析因設(shè)計(jì)探究溫度與水分活度對美拉德反應(yīng)模型的影響

黃楊斌,杜卿卿,任曉鏷,彭增起,張雅瑋

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇南京 210095)

美拉德反應(yīng)是廣泛存在于食品加工與貯藏中的一類羰氨縮合反應(yīng)[1],不僅能夠應(yīng)用于食品加工中影響產(chǎn)品的色澤和風(fēng)味,還可作為加工食品中的抗氧化劑和抗褐變劑[2]、評估食品貯藏期間的營養(yǎng)品質(zhì)[3]以及熱反應(yīng)香精的制作與利用等。隨著人們對美拉德反應(yīng)機(jī)理的研究深入以及應(yīng)用技術(shù)的日益成熟,美拉德反應(yīng)在食品加工中越來越受到重視。

美拉德反應(yīng)的定向控制一直備受研究者們關(guān)注,然而美拉德反應(yīng)過程十分復(fù)雜,受到諸多因素影響,反應(yīng)底物氨基酸及糖的種類、結(jié)構(gòu)都對反應(yīng)劇烈程度和反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味有較大的影響[4-7]。而反應(yīng)過程中的外界條件特別是溫度[8]和水分活度[9]也不容忽視,Lan等[10]研究了大豆肽-木糖美拉德模型在80～130 ℃下反應(yīng)2 h的變化,肽段降解速率從臨界溫度100 ℃升高到120 ℃時(shí)會顯著加快,苦味氨基酸和低分子肽會減少,Eric等[11]的研究表明溫度的改變會使向日葵水解物美拉德反應(yīng)產(chǎn)物色澤發(fā)生改變,并產(chǎn)生不同的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),造成感官特性的變化;Cuzzoni等[12]的研究結(jié)果也表明溫度的升高和水分活度的降低都會使核糖-賴氨酸和葡萄糖-賴氨酸美拉德模型產(chǎn)物褐變程度加深,這些研究都表明溫度和水分活度在美拉德反應(yīng)模型中的重要性。盡管早前有較多的美拉德反應(yīng)條件相關(guān)研究文獻(xiàn),但水分活度對美拉德反應(yīng)模型的影響研究較少,且溫度和水分活度對美拉德反應(yīng)的影響并非是獨(dú)立作用的,應(yīng)結(jié)合兩者共同探究其影響,然而,水分活度對美拉德模型風(fēng)味的作用以及水分活度和溫度對美拉德反應(yīng)的協(xié)同作用研究在國內(nèi)卻鮮有報(bào)道。

本研究采用析因試驗(yàn)設(shè)計(jì),著重于美拉德反應(yīng)的溫度和水分活度兩大因素,以豬肉酶解物和半胱氨酸、葡萄糖、六磷酸葡萄糖、硫胺素作為反應(yīng)底物建立美拉德反應(yīng)模型體系,研究反應(yīng)溫度和水分活度及協(xié)同交互作用對美拉德反應(yīng)模型的影響,通過反應(yīng)模型感官評分、褐變程度、電子鼻信號等指標(biāo)進(jìn)行探討分析,并闡述其對模型色澤、氣味的影響,為研究豬肉風(fēng)味美拉德反應(yīng)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮豬里脊肉 江蘇省蘇食肉品有限公司;半胱氨酸鹽酸鹽、葡萄糖、硫胺素、六磷酸葡萄糖二鈉、丙三醇、小蘇打、復(fù)合蛋白酶(酶活≥120000 U/mg)、風(fēng)味蛋白酶(酶活≥20000 U/mg) 上海瀚鴻科技股份有限公司;所有試劑及材料均為食品級。

便攜式移液槍 德國EPPENDORF公司;D-1-70型高壓蒸氣滅菌鍋 北京發(fā)恩科貿(mào)有限公司;PEN3型便攜式電子鼻 德國AIRSENSE公司;DGG-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;CP522C型電子天平 上海奧豪斯儀器有限公司;Bante221型便攜式pH計(jì) 上海般特儀器制造有限公司;MUL-9000型全自動(dòng)純水系統(tǒng) 南京總馨純水設(shè)備有限公司;DU 730型紫外-可見分光光度計(jì) 美國Beckman Coulter有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 豬肉提取液的制備 豬肉提取液的制備參考文獻(xiàn)[13]的方法并做修改。選取適量豬里脊肉,剔除可見脂肪及結(jié)締組織并切成肉糜,稱取肉樣(100±0.5) g加入400 mL蒸餾水,于90 ℃水浴處理10 min,待冷卻至室溫用食用小蘇打調(diào)節(jié)pH至中性,加入復(fù)合蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶(酶總量4%,比例1∶1)于50 ℃下酶解4 h,酶解完成后升溫至95 ℃滅酶10 min,用砂布濾去肉渣得初濾液,于4000 r/min離心15 min,取上清液即為制備的豬肉提取液,待用。

1.2.2 美拉德反應(yīng)模型體系的建立 實(shí)驗(yàn)選取2 mmol葡萄糖、1 mmol六磷酸葡萄糖二鈉、1 mmol半胱氨酸、1 mmol硫胺素作為反應(yīng)底物,添加水分活度αw為0.85、0.80、0.75(丙三醇添加量分別為4.00、5.40、7.11 g)的豬肉提取液5 mL溶解,添加小蘇打調(diào)節(jié)pH至中性,建立美拉德反應(yīng)模型體系,密封后置于高壓滅菌鍋中反應(yīng),設(shè)定反應(yīng)時(shí)間70 min和溫度為115、120、125 ℃,反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫,進(jìn)行美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的色澤、氣味評定分析。

1.2.3 析因?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì) 經(jīng)過前期實(shí)驗(yàn)和文獻(xiàn)參考[14-15]選取四種底物摩爾質(zhì)量比即葡萄糖∶六磷酸葡萄糖二鈉∶半胱氨酸∶硫胺素=2∶1∶1∶1溶于丙三醇與豬肉提取液混溶的混合液進(jìn)行反應(yīng),以美拉德反應(yīng)模型水分活度和溫度分別設(shè)定3個(gè)水平,反應(yīng)產(chǎn)物OD值、產(chǎn)物感官評分值以及電子鼻響應(yīng)值為指標(biāo)設(shè)計(jì)兩因素三水平的3×3析因試驗(yàn),因素水平組合表見表1。每組實(shí)驗(yàn)3次重復(fù),3個(gè)平行。

表1 析因設(shè)計(jì)水平組合表Table 1 Combination table of factorial design

1.2.4 感官評定 本實(shí)驗(yàn)感官評定對該美拉德反應(yīng)模型進(jìn)行反應(yīng)后色澤及風(fēng)味評定,將美拉德反應(yīng)模型風(fēng)味細(xì)分為肉香味、焦糊味、硫刺激味和其他異味四種,先由經(jīng)過培訓(xùn)的15名評定人員分別進(jìn)行反應(yīng)模型色澤、肉香味、焦糊味、硫刺激味和其他異味的強(qiáng)弱辨別評定實(shí)驗(yàn),之后再依據(jù)感官評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嗜好程度感官評定,評定人員間獨(dú)立進(jìn)行不互相交流,各項(xiàng)評定分?jǐn)?shù)結(jié)果取平均值。感官評定標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standard of sensory evaluation for the flavor Maillard reaction product

表3 PEN3電子鼻的標(biāo)準(zhǔn)傳感器陣列Table 3 Details of 10 sensors for PEN3 portable electric nose

1.2.5 褐變程度的測定 由于420 nm處的紫外吸光度OD值可以用來檢測美拉德反應(yīng)褐變產(chǎn)物,以此來表示產(chǎn)物的褐變程度[16]。對反應(yīng)完成的美拉德反應(yīng)液取樣,稀釋30倍,于420 nm處測定產(chǎn)物吸光度,取平均值。

1.2.6 電子鼻檢測 稱取所需測定的各組樣品0.8 mL置于10 mL頂空瓶中,加蓋密封。置于30 ℃下加熱10 min,依次用PN3型電子鼻進(jìn)行上機(jī)檢測。PN3電子鼻檢測參數(shù)設(shè)置:傳感器清洗時(shí)間100 s,歸零時(shí)間10 s,樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s,樣品測試時(shí)間120 s,初始注射流量80 mL/min,內(nèi)部流量100 mL/min。為保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精確性,經(jīng)實(shí)驗(yàn)選取測定過程中117～120 s的數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析。表3為該型號電子鼻各傳感器對應(yīng)的檢測對象及范圍。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)使用IBM SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件在顯著性水平P=0.05下進(jìn)行方差分析(ANOVA),用鄧肯多重比較法(Duncan’s檢驗(yàn))進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度和水分活度對美拉德反應(yīng)模型感官風(fēng)味的影響

從表4析因結(jié)果分析,在115和125 ℃時(shí),美拉德反應(yīng)模型色澤評分值隨水分活度降低而無顯著變化(P>0.05);但120 ℃時(shí),隨著水分活度降低,模型色澤評分值升高(P<0.05)且水分活度為0.80試驗(yàn)組評分值最高。當(dāng)水分活度為0.85時(shí),模型色澤評分值隨著溫度的升高也無明顯變化;但水分活度為0.80和0.75時(shí),模型色澤評分值是隨溫度的升高而先升高后降低且120 ℃實(shí)驗(yàn)組評分值最高(P<0.05);當(dāng)溫度為120 ℃和水分活度為0.75或0.80時(shí)色澤感官評分最優(yōu)。從主效應(yīng)及方差分析結(jié)果得知,溫度和水分活度都對美拉德反應(yīng)模型色澤評分值有極顯著影響(P<0.01),且溫度與水分活度的相互作用對美拉德反應(yīng)模型色澤評分值有顯著性影響(P<0.05)。

在各水分活度(0.75、0.80、0.85)下,肉香風(fēng)味感官評分值都隨著溫度的升高無明顯變化;在各溫度(115、120、125 ℃)下,肉香風(fēng)味感官評分值隨水分活度的升高而也無明顯變化。且主效應(yīng)和方差分析結(jié)果也表明,溫度和水分活度都對美拉德反應(yīng)肉香風(fēng)味無顯著性影響(P>0.05);溫度和水分活度對美拉德反應(yīng)肉香風(fēng)味無顯著性交互作用(P>0.05)。肉香味的產(chǎn)生主要是美拉德反應(yīng)模型中常見的吡嗪類風(fēng)味物質(zhì)作用的結(jié)果,當(dāng)100 ℃以下時(shí)吡嗪類物質(zhì)產(chǎn)生較少,只有較為清淡的肉湯風(fēng)味,而當(dāng)溫度達(dá)到100 ℃以上時(shí)吡嗪類物質(zhì)會隨反應(yīng)時(shí)間的增加而增加,并產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的烤肉香味[17]。吡嗪類風(fēng)味物質(zhì)主要是α-二羰基化合物和氨基酸通過Strecker降解反應(yīng)產(chǎn)生[18],溫度115～125 ℃和水分活度0.75～0.85反應(yīng)條件可能沒有明顯地限制氨基酸的Strecker降解過程。

當(dāng)美拉德反應(yīng)溫度為115和120 ℃時(shí),水分活度對美拉德反應(yīng)焦糊風(fēng)味無顯著性影響(P>0.05);而當(dāng)溫度為125 ℃時(shí),0.85水分活度實(shí)驗(yàn)組焦糊風(fēng)味感官評分值最高,比0.80水分活度實(shí)驗(yàn)組焦糊風(fēng)味感官評分值高1.11(P<0.05),比0.75水分活度實(shí)驗(yàn)評分值高1.22(P<0.05),且該溫度下焦糊風(fēng)味感官評分值和水分活度呈正相關(guān)。當(dāng)水分活度為0.85時(shí),美拉德反應(yīng)焦糊風(fēng)味評分值隨著溫度的升高而先升高后降低(P<0.05),120 ℃實(shí)驗(yàn)組評分值最高,較于其他兩溫度組評分值高1.22;而水分活度為0.80和0.75時(shí),美拉德反應(yīng)焦糊風(fēng)味評分值隨著溫度的升高而降低(P<0.05),125 ℃實(shí)驗(yàn)組評分值較于115、120 ℃組分別低了1.44和1.89、1.89和2.33。當(dāng)溫度為120 ℃時(shí),美拉德反應(yīng)焦糊風(fēng)味評分值最優(yōu)。從主效應(yīng)分析來看,溫度對美拉德反應(yīng)焦糊風(fēng)味評分值的影響大于水分活度。方差分析結(jié)果表明溫度對美拉德反應(yīng)焦糊風(fēng)味有極顯著性影響(P<0.01);水分活度對美拉德反應(yīng)焦糊風(fēng)味無顯著性影響(P>0.05);溫度和水分活度對美拉德反應(yīng)焦糊風(fēng)味有顯著的交互作用(P<0.05)。焦糊風(fēng)味是高溫條件下美拉德反應(yīng)中常見的帶有焦糖及苦味的風(fēng)味,焦糊風(fēng)味主要是由呋喃和呋喃酮類風(fēng)味物質(zhì)作用產(chǎn)生,溫度的升高會加速呋喃和呋喃酮類風(fēng)味物質(zhì)的生成,進(jìn)而產(chǎn)生更濃厚的焦糊風(fēng)味[19]。呋喃類風(fēng)味物質(zhì)主要來源于糖的焦糖化反應(yīng)和碳水化合物的降解,而隨著溫度的升高呋喃類物質(zhì)會顯著增加[11],因此溫度對焦糊風(fēng)味的產(chǎn)生有較大的影響。

表4 美拉德反應(yīng)模型感官評定結(jié)果分析Table 4 Analysis of sensory evaluation results of Maillard reaction model

當(dāng)美拉德反應(yīng)溫度為115和120 ℃時(shí),隨著水分活度的降低,美拉德反應(yīng)硫刺激風(fēng)味評分值并未有顯著的變化(P>0.05);而當(dāng)溫度為125 ℃時(shí),美拉德反應(yīng)硫刺激風(fēng)味評分值隨水分活度的降低而顯著降低(P<0.05),水分活度為0.85時(shí)評分值為6.78最高,高出水分活度為0.75實(shí)驗(yàn)組1.22評分值(P<0.05)。當(dāng)水分活度為0.85和0.80時(shí),硫刺激風(fēng)味感官評分值隨溫度的升高而無顯著影響(P>0.05);而當(dāng)水分活度為0.75時(shí),拉德反應(yīng)硫刺激風(fēng)味評分值隨溫度的升高而降低(P<0.05),120 ℃實(shí)驗(yàn)組評分值最高且比125 ℃高1.33(P<0.05)。當(dāng)溫度為120 ℃和水分活度為0.75時(shí),美拉德反應(yīng)硫刺激風(fēng)味評分值最高。再從主效應(yīng)和方差結(jié)果分析,溫度和水分活度對美拉德反應(yīng)硫刺激風(fēng)味無顯著性影響(P>0.05),但溫度和水分活度對美拉德反應(yīng)硫刺激風(fēng)味有顯著的交互作用(P<0.05)。美拉德反應(yīng)模型中的硫刺激風(fēng)味可能來源于含硫底物半胱氨酸、硫胺素,Zhang等[20]研究溫度和半胱氨酸對大豆蛋白美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響,發(fā)現(xiàn)添加半胱氨酸組比未添加組有更強(qiáng)的硫刺激肉香味。Eric等[11]也考察了溫度和半胱氨酸對向日葵水解物美拉德反應(yīng)產(chǎn)物感官特性的影響,結(jié)果表明半胱氨酸添加組隨著溫度的升高而噻吩類物質(zhì)升高,而噻吩類風(fēng)味物質(zhì)是產(chǎn)生硫刺激氣味的重要物質(zhì)。然而,本研究結(jié)果表明單獨(dú)的溫度和水分活度的改變對于硫刺激風(fēng)味的形成無明顯影響(P>0.05),反映了盡管是較為極端的反應(yīng)條件,硫化物前體物半胱氨酸和硫胺素的反應(yīng)仍然不會太劇烈[17]。

在各水分活度(0.75、0.80、0.85)下,異味感官評分值都隨著溫度的升高無明顯變化;在各溫度(115、120、125 ℃)下,異味感官評分值隨水分活度的升高而也無明顯變化。方差分析結(jié)果也表明,溫度和水分活度都對美拉德反應(yīng)其他異味無顯著性影響(P>0.05);溫度和水分活度對美拉德反應(yīng)其他異味無顯著性交互作用(P>0.05)。美拉德反應(yīng)模型中除產(chǎn)生一些比較明顯的氣味如肉香味、焦糊味、硫刺激味之外,還會生成較多的低閾值風(fēng)味物質(zhì),由于這些風(fēng)味較雜,故本研究中將其統(tǒng)稱為其他異味。且本研究結(jié)果表明溫度和水分活度改變并未對美拉德反應(yīng)模型造成比較嚴(yán)重的異味影響。

由美拉德反應(yīng)模型色澤風(fēng)味的5組感官評定分析,綜合情況下,9組實(shí)驗(yàn)組中溫度為120 ℃、水分活度為0.75實(shí)驗(yàn)組無論色澤和風(fēng)味感官評分都是最優(yōu)的。

2.2 溫度和水分活度對美拉德反應(yīng)模型褐變程度的影響

從表5析因結(jié)果進(jìn)行分析,當(dāng)115和120 ℃時(shí),隨著水分活度的降低,美拉德反應(yīng)產(chǎn)物OD值升高,水分活度為0.85和0.75的試驗(yàn)組產(chǎn)物OD值有顯著變化(P<0.05),但115 ℃試驗(yàn)組顏色并無變化;當(dāng)溫度在125 ℃時(shí),水分活度為0.80時(shí)反應(yīng)體系OD值最高,即褐變程度最高且顏色最深呈棕色,相較于其他兩水分活度實(shí)驗(yàn)組有顯著性差異(P<0.05),較于0.75和0.85組分別顯著升高了11.03%和10.73%。當(dāng)水分活度在0.85、0.80和0.75時(shí),隨著溫度的升高,美拉德反應(yīng)模型OD值顯著升高即褐變程度顯著升高(P<0.05),模型色澤也逐步加深,從淺紅色到橘紅色,最后變成紫紅色甚至棕色,125 ℃溫度試驗(yàn)組模型OD值較于115 ℃組在不同水分活度0.85、0.80、0.75分別升高了81.25%、78.10%和57.02%。Zhang等[20]研究了溫度80、100、120、140 ℃對大豆蛋白-核糖美拉德反應(yīng)褐變程度的影響,溫度的升高使美拉德反應(yīng)產(chǎn)物于420 nm的OD值和色澤顯著性升高。Lan[10]也研究發(fā)現(xiàn)大豆蛋白-木糖美拉德反應(yīng)模型在80～130 ℃溫度下在420 nm處吸光度隨著溫度的升高而顯著升高。本研究顯示當(dāng)溫度為125 ℃和水分活度為0.80時(shí),產(chǎn)物OD值最大,即美拉德反應(yīng)產(chǎn)物褐變程度最高且顏色最深。從主效應(yīng)進(jìn)行分析及方差分析結(jié)果得知,溫度和水分活度都對美拉德反應(yīng)產(chǎn)物褐變程度有極顯著的影響(P<0.01),且溫度與水分活度的相互作用對美拉德反應(yīng)產(chǎn)物褐變程度有極顯著影響(P<0.01)。

表5 美拉德反應(yīng)模型褐變結(jié)果分析Table 5 Analysis of browning results of Maillard reaction model

美拉德反應(yīng)褐變速率會受水分活度影響,水分活度低于反應(yīng)最大褐變速率臨界值時(shí),褐變速率受分子遷移率的影響,水分活度升高褐變速率便會加快,而水分活度高于反應(yīng)最大褐變速率臨界值時(shí),褐變速率主要受到水分子的影響,水分活度升高,水分子則越多而稀釋了底物濃度,褐變速率被抑制[21-23]。有研究者表明水分活度在0.55～0.70之間美拉德反應(yīng)褐變速率達(dá)到最大值[24-25],然而Eichner等[26]表明最適褐變速率的水分活度條件取決于反應(yīng)物的類型。模型褐變主效應(yīng)分析結(jié)果中水分活度升高而模型褐變程度先增大后減小,可能就如Bell[27]研究中所說不同反應(yīng)模型的最大反應(yīng)褐變速率臨界值不同,而當(dāng)水分活度高于當(dāng)前反應(yīng)體系最大褐變速率臨界值時(shí),水分子稀釋了底物濃度,使分子間碰撞程度減弱,褐變速率減小。

2.3 溫度和水分活度對美拉德反應(yīng)模型電子鼻檢測的影響

表6 美拉德反應(yīng)模型電子鼻結(jié)果分析Table 6 Analysis results of the electronic nose of Maillard reaction model

從表6電子鼻析因結(jié)果可得,R1～R5傳感器信號值都低于1.5,故溫度和水分活度對美拉德反應(yīng)模型產(chǎn)生的影響可能更多反映在R6～R10這幾類傳感器信號值中。

當(dāng)溫度為115 ℃時(shí),甲基類物質(zhì)(R6傳感器)信號值隨著水分活度的降低而降低(P<0.05)。當(dāng)水分活度為0.85和0.80時(shí),甲基類物質(zhì)(R6傳感器)信號值隨著溫度的升高而降低(P<0.05);水分活度為0.75時(shí),甲基類物質(zhì)(R6傳感器)信號值隨著溫度的升高而先升高后降低(P<0.05)。從主效應(yīng)及方差分析結(jié)果顯示溫度和水分活度都對模型產(chǎn)生甲基類物質(zhì)有極顯著的影響(P<0.01),且溫度與水分活度的交互作用對模型產(chǎn)生甲基類物質(zhì)有極顯著影響(P<0.01)。豬肉主要風(fēng)味物質(zhì)中甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪以及2,6-二甲基吡嗪都是重要的甲基類物質(zhì),它們對反應(yīng)模型中肉香味、堅(jiān)果香、焦糖風(fēng)味的產(chǎn)生貢獻(xiàn)很大[20],溫度和水分活度的改變使主要風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生發(fā)生變化。而對于模型中長鏈烷烴物質(zhì)的產(chǎn)生,當(dāng)溫度為115和120 ℃時(shí),長鏈烷烴物質(zhì)(R10傳感器)信號值隨水分活度的降低而降低(P<0.05);而當(dāng)溫度為125 ℃時(shí),長鏈烷烴物質(zhì)(R10傳感器)信號值隨水分活度的降低而升高(P<0.05)。在水分活度為0.85和0.80時(shí),長鏈烷烴物質(zhì)(R10傳感器)信號值隨溫度的升高而降低(P<0.05)。主效應(yīng)及方差分析結(jié)果也表明溫度和水分活度都對模型生成長鏈烷烴物質(zhì)有極顯著的影響(P<0.01),且溫度與水分活度的相互作用對模型生成長鏈烷烴物質(zhì)有極顯著影響(P<0.01)。烷烴類物質(zhì)是美拉德反應(yīng)模型中常見的風(fēng)味物質(zhì),這些物質(zhì)的產(chǎn)生大部分可能是由于添加豬肉提取液的原因,而試驗(yàn)結(jié)果顯示溫度和水分活度的改變都對這類物質(zhì)的產(chǎn)生有較大的影響。

在各溫度(115、120、125℃)下,醇類物質(zhì)(R8傳感器)信號值隨水分活度的升高而無明顯變化。在水分活度為0.85時(shí),醇類物質(zhì)(R8傳感器)信號值隨溫度的升高也無明顯變化;水分活度為0.80和0.75時(shí),醇類物質(zhì)(R8傳感器)信號值隨溫度升高而顯著降低(P<0.05)。主效應(yīng)及方差分析結(jié)果顯示,只有溫度對模型生成醇類物質(zhì)有極顯著的影響(P<0.01)。美拉德反應(yīng)模型中產(chǎn)生的醇類物質(zhì)在整體風(fēng)味的形成上也發(fā)揮了重要作用,模型風(fēng)味形成中多數(shù)不飽和醇如1-辛烯-3-醇和1-戊烯-3-醇都對反應(yīng)模型風(fēng)味有重要貢獻(xiàn)[28],但它們幾乎是通過熱降解產(chǎn)生,故溫度對醇類生成有較大的影響。然而本研究中溫度的升高使醇類物質(zhì)信號值降低,模型的感官香氣卻無明顯變化,可能是試驗(yàn)溫度限制了香氣貢獻(xiàn)低的醇類熱降解反應(yīng)的進(jìn)行。

當(dāng)溫度為115和120 ℃時(shí),無機(jī)硫化物(R7傳感器)信號值隨水分活度降低而降低(P<0.05);而當(dāng)溫度為125 ℃時(shí),無機(jī)硫化物(R7傳感器)信號值隨著水分活度的降低而升高(P<0.05)。在水分活度為0.85和0.80時(shí),無機(jī)硫化物(R7傳感器)信號值隨溫度升高而降低(P<0.05);水分活度為0.75時(shí),無機(jī)硫化物(R7傳感器)信號值隨溫度升高而升高(P<0.05)。從主效應(yīng)及方差分析結(jié)果可知,溫度和水分活度都對模型生成無機(jī)硫化物有極顯著的影響(P<0.01),且溫度與水分活度的交互作用對模型生成無機(jī)硫化物也有極顯著影響(P<0.01)。電子鼻R7傳感器檢測的無機(jī)硫化物主要是美拉德反應(yīng)底物半胱氨酸和硫胺素通過Strecker降解反應(yīng)產(chǎn)生的硫化氫類物質(zhì),而硫化氫類物質(zhì)也可能在反應(yīng)中生成有機(jī)硫化物[15],對于試驗(yàn)中溫度和水分活度反應(yīng)條件的改變使R7傳感器信號值和感官硫刺激性氣味都產(chǎn)生顯著性差異,可能是它們抑制或促進(jìn)半胱氨酸底物的反應(yīng)速率。

在溫度為115和120 ℃時(shí),有機(jī)硫-芳香化合物(R9傳感器)信號值即隨水分活度的降低而降低(P<0.05);溫度為125 ℃時(shí),有機(jī)硫-芳香化合物(R9傳感器)信號值卻隨水分活度的降低而升高(P<0.05)。當(dāng)水分活度為0.85時(shí),有機(jī)硫-芳香化合物(R9傳感器)信號值隨溫度的升高而降低(P<0.05);水分活度為0.80時(shí),115 ℃實(shí)驗(yàn)組的有機(jī)硫-芳香化合物(R9傳感器)信號值顯著高于其他兩溫度組(P<0.05);而水分活度為0.75時(shí),125 ℃實(shí)驗(yàn)組有機(jī)硫-芳香化合物(R9傳感器)信號值較于其他兩組有顯著性升高(P<0.05)。從主效應(yīng)及方差分析結(jié)果可知,溫度和水分活度都對模型生成有機(jī)硫-芳香化合物有極顯著的影響(P<0.01),且溫度與水分活度的交互作用對模型生成有機(jī)硫-芳香化合物也有極顯著影響(P<0.01)。本研究中溫度對模型有機(jī)硫-芳香化合物生成的結(jié)果與Zhang等[20]研究的溫度與半胱氨酸對大豆蛋白-核糖美拉德反應(yīng)模型產(chǎn)生有機(jī)硫-芳香化合物的結(jié)果基本一致。而含硫化合物及其衍生物也是美拉德模型中產(chǎn)生肉香味的重要風(fēng)味物質(zhì)[5],豬肉風(fēng)味中存在許多重要的有機(jī)硫化物,如硫醇、噻吩、噻唑等,它們提供了重要的肉風(fēng)味香氣,溫度和水分活度的升高都能引起這些物質(zhì)的改變。

3 討論與結(jié)論

由本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,溫度和水分活度對美拉德反應(yīng)模型的影響并非獨(dú)立的,研究反應(yīng)中只考慮溫度而忽視水分活度的作用是不準(zhǔn)確的,模型中水分活度對模型中色澤和風(fēng)味也存在顯著性影響(P<0.05);而兩者中的交互作用更是不可忽視,水分活度和溫度的交互作用對美拉德反應(yīng)模型色澤、焦糊風(fēng)味、硫刺激風(fēng)味以及產(chǎn)生的重要風(fēng)味物質(zhì)都有顯著性甚至極顯著的影響(P<0.05或P<0.01)。溫度對美拉德反應(yīng)模型褐變程度的影響結(jié)果正如Zhang[20]和Lan[10]研究的結(jié)果一致,即隨著溫度的升高,模型褐變程度越高,色澤越深,而水分活度以及兩者交互作用雖不及溫度對色澤與褐變程度影響大,但也有顯著性影響(P<0.05);對于反應(yīng)模型風(fēng)味,溫度對焦糊風(fēng)味有極顯著的影響(P<0.01),這可能是呋喃類物質(zhì)在高溫下急劇增加的原因;交互作用對焦糊風(fēng)味、硫刺激風(fēng)味都有顯著性影響(P<0.05);對于受溫度影響巨大的反應(yīng)模型電子鼻響應(yīng)值,除醇類物質(zhì)外,水分活度和交互作用都對其他幾種風(fēng)味物質(zhì)有極顯著的影響(P<0.01);總體而言,水分活度和交互作用也對反應(yīng)模型色澤、風(fēng)味有顯著性影響。本文中對于感官評分值和風(fēng)味物質(zhì)之間、褐變和色澤之間存在關(guān)系尚未加以分析,以及更低的水分活度條件影響,還需進(jìn)行更多深入探究,但通過感官評定結(jié)果,暫定溫度120 ℃和水分活度0.75條件下能獲得更加理想的美拉德反應(yīng)模型色澤及風(fēng)味。