应用电子鼻技术对鸡肉香精美拉德反应条件的优化

王玉芬，周晓茹，刘晓晨，任利平（.双汇实业集团有限责任公司，河南漯河46003；.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）



应用电子鼻技术对鸡肉香精美拉德反应条件的优化

王玉芬1，周晓茹1，刘晓晨2，任利平2
（1.双汇实业集团有限责任公司，河南漯河462003；2.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）

摘要：在通过美拉德反应制备鸡肉香精的过程中，在反应前或反应后加入鸡汤及酶解鸡脂可以增加鸡肉香精的香气，使其香味更为和谐、饱满。结合电子鼻技术优化反应各参数即美拉德反应温度、反应时间、鸡汤的添加量以及酶解鸡脂的添加量。得到的优化结果为反应温度为100℃，反应时间40 min，鸡汤添加量30 %，酶解鸡脂添加量15 %，由感官评价与电子鼻分析结果可知，由此可以制作出与添加天然鸡汤风味相近的鸡肉香精。

关键词：电子鼻；鸡肉香精；美拉德反应条件

鸡肉香精的形成主要通过美拉德反应[1]，因此也称美拉德反应肉味香精，一般可以由氨基酸和还原糖两种或两种以上的物质在一定条件下加热后得到[2]，此外还可根据需要在反应前或反应后加入其他物质以丰富香味[3]。最初，有人用纯氨基酸与还原糖进行美拉德反应制备鸡肉味香精，但必须配以多种氨基酸才能获得纯正丰富的香气，生产成本太高，且肉香味不理想。通过大量研究人们发现，蛋白质的降解对肉味前体物质的形成具有非常重要的作用，因此人们开始研究由水解植物蛋白和含硫氨基酸与还原糖反应，虽然此法相对经济，但其形成的香气却不够逼真。于是人们又开始了以肉类蛋白质提取物等为基料生产肉味香精的研究。

电子鼻是20世纪90年代发展起来的用于分析、识别和检测复杂嗅味和挥发性成分的仪器[4]。与普通化学分析仪器不同，电子鼻得到的不是被测样品中某种或某几种成分的定性或定量结果，而是样品中挥发性成分的整体信息，也称“指纹”数据[5-6]。

本试验以鸡肉酶解液为主要原料，通过感官评价优化美拉德反应条件，包括反应温度、反应时间、鸡汤的添加量以及酶解鸡脂的添加量。但由于感官评价存在一定的主观误差，因此结合电子鼻技术，可以更为准确的反映试验结果，减少部分主观误差，得到更为优化的美拉德反应条件。通过优化后的反应条件制作出鸡肉香气逼真度高、口感纯正、后味足且迎合消费者口味的鸡肉香精[7-8]。

1　材料与方法

1.1原料

鸡肉酶解液（市售鸡胸肉经蛋白酶酶解）、酶解鸡脂（取成鸡皮下脂肪，经脂肪酶酶解）、天然鸡汤（鸡架文火熬制）；成鸡、鸡架、鸡胸肉均为市售。

1.2试剂

葡萄糖、木糖、VB（1化学纯，食用级）：国药集团化学试剂有限公司；半胱氨酸、蛋氨酸、甘氨酸（层析纯）：上海康捷生物技术发展有限公司。

1.3仪器

HWS-12电热恒温水浴锅、DHG-9000电热恒温鼓风干燥箱：上海一恒科技有限公司；PHS-3C酸度计：上海雷磁仪器厂；FA-B精密天平：上海精密科学仪器有限公司；PD-XT均质机：上海弗鲁克流体机械有限公司；GEMINI电子鼻：Alpha M.O.S公司。

1.4方法

1.4.1鸡骨架汤的制备

将鸡骨架切成小块洗净，用沸水烫一遍。然后将其捞出放入锅中，加入2倍于鸡架重量的水，煮沸后，慢火清炖4 h。

1.4.2美拉德反应温度的确定

称取酶解液100 g，葡萄糖2 %，木糖0.65 %，半胱氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、VB1共2 g（比例为1∶1∶2∶1），进行美拉德反应，控制反应的温度分别为：80、90、100、110℃，反应时间为60 min。进行电子鼻分析以及闻香的感官评定。

1.4.3美拉德反应时间的确定

称取酶解液100 g，葡萄糖2 %，木糖0.65 %，半胱氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、VB1共2 g（比例为1∶1∶2∶1），进行美拉德反应，控制温度在100℃左右，分别控制反应时间为20、40、60、80 min。进行电子鼻分析以及闻香的感官评定。

1.4.4鸡汤添加量的确定

在添加了酶解鸡脂以及100 g酶解液的基质中，加入天然鸡汤和鸡骨架汤，进行美拉德反应。进行电子鼻分析以及闻香的感官评定。

1.4.5鸡脂酶解液加量的确定

在添加了鸡汤以及100 g酶解液的基质中，加入未酶解的鸡脂5 g和酶解鸡脂5 g，进行美拉德反应。进行电子鼻以及闻香的感官评定。

1.4.6感官评价方法

将所得的风味样品盛入相同大小的带密封盖小瓶中，保证各样品高度相等。评定前将风味物置于40℃～ 50℃水浴中加热，使风味物质能够充分的挥发出来。香味的评定在隔离的小室中进行，确保环境安静、清洁整齐、光线良好、合适的温湿度、舒适无异味。将闻香纸（长15 cm，宽1 cm）浸入反应物中1 cm～2 cm深，然后让评价员分别在闻香纸2 cm～3 cm处通过鼻孔吸气，每次2s～3s。评分标度选用最常用的9点快感标度，具体为：极端厌恶（1分），非常厌恶（2分），一般厌恶（3分），稍微厌恶（4分），既不喜欢也不厌恶（5分），稍微喜欢（6分），一般喜欢（7分），非常喜欢（8分），极端喜欢（9分）。

1.4.7电子鼻分析参数

载气（合成干燥空气）：流速150 mL/min；顶空产生参数：产生时间120 s，产生温度50℃，搅动速度500 r/min；顶空注射参数：注射体积500 μL，注射速度500 μL/s，注射针总体积2.5 mL，注射针温度60℃；获取参数：获取时间120 s，延滞时间600 s。每个样品分别取2 g放入10 mL瓶中进行顶空分析，每个样品做3次重复试验。

1.4.8电子鼻的数据分析方法

数据分析主要采用主成分分析（PCA）和雷达图对数据进行多元数理统计和对比。

主成分分析是将所提取的多指标的信息进行数据转换和降维，并对降维后的特征向量进行线性分类，最后在PCA分析的散点图上显示主要的两维散点图。PCA1和PCA2上包含了在PCA转换中得到的第一主成分和第二主成分的贡献率。贡献率越大，说明主要成分可以较好的反映原来多指标的信息。一般情况下，总贡献率超过70 %～85 %的方法即可使用。PCA的作用：一是用于挖掘有用的信息，给出具有不同气味区域和簇的描述性图表；二是用复杂的多维数据建立有良好可视性的2D/3D图表；三是无需先验知识，找到一组新的数轴来最大限度的展示数据间的差异性；四是传感器选择和寻找数据包络的主要方法。

雷达图则是通过比较各样品在18个传感器上的响应值所围成轮廓的大小和形状得到不同样品在强度和香韵结构上的差别。轮廓越接近说明其香气结构越接近。

2　结果与讨论

2.1反应温度的确定

在基本配方确定的基础上，控制反应的温度分别为：80、90、100、110℃，反应时间为60 min。并对反应产物进行感官评定，所得结果如表1所示。

表1　不同反应温度对美拉德反应的影响Table 1 Effect of different reaction temperature on the Maillard reaction

表1试验结果表明，在温度为100℃左右的时候反应所产生的鸡肉香味较强，能够得到较好的鸡汤的风味，整体香气较协调。温度过低，最终样品的肉味较淡，并带有较强的腥味；温度过高，最终产品中杂气味较多，有较强的焦糊味，并带有较重的异味。同时对不同温度下的产物进行电子鼻分析，结果如图1所示。

图1　不同反应温度的美拉德反应产物电子鼻分析结果Fig.1 Electronic nose results of Maillard reaction products of different reaction temperatures

由图1可知，各样品的主成分1（PC1）和主成分2 （PC2）的累计方差贡献率为97.472 %>85 %，说明PC1 和PC2已经包含较大的信息量，能够反应样品的整体信息，将不同的样品区分开来。同时由图1可知，100℃下的美拉德反应产物的响应区域比较接近天然鸡汤的响应区域。说明100℃下反应结果的香韵结构与其他温度的反应结果相比更加接近天然鸡汤的结构。因此温度控制在100℃左右。

2.2反应时间的确定

按照基础的配方称取各物质，控制温度在100℃左右，分别控制反应时间为20、40、60、80 min。对反应产物进行感官评定，所得结果如表2所示。

表2　不同反应时间对美拉德反应的影响Table 2 Effect of reaction time on the Maillard Reaction

试验结果表明，加热时间长短对鸡肉香气影响较大。反应时间不足，则其香气强度较低，特征香气不明显。反应时间长又易产生不受欢迎的杂气，因此应将反应时间控制在适当的范围。由感官评定结果可知反应时间为40 min时，反应强度适中且鸡肉味明显。

同时对反应结果进行电子鼻分析，分析结果如图2所示。

图2　不同反应时间的美拉德反应产物电子鼻分析结果Fig.2 Electronic nose results of Maillard reaction products of different reaction times

由图2可知，各样品的主成分1（PC1）和主成分2 （PC2）的累计方差贡献率为97.401 %>85 %，说明PC1 和PC2已经包含较大的信息量，能够反应样品的整体信息，将不同的样品区分开来。又由图2可知，40 min的美拉德反应产物的响应区域比较接近天然鸡汤的响应区域。说明该反应时间下得到的反应结果的香韵结构与其他时间下的得到的反应结果相比更加接近天然鸡汤的结构。因此，反应时间控制在40 min左右。

由确定的基本配方得到的美拉德反应产物气味比较单调且味道比较苦，因此应对配方进行一定的休整。本次试验过程中尝试在配方中加入鸡汤和酶解鸡脂以使所得香气饱满和谐。

2.3鸡汤的添加

在上述基本配方中加入一定量的鸡汤，并在100℃下反应40 min。然后将其美拉德产物与基本配方的反应产物用电子鼻进行分析，分析结果如图3所示。

图3　鸡汤的添加对美拉德反应的影响Fig.3 Effect of chicken soup adding on Maillard reaction

由图3可知，各样品的主成分1（PC1）和主成分2 （PC2）的累计方差贡献率为99.903 %>85 %，说明PC1 和PC2已经包含较大的信息量，能够反应样品的整体信息，将不同的样品区分开来。从图3中还可以得到3个样品在PC1和PC2轴上的距离非常接近，说明两个反应产物的风味和天然鸡汤相差并不是很大。但含有鸡汤的配方的反应产物的响应值更加接近天然鸡汤的响应值。说明添加了鸡汤后能够使得反应产物更加自然。这可能是因为鸡汤已经含有了体现其特征风味的物质，从而增加了反应产物的浓厚感，所以在反应过程中应该选择添加鸡汤。据经验，这里鸡骨架汤的添加量为30 %。

2.4酶解鸡脂的添加

2.4.1添加不同鸡脂对美拉德反应的影响

向添加了鸡汤的配方中分别添加5 g原鸡脂和5 g酶解鸡脂，并在100℃下反应40 min。将反应结果与未添加鸡脂的配方的反应产物用电子鼻进行比较，其分析结果如图4所示。

图4　添加不同种类鸡脂的美拉德产物的电子鼻分析结果Fig.4 Electronic nose results of different products of adding different kinds of chicken fat

由图4可知两主轴的累计方差贡献率为99.317 % >85 %，能够反应各样品的主要信息量。添加不同鸡脂的美拉德产物与天然鸡汤之间都存在一定的区别，说明配方仍需要改进。但是添加酶解鸡脂的产物的响应值更加接近天然鸡汤的响应值。说明两者的风味比较接近。因此，在配方中添加一定量的酶解鸡脂更能使反应产物接近天然鸡汤，这是因为它的加入使得配方更加接近天然原料的成分。

同时雷达图也能显示出区别，比较结果如图5所示。

图5　添加不同种类鸡脂产物与原鸡汤的雷达图比较Fig.5 Compared product of adding different types of chicken fat with the original chicken soup using the radar map

从图5中可以看出，添加酶解鸡脂的美拉德产物的风味轮廓与天然鸡汤的轮廓最为接近。而添加原鸡脂和没添加鸡脂的美拉德产物与天然鸡汤的轮廓相差比较大。所以，最终选择添加酶解鸡脂。同时分析可得其相似度如表3所示。

表3　3种美拉德产物的相似度比较结果Table 3 Similarity of three different Maillard products

如表3所显示的相似度的大小比较同样可得结果为添加酶解鸡脂的样品更接近天然鸡汤。所以应该选择添加酶解鸡脂。

2.4.2鸡脂添加量的选择

在试验2.1、2.2、2.3以及2.4.1的基础上，分别向配方中加入2 %、5 %、10 %、12 %、15 %的酶解鸡脂，并对其进行感官评价，结果分别如表4所示。

表4　不同鸡脂添加量对美拉德反应的影响Table 4 Effect of chicken fat adding proportion on Maillard reaction

通过表4可以看出，随着鸡脂添加量增加，反应物的鸡脂味明显增加，当鸡脂添加量为15 %时，产物的风味达到最好，脂香味和肉香味达到平衡，且鸡汤的特征风味得到很好的体现。在增加鸡脂的添加量脂香味明显盖过了肉香味，使整体风味失衡。因此，酶解鸡脂的添加量初步定为15 %。

对其中的几个样品进行电子鼻分析，从而对反应产物的风味进行进一步的探究，结果如图6所示。

图6　不同酶解鸡脂添加量对美拉德反应的影响Fig.6 Effect of chicken fat adding proportion on Maillard reaction

由图6可知两主轴的累计方差贡献率为99.855 % >85 %，能够反应各样品的主要信息量，并能使各样品得到很好的区分。并明显的看出酶解鸡脂添加量为15 %的反应产物的响应值与天然鸡汤的响应值最为接近，说明其风味与天然鸡汤的最相似。因此，酶解鸡脂的添加量为15 %。

3结论

通过本试验得到制备鸡肉香精的美拉德反应阶段最优条件，即美拉德反应温度为100℃，反应时间为40 min，鸡汤的添加量为30 %，酶解鸡脂的添加量为15 %。通过此反应条件可以制作出香气饱满，滋味鲜润的鸡肉香精。

参考文献：

[1]田怀香,肖作兵,徐霞,等.电子鼻技术结合多元统计方法在鸡肉香精开发中的应用[J].中国调味品, 2011, 36(6):61-65

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[3]宋焕禄.热反应对鸡肉味香味料挥发性成分影响初探[J].食品与发酵工业, 2004, 28(4):56-59

[4] Zhenfeng Li, Ning Wang, Clément Vigneault. Electronic nose and electronic tongue in food production and processing [J]. Stewart Postharvest Review, 2006, 2(4):1-5

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[6]吴守一,邹小波.电子鼻在食品行业中的应用研究进展[J].江苏大学学报(自然科学版), 2004, 21(6):13-17

[7]陈能飞,李卫华,张书敏,等.肉类香精的研究概况及其应用[J].食品工业科技, 2007(1):245-246

[8]宋焕禄.反应型鸡肉香味料的研究:原理及制备[D].北京:中国农业大学, 2002

Application of Electronic Tongue on Maillard Reaction of Chicken Flavor

WANG Yu-fen1，ZHOU Xiao-ru1，LIU Xiao-chen2，REN Li-ping2
（1. ShuangHui Industry Group Co.，Ltd.，Luohe 462003，Henan，China；2. College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science &Technology，Tianjin 300457，China）

Abstract：With the process of the preparation of chicken flavor by Maillard reaction，with the addition of some other substances，a full and harmonious chicken flavor was obtained. The condition of Maillard reaction was optimized by electronic nose technology. It showed that：the reaction temperature was 100℃reacted for 40 min，added 30 % chicken soup and 15 % chicken fat. By a sensory evaluation and analysis of electronic nose could indicated that through the method could be obtained a similar flavor with adding chicken soup.

Key words：electronic nose；chicken flavor；conditions of Maillard reaction

收稿日期：2015-11-12

作者简介：王玉芬（1967—），女（汉），高级工程师，大专，研究方向：肉制品加工技术及其风味研究。

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.08.052