美拉德反应制备酱牛肉香精的挥发性成分分析

綦艳梅，孙金沅*，陈海涛，孙宝国，徐晓兰，张 宁，黄明泉

(北京工商大学食品学院，北京 100048)

美拉德反应制备酱牛肉香精的挥发性成分分析

綦艳梅，孙金沅*，陈海涛，孙宝国，徐晓兰，张 宁，黄明泉

(北京工商大学食品学院，北京 100048)

以牛肉酶解产物为原料，添加适量氨基酸和还原糖进行酱牛肉香精的美拉德模拟反应，得到黄褐色、酱香浓郁、肉感饱满、回味悠长的反应液，采用同时蒸馏萃取并结合气相色谱-质谱联用技术对所得的反应液进行分析。结果共鉴定出64种挥发性香味成分，其中苯甲醛、苯乙醛、茴香脑、γ-萜品烯、5-甲基-2-噻吩甲醛等醛类、萜烯类及含氮含硫化合物对该酱牛肉香精特征风味的形成具有十分重要的作用。

酱牛肉香精；美拉德反应；同时蒸馏萃取；气相色谱-质谱联用

反应型肉味香精是由两种或两种以上的前体物质在一定的条件下加热而成的。根据需要，可在反应前或反应后加入其他香料或配料，这类香精是基于Maillard反应制备的[1]。经美拉德反应所得的产物具有比较逼真的肉味及口感，且能够形成许多风味独特的化合物，有利于产品特征风味的形成，因此，对美拉德反应风味物质的研究，是探索风味物质的形成途径以及最优反应条件的有效途径。

同时蒸馏萃取(simultaneous distillation extraction，SDE)是近十几年发展起来的用于分析样品中挥发性、半挥发性成分的分离方法，该法将水蒸气蒸馏与溶剂萃取合二为一，减少了实验步骤，缩短了分析时间，节省了萃取试剂，系统中不易引入杂质，因而在食品风味分析中得到广泛应用[2]。本研究旨在以美拉德反应为基础制备热加工肉类风味基料，并采用气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)对反应产物进行分析，为生产制备出高质量的肉味香精提供基础。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

牛肉、辛香料 市售；风味蛋白酶(500LAPU/g)诺维信(中国)生物技术有限公司；各种氨基酸(食品级)冀州市华阳化工有限责任公司；牛脂、酵母膏 广东一品鲜生物科技有限公司；HVP 河北省保定味群食品工业有限公司；氮气(纯度99.9%) 北京氦普北分气体工业有限公司。

无水乙醚(分析纯，使用前进行纯化处理)、无水硫酸钠(分析纯，使用前进行干燥处理) 北京化学试剂有限公司。

同时蒸馏萃取装置 北京玻璃仪器厂； DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 河南省予华仪器有限公司；RT252C 型旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂；6980N-5973i气-质联用仪 美国Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 热反应酱牛肉香精的制备及其感官评价

酶解液制备：称取75g经组织捣碎机搅碎的牛肉置于250mL四口烧瓶中，按肉水比2:1(m/m)加入水和0.3g风味蛋白酶，55℃酶解4h，沸水浴加热10min使酶失活，冷却至室温，备用。

热反应酱牛肉风味化合物的制备：取上述酶解液100g，分别加入HVP 19g、葡萄糖1.6g、木糖0.4g、半胱氨酸3.6g、甘氨酸0.23g、丙氨酸0.42g、谷氨酸0.42g、牛油1.6g、酱5g、姜0.5g、洋葱2.5g、盐2g、料酒1g、八角0.13g、花椒0.66g、桂皮0.13g、丁香0.03g、陈皮0.07g、砂仁0.07g、肉豆蔻0.07g及小茴0.03g混合均匀，100℃热反应1h，反应完毕后，迅速冷却至室温，取出备用。

感官评价：滋味：所得热反应产物稀释100倍后，由10名经训练的感官评定员进行评定，评定前将样品加热至室温，使风味物质能够充分挥发出来，品评时，每个品评员要严肃认真，每次品评后不允许相互交流，并用清水漱口；香气：将闻香纸浸入上述制品中1～2cm深，在离闻香纸2～3cm处通过鼻孔吸气，每次2～3s；色泽外观：将试样置于一带刻度的透明小烧杯中至一定刻度处，用目测法进行评价；可接受性评价：根据人的感官，对样品的可接受性进行评价。将上述所得结果用文字简单描述出来。

1.2.2 挥发性香味成分的GC-MS分析

样品前处理：称取热反应产物50g于SDE装置上萃取3h，萃取溶剂为50mL乙醚，所得萃取液经适量无水硫酸钠干燥后，过滤，滤液用旋转蒸发仪浓缩至约5mL，氮气吹扫至0.5mL左右，得酱香浓郁的淡黄色油状液体，密封保存于冰箱中，待GC-MS分析。

色谱条件：色谱柱：DB-17MS毛细管柱(30m×0.25mm，0.25μm)；载气(He)流速1.0mL/min，进样量0.2μL；分流比10:1；进样口温度240℃；升温程序：起始温度35℃，以8℃/min升至90℃，保持4min，以8℃/min升至120℃，保持6min，再以6℃/min升至130℃，保持5min，再以1℃/min升至135℃，保持5min，再以8℃/min升至160℃，保持8min，最后以7℃/min升至250℃，保持2min。

质谱条件：电子轰击(electron impact，EI)离子源；电子能量70eV；离子源温度 230℃；四级杆温度150℃；质量扫描范围m/z 20～350，溶剂延迟3min。

挥发性风味成分的鉴定：美拉德反应产物的挥发性风味成分的鉴定结果以Nist 08谱库检索和人工图谱解析共同确定，化合物相对含量的确定采用峰面积归一化法。

2 结果与分析

模式反应体系挥发性风味成分的SDE-GC-MS分析的总离子色谱图见图1，其分离鉴定出的风味物质的组成与相对峰面积见表1。

图1 酱牛肉香精挥发性香味成分总离子流图Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile flavor components in sauced beef essence

由表1可知，经SDE-GC-MS分析后，结果共检测出64种挥发性风味成分，主要包括4-萜品醇、α-萜品醇、苯甲醛、对甲氧基苯甲醛、(E)-肉桂醛、十三醛、十四醛、十六醛、十八醛、(Z)-9-十八烯醛、丁香酚、茴香脑、肉豆蔻醚、α-蒎烯、反式石竹烯、α-姜黄烯、α-杜松烯、氧化石竹烯、榄香素、十四酸等化合物。

在检出的挥发性风味化合物中，羰基化合物对酱牛肉香精特征风味的形成具有十分的重要，有不少专家经过多年研究认为，不同肉香风味间的差异主要来自羰基化合物的定性定量差异[3]。本次实验鉴定出14种醛类和7种酮类化合物, 其中，醛类化合物的阈值较低[4]，能够赋予酱牛肉香精清香、果香和坚果的芳香气息，如苯甲醛具有令人愉快的杏仁香、坚果香和水果香[5]；醛类主要来自于脂肪氧化和斯特雷克尔氨基酸反应[6]，实验中检测出的苯甲醛与苯乙醛来自于苯丙氨酸的斯特雷克尔氨基酸反应，十六醛及十八醛等长链脂肪醛则是由脂肪在高温蒸煮过程中进一步氧化降解产生的。另外，(E)-肉桂醛与对甲氧基苯甲醛、水芹醛、肉桂醛等醛类，则与实验过程加入的辛香料有关。

酮类为鉴测出的另一类羰基化合物，主要包含3-羟基-2-丁酮、香豆素、隐品酮、对甲氧基苯基丙酮，其中，3-羟基-2-丁酮又名乙偶姻、甲基乙酰甲醇，自

然存在于玉米、葡萄、可可、苹果、香蕉、干酪、肉类等许多食品中，由于其具有特有的奶油香味，因此多用于奶油、干酪、咖啡、坚果的香味增强剂，同时也可用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓型香精等。另外，啤酒风味、奶酪香味均与3-羟基-2-丁酮有关[7]；而香豆素、隐品酮、对甲氧基苯基丙酮则是由加入的辛香料在煮制过程中产生的。

表1 挥发性香味成分的GC-MS分析结果Table 1 Volatile flavor compounds identified by GC-MS analysis in sauced beef essence

分离出的16种烃类化合物主要以萜烯类为主，萜烯类化合物可用于仿制天然精油或配制香精，是合成含氧萜类化合物的重要原料，在香料工业上占有很重要的地位[8]，鉴定出来的α-蒎烯[9]、石竹烯、香树烯、姜烯、α-杜松烯等化合物是热反应过程中加入的辛香料的主要成分，由此可以推断，香辛料对热反应酱牛肉香精特征香气的形成具有十分重要的作用。

醇类化合物一般是脂肪经氧化分解生成或是由羰基化合物还原而生成。Siek等[10]报道，直链饱和醇阈值在500～20000μg/kg之间，阈值较高，对特征肉香贡献不大，但不饱和醇阈值较低，具有蘑菇香味和类似金属味，对肉品风味的形成有一定作用[11]，因此，实验中检出的不饱和醇如桉叶油醇、芳樟醇、(-)-4-萜品醇、(-)-π杜松醇等对酱牛肉香精独特风味的形成具有一定的作用；检出的酸类化合物为长链化合物，这可能是在高温蒸煮过程中由相应的醇、醛等化合物氧化而来的，也可能是样品中的油脂被乙醚溶解所得，而低分子质量的酸类物质由于参与了热反应生成了其他化合物[12]；醇和脂肪酸缩合形成酯。一般认为，除内酯和硫酯以外的酯阈值较高，而在肉中含量有限，对肉风味贡献不大[11]。

酚类化合物仅检测出来了两种，它们是丁香酚和2,5-二乙基苯酚。其中，丁香酚天然存在于丁香油、丁香罗勒油、月桂叶中，具有强烈的辛香、烟熏香、熏肉样香气和味道[13]。醚类化合物在风味物质中也相当重要，特别是含有苯环的醚，大多具有强烈而愉快的香气[9]。本次实验鉴定出来的茴香脑和肉豆蔻醚等四种醚类化合物来自于加入的辛香料，对于酱牛肉香精特征风味的形成具有十分重要的作用。

杂环化合物是肉品最重要的香味呈味物，它们来源于氨基酸和还原糖之间的美拉德反应，多数杂环化合物具有肉香味[14]。本次实验鉴定出的杂环类化合物比较少，主要有2-乙酰基吡咯、5-甲基-2-噻吩甲醛等化合物，其中，噻吩衍生物主要是由含硫的氨基酸单独或者伴以葡萄糖或木糖的热降解产生，也可由肉类中的二硫化物和硫氨素产生，噻吩类物质是美拉德反应的前期阶段生成的，高温是形成噻吩类物质的先决条件[15]，噻吩类化合物的嗅觉阈值较低，风味特征显著，对肉的总体风味具有最基本的贡献。

3 结 论

以牛肉酶解产物为原料，添加适量氨基酸和还原糖进行酱牛肉香精的美拉德模拟反应，然后通过SDE-GCMS对模拟反应体系的挥发性组分进行定性、定量分析，结果共鉴定出包括酮、醛、酯、吡咯、酚、含氮、含硫及杂环的共64种挥发性化合物，其中，醛、醚、萜烯类化合物是挥发性化合物的主要成分，占挥发物总质量的91%以上，它们对酱香型牛肉香精特征风味的形成具有十分重要的作用。另外，由于香味物质易挥发、不易保存，因此，可考虑将其微胶囊化，经喷雾干燥制成粉末，从而可以长时间保持香气，亦是今后研究的重点。

[1] 黄师荣, 张妙玲, 王学文. 新型反应型鸡肉香精的制备及其挥发物的分析[J]. 广州食品工业科技, 2004, 20(1): 54-56.

[2] 夏玲君, 宋焕禄. Maillard反应制备牛肉香精及其香味成分分析[J].食品与发酵工业, 2006, 32(8): 82-85.

[3] MARTINS S I F S, JONGRN W M F, Van BOEKEL M A J S. A review of Maillard reaction in food and implications to kinetic modeling[J].Trends in Food Science and Technology, 2000(11): 364-373.

[4] 钱飞, 刘海英, 过世东. 克氏原鳌虾虾头酶解物挥发性风味成分分析[J]. 食品工业科技, 2010, 31(4): 134-139.

[5] 林翔云. 香料香精辞典[M]. 北京: 化学工业出版社, 2007: 21.

[6] 綦艳梅, 孙宝国, 黄明泉, 等. 同时蒸馏萃取-气质联用分析月盛斋酱牛肉的挥发性风味成分[J]. 食品科学, 2010, 31(18): 370-374.

[7] 张松山, 李海鹏, 孙宝忠. 发酵牛肉中香味活性化合物的分析[J]. 食品科学, 2009, 30(20): 316-319.

[8] 臧明伍, 王宇, 韩凯, 等. 香港酱牛肉挥发性风味化合物的研究[J].肉类研究, 2009, 23(6): 46-51.

[9] 张纯, 张智勇, 平田孝. 动态顶空进样法分析月盛斋酱牛肉的挥发性风味组分[J]. 食品与发酵工业, 1992(4): 47-52.

[10] SIEK T J, ALBIN I A, SATHER L A, et al. Comparison of flavor thresholds of aliphatic lactones with those of fatty acids, ester, aldehydes,alcohols and ketones[J]. Journal of Dairy Science, 1971, 54(1): 1-4.

[11] WETTASINGHE M, VASANTHAN T, TEMELLI F, et al. Volatiles from roasted byproducts of the poultry processing industry[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2000, 48(8): 3485-3492.

[12] 党亚丽, 王璋, 许时婴. 同时蒸馏萃取和固相微萃取与气相色谱/质谱法结合分析巴马火腿的风味成分[J]. 食品与发酵工业, 2007, 33(8): 132-137.

[13] 孙宝国, 何坚. 香料化学与工艺学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004:110.

[14] 田怀香, 王璋, 许时婴. GC-O法鉴别金华火腿中的风味活性物质[J].食品与发酵工业, 2004, 30(12): 117-123.

[15] DAMAR S, BALABAN M O. Review of high pressure CO2technology:microbial and enzyme inactivation, and effects on food quality[J]. Journal of Food Science, 2006, 71(1): 1-11.

Analysis of Volatile Compounds in Sauced Beef Essence Prepared by Maillard Reaction

QI Yan-mei，SUN Jin-yuan*，CHEN Hai-tao，SUN Bao-guo，XU Xiao-lan，ZHANG Ning，HUANG Ming-quan
(School of Food and Chemical, Engineering, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Beef hydrolysate was prepared with flavorzyme and used to further prepare sauced beef essence via simulated Maillard reaction with both amino acids and reducing sugars. Sauced beef essence was formed after the reaction in solution, which was yellowish-brown and had a full meaty taste and a persistent aftertaste. The essence was analyzed by simultaneous distillation extraction and gas chromatography-mass spectrometry. A total of 64 kinds of volatile compounds were identified.Benzaldehyde, benzeneacetaldehyde, γ-terpinene, 1-methoxy-4-(1-propenyl)-benzene, and 5-methyl-2-thiophenecarboxaldehyde were the compounds responsible for the characteristic flavor of sauced beef essence.

sauced beef essence；Maillard reaction；simultaneous distillation extraction (SDE)；gas chromatographymass spectrometry (GC-MS)

TS207.3

A

1002-6630(2012)08-0199-04

2011-11-02

北京市教育委员会科技计划面上项目(KM200910011003)

綦艳梅(1986—)，女，硕士研究生，研究方向为香料香精。E-mail：yilian12345678@126.com

*通信作者：孙金沅(1983—)，女，硕士，研究方向为食品中特征香气成分分析。E-mail：sunjinyuan@th.btbu.edu.cn