热反应制备烤芝麻香味基料的研究*

黄光荣 张之涤 陈文伟 赵静

1（中国计量学院生命科学学院，杭州310018）2（浙江绿晶香精有限公司，杭州311121）

热反应制备烤芝麻香味基料的研究*

黄光荣1**张之涤2陈文伟1赵静1

1（中国计量学院生命科学学院，杭州310018）2（浙江绿晶香精有限公司，杭州311121）

研究复合风味蛋白酶水解芝麻粕蛋白质为主要原料，添加氨基酸、还原糖和含硫化合物，进行热反应制备具有烤芝麻香味的香精基料。通过单因素和正交实验优化了热反应条件和反应物组成，制备的香精基料具有浓郁的烤芝麻香特征，是一种品质良好的热反应香精基料。

烤芝麻香精；热反应香精；美拉德反应

AbstractPreparation of roast sesame flavor by thermal reaction was investigated in this paper.The reaction mixture includedamino acids，reducedsugarsand sesame protein powder from hydrolysis of sesame meal with flavourzyme.The thermal reaction process and mixture compositions were optimized by individual factor experiments and orthogonal experiments.The thermal reaction flavor prepared under the optimized conditions had rich and characteristic roast sesame flavor,and it was one ofhigh qualityreaction flavors.

keywordsroast sesame flavor；thermal process flavors；maillard reaction

热反应香精（Thermal process flavors，Thermal reaction flavors）是一种由食品原料和（或）允许在食品或反应香精中添加的原料加热制备而成的产物。在热反应中各类物质之间或者是物质自身发生了复杂的化学反应，形成了特有的风味，其中最为重要的一种反应是美拉德反应（Maillard reaction），他对热反应香味的贡献很大，是食品在加热过程中产生风味的重要途径之一。影响美拉德反应的诸多因素，如反应pH值、温度、时间以及辅料等，均将影响到最后的香味强度与类型。利用热反应制备香精因其安全性高于合成香精，近年来发展迅速，已成功应用于肉类香精生产中，如牛肉香精、鸡肉香精、羊肉香精、猪肉香精、海鲜味香精（如虾味香精、扇贝味香精）等。这些已成功应用热反应制备的香精大部分是肉味香精，而对利用植物水解蛋白制备具有烤坚果类风味的香精或香料报道较少。本文以低值芝麻粕为原料进行酶促水解，再添加还原糖、氨基酸及其他辅料，通过热反应制备了具有烤芝麻风味的香味基料，以期为烤芝麻风味香精的热反应生产提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

氨基酸，还原糖，复合风味蛋白酶（酶活力130U/mg），硫胺素。

粉碎机（FZ-102），恒温油浴槽（DKU-3），电动搅拌机（JB2002D），电子天平（AE200），水浴锅（HHS-6），数显pH计（pHS-25），喷雾干燥机（LPG-50），离心机（H1650）。

1.2 实验方法

1.2.1 芝麻粕蛋白质水解物制备

取粉碎后过40目筛芝麻粕粉100 g，加水1 000 mL，使粕粉悬浮于水中，并以1 mol/L NaOH调整pH到10.0，80℃恒温，200 r/min搅拌下提取4 h后，冷却到室温。以1 mol/LHCl调节溶液pH到7.5，按0.2 g/100 g加入复合风味蛋白酶，50℃恒温，200 r/min搅拌下酶解2 h后，酶解液升温到90℃并保持15 min灭酶，冷却，离心（5 000 r/min，10 min），上清液经60℃真空旋转蒸发，浓缩到固形物含量约15 g/100 g时，停止，得到芝麻蛋白水解液。此蛋白质水解液经喷雾干燥得到固体粉末，密封、干燥、常温保存，备用。

1.2.2 热反应条件优化

基本反应体系：芝麻蛋白水解粉0.2 g；还原糖4.0 g（葡萄糖和木糖）；氨基酸2.5 g（甘氨酸、谷氨酸、组氨酸和天冬氨酸）；含硫化合物1.0 g（L-半胱氨酸盐酸盐和硫胺素）、水20.0 g；加甘油补充到100 g。体系初始pH以1 mol/LNaOH或1 mol/LHCl调整。

制备工艺：将反应原料混合，加水溶解，加甘油，搅拌均匀→常压加热至110℃～160℃冷凝回流反应60 min～120 min→迅速水流冷却→室温密封贮藏→第二天感官评价。

1.2.3 香气综合评分

采用评分法，由10名经过初步培训、充分了解烤芝麻香风味的感官评定员组成，对其香气进行10分制的评定打分（分值越高，烤芝麻香味越纯正、浓郁），以平均分值作为评价结果，所得数据在SPSS11.0中进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 热反应型芝麻香气制备基本体系的确定

2.1.1 氨基酸和还原糖的选择

由于在氨基酸与还原糖为主组成的溶液中进行的热反应以美拉德反应为主，而氨基酸与还原糖的种类对反应产物香型和反应程度有重要影响。常见糖的反应活性顺序为D-木糖＞L-阿拉伯糖＞己糖（D-半乳糖＞D-甘露糖＞D-葡萄糖和D-果糖）＞二糖（麦芽糖、乳糖），他们能够与多种氨基酸进行美拉德反应。通常从价格因素和反应活性综合考虑，在热反应制备香精基料时，选择葡萄糖和木糖较多，因此本实验确定葡萄糖和木糖为混合还原糖源。在初步实验时发现，谷氨酸、组氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸等对特征风味的形成有影响，能形成烤芝麻香味，故选择这些氨基酸作为基本反应氨基酸组成。

经过多次复配实验和感官评价结果，最终确定木糖和葡萄糖配比为1∶1（质量比），甘氨酸、谷氨酸、组氨酸和天冬氨酸的配比为4∶4∶3∶3（质量比）。

2.1.2 L-半胱氨酸盐酸盐和硫胺素添加量对香气的影响

固定初始pH值为7.0，以L-半胱氨酸盐酸盐或硫胺素添加量对芝麻香气影响做单因素实验，结果如图1和图2所示。从图1可知，当L-半胱氨酸盐酸盐添加量从0.2 g/100 g升到0.8 g/100 g时，烤芝麻味香气评分随着添加量增加而升高，继续升高香气变化不明显，甚至变差。这可能与半胱氨酸的Stecker反应产生了H2S、NH3和乙醛等活泼的中间体，其后又继续反应产生了许多有对芝麻烤香味有贡献的风味化合物有关。但添加量过多时，加热又容易产生硫臭味而影响风味。因此L-半胱氨酸盐酸盐的合适添加量宜在0.4 g/100 g～0.8 g/100 g之间。

图1 L-半胱氨酸盐酸盐添加量对热反应芝麻香气评分值的影响

图2 硫胺素添加量对热反应芝麻香气评分值的影响

由于许多风味物质是含硫化合物，而硫胺素是美拉德反应的一种重要含硫风味物的来源，同时硫胺素的热降解还会产生H2S、NH3等反应的中间物而影响风味，因此硫胺素的添加可能会影响热反应风味。从图2可知，添加少量的硫胺素可以增加烤芝麻味香气评分值，过量则使风味值明显下降。因此，硫胺素的合适添加量宜在0.2g/100g～0.4g/100g之间。

2.1.3 初始pH对香气的影响（见图3）

图3 反应pH对热反应芝麻香气评分值的影响

反应液初始pH会影响到氨基酸的质子化而对美拉德反应有重要影响。从图3可以看出，反应pH控制在7.0时风味评价值最高。而过高pH会使糖的焦糖化反应明显，还可能形成不安全的化合物（国际食用香料工业组织IOFI规定的pH应在3～8）。因此，确定反应初始pH控制在7.0。

2.1.4 反应温度对香气的影响

温度是影响美拉德反应的一个重要因素，反应温度对烤芝麻香味的影响如图4所示。结果表明，随温度升高，香味评分值不断增加，但是过高的温度致使最终产物中杂味成分增多而使评分值明显下降，并可能带有焦臭味，还可能炭化。因此，选择反应温度宜在140℃～150℃。

图4 反应温度对热反应芝麻香气评分值的影响

2.1.5 反应时间对香气的影响

在相同的反应温度下，反应时间对感官性能的影响明显，结果如图5所示。时间太短，热反应不充分而使风味不够浓郁；而时间过长，则会产生明显的糊味和焦臭味。因此，确定反应时间为60 min。

2.2 正交实验优化热反应条件

为进一步优化影响热反应制备烤芝麻香味基料的各因素，采用正交L9（34）设计表，考察L-半胱氨酸添加量、硫胺素添加量、反应时间、反应温度等四因素三水平对反应产物烤芝麻香精基料风味的影响，以感官评分值的平均值为响应值，因素水平见表1，正交试验结果见表2，方差分析结果见表3。

图5 反应时间对热反应芝麻香气评价值的影响

从表2、表3中可以看出，四个因素的主次顺序为：反应温度＞硫胺素添加量＞L-半胱氨酸添加量＞反应时间，其中反应温度和硫胺素添加量的影响达到显著水平（P＜0.05）。最佳四因素水平组合为A2B2C2D2，即各因素的最佳水平分别为反应温度140℃、硫胺素添加量0.3 g/100 g、L-半胱氨酸盐酸盐添加量0.65 g/100 g、反应时间60 min。

表1 正交试验因素水平表

表2 L9(34)正交试验方案与实验结果

表3 方差分析结果

为验证正交优化的结果，在反应物配方为：芝麻蛋白水解粉0.2 g、葡萄糖2.0 g、木糖2.0 g、甘氨酸0.71 g、谷氨酸0.71 g、组氨酸0.54 g、天冬氨酸0.54 g、L-半胱氨酸盐酸盐0.65 g、硫胺素0.3 g、水20.0 g、甘油补充到100 g条件下，以1 mol/L NaOH或1 mol/LHCl调整体系初始pH到7.0，油浴加热到140℃冷凝回流反应60 min后，迅速水流冷却，室温密封贮藏24 h后进行感官评价。其烤芝麻香味评分平均值为8.9，具有浓郁的烤芝麻香特征，是一种品质良好的热反应香精基料。

3 结论

烤芝麻香味是人们非常喜欢的一种风味。以芝麻粕蛋白质为原料，通过复合风味蛋白酶进行水解，并以喷雾干燥得到芝麻蛋白粉。以芝麻蛋白粉、氨基酸、还原糖、含硫化合物为基本原料，进行热反应，制备了具有烤芝麻特征香味的反应型香精基料。通过单因素和正交试验优化了热反应组成的配方和热反应条件。结果表明：在反应物组成为芝麻蛋白水解粉0.2 g、葡萄糖2.0 g、木糖2.0 g、甘氨酸0.71 g、谷氨酸0.71 g、组氨酸0.54 g、天冬氨酸0.54g、L-半胱氨酸盐酸盐0.65g、硫胺素0.3g、水20.0 g、甘油补充到100 g的条件下，以1 mol/L NaOH或1 mol/LHCl调整体系初始pH到7.0，油浴加热到140℃冷凝回流反应60 min后，迅速水流冷却，得到具有浓郁的烤芝麻香特征，是一种品质良好的热反应香精基料。

［1］吴肖，赵谋明，袁霖.反应型咸味香精制备及其在食品工业中的应用［J］.食品科技，2005（6）：57-59.

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［3］孙敬，杨二刚.热反应制备天然鸡肉香精配方的改进及其风味成分的研究［J］.肉类研究，2009（1）：40-47.

Preparation ofroast seseam flavor by thermalreaction

HUANGGuang-rong1*ZHANGZhi-di2CHENGWen-wei1ZHAOJing11(College oflife sciences，China jilianguniversity，Hangzhou 310018，China)
2(Zhejianggreen crystal flavor Co.LTD.,Hangzhou 311121，China)

*杭州市科技计划资助项目（20091832B39）。

2010-07-15