮甜感降低。

2.3 美拉德熱反應液感官分析

由表3可知,隨著POV值增加,燉煮口感降低,烤香增強,烤味增強,與2.2的分析結果相一致。

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

2.4 香氣物質檢測分析

由圖1可以看出,酶解牛肉液的熱反應過程形成香氣化合物較少,加入了其它熱反應原料的美拉德熱反應體系生成的香氣化合物較多,這與以前的研究結論基本一致[28]。但是不同POV值的熱反應體系形成的香氣物質存在差異,隨著POV值增加,體現烤香的吡嗪類化合物相對含量逐漸增多,而燉煮香的硫醇和噻唑類化合物相對含量逐漸減少,這說明熱反應程度加深,因而烤香型逐漸增強,燉煮香型逐漸降低。這與表3的感官品評結果一致。

圖1 牛肉酶解液美拉德熱反應產物香氣物質總離子流圖Fig.1 Total ion chromatograph of flavor volatiles from beef Maillard reaction produce

3 結論

具有不同POV值的氧化牛油是制備肉味風味膏的重要物質,它直接影響牛肉風味膏香氣形成和口感組成。結果表明:不同POV值的氧化牛油對熱反應體系中香味物質形成的主要物質——含硫氨基酸和鮮甜味氨基酸影響較大,所測氨基酯中含硫氨基酸和鮮甜味氨基酸損失率最大,這是導致牛肉風味膏熱反應體系的香氣和口感存在差異性的一個主要原因。不同POV值的氧化牛油影響了體系中降解速度、聚合速度和熱反應速度,從而導致了味感物質形成的小分子游離氨基酸、寡肽及大分子肽分子量分布不同,這是牛肉風味膏熱反應體系的鮮甜感、濃厚感和回味感以及燉煮和烤味存在差異性的另一個主要原因。相對于牛肉酶解液的熱反應體系,加入氧化牛油的熱反應體系生成的香氣化合物較多,但是隨著POV值增加,吡嗪類化合物相對含量逐漸增多,硫醇和噻唑類化合物相對含量逐漸減少,因而牛肉風味膏的燉煮香味降低,烤香和烤味增強。

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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

吳肖(1975-),女,博士,高級工程師,研究方向:食品生物技術,E-mail:xiaowu2013@126.com。

廣州市產學研協同創新重大專項合作項目(201704020101)。

TS202.3

A

1002-0306(2017)14-0071-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.14.014