美拉德反应制备蛋糕香精及成分分析

朱新鹏，姚 敏，李 美

(1.安康学院农学与生命科学院，陕西安康725000; 2.爱普香料集团股份有限公司，上海201809)

美拉德反应制备蛋糕香精及成分分析

朱新鹏1，姚 敏2，李 美2

(1.安康学院农学与生命科学院，陕西安康725000; 2.爱普香料集团股份有限公司，上海201809)

研究了蛋黄酶解液的氨基酸组成，其含有可通过美拉德反应产生蛋糕香气的脯氨酸、蛋氨酸、赖氨酸等氨基酸。优化以蛋黄酶解液为前体原料，添加氨基酸、还原糖等通过美拉德反应制备蛋糕香精的条件，并分析产物的组成成分。结果表明，在反应温度110℃、反应时间60min、反应体系pH为6，物料配比为蛋黄液酶解物8.00%、葡萄糖0.40%、木糖0.20%、蛋氨酸0.02%、赖氨酸0.14%、脯氨酸0.04%、精氨酸0.04%、组氨酸0.02%、天冬氨酸0.02%、缬氨酸0.02%、水分14.50%、丙二醇76.60%，所得产物含有29种呈味物质，具有浓郁的蛋糕香味。

美拉德反应，蛋糕香精，成分分析

反应型香精是一种新型的食用香精，它是由两种或两种以上的前体物质在一定的条件下加热反应产生的。国际食用香料工业组织(IOFI)对热反应香精的定义是:热反应香精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的产物［1］。其香气物质形成的化学机理主要是美拉德(Maillard)反应。Maillard反应主要指还原糖与氨基酸、蛋白质之间的复杂反应，它与食品加工、疾病生理过程等有重要关系［2］。各种不同糖类和氨基酸化合物的Maillard反应，能获得各种不同的风味［3］，已有研究巧克力、可可风味［4］、鱼味香料［5］等的报道。蔡健［6］等认为蛋品在加工过程中产生香味的化学反应包括磷脂的降解、碳水化合物的降解、还原糖的降解、氨基酸的降解、还原糖与氨基酸或肽的Maillard反应、脂类及硫胺素的热降解等，它们是蛋香味最主要的反应，它可产生各种类型的香味物质。胡光红［7］研究发现利用Maillard反应制取蛋香反应物具有无可比拟的效果。再经适当调合，可开发出高浓度、风味逼真、效果良好的蛋香香精。并认为蛋黄粉对产生蛋香风味有重要影响，它能参与反应也有定香作用。李美［8］等以蛋黄酶解液为基础反应原料，通过单因素实验比较了添加不同还原糖和氨基酸进行反应而制备的蛋糕香精。由于蛋黄含有丰富的磷脂、蛋白质、硫胺素等可形成蛋香风味的物质，本研究即是优化利用蛋黄酶解液，添加氨基酸、还原糖等经加热发生Maillard等反应来制备蛋糕香精条件。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

纯蛋黄液 苏州欧福蛋业有限公司;氢氧化钠、盐酸、乙醚、正己烷、丙二醇 上海凌峰化学试剂有限公司，分析纯;蛋白酶M(M酶)、肽酶AX(AX酶) Amano Enzyne INC.Japan;葡萄糖、木糖 分析纯，中国医药上海化学试剂公司;蛋氨酸、赖氨酸、脯氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、缬氨酸 分析纯，上海曙光生物化学制品厂。

表1 正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

表2 蛋黄酶解液、还原糖和氨基酸的添加量(g)Table 2 Add the amount of egg yolk hydrolyzate and reducing sugar and amino acids(g)

表3 水分、丙二醇的添加量Table 3 Add the amount of water and propylene glycol

表4 喜好度实验评价表Table 4 Sensory evaluation

DK－8B型恒温水槽 上海精密实验设备有限公司;FA1104型数显电子天平 上海天平仪器厂; RW20 DWn实验室搅拌器 广州IKA实验仪器厂; TGL－16G高速离心机 上海安亭科学仪器厂;Titra Mate20电子pH计 METTLER TOLEDO仪器(上海)公司;R5028型旋转蒸发仪 上海申生科技有限公司;600E型液相色谱仪 带有717型自动进样器和2996型光电二极管矩阵检测器，AccQ·Tag氨基酸分析柱，Waters公司;TC－15套式恒温加热器 海宁市新华医疗器械厂;5973N－6890N GC－MS Agilent公司。

1.2 实验方法

1.2.1 蛋黄液的酶解 将蛋黄液和水按1∶1的比例混合均匀，用6mol/L盐酸调节pH至4.0。添加蛋白酶M 0.8%(相对于蛋黄液含量，下同)，50℃酶解17h。再用2mol/L氢氧化钠溶液调节pH至7.0，添加肽酶AX，添加量为0.5%，60℃酶解3h。沸水浴灭酶15min，迅速冷却。

1.2.2 蛋黄液的处理 分别测定蛋黄液、单酶(M酶)酶解液和双酶(M酶、AX酶)酶解液的氨基酸组成。测定前用乙醚去除蛋黄液中脂质。方法是按蛋黄液∶乙醚=1∶4的比例称取样品置于分液漏斗中，反复摇晃萃取。当乙醚层由无色变为黄色，将下方蛋黄液放出。再次加入与放出的蛋黄液同样量的乙醚，重复上述步骤，反复萃取直至乙醚层颜色变成无色为止。

称量萃取后蛋黄液的质量，加入等重量的水混匀，静置至分层。取下层水相在13000r/min、30min离心，用于氨基酸分析。

1.2.3 蛋糕香精的制备 在250mL的三口烧瓶中加入一定配比量的蛋黄酶解液、氨基酸、还原糖、丙二醇、去离子水等反应物，调节pH为6。在中间的瓶口插入搅拌棒，放入恒温器的电热套中，然后固定于铁架台上。另两个瓶口分别装上回流管和温度计。仪器装置安装固定后，接通电源，打开搅拌机电源和水流，将调压器调节至最大电压(250V)，加热至所需温度后调节变压器，使温度保持恒定。反应一定时间后，迅速冷却倒入塑料瓶中，封口后放入冰箱中保存。

在前期实验的基础上［8］，为了得到更好的蛋糕香精制备反应条件，以反应体系的pH、反应温度、反应时间、物料配比、水分含量5个因素进行L16(45)正交实验，以产物的感官评分为指标进行分析。实验因素水平见表1。其中反应物料以20g蛋黄酶解液的0.8、1.0、1.2和1.4倍进行配比，蛋黄酶解液、还原糖和氨基酸的添加量见表2;反应体系的水分含量包含蛋黄酶解液的水分(65.43%)，在反应体系物料总量200g时，水分、丙二醇的添加量见表3。

1.2.4 氨基酸分析 采用液相色谱分析蛋黄液、单酶(M酶)酶解液和双酶(M酶、AX酶)酶解液的氨基酸组成。色谱柱:AccQ·Tag氨基酸分析柱(3.9mm×150mm，4μm);流速1mL/min;柱温37℃;进样量10μL;检测波长248nm。

1.2.5 产物的感官评定 在正交实验中，由6名评价员对所得的各样品根据喜好度(色泽、形态、香味、口感等)进行评分，取平均值。总评定结果用分值表示对该反应产物的评定。评分标准见表4。

表5 蛋黄液酶解前后氨基酸含量分析Table 5 Amino acid analysis of egg yolk liquid enzymatic hydrolysis before and after

表6 L16(45)正交实验结果Table 6 Results of orthogonal test

1.2.6 蛋糕香精产物成分分析 移取10mL蛋糕香精样品，用50mL正己烷分两次萃取，合并萃取液，用无水硫酸钠干燥。然后用旋转蒸发仪浓缩至1mL，低温保存供GC－MS分析成分组成。

色谱条件:J＆W DB－5石英毛细柱(60m× 0.25mm×0.25μm);进样口温度270℃;升温程序:起始温度57℃，保持3min，以4℃/min升温至260℃，保持10min;载气(He)流速1mL/min;分流比5∶1;进样量1μL。

质谱条件:EI源电子轰击能量70eV;离子源温度230℃;质量扫描范围29～500amu;传输线温度200℃;自动进样。

2 结果与讨论

2.1 蛋白酶解液成分分析

蛋黄液、单酶(M酶)酶解液和双酶(M酶、AX酶)酶解液经去脂处理后，分析氨基酸组成，结果见表5。

从表1的分析结果可知，蛋黄液中含有16种常见氨基酸。酶解后的蛋黄液中各种游离氨基酸含量明显增高。其中以谷氨酸含量最高，其次为亮氨酸。组氨酸、脯氨酸、蛋氨酸等氨基酸含量相对较少。据文献报道［3，9］，脯氨酸、赖氨酸、蛋氨酸等氨基酸与还原糖反应均能产生烘烤面包、谷物及坚果、焦糖等可形成蛋糕香味的香气。而这些氨基酸均在蛋黄酶解液中检测出。因此，可以选择蛋黄酶解液作为热反应制备蛋糕香精的前体原料。

2.2 正交实验结果

正交实验结果见表6。表6正交实验结果表明，影响蛋糕香精反应效果的因素顺序为:A＞D＞E＞B＞C，即反应体系的pH对反应效果影响最大，反应体系水分含量次之，反应体系物料配比再次，温度和时间的影响最小。优化后的蛋糕香精制备工艺条件为A1B1C3D4E1(其中D也可选D3)，即pH=6、反应温度110℃、反应时间60min，物料配比为蛋黄液酶解物16g(占反应体系的 8.00%，下同)、葡萄糖 0.8g (0.40%)、木糖 0.4g(0.20%)、蛋氨酸 0.04g (0.02%)、赖氨酸 0.28g(0.14%)、脯氨酸 0.08g (0.04%)、精氨酸 0.08g(0.04%)、组氨酸 0.04g (0.02%)、天冬氨酸0.04g(0.02%)、缬氨酸0.04g (0.02%)、水分14.50%、丙二醇76.60%。

表7 蛋糕香精的GC－MS分析结果Table 7 Results and analysis of cake essence from GC－MS

2.3 蛋糕香精成分分析

经优化后的方法制备得到的蛋糕香精产物，具有浓郁的蛋糕香味。经GC－MS检测，利用NIST谱库对质谱图进行检索，并对鉴定出的各物质进行峰面积归一化法定量分析，其成分检测结果见表7。

表7中的挥发性成分共29种。在主要呈香成分中，有吡嗪类、醇类、醛类、硫醚等化合物，是Maillard反应中主要的挥发性风味物质。这些化合物与许多食物中令人感觉非常舒服的香味有关，如烷基吡嗪普遍有坚果、可可、焙烤和烤肉的香味，附带有一些泥土气息和土豆样香味，在蛋糕香精中起着非常重要的作用。5－甲基－2－苯基－2－己烯醛具有草香、木香、果香。含硫物质，如3－甲硫基丙醇呈强烈的肉和肉汤香气和滋味;二甲基三硫醚呈强烈逸发性的薄荷气味和浓烈辛香香气，类似新鲜洋葱气息［1］，并且构成了许多食物基本的特性香味。

3 结论

蛋黄液在加等量水后，调节pH为4.0，用0.8%蛋白酶M于50℃酶解17h。再调节pH至7.0，用0.5%肽酶AX在60℃酶解3h。蛋黄酶解液经氨基酸组成分析，含有包括脯氨酸、蛋氨酸、赖氨酸等可通过美拉德反应产生蛋糕香气的氨基酸16种。

经过正交实验探明蛋糕香精热反应体系的pH对反应效果影响最大，反应体系水分含量次之，物料配比再次，温度和时间的影响最小。以蛋黄酶解液为前体原料，优化后的反应条件:物料配比为蛋黄液酶解物8.00%、葡萄糖0.40%、木糖0.20%、蛋氨酸0.02%、赖氨酸 0.14%、脯氨酸 0.04%、精氨酸0.04%、组氨酸 0.02%、天冬氨酸 0.02%、缬氨酸0.02%、水分14.50%、丙二醇76.60%，在反应温度110℃、反应时间60min、反应体系pH为6。在此条件下反应，所得产物经GC－MS分析含有29种呈味物质，感官评价具有浓郁的蛋糕香味，说明通过热反应制备蛋糕香精是可行的。

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Preparation of cake essence by means of Maillard reaction and component analysis

ZHU Xin－peng1，YAO Min2，LI Mei2
(1.College of Agriculture and Life Sciences，Ankang University，Ankang 725000，China; 2.Apple Flavor＆Fragrance Group Co.，Ltd.，Shanghai 201809，China)

Studied the composition of amino acid from egg yolk hydrolyzate，it contained proline，methionine，lysine and other amino acids which produced through maillard reaction.With egg yolk hydrolyzate as the raw material，add amino acids，reducing sugar，etc.Preparation of cake essence by means of maillard reaction，and analyze the composition of the product.The results showed that the reaction temperature was 110℃，reaction time was 60min，reaction pH=6，the ratio of materials was egg yolk hydrolyzate 8.00%，glucose 0.40%，xylose 0.20%，methionine 0.02%，lysine 0.14%，proline 0.04%，arginine 0.04%，histidine 0.02%，aspartic acid 0.02%，valine 0.02%，water 14.50%，propylene glycol 76.60%.The products contained 29 aromatic compound and had strong fragrance of cake.

Maillard reaction;cake essence;component analysis

TS202.3

A

1002－0306(2012)02－0362－04

2010－12－02

朱新鹏(1968－)，男，硕士，副教授，研究方向:食品科学。