美拉德反应制备鹅肉风味液的研究

孔祥强，张东红，杨 松，尤逢惠，陈 敏

(安徽省农业科学院农产品加工研究所，安徽合肥 230031)



美拉德反应制备鹅肉风味液的研究

孔祥强，张东红，杨 松*，尤逢惠，陈 敏

(安徽省农业科学院农产品加工研究所，安徽合肥 230031)

[目的]研究美拉德反应条件对鹅肉风味液的影响，为生产鹅肉风味香精提供理论参考。[方法]首先进行单因素试验，通过排序检验法筛选出适合进行响应面分析的美拉德反应参数，选择硫胺素添加量、半胱氨酸添加量、反应温度和反应时间4个因素进行Box-Behnken试验设计，通过响应面分析法获得最佳的美拉德反应条件。[结果]8个单因素中硫胺素添加量、鹅脂添加量、半胱氨酸添加量、反应时间等6个单因素对鹅肉风味有显著影响，根据F值排序，最终选择硫胺素添加量、半胱氨酸添加量、反应温度、反应时间4个单因素进行响应面分析试验。通过方差分析，确定所建立的二次回归模型为有效模型，通过该模型可求得美拉德反应制备鹅肉风味香精的最佳工艺条件为硫胺素1.09 g，半胱氨酸0.62 g，反应温度118.30 ℃，反应时间56.33 min。[结论]通过优化后的方法制备鹅肉风味液感官评价最高，达到4.186分。

鹅肉香精；美拉德反应；响应面分析

肉类香精是肉制品加工行业必不可少的一种食品添加剂，对肉制品增香、提味有着极其重要的作用。肉类香精按制造方法可分为混拌型、反应型、调理型、发酵型和氧化型等几类[1]。国际食用香料工业组织(IOFI)对热反应香精的定义如下：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。

肉类风味的产生包含了许多复杂的反应，主要有美拉德反应、脂质氧化降解、硫胺素的降解等[2-3]。美拉德反应在肉香味的形成中起关键性作用，它是氨基化合物和羰基化合物之间发生的反应，反应产物呈深棕色，因此又称非酶促褐变反应，反应分为初期、中期和末期3个阶段[4-5]。影响美拉德反应效果的条件包括反应底物和时间、温度等因素。国外从20世纪60年代就开始进行美拉德反应制备肉味香精的研究，我国进行肉味香精的研究起步较晚，20世纪80年代才开始涉足，90年代中后期出现相关的研究报道。

鹅肉是深受我国人民喜爱的禽肉之一，是理想的高蛋白、低脂肪、低胆固醇食品[6]。我国传统的肉制品非常多，消费群体广泛[7]。但目前国内对于热反应型肉类香精的研究多集中在牛肉、猪肉和鱼虾类产品上[8]，有关鹅肉香精的研究较少，这在一定程度上制约了我国鹅肉加工产业的发展。

笔者以风味蛋白酶和胰蛋白酶组合水解的鹅肉酶解液为底物，通过添加还原糖、氨基酸等其他反应底物，经过美拉德反应制备鹅肉风味香精。采用单因素和响应面试验设计，并通过Friedman排序检验法和综合打分评价法考察香精风味，从而得到最佳反应工艺条件。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料与试剂。鹅脯肉酶解液，自制；葡萄糖、硫胺素、半胱氨酸、甘氨酸、丙氨酸等均为分析纯；鹅脂，自制；植物水解蛋白(HVP)，上海爱普食品工业有限公司。

1.1.2 主要仪器设备。PHS-3C型pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；TGL16M型离心机，长沙湘智离心机仪器有限公司；HH型数显恒温水浴锅，江苏金坛市金城国胜实验仪器厂；JA1003B型电子天平，上海越平科学仪器有限公司；YX-280D型手提式压力蒸汽灭菌器，合肥华泰医疗设备有限公司；SZCL-4B型磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司。

1.2 方法

1.2.1 酶解液制备工艺流程。鹅脯肉→流水解冻30 min→去除皮下脂肪→绞碎→按料液比1∶4 (g∶mL)比例加入缓冲溶液→酶解→沸水浴灭酶20 min→冷却后5 000 r/min离心10 min→收集上清液→抽滤→粗酶解液。

1.2.2 鹅肉风味香精制备流程。称取50 g酶解液→加入还原糖等反应底物→混匀并充分溶解→封口→在一定温度下反应一定时间→冷却。

1.2.3 感官评价方法。

1.2.3.1 排序检验法。该研究中的单因素试验采用排序检验法。首先选择6名食品专业的研究人员对系列样品按照某种特性的强度或者嗜好程度进行排序，再对试验结果采用Friedman法分析样品间的差异，从而筛选反应条件。Friedman法计算公式如下：

式中，J为评价员数；P为样品数；R1、R2…RP为J个评价员对P种样品评价的秩和。

1.2.3.2 评分检验法。该研究中响应面优化试验采用评分检验法为香精进行赋分。首先选择6名食品相关专业的研究人员对样品反映出的肉香味、烤香味、硫磺味、焦糊味等强度进行打分，再根据各因素的权重及得分计算样品总得分，从而优化反应参数。各因子权重如下：肉香味0.6，烤香味0.3，硫磺味-0.15，焦糊味-0.15，其他异味0.2。

1.2.4 单因素试验。选择葡萄糖、硫胺素、HVP、鹅脂、半胱氨酸、非含硫氨基酸(甘氨酸∶丙氨酸=1∶1，m/m)添加量及反应时间和反应温度共8个因素，进行单因素试验。基本反应体系为：葡萄糖4.00 g、硫胺素0.50 g，HVP 1.00 g，鹅脂1.00 g，半胱氨酸0.25 g，非含硫氨基酸(甘氨酸∶丙氨酸=1∶1)0.25 g，反应时间60 min，反应温度115 ℃。各因素水平：葡萄糖添加量2.00、3.00、4.00、5.00、6.00 g，记为样品a、b、c、d、e；硫胺素添加量0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 g，记为样品a、b、c、d、e；HVP添加量1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 g，记为样品a、b、c、d、e；鹅脂添加量1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 g，记为样品a、b、c、d、e；半胱氨酸添加量0.25、0.75、1.25、1.75、2.25 g，记为样品a、b、c、d、e；非含硫氨基酸添加量0.25、0.50、0.75、1.00、1.25 g，记为样品a、b、c、d、e；反应时间20、40、60、80、100 min，记为样品a、b、c、d、e；反应温度85、95、105、115、125 ℃，记为样品a、b、c、d、e。

1.2.5 响应面试验设计。根据单因素试验结果，运用Box-Behnken的中心组合试验设计原理，以硫胺素添加量(A)、半胱氨酸添加量(B)、反应温度(C)、反应时间(D)为变量，设计4因素3水平的响应面试验，因素水平设计见表1。

表1 Box-Behnken试验设计因素水平及编码

Table 1 Factors and their coded levels used in Box-Behnken design

水平Level因素Factor硫胺素添加量(A)Thiaminedosage∥g半胱氨酸添加量(B)Cysteinedosage∥g反应温度(C)Reactiontemperature∥℃反应时间(D)Reactiontimemin-11.000.2510520 01.500.7511540 12.001.2512560

1.2.6 数据统计分析。试验中响应面优化试验数据采用Design-Expert 8.0.0统计软件进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 葡萄糖添加量对美拉德反应产物的影响。除葡萄糖外，其他反应条件按照“1.2.4”所述的基本反应体系进行，考察不同葡萄糖添加量对美拉德反应产物的影响。

由表2可见，不同添加量的葡萄糖对美拉德反应底物风味有一定的影响。对结果进行Friedman检验，计算得F=5.06<临界值(P=0.05)=9.49，说明样品间差异不显著，样品风味没有显著的差异，但是从表2中可以看出，样品c、e的秩和较小，风味较好，考虑到样品c添加量较少，成本低，因此选择样品c即葡萄糖添加量4.00 g为最适宜添加量。

表2 不同葡萄糖添加量的美拉德反应产物的评价结果

Table 2 The evaluation results of Maillard reaction products by adding different amount of glucose

评价员Evaluationmember样品Sampleabcde秩和Sumofranks125431152521431535412315421345155542311564523115样品秩和Sumofranks232113191490

2.1.2 硫胺素添加量对美拉德反应产物的影响。除硫胺素外，其他反应条件按照“1.2.4”所述的基本反应体系进行，考察不同硫胺素添加量对美拉德反应产物的影响。

由表3可见，不同添加量的硫胺素对美拉德反应底物风味有一定的影响。对结果进行Friedman检验，计算得F=13.2>临界值(P=0.05)=9.49，说明样品间差异显著，样品间风味有显著的差异。进行多重比较和分组，确定样品间的差异程度，通过计算最终将样品分为3组：c、bae、d。其中c组样品的风味最好，所以硫胺素的最佳添加量为1.50 g。

表3 不同硫胺素添加量的美拉德反应产物的评价结果

Table 3 The evaluation results of Maillard reaction products by adding different doses of thiamine

评价员Evaluationmember样品Sampleabcde秩和Sumofranks152143152312451533215415421354155342511563214515样品秩和Sumofranks191210272290

2.1.3 HVP添加量对美拉德反应产物的影响。除HVP外，其他反应条件按照“1.2.4”所述的基本反应体系进行，考察不同HVP添加量对美拉德反应产物的影响。

由表4可见，不同添加量的HVP对美拉德反应底物风味有一定的影响。对结果进行Friedman检验，计算得F=3.60<临界值(P=0.05)=9.49，说明样品间差异不显著，样品风味没有显著的差异。但从表4中可以看出，样品e的秩和较小，风味较好，因此选择样品e，即HVP添加量为3.00 g为最适宜添加量。

表4 不同HVP添加量的美拉德反应产物的评价结果

Table 4 The evaluation results of Maillard reaction products by adding different doses of HVP

评价员Evaluationmember样品Sampleabcde秩和Sumofranks142351152452311535312415423451155543121562135415样品秩和Sumofranks221816211390

2.1.4 鹅脂添加量对美拉德反应产物的影响。除鹅脂外，其他反应条件按照“1.2.4”所述的基本反应体系进行，考察不同鹅脂添加量对美拉德反应产物的影响。

由表5可见，不同添加量的鹅脂对美拉德反应底物风味有一定的影响。对结果进行Friedman检验，计算得F=19.53>临界值(P=0.05)=9.49，说明样品间差异显著，样品间风味有显著差异。进行多重比较和分组，确定样品间的差异程度，通过计算最终将样品分为3组：e、cd、ba。其中e组样品的风味最好，所以鹅脂的最佳添加量为3.00 g。

表5 不同鹅脂添加量的美拉德反应产物的评价结果

Table 5 The evaluation results of Maillard reaction products by adding different doses of goose fat

评价员Evaluationmember样品Sampleabcde秩和Sumofranks154132152532411535431215445231155452131565431215样品秩和Sumofranks282513131190

2.1.5 半胱氨酸添加量对美拉德反应产物的影响。除半胱氨酸外，其他反应条件按照“1.2.4”所述的基本反应体系进行，考察不同半胱氨酸添加量对美拉德反应产物的影响。

由表6可见，不同添加量的鹅脂对美拉德反应底物风味

表6 不同半胱氨酸添加量的美拉德反应产物的评价结果

Table 6 The evaluation results of Maillard reaction products by adding different doses of cysteine

评价员Evaluationmember样品Sampleabcde秩和Sumofranks15.02.04.01.03.01525.01.03.02.04.01535.01.03.04.02.01545.01.02.03.53.51555.02.01.03.04.01565.04.01.02.03.015样品秩和Sumofranks30.011.014.015.519.590

有一定的影响。对结果进行Friedman检验，计算得F=14.50>临界值(P=0.05)=9.49，说明样品间差异显著，样品间风味有显著的差异。进行多重比较和分组，确定样品间的差异程度，通过计算最终将样品分为3组：b、cde、a。其中b组样品的风味最好，所以半胱氨酸的最佳添加量为0.75 g。

2.1.6 非含硫氨基酸添加量对美拉德反应产物的影响。除非含硫氨基酸外，其他反应条件按照“1.2.4”所述的基本反应体系进行，考察不同非含硫氨基酸添加量对美拉德反应产物的影响。

由表7可见，不同添加量的非含硫氨基酸对美拉德反应底物风味有一定的影响。对结果进行Friedman检验，计算得F=11.47>临界值(P=0.05)=9.49，说明样品间差异显著，样品间风味有显著的差异。进行多重比较和分组，确定样品间的差异程度，通过计算最终将样品分为3组：d、ecb、a。其中d组样品的风味最好，所以非含硫氨基酸的最佳添加量为1.00 g，即甘氨酸和丙氨酸各0.50 g。

表7 不同非含硫氨基酸添加量的美拉德反应产物的评价结果

Table 7 The evaluation results of Maillard reaction products by adding different doses of non sulfur amino acid

评价员Evaluationmember样品Sampleabcde秩和Sumofranks125314152543121535312415453421155542311565342115样品秩和Sumofranks272217111390

2.1.7 反应时间对美拉德反应产物的影响。除反应时间外，其他反应条件按照“1.2.4”所述的基本反应体系进行，考察不同反应时间对美拉德反应产物的影响。

由表8可见，不同反应时间对美拉德反应底物风味有一定的影响。对结果进行Friedman检验，公式计算得F=10.67>临界值(P=0.05)=9.49，说明样品间差异显著，样品间风味有显著的差异。进行多重比较和分组，确定样品间的差异程度，通过计算最终将样品分组如下：be、c、d、a。其中b组样品和e组样品无显著差异，考虑到试验操作的简便性，选取时间短的b组作为最佳反应时间。因此，美拉德反应的最佳时间为40 min。

表8 不同反应时间的美拉德反应产物的评价结果

Table 8 The evaluation results of Maillard reaction products at different reaction time

评价员Evaluationmember样品Sampleabcde秩和Sumofranks142351152514321535143215454123155523411564213515样品秩和Sumofranks281216201490

2.1.8 反应温度对美拉德反应产物的影响。除反应温度外，其他反应条件按照“1.2.4”所述的基本反应体系进行，考察不同反应温度对美拉德反应产物的影响。

由表9可见，不同反应温度对美拉德反应底物风味有一定的影响。对结果进行Friedman检验，计算得F=12.27>临界值(P=0.05)=9.49，说明样品间差异显著，样品间风味有显著差异。进行多重比较和分组，确定样品间的差异程度，通过计算最终将样品分为3组：d、ebc、a。其中d组样品的风味最好，所以美拉德反应的最佳温度为115 ℃。

表9 不同反应温度的美拉德反应产物的评价结果

Table 9 The evaluation results of Maillard reaction products of different reaction temperature

评价员Evaluationmember样品Sampleabcde秩和Sumofranks151324152543121534521315432415155543121565342115样品秩和Sumofranks27191981790

2.2 响应面分析法优化鹅肉香精美拉德反应产物

2.2.1 Box-Behnken试验设计及结果。根据单因素试验结果选取硫胺素添加量(A)、半胱氨酸添加量(B)、反应温度(C)、反应时间(D)4个因素，以感官评分为响应值，设计4因素3水平的响应面试验。鹅肉香精基料美拉德反应配方的优化根据Box-Behnken的中心组合试验设计进行了29组试验，其中5组为中心点重复试验。结果见表10。

2.2.2 回归模型的建立和显著性分析。利用Design-Expert 8.0.0软件对感官评分与美拉德反应配方各因素进行多元回归拟合，得到回归方程，同时对模型进行方差分析，结果显示，F模型=46.00，P模型< 0.000 1；FA=48.29，PA< 0.000 1；FB=21.18，PB=0.000 4；FC=212.39，PC< 0.000 1；FD=10.68，PD=0.005 6；FAB=4.86，PAB=0.044 6；FAC=3.08，PAC=0.101 3；FAD=10.51，PAD=0.005 9；FBC=5.85，PBC=0.029 8；FBD=9.50，PBD=0.008 1；FCD=14.04，PCD=0.002 2；FA2=13.85，PA2=0.002 3；FB2=62.96，PB2< 0.000 1；FC2=278.83，PC2< 0.000 1；FD2=8.27，PD2=0.012 2；F失拟=0.53，P失拟=0.811 1。Y=-175.51+8.18A+8.34B+2.93C-0.13D-0.83AB-0.033AC-0.03AD-0.046BC+0.029BD+(1.76E-003)CD-1.100 00A2-2.345 00B2-0.012 337C2-(5.31250E-004)D2。

表10 Box-Behnken试验设计及结果

2.2.3 响应面分析。利用Design-Expert软件对回归模型相关数据进行二次多元回归拟合，所得到的二次回归方程的响应面如图1～6所示，响应面图能够直观地观察到各因素两两交互作用对美拉德反应产物感官得分的影响[9-10]。各因素对应的响应面坡度越陡，则表明该因素对感官得分的影响越大，反之则表示因素对分数的影响越小。从图1～6可以看出，在其他2个因素取0水平的情况下，图中2个因素的感官评分均表现出先上升后下降的趋势；图3和图4虽然弧度不明显，但也呈现出该趋势，说明所选的4个因素区间是合理的。从等高线的形状来看，图4是圆形的，说明半胱氨酸和反应温度的交互作用不显著。从等高线的陡缓程度来看，两两比较，半胱氨酸添加量比硫胺素添加量更显著，反应温度比硫胺素添加量更显著，反应温度比反应时间更显著。随着硫胺素和半胱氨酸的添加，感官评分先升高后下降，原因可能是：含量过低，肉香味达不到标准；含量过高，刺激性气味太强，因而影响了感官评定效果。反应温度对美拉德反应的颜色影响较大，温度越高，颜色越深，同时焦糊味会变重。反应时间太短，又伴随着肉腥味。

图1 硫胺素添加量与半胱氨酸添加量对感官评分的影响Fig.1 Effect of thiamine and cysteine dosage on sensory score

图2 硫胺素添加量与反应温度对感官评分的影响Fig.2 Effects of thiamine dosage and reaction temperature on sensory score

图3 硫胺素添加量与反应时间对感官评分的影响Fig.3 Effects of thiamine dosage and reaction time on sensory score

图4 半胱氨酸添加量与反应温度对感官评分的影响Fig.4 Effects of cysteine dosage and reaction temperature on sensory score

图5 半胱氨酸添加量与反应时间对感官评分的影响Fig.5 Effects of cysteine dosage and reaction time on sensory evaluation

图6 反应温度与反应时间对感官评分的影响Fig.6 Effect of reaction temperature and reaction time on sensory score

2.3 最佳热反应参数的选择 根据Box-Behnken试验设计所得结果和二次多项式方程，利用Design-Expert 软件计算出鹅肉香精基料美拉德反应配方的最佳工艺条件为硫胺素1.09 g，半胱氨酸0.62 g，反应温度118.30 ℃，反应时间56.33 min。固定配方为鹅肉酶解液50 g，葡萄糖4.00 g，HVP 3.00 g，鹅脂3.00 g，非含硫氨基酸(甘氨酸∶丙氨酸=1∶1，m/m)1.00 g，此时感官评分为4.186分。

3 结论与讨论

该研究表明，影响美拉德反应的因素主要有还原糖添加量、氨基酸种类与添加量、反应时间、反应温度等。该试验通过单因素试验分析了鹅肉香精基料美拉德反应的最佳配方条件。选取具有代表性的4个因素，采用Box-Behnken试验设计与响应面分析，建立了感官评分的二次多项式数学模型。利用RSA法优化，最后确定最佳的工艺条件为鹅肉酶解液50 g，葡萄糖4.00 g，植物水解蛋白(HVP)3.00 g，鹅脂3.00 g，非含硫氨基酸(甘氨酸∶丙氨酸=1∶1，m/m)1.00 g，硫胺素1.09 g，半胱氨酸0.62 g，反应温度118.30 ℃，反应时间56.33 min在此条件下，产品感官评分为4.186分。

有研究学者在利用豆粕蛋白制备肉味香精时，发现添加葡萄糖、半胱氨酸和蛋氨酸的体系在pH 5.5条件下115 ℃反应1 h所得到的香精具有强烈的肉香味，并且风味较好[11]。还有报道称，添加25%的半胱氨酸和23%的木糖，在pH 7.1条件下，118 ℃反应81 min能够制得具有良好风味的牛肉香精，该香精具有强烈而协调的烤牛肉风味[12]。而该研究发现，葡萄糖、半胱氨酸和非含硫氨基酸组合能够产生很好的鹅肉香味。该试验结果与上述报道有所出入，这可能是由于每种肉的蛋白质组成有所差异，酶解液的成分也不同，所以得到较好风味的辅料配方和反应条件也不尽相同。

在制作鹅肉产品时，适当添加鹅肉香精能够增强产品底味，适当增加鹅肉香味。根据该试验结果可将产品进一步制备成浓缩浸膏或者干粉，增加产品运输和销售的便捷性，提高鹅肉精深加工的科技含量和附加值。

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Study on the Preparation of Goose Flavoring via Maillard Reaction

KONG Xiang-qiang, ZHANG Dong-hong, YANG Song*et al

(Institute of Agro-products Processing, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei, Anhui 230031)

[Objective] To study the effect of Maillard reaction conditions on goose flavor base material and provide theoretical reference for producing goose flavoring. [Method] Single factor experiments were carried out, Maillard reaction parameters suitable for response surface analysis were selected by order checking method. Box-Behnken design was conducted by choosing four factors including thiamine dosage, cysteine dosage, reaction temperature, reaction time. [Result] Among 8 single factors, 6 factors such as dosage of thiamine, goose fat, cysteine, reaction time had significant effects on goose flavor. According toFvalue ranking, dosage of thiamine, cysteine, reaction time, reaction temperature were selected to conduct response surface analysis. The established quadratic regression was effective model by variance analysis, and the optimal conditions for producing goose flavor base material were as following: thiamine 1.09 g, cysteine 0.62 g, reaction temperature 118.30 ℃, reaction time 56.33 min. [Conclusion] The sensory evaluation of goose flavor base materal is highest after optimization, score is up to 4.186.

Goose flavoring; Maillard reaction; Response surface method

国家科技支撑计划课题(2014BAD04B07)；安徽省农业科学院学科建设项目(15A1214)；安徽省农业科学院科技创新团队项目(13C1210)。

孔祥强(1981- )，男，安徽合肥人，助理研究员，从事农产品加工研究。*通讯作者，助理研究员，硕士，从事农产品加工研究。

2016-11-02

S 879.2

A

0517-6611(2016)36-0139-06