利用美拉德反应改善大麦糖化液风味的工艺研究

马永强，赵 姗，马 月，姜昌颜

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江普通高等学校食品科学与工程重点实验室，黑龙江哈尔滨 150076）

利用美拉德反应改善大麦糖化液风味的工艺研究

马永强，赵 姗，马 月，姜昌颜

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江普通高等学校食品科学与工程重点实验室，黑龙江哈尔滨 150076）

研究大麦糖化液的美拉德反应条件，以感官评价为指标，通过单因素试验和正交试验对美拉德反应的条件进行优化，分别探讨了pH值、反应温度和反应时间等因素对风味物质产生的影响，确定了最佳反应条件为pH值10，反应温度100℃，反应时间1 h。通过感官评价可以确认，美拉德反应可以改善大麦糖化液风味；还探讨了添加氨基酸对美拉德反应风味物质产生的影响，当亮氨酸、组氨酸、赖氨酸的添加量达到0.2 g/100 mL时，可以明显改善大麦液的风味。

大麦糖化液；美拉德反应；感官检验；风味

近年来，随着生活水平的提高，人们越来越追求食品的品质，包括食品的色、香、味及营养。在食品的热加工过程中发生的美拉德反应会对食品产生影响，例如美拉德反应使面包产生诱人的金黄色和烤面包风味、烤肉的色泽和烤肉风味、咖啡的焙烤风味，以及花生在油炸中产生风味和色泽都与美拉德反应过程息息相关［1-3］。

美拉德反应又称羰氨反应，指氨基化合物和羰基化合物之间经缩合、聚合，最终生成类黑精的反应。能够参与反应的羰基化合物包括醛、酮和还原糖，氨基化合物包括氨基酸、蛋白质、胺和肽。由于产物是棕色的，也被称为褐变反应［4］。美拉德反应是一种非酶褐变反应，常见于食品加工过程中，反应产物除类黑精外，还有还原酮、醛和杂环化合物等物质生成［5］，这些物质是食品色泽和风味的主要来源。几乎所有含有羰基和氨基的食品在加热条件下均能产生美拉德反应，该反应在食品加工和贮藏过程中也会自然发生。美拉德反应受很多因素影响，这些因素包括反应物种类、反应温度、反应时间、水分活度、pH值及金属离子等。美拉德反应的产物包括类黑色素、含氧杂环呋喃（酮）类、含氮杂环的吡嗪类、吡咯类等，这些产物影响食品的色泽和风味。

试验通过大麦在糖化过程中控制美拉德反应条件，改变pH值、反应温度和反应时间进行单因素试验与正交试验，以及氨基酸种类对美拉德反应产生的影响，进行感官评价优化美拉德反应条件，提高大麦糖化液品质。通过测定大麦糖化液进行反应前后的还原糖和游离氨基酸，探究美拉德反应最适条件。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大麦芽，黑龙江省北大荒麦芽有限公司购买；甘氨酸，天津市博迪化工有限公司产品；磷酸氢二钠，中国·天津市巴斯夫化工有限公司产品；磷酸二氢钾，天津基准化学试剂有限公司产品。

1.2 主要仪器与设备

W201B型恒温水浴锅，上海申胜生物技术有限公司产品；HR-202型电子天平，赛多利斯科学仪器有限公司产品；SYQ-DSX-280B型不锈钢压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂产品；FW177型中草药粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司产品。

1.3 工艺流程

大麦→粉碎→蛋白质休止→糖化→糖化液成品→美拉德反应。

1.4 测定方法

1.4.1 麦芽品质分析

对大麦相关指标的测定：大麦芽水分含量测定、大麦芽浸出物含量测定、粗细粉差测定、糖化力测定、蛋白质溶解度测定及α-氨基氮测定。

1.4.2 感官评价

美拉德反应糖化液感官评价标准见表1。

表1 美拉德反应糖化液感官评价标准

感官评价总分值为100分。感官测试小组成员由10位男士和10位女士组成，各自独立评分，所得评分值的总和除以20为样品得分［6］。

1.5 美拉德反应影响因素研究

分别考察pH值、反应温度和反应时间对感官评价的影响，确定各因素的优水平，为正交试验因素水平的确定提供依据。

1.5.1 pH值对感官评分的影响

取5个烧杯，编为1，2，3，4，5号，各加入100 mL大麦糖化液，分别使用缓冲液将大麦糖化液的pH值调到8，9，10，11，12，然后将烧杯置于100℃水浴锅中恒温加热1 h后取出，自然冷却至25℃，进行感官评价，得分最高的组即为该因素的较优水平。

1.5.2 反应温度对感官评分的影响

取5个烧杯，编为1，2，3，4，5号，各加入100 mL大麦糖化液，使用缓冲溶液分别将大麦糖化液pH值调至10，然后按编号将烧杯分别置于80，90，100℃的水浴锅和110，120℃灭菌器中恒温加热1 h，然后取出并自然冷却至25℃，进行感官评价，得分最高的组即为该因素的较优水平。

1.5.3 反应时间对感官评分的影响

取5个烧杯，编为1，2，3，4，5号，各加入100 mL大麦糖化液，使用缓冲溶液分别将大麦糖化液pH值调至10，然后按编号将烧杯置于100℃恒温水浴中分别加热1，2，3，4，5 h，然后取出并自然冷却至25℃，进行感官评价，得分最高的组即为该因素的较优水平。

1.5.4 正交试验

根据单因素试验的结果，确定正交试验各因素水平设计。

正交试验因素与水平设计见表2。

表2 正交试验因素与水平设计

1.5.5 氨基酸对美拉德反应的影响

初步设计出若干组反应条件，并对亮氨酸、赖氨酸、组氨酸根据正交试验所得到的最佳反应条件下进行美拉德反应，分别对亮氨酸、赖氨酸、组氨酸做影响试验。通过对反应后的大麦糖化液进行感官评价，确定各因素的最优水平。

氨基酸添加量见表3。

表3 氨基酸添加量/g·（100 mL）-1

2 结果与分析

2.1麦芽品质分析

原料麦芽品质分析结果见表4。

2.2 通过感官评价对美拉德反应进行优化

根据大麦糖化液美拉德反应工艺研究的感官评价表，分析pH值、反应温度及反应时间对感官评价的影响。

2.2.1 pH值对感官评分的影响

pH值对感官评分的影响见图1。

由图1可知，pH值从8开始到12终止，呈先上升再下降的趋势。从pH值为8～10呈缓慢上升趋势，接着以缓慢的趋势下降；在pH值为10时达到最高点，即评价最高。原因在于一般美拉德反应随着pH值（3～10）上升呈上升趋势，因为在偏酸性环境中，反应速率降低，美拉德反应的中间产物变得不活泼，从而得不到大量的芳香类物质。在碱性介质中，氨基酸呈阴离子态，此时氨基酸的反应性加强，反应速度加快。在酸性介质中N-葡糖胺容易被水解，而N-葡糖胺是美拉德反应产生风味物质的重要前驱物，因此从pH值8～10呈上升趋势，当pH值为10时美拉德反应风味最好，在pH值继续升高时感官评价下降，可能是因为碱性太强影响已产生的风味物质。通过研究发现，pH值对美拉德反应的影响最为剧烈。

表4 原料麦芽品质分析结果

图1pH值对感官评价的影响

2.2.2 反应温度对感官评价的影响

反应温度对感官评价的影响见图2。

图2 反应温度对感官评价的影响

由图2可知，在反应温度影响中，从80～90℃呈缓慢上升，然后到100℃快速上升；在100℃时达到最高点，然后随着反应温度升高，呈下降的趋势。美拉德反应速率是随着反应温度的升高而加快，因此呈上升趋势，因为反应温度过高会破坏氨基酸和糖类，并且产生的风味物质会随反应温度升高有所挥发。

2.2.3 反应时间对感官评价的影响

反应时间对感官评价的影响见图3。

图3 反应时间对感官评价的影响

由图3可知，随反应时间延长，感官评价呈下降趋势，在1 h时为最高点，然后缓慢下降。因为当反应时间达到1 h时，感官评价急剧下降，因过长的反应时间会产生明显的煳味和含硫刺激味；然而反应时间过短，美拉德反应不够充分，产生的风味不够浓郁，因此最佳反应时间为1 h。

2.2.4 正交试验结果与分析

正交试验因素与水平设计见表5，正交曲线趋势见图4，正交试验方差分析见表6。

表5 正交试验因素与水平设计

图4 正交曲线趋势

由表5和图4可知，pH值对感官评价的影响最强，反应温度强于反应时间，大麦糖化液美拉德反应工艺最佳参数为pH值10，反应温度100℃和反应时间1 h。

由表6可知，pH值的影响极显著，反应温度和反应时间为显著。

表6 正交试验方差分析

2.3 氨基酸对美拉德反应影响

2.3.1 感官评价

氨基酸对美拉德反应影响感官评价见表7。

表7 氨基酸对美拉德反应影响感官评价

由表7可知，添加氨基酸影响美拉德反应风味物质的产生较为明显，其中赖氨酸影响＞亮氨酸＞组氨酸，其添加量以0.2 g/100 mL为宜。

2.3.2 感官检验评价

（1）不添加氨基酸大麦糖化液具有典型的美拉德风味，以甜为主，有典型的太妃糖味。

（2）添加亮氨酸0.2 g/100 mL具有典型的焙烤风味，焦香味明显，有浓郁的闻香与谷物香气；添加量为0.5 g/100 mL的具有明显烤杏仁风味；添加0.8 g/100 mL的变化不明显。

（3）添加0.2 g/mL赖氨酸具有焦香味但偏苦涩，特殊香气，有类似坚果味，杏仁的风味，坚果味明显；添加0.5 g/100 mL赖氨酸的香味最高，具有烤杏仁风味，口味较薄，焦香味明显，但坚果味不突出；添加量为0.8 g/100 mL的风味变化不大。

（4） 添加量为0.2 g/100 mL组氨酸与添加量为0.2 g/100 mL亮氨酸底味相似，有坚果味、焙烤味，口味较为圆润，但焦香味不明显；0.5 g/100 mL与0.8 g/100 mL变化不大。

4 结论

大麦糖化液的美拉德反应优化条件为pH值10，反应温度100℃，反应时间1 h。大麦糖化液在进行美拉德反应前后其风味有所变化，甜度增高，出现浓郁的焙烤香气和焦香味，具有典型的太妃糖风味，颜色也有所加深。

氨基酸在美拉德反应中可以提高大麦糖化液风味，最佳添加量为亮氨酸、组氨酸、赖氨酸各0.2 g/100 mL。氨基酸使大麦糖化液风味有所改变，添加亮氨酸具有典型的焙烤风味，焦香味明显，有浓郁的闻香与谷物香气。添加赖氨酸具有焦香味但偏苦涩，香气特殊，有类似坚果、杏仁的风味，坚果味明显，口味较为圆润。添加组氨酸具有烤杏仁风味和焦香味。

［1］乐任思，王世平.美拉德反应对焙烤花生特征风味形成的影响 ［J］.食品科技，2011（2）：76-80.

［2］肖怀秋，李玉珍，林亲录，等.美拉德反应及其在食品风味中的应用研究 ［J］.中国食品添加剂，2005（2）：27-30.

［3］蔡妙颜，肖凯军.美拉德反应与食品工业 ［J］.食品工业科技，2003，14（7）：90-93.

［4］付莉，李铁刚.简述美拉德反应 ［J］.食品科技，2006（12）：9-12.

［5］汪东风，孙丽平，张莉，等.非酶褐变反应的研究进展 ［J］.农产品加工（学刊），2006（10）：9-18.

［6］Lawless H T，Heymann H.食品感官评价原理与技术（中译本） ［M］.北京：中国轻工业出版社，2001：105-106.◇

Study on Process Improvement of Barley Saccharification Liquid Flavor by Maillard Reaction

MA Yongqiang，ZHAO Shan，MA Yue，JIANG Changyan
（Food Engineering College，Harbin University of Commerce，Heilongjiang College of Food Science and Engineering Key Laboratory，Harbin，Heilongjiang 150076，China）

Maillard reaction conditions on saccharification of barley juice are studied sensory scores as an indicator of the Maillard reaction conditions are optimized by single factor and orthogonal experiments are discussed pH，reaction temperature and reaction time and other factors affecting the flavor substances to determine the optimal reaction conditions：pH 10，temperature of 100℃，reaction time is 1 h.Through sensory testing can confirm the Maillard reaction can be improved saccharification liquid barley flavor.Also this paper discusses the effect of addition of amino acids to the Maillard reaction flavor produced when leucine，histidine，lysine added amount reached 0.2 g/100 mL at large wort can significantly improve flavor. Key words：mash liquor；Maillard reaction；sensory evaluation；flavor

TS201

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.01.009

2015-11-05

马永强（1963— ），男，硕士，教授，研究方向为食品生物技术。