紅曲黃酒糟酶解液美拉德反應增香條件優選

梁璋成，何志剛*，竇芳嬌，林曉婕，林曉姿，李維新

（1.福建省農業科學院 農業工程技術研究所，福建 福州 350003；2.福建省農產品（食品）加工重點實驗室，福建 福州 350003）

紅曲黃酒生產過程的主要副產物是紅曲黃酒糟，其是發酵酒醪經壓榨、分離酒液后留下的固形物，含有豐富的營養成分，其干基中含有約40%的蛋白質、20%的粗淀粉、10%的纖維素及少量的糖分、糊精、灰分等物質，但熱能比較低，不溶性物質較多，難以直接利用[1-2]。在黃酒生產過程中能產生約20%的酒糟，普通酒廠一般只作為普通的飼料低價出售或作為垃圾直接丟棄，不僅污染生態環境，也造成大量的資源浪費。在國內外，對黃酒糟的研究主要有以酒糟來生產飼料[3]、培養食用菌[4]和進行厭氧發酵生產沼氣[5]等，近年來，以黃酒糟為原料開發可食用新產品成為國內外酒糟研究的主要趨勢之一，如利用黃酒糟生產“香糟鹵”[6]、“香糟魚”[7]、食醋[8]、木糖醇[9]、面條[10]、復合氨基酸[11]等。

美拉德反應是氨基化合物和羰基化合物間的反應，經過復雜的歷程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質類黑精或稱擬黑素，通過此反應使食品帶來不同的風味特征，產生特別的香味和色澤[12-13]。美拉德反應在食品領域得到了廣泛的應用，在給食品增香的同時，還可以使食品具有抗氧化性、抗菌性等作用[14-17]。不同底物及組分、pH值、反應溫度及時間等環境條件是影響美拉德反應產生風味物質質量的關鍵因子[18-20]。紅曲黃酒糟酶解液中富含葡萄糖和氨基酸成分，具備了美拉德反應的物質基礎，本試驗通過美拉德反應實現酶解液的增香，以期研制出調味液新產品，為紅曲黃酒糟酶解液的增香及調味液新產品的研發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃酒糟：寧德黃家酒業有限公司提供，60℃烘干粉碎后備用，蛋白質含量38.2%，含水量10.3%。

纖維素酶（200000 U/mL）：北京高瑞森科技有限公司；高溫α淀粉酶（40 000 U/g）、中性蛋白酶（200 000 U/g）：江蘇銳陽生物科技有限公司。

檸檬酸、氫氧化鈉（食品級）：吳江市永和精細化工有限公司。

1.2 儀器與設備

UV-1750紫外可見分光光度計：日本島津儀器有限公司；BIOTECH-5BG生物發酵罐：上海寶心設備有限公司；GL-20G-Ⅱ10離心機：上海安亭科學儀器廠；FE28pH計：梅特勒-托利多（上海）儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 紅曲黃酒糟酶解液的制備

稱取400 g黃酒糟，以1∶10（g∶mL）的料液比加入蒸餾水于發酵罐中，先加入纖維素酶、淀粉酶復合酶解，再加入蛋白酶酶解，酶解過程pH值自動控制。反應條件：加入4mL纖維素酶，在pH5.0、溫度50℃，酶解30min；調整溫度至60℃、pH6.0，加入4g淀粉酶，酶解3h；調整溫度至50℃、pH至7.0，加入4 g中性蛋白酶，酶解3 h。4 200 r/min離心15 min，取上清液備用。

1.3.2 酶解液的美拉德反應單因素試驗

酶解液上清液采用旋蒸濃縮，使用食品級檸檬酸及氫氧化鈉調整pH值。底物含量試驗：設定底物含量分別為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%，調整pH為7.0，在100℃條件下反應30 min。采用單因素輪換法，依次考察起始pH值（5.0、6.0、7.0、8.0、9.0），溫度（80℃、90℃、100℃、110℃、120℃），反應時間（20 min、30 min、40 min、50 min、60 min）對美拉德反應的影響。分別取樣檢測反應液氨基酸態氮消耗率及褐變度，并進行感官評價。

1.3.3 酶解液美拉德反應條件優化二次正交旋轉組合試驗

在單因素試驗的基礎上，以反應起始pH值（X1）、反應溫度（X2）、反應時間（X3）為因子，以感官評分為指標，設計二次正交旋轉組合試驗（見表1），確定美拉德反應最優工藝，制備美拉德反應基液。

表1 美拉德反應工藝條件優化二次正交旋轉組合試驗設計因素與水平Table 1 Factors and levels of quadratic rotational combination design for Maillard reaction conditions optimization

1.3.4 測定方法

（1）感官評價

挑選12名具有感官評定經驗的食品專業人員，采用評分法對紅曲黃酒糟酶解液美拉德反應產物的色澤、滋味、醬香味、協調性進行綜合評定。設定4個評價指標的標準及權重系數，通過加權法將各個指標平均分數加權相加，得出最終感官評分值，結果取平均值。分值越大，說明反應液的品質越好。具體評分標準見表2。

表2 美拉德反應產物感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of Maillard reaction products

（2）美拉德反應褐變度的測定

按照參考文獻[21-23]的方法，采用分光光度法測定褐變度。

（3）氨基酸態氮的檢測方法[24]

參考GB5009.235—2016《食品中氨基酸態氮的測定》進行。

（4）氨基酸態氮消耗率的計算

式中：Wi為試驗后反應液中氨基酸態氮的含量，g/L；W0為原反應液中氨基酸態氮的含量，g/L。

2 結果與分析

2.1 酶解液的美拉德反應單因素試驗結果

2.1.1 底物含量對美拉德反應的影響

表3 底物含量對美拉德反應的影響Table 3 Effect of substrate concentration on Maillard reaction

由表3可見，底物含量越高氨基酸態氮消耗率也越高。當底物含量為10%時，顏色為淡紅色，有淡淡的鮮味和醬香味，感官分值較低；隨著底物含量的增加，產品鮮味、醬香味、風味協調性及感官分值均逐漸增加，當底物含量為60%時，產品色澤紅褐清亮、有愉快鮮味和醬香味、風味協調統一，感官分值最高，達88分；當底物含量＞60%之后，產品開始出現棕褐色、有苦味和焦糊味、風味很不協調。結果表明，美拉德反應適宜的底物含量為60%。

2.1.2 起始pH值對美拉德反應的影響

表4 起始pH值對美拉德反應的影響Table 4 Effect of initial pH value on Maillard reaction

由表4可見，pH值越高美拉德反應就越劇烈，氨基酸態氮消耗率及ΔA245nm值也越高。當起始pH值為5.0時，產品色澤暗淡，鮮味較淡、無醬香味；隨著起始pH值的增加，產品的鮮味、醬香味、協調性及感官評分均逐漸增加，當起始pH值為6.0時，產品為色澤紅褐清亮、有鮮味和醬香味、且風味協調統一，感官評分為90分；當起始pH值＞7.0后，雖然堿性環境更有利于進行美拉德反應，但產品成黑棕色、無鮮味、有焦糊味、風味不協調。因此，美拉德反應適宜的起始pH值應為6.0。

2.1.3 反應溫度對美拉德反應的影響

表5 反應溫度對美拉德反應的影響Table 5 Effect of reaction temperature on Maillard reaction

由表5可見，反應溫度越高美拉德反應就越劇烈，氨基酸態氮消耗率及ΔA245nm值也越高。當反應溫度為80℃時，產品鮮味較淡、無醬香味；隨著反應溫度的升高，產品鮮味、醬香味、協調性及感官評分均呈上升趨勢，當反應溫度為90℃時，產品色澤紅褐清亮、有鮮味和醬香味且風味協調統一，感官評分為92分；當反應溫度＞100℃之后，雖然較高的反應溫度有利于美拉德反應的進行，但產品成黑棕色、無鮮味、有焦糊味、風味不協調。結果表明，美拉德反應適宜的反應溫度為90℃。

2.1.4 反應時間對美拉德反應的影響

由表6可見，反應時間越長美拉德反應就越劇烈，氨基酸態氮消耗率及ΔA245nm值也越高。當反應時間為20 min時，產品鮮味、醬香味較淡，協調性一般；隨著反應時間的延長，產品的鮮味、醬香味、協調性及感官評價均呈上升趨勢；當反應時間為40 min時，產品為色澤紅褐清亮、有鮮味和醬香味、且風味協調統一，感官評分為91分；在反應時間為50～60 min內，產品略帶棕褐色、鮮味較淡、略有焦糊味、風味不太協調。結果表明，美拉德反應適宜的反應時間為40 min。

表6 反應時間對美拉德反應的影響Table 6 Effect of reaction time on Maillard reaction

2.2 美拉德反應工藝條件優化二次正交旋轉組合試驗

對二次正交旋轉組合試驗結果（表7）進行分析，剔除不顯著項后，感官評分（Y）與起始pH值（X1）、反應溫度（X2）和反應時間（X3）的數學回歸方程為Y=93.977+4.064X1+2.769X2-1.198X3-4.900X12-4.017X22-4.370X32。由表8可知，影響感官評分的主次因素順序為起始pH值＞反應溫度＞反應時間，感官評分數學模型的回歸F2=59.734＞F0.01（9，13）=4.19，回歸模型極顯著（P＜0.01），失擬F1=1.934＜F0.05（5，8）=6.63，失擬不顯著（P＞0.05），說明該模型可以準確反映實際生產中感官評分與工藝條件之間的影響關系。

表7 二次正交回歸旋轉組合試驗設計及結果Table 7 Design and results of quadric orthogonal rotational combination tests

續表

表8 試驗結果方差分析Table 8 Variance analysis of test results

2.3 模型尋優及驗證

調節底物含量達60%，以感官評分為考察目標，經DPS 3.01軟件計算，得出美拉德反應的最優工藝參數：起始pH值為6.5、反應溫度為95℃、反應時間為40 min。在此條件下進行驗證試驗，產品的感官評分達95分。模型預測值達93.977分，實測值與模型預測值相對誤差為1.09%。處理的料液香氣鮮美、醬香濃郁、紅曲典型性強。

3 結論

紅曲黃酒糟酶解液最佳的美拉德反應增香條件為底物可溶性固形物含量60%、起始pH值6.5、反應溫度95℃、時間40 min。處理的料液香氣鮮美、醬香濃郁、紅曲典型性強，感官評價可達95分，與模型預測值的差異并不顯著（P＞0.05）。通過對黃酒糟酶解液美拉德反應處理，不僅可實現酶解液的增香，還可進一步開發為優良的可食用產品或配料，極大地提高了黃酒糟的綜合利用價值。