牛肉香精制备工艺的研究

赵中胜，镡雪莹，查恩辉，岳喜庆

（1.沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110161；2.辽宁大学食品科学与工程系，辽宁 沈阳 110036；3.辽宁医学院食品科学与工程学院，辽宁 锦州 121001）

肉味香精是一种以肉类风味为主[1]，采用肉类蛋白水解物和还原糖等为原料通过美拉德反应生产的肉类风味物。美拉德反应分为三个阶段[2]进行，最终形成类黑色素。它能赋予熟肉特征香气，又能一定程度上破坏食品营养价值，影响产品外观[3]，因此要控制好反应温度、时间、pH 等因素[4-6]。采用酸法水解肉类蛋白水解率较高，但水解程度难以控制，水解后的酸液对环境污染大[7-8]。碱法水解水解率低、专一性差，容易产生尿素，部分氨基酸会脱氨而造成氨基酸破坏，尤其是胱氨酸和半胱氨酸容易损失[9]。酶法水解通过控制酶解过程中底物浓度、pH、温度、反应时间等影响酶解的因素[10]，副反应少、不破坏氨基酸、水解程度容易控制，在营养成分的保留上，具有不可比拟的优点[11-12]。本研究以牛肉蛋白等为基料生产的肉味香精，口感纯正、后味足，迎合了消费者崇尚天然的消费潮流，发展前景乐观。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜牛肉：市购；木瓜蛋白酶食品级（1 000 000 U/g）、风味蛋白酶食品级（130 000 U/g）：天津诺奥科技发展有限公司；葡萄糖、D-木糖、L-半胱氨酸、硫胺素：天津市博迪化工有限公司。

1.2 仪器与设备

高速组织捣碎机：上海精科实业有限公司；TDL-5-A 型高速离心机：上海安亭科学仪器厂。

1.3 实验方法

1.3.1 酶解液的制备

取适量牛肉，去除脂肪[13]，置于高速组织捣碎机10 000 r/min 处理1 min。称取肉糜100 g，移入三角瓶中，加入一定量的蒸馏水，用1 mol/L 氢氧化钠和盐酸调节pH，在一定温度下加入适量蛋白酶（木瓜蛋白酶：风味蛋白酶=1∶1），搅拌均匀，酶解后升温到90 ℃灭酶15 min。在4 000 r/min 下离心分离20 min，收集上清液（蛋白水解液：HAP）分析测定。

1.3.2 酶解工艺条件优化试验

根据预试验结果，酶解反应时间、反应温度、初始pH 以及酶添加量4 个因素对水解度的影响较为显著，因此选择L9（34）正交试验，对4 个因素进行正交优化。因素及水平选取如表1 所示。

表1 蛋白酶水解条件正交实验的因素水平表L9（34）Table 1 The factors and level

1.3.3 氨基氮含量测定

甲醛电位滴定法[14]。

1.3.4 水解液的游离氨基酸组成分析

利用日立L-8800 型氨基酸分析仪。

1.3.5 Maillard 反应制备牛肉味香精

蛋白水解液→加入还原糖、氨基酸和水→调pH→Maillard 反应→真空冷冻干燥→香精

1.3.6 Maillard 反应工艺条件优化试验

根据预试验的结果，反应时间、温度、初始pH 以及HAP 添加量4 个因素对香精风味的影响较为显著，因此选择L9（34）正交试验，对4 个因素进行正交优化。因素及水平选取如表2 所示。

表2 美拉德反应条件正交试验的因素水平表L9（34）Table 2 The factors and level

1.3.7 香味评价的方法[15]

采用感官评分法进行香味评价。感官评分法是指按预先设定的评价标准，对试样的特性和嗜好程度以数字标度进行评定，然后换算成得分的一种评价方法。本试验采用1～9（9 级）尺度，依次代表非常厌恶、很厌恶、一般厌恶、有些厌恶、既不厌恶也不喜欢、有些喜欢、一般喜欢、很喜欢、非常喜欢。

2 结果与分析

2.1 酶解工艺条件优化试验

本试验对酶解反应时间、反应温度、初始pH 以及酶添加量4 个参数进行正交优化，结果见表3。

表3 蛋白酶水解正交试验结果Table 3 Results of the orthogonal test of enzymolysis

从表3 可知，各因素对牛肉酶解效应影响由大到小依次为：A＞C＞B＞D，即pH＞加酶量＞酶解温度＞反应时间。

挑取每个因素K 值最大的水平组合作为优方案，由表3 可知，优方案为A3C3B3D2，即pH7.0、加酶量为0.7%、反应温度65 ℃、反应时间3 h。进行验证试验，氨基酸含量为0.420 g/100 mL，含量最高。

2.2 水解液的游离氨基酸组成分析

利用日立L-8800 型氨基酸分析仪对牛肉蛋白水解液进行游离氨基酸组成分析，其结果见图1。

图1 氨基酸分析图Fig.1 Beef protein hydrolysates of Amino Acid Analysis

由图1 可知，酶解产物中含量较丰富的几种游离氨基酸为谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸，这是牛肉酶解产物鲜的重要原因；酶解产物中富含必需氨基酸：赖氨酸、色氨酸、缬氨酸、苏氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸，酶解液中的含硫氨基酸尤其是半胱氨酸的比例很小，而含硫氨酸对于肉香风味的生成非常重要，因此在美拉德反应体系中加入半胱氨酸是非常必要的。

2.3 正交试验设计优化美拉德反应条件

在单因素试验基础上，进一步采用L9（34）正交试验进行优化，采用香味评价的方法对不同的反应产物进行评价，以得到较佳的美拉德反应的条件。正交试验结果见表4。

表4 美拉德反应正交试验结果Table 4 Results of the orthogonal test of Maillard reaction

对正交试验结果进行极差分析可知，极差大小顺序为RC＞RD＞RB＞RA，所以各因素主次顺序为：C（pH）＞D（HAP添加量）＞B（时间）＞A（温度）。由K 值可知，优方案为C3D3B3A2，即pH7.0、HAP 添加量60%、时间115 min、温度105 ℃，在此条件下可得到香气较强且协调的肉味香精。

3 结论

1）牛肉水解最佳工艺参数为：pH7.0、加酶量0.7%、反应温度65 ℃、反应时间3 h。进行验证试验，氨基酸含量为0.420 g/100 mL。

2）美拉德反应底物配料最佳配比为：牛肉酶解物添加量为60 g；葡萄糖添加量为34 g、木糖添加量为3.4 g；L-半胱氨酸17g；硫胺素添加量为5.6 g。

3）美拉德反应的最佳条件为：pH7.0、HAP 添加量60 %、时间115 min、温度105 ℃，在优化条件下得到的牛肉香精，肉香浓郁，烤肉味特征香气明显，留香时间久。

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