基于豆粕酶解液和脂肪控制氧化技术制备猪肉味香精的研究

王雨生 陈海华 赵 阳 赵延伟

（青岛农业大学食品科学与工程学院1，青岛 266109）

（青岛农业大学学报编辑部2，青岛 266109）

前期研究表明豆粕酶解液通过美拉德反应可制备香味浓郁的反应产物［1］，但产物的特征香味不明显。有研究表明将氧化脂肪添加到热反应体系中可制得肉香味浓郁、和谐、特征香味突出的肉味香精［2］，其作用机理是脂肪氧化产生大量的C6-C10的脂肪族醛、酮、羧酸等具有较强挥发性的香味物质或前提物质，它们是形成肉类特殊香味的关键［3-4］，这些氧化产物均有可能与美拉德反应的中间体发生反应，并且反应产物之间还会进一步反应，生成长链烷基取代的杂环类化合物如吡啶、吡嗪、噻吩和噻唑啉等［4-5］，这些化合物是很多熟肉制品挥发性化合物的来源［6］，肉香味是脂肪氧化和美拉德反应产物之间达成一种微妙平衡的结果［7］。

近年来，不同氧化程度的脂肪对热反应猪肉香精感官品质的影响成为学者研究的热点，谢建春等［8］将不同氧化程度的脂肪添加到半胱氨酸-还原糖体系中，根据各氧化脂肪的热反应产物感官评价结果，确定了氧化脂肪-热反应制备猪肉香精的氧化脂肪控制指标；赵文红等［9］在半胱氨酸-木糖体系中添加不同氧化状态的脂肪，以热反应肉味香精感官品质为指标，确定了氧化脂肪制备的工艺条件，并对制备的猪肉香精中挥发性香气成分进行了鉴定；徐永霞等［2］以过氧化值、硫代巴比妥酸值和酸值为指标，确定了制备肉味香精前体物为目的的脂肪控制氧化的工艺条件。然而以豆粕酶解液为基料，添加不同氧化程度的脂肪，制备热反应肉味香精的报道很少；且利用GC-MS和电子鼻技术，系统的探讨和比较不同氧化程度的脂肪对热反应肉味香精的香气成分和整体香气的影响，国内外也鲜有报道。

由于脂肪的氧化程度及添加量与肉味香精的风味质量有很大的关系，因此本研究主要以豆粕酶解液为原料，以感官评价为指标，研究脂肪的氧化温度、氧化时间和氧化脂肪的添加量对猪肉味香精感官品质的影响，并利用正交试验优化脂肪控制氧化技术制备的猪肉味香精的工艺条件；利用GC-MS和电子鼻技术，系统地探讨了添加不同氧化程度的脂肪制备的猪肉味香精中的香气成分和整体香气轮廓的差异。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆豆粕：青岛康地恩生物技术有限公司；猪脂：市售；中性蛋白酶：石家庄市兴达酶制剂有限公司；复合蛋白酶：天津诺奥科技发展有限公司。

其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器

6890A ／5975C气质联用仪（GC-MS）：美国 Agilent公司；PEN3便携式电子鼻：德国 AIRSENSE公司；固相微萃取装置：美国 Supelco公司；DELTA320PH计：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；LXJ-IIB低速离心机：上海安亭科学仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 豆粕酶解液和肉味香精美拉德反应体系的制备

按照参考文献［10］制备豆粕酶解液，按照参考文献［1］制备肉味香精美拉德反应体系。

1.3.2 精炼猪脂的制备

取猪脂，绞肉机绞碎，置于不锈钢锅内，加入400 g蒸馏水，加热至水耗尽，130℃加热10 min，用不锈钢滤网过滤混合物，弃去未熔炼部分，精炼猪脂冰箱保存，备用。

1.3.3 脂肪控制氧化技术制备猪肉味香精的方法

称取5份精炼猪脂，分别在110～150℃氧化0.5～6.5 h，测定其酸价和过氧化物值。取氧化脂肪1～11 g／100 mL酶解液，加入豆粕酶解液进行美拉德反应。评价脂肪氧化温度、氧化时间和氧化脂肪添加量对热反应猪肉味香精感官品质的影响。

1.3.4 脂肪酸价和过氧化值的测定方法

酸价和过氧化值分别参照GB／T 5530—2005《动植物油脂 酸值和酸度测定》、GB／T 5538—2005《动植物油脂过氧化值测定》。

1.3.5 热反应猪肉味香精感官评价

根据《食品感官评价原理与技术》［8］并参照参考文献［11-12］，由10名经过专业培训的感官评价员对制备的猪肉味香精进行感官描述和感官评分。感官评分采用5分制，对猪肉味香精的整体风味进行评价，0～1分表示“整体风味差，整体香气非常不协调”，2～3分表示“整体风味一般、整体香气不够协调”，4～5分表示“整体风味好、整体香气协调统一”。

1.3.6 挥发性风味成分分析

采用固相微萃取法提取风味成分，并参照参考文献［1］对风味成分的GC-MS分析。

1.3.7 3种样品电子鼻检测

电子鼻测定方法与参数：样品混匀后用移液枪分别移取1.00 mL，置于顶空瓶中，加盖密封。3种样品依次用PEN3电子鼻进行测试。采用Winmuster软件进行数据的采集与处理。

2 结果与讨论

2.1 脂肪控制氧化技术制备猪肉味香精工艺条件的确定

2.1.1 猪脂氧化温度的确定

由表1可知，随着氧化温度的提高，脂肪的酸价、过氧化值不断提高，制备的猪肉味香精的整体风味评分先升高而后降低。氧化温度为130℃时，氧化脂肪的酸价为0.80 mgKOH／g，过氧化值为28.84 mmol／kg，制备的猪肉味香精纯正浓郁，回味绵长持久。这主要是由于油脂氧化可生成次级脂肪酸和氢过氧化物，次级脂肪酸可使产物具有刺激性气味和哈败味，而氢过氧化物的热解可提供肉香味物质或肉味前体物质，当猪脂过度氧化时，刺激性气味掩盖肉香味而使得产物哈败味严重［13-14］，因此猪脂的最适氧化温度为130℃。

表1 氧化温度对脂肪氧化程度和猪肉味香精感官品质的影响

2.1.2 脂肪氧化时间的确定

由表2可知，随着氧化时间的增加，脂肪的酸价、过氧化值不断提高，制备的猪肉味香精的整体风味评分先升高而后降低。当氧化时间为2 h时，氧化脂肪的酸价为0.80 mgKOH／g，过氧化值为28.84 mmol／kg，制备的猪肉味香精香味纯正浓郁，回味绵长持久，整体风味最佳，因此脂肪的最适氧化时间为2 h。

表2 加热时间对猪脂氧化程度和猪肉味香精感官品质的影响

2.1.3 氧化脂肪添加量的确定

由表3可知，随着氧化脂肪添加量的增加，猪肉味香精气味特征不断变化，整体风味的感官评分先升高而后降低。当氧化脂肪添加量为5 g／100 mL酶解液时，反应产生的猪肉香味纯正浓郁，回味感绵长持久；继续增加氧化脂肪，开始出现油腻味和刺激性气味，因此氧化脂肪的最适添加量为5 g／100 mL酶解液。

表3 氧化脂肪添加量对猪肉味香精感官品质的影响

2.1.4 猪肉味香精工艺条件的正交试验

根据单因素试验结果，采用L9（33）正交试验对脂肪氧化温度、氧化时间、氧化脂肪添加量3个因素进行研究，试验设计及结果见表4。

表4 猪肉味香精正交试验结果

表4可知，各因素对感官评分的影响大小次序为B＞A＞C，即脂肪的氧化时间是最主要的因素，其次是氧化温度，最后是氧化脂肪的添加量。氧化脂肪的制备及添加量的最优条件为A2B2C2，即氧化温度为130℃，氧化时间为2 h，氧化脂肪的添加量为5 g／100 mL酶解液。在此条件下进行验证试验，得到的猪肉味香精的感官评分为4.5。

2.2 猪肉味香精挥发性成分的分析

采用GC-MS分析方法分别对样品不添加脂肪的样品（SM-AR）、添加精炼脂肪样品（SM-RLAR）、添加氧化脂肪样品（SM-OL-AR）的中挥发性化合物进行鉴定，主要挥发成分检测结果如表5所示。

表5 3种猪肉味香精的挥发性风味成分的GC-MS分析

由表5可知，样品SM-AR、SM-RL-AR、SMOL-AR分别分离鉴定出20种、25种和27种挥发性化合物。由图1可知，样品SM-AR中烃类、含氧化合物占的比重较大，分别约占44.6%、28.9%；样品SM-RL-AR中含氮化合物、烃类、醛类占的比重较大，分别约占36.2%、16.2%、16.1%；样品SM-OL-AR中醛类、含氮化合物占的比重较大，分别约占28.6%、22.5%。

图1 3种猪肉味香精中各类挥发性化合物的相对质量分数

与样品SM-AR相比，样品SM-RL-AR和SM-OL-AR中烃类、含硫化合物、含氧化合物的相对质量分数较低，而醇类、醛类、酸类的相对质量分数较高。这说明当反应体系中不添加脂肪时，可得到较多量的含硫化合物、糠醛等美拉德反应典型芳香化合物，仅产生较少量的对猪肉味香味有重要贡献的醛类化合物；添加脂肪（氧化或未氧化）后，含硫化合物的种类和含量降低，尤为显著的是糠醛的相对含量大幅度下降，同时由于脂肪的氧化降解及美拉德反应体系的脂肪和脂肪降解产物的相互作用，生成了大量的醇类、醛类等对热反应猪肉味香精有重要贡献的芳香化合物［1，14］。

与样品SM-RL-AR相比，样品SM-OL-AR中烃类、含硫化合物、含氧化合物的种类和相对质量分数降低幅度更大，而醇类、醛类、酸类的相对质量分数增加的更多，说明氧化脂肪对美拉德反应的抑制作用比精炼脂肪的更显著。这主要是由于精炼脂肪的主要成分为甘三酰，添加到美拉德反应体系后，脂肪需要先经过氧化降解才能发生反应；而通过控制氧化得到的氧化脂肪的主要成分是醛类和酮类等羰基化合物、醇类、2-戊基呋喃、油脂氢过氧化物以及未氧化的猪脂等，将其加入美拉德反应体系后，会直接发生醛类等挥发性成分的释放、油脂氢过氧化物的降解及其降解产物与美拉德反应体系组分的相互作用等多种复杂的反应［15-16］；此外与精炼脂肪相比，氧化脂肪中含有更多的羰基化合物，有更多的硫化氢与羰基化合物反应，从而降低了硫化氢与美拉德反应产物相互作用的可能性［17-18］，由此可知氧化脂肪更易与美拉德反应体系相互作用，且能更有效的调控美拉德反应。另外，样品SM-OL-AR中的醛类含量高于样品SM-RL-AR约12.5%，而含硫化合物含量又低于样品SM-RL-AR约4.9%，因此添加氧化脂肪的美拉德反应产物的刺激性含硫化合物的相对质量分数比较低，整体气味变得柔和，同时醛类化合物的相对含量的增加，使得反应产物中带有浓郁的醛类香味，肉香味变得协调浓郁，这可能是以氧化脂肪作为原料制备的热反应猪肉味香精香气更加和谐浓郁且特征肉香味更为突出的原因。

2.3 电子鼻对3种猪肉味香精的检测结果

2.3.1 3种猪肉味香精的传感器信号分析结果

对3种猪肉味香精进行电子鼻检测分析，获得电子鼻10个传感器对3种猪肉味香精气味的响应图如图2所示。每个传感器对添加不同氧化程度的猪脂制备的猪肉味香精有明显的响应且各不相同。

图2 3种猪肉味香精的气味强度图

R（7）、R（9）传感器对3种猪肉味香精的响应值均明显高于其他传感器，这2种传感器均对硫化物类、有机硫化物类物质最灵敏。这说明不添加脂肪和添加不同氧化程度的脂肪制得的猪肉味香精，对其整体香味有重要贡献的挥发性的香气成分均为含硫化合物。

R（7）、R（9）传感器对3种样品响应值的高低顺序为：SM-AR＞SM-RL-AR＞SM-OL-AR，说明未添加脂肪的样品中含硫化合物的含量明显比添加精炼脂肪的高，添加精炼脂肪的样品中含硫化合物的含量高于添加氧化脂肪的，这与GC-MS的检测结果基本一致。

2.3.2 3种猪肉味香精电子鼻响应值的PCA分析

为进一步表征3种猪肉味香精之间气味的差异，采用PCA法对样品的气味指纹数据进行统计，如图3所示。

图3 3种猪肉味香精的PCA图

由图3可知，第1主成分贡献率为97.80%，第2主成分贡献率为2.14%，总贡献率达99.94%，几乎完全反映了电子鼻对样品SM-AR、样品SM-RLAR、样品SM-OL-AR三者的响应信息。

3种香精的气味存在一定的区别，从样品SMAR到样品SM-OL-AR，对第一主成分的贡献呈逐渐递减的趋势，样品SM-AR对第一主成分的贡献率最大，样品SM-OL-AR对第一主成分的贡献率最小；对第二主成分的贡献呈先上升后下降的趋势，样品SM-RL-AR对第二主成分的贡献率最大。

由于第一主成分的贡献率很大，在PC1上样品SM-OL-AR与其他2个样品的距离较远，并且样品SM-OL-AR与样品SM-AR的距离比样品SM-RL-AR与样品SM-AR的距离更大，说明添加氧化脂肪制得的猪肉味香精与其他2种猪肉味香精的第一主成分存在很大的差异，整体香味明显不同。从PC2看，尽管样品SM-RL-AR与样品SM-AR、样品SM-OL-AR的距离较远，但由于第二主成分的贡献率很小，因此3种样品在第二主成分上无明显差距。

由此可知，由于氧化脂肪对美拉德反应有显著的调控作用，生成的含硫化合物等美拉德反应主要的香气成分明显降低，使得样品SM-OL-AR与其他2种猪肉味香精的第一主成分存在显著差距，整体香气轮廓明显不同。

3 结论

3.1 以豆粕酶解液为原料，通过脂肪氧化控制技术制备猪肉味香精的最佳工艺条件：脂肪氧化温度130℃，氧化时间2 h，氧化脂肪的添加量5 g／100 mL酶解液。在此条件下进行验证试验，得到的猪肉味香精的感官评分为4.5。

3.2 GC-MS分析可知添加脂肪制备的猪肉味香精，其挥发性香味成分的种类和含量明显高于不添加脂肪的及添加精炼脂肪的样品；由于氧化脂肪对美拉德反应的调控作用更显著，因而能生成较低量的含硫化合物、糠醛等美拉德反应典型产物，同时生成大量的醇类、醛类等脂肪降解产物、美拉德反应产物与脂肪氧化降解的相互作用的产物。

3.3 对3种猪肉味香精进行电子鼻检测分析发现，不添加脂肪和添加不同氧化程度的脂肪制得的猪肉味香精中对其整体香味有重要贡献的挥发性的香气成分均为含硫化合物；PCA分析可知第1主成分贡献率为97.80%，第2主成分贡献率为2.14%，总贡献率达99.94%，添加氧化脂肪制备的猪肉味香精中第一主成分的量低于添加精炼脂肪的及不添加脂肪制备的猪肉味香精。

上述结果表明，氧化脂肪能有效的调控美拉德反应，使制备的猪肉味香精香气柔和而浓郁。

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