美拉德反应制备蛋糕香精及成分分析.pdfVIP

362 朱新鹏1 ， 姚 敏2 ， 李 美2 ( 1.安康学院农学与生命科学院， 陕西安康 725000; 2.爱普香料集团股份有限公司， 上海 201809) 摘要: 研究了蛋黄酶解液的氨基酸组成， 其含有可通过美拉德反应产生蛋糕香气的脯氨酸、 蛋氨酸、 赖氨酸等氨基 酸。优化以蛋黄酶解液为前体原料， 添加氨基酸、 还原糖等通过美拉德反应制备蛋糕香精的条件， 并分析产物的组成 成分。结果表明， 在反应温度 110、 反应时间 60min、 反应体系 pH 为 6， 物料配比为蛋黄液酶解物 8.00%、 葡萄糖 0.40%、 木糖 0.20%、 蛋氨酸0.02%、 赖氨酸0.14%、 脯氨酸0.04%、 精氨酸0.04%、 组氨酸0.02%、 天冬氨酸0.02%、 缬氨 酸 0.02%、 水分 14.50%、 丙二醇 76.60%， 所得产物含有 29 种呈味物质， 具有浓郁的蛋糕香味。 关键词: 美拉德反应， 蛋糕香精， 成分分析 Preparation of cake essence by means of Maillard reaction and component analysis ZHU Xinpeng1， YAO Min2， LI Mei2 ( 1.College of Agriculture and Life Sciences， Ankang University， Ankang 725000， China; 2.Apple Flavor Fragrance Group Co.， Ltd.， Shanghai 201809， China) Abstract: Studied the composition of amino acid from egg yolk hydrolyzate， it contained proline， methionine， lysine and other amino acids which produced through maillard reaction.With egg yolk hydrolyzate as the raw material， add amino acids， reducing sugar， etc.Preparation of cake essence by means of maillard reaction， and analyze the composition of the product.The results showed that the reaction temperature was 110， reaction time was 60min， reaction pH =6， the ratio of materials was egg yolk hydrolyzate 8.00%， glucose 0.40%， xylose 0.20%， methionine 0.02%， lysine 0.14%， proline 0.04%， arginine 0.04%， histidine 0.02%， aspartic acid 0.02%， valine 0.02%， water 14.50%， propylene glycol 76.60%.The products contained 29 aromatic compound and had strong fragrance of cake. Key words: Maillard reaction; cake essence; component analysis 中图分类号: TS202.3文献标识码: A 文 章 编 号: 10020306( 2012) 02036204 收稿日期: 20101202 作者简介: 朱新鹏( 1968) ， 男， 硕士， 副教授， 研究方向: 食品科学。 反应型香精是一种新型的食用香精， 它是由两 种或两种以上的前体物质在一定的条件下加热反应 产生的。国际食用香料工业组织( IOFI) 对热反应香 精的定义是: 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 1 。其香气物质形成的化学机理主要是美拉德 ( Maillard) 反应。Maillard 反应主要指还原糖与氨基 酸、 蛋白质之间的复杂反应， 它与食品加工、 疾病生 理过程等有重要关系 2 。各种不同糖类和氨基酸化 合物的 Maillard 反应， 能获得各种不同的风味 3 ， 已 有研究巧克力、 可可风味 4 、 鱼味香料5 等的报道。 蔡健 6 等认为蛋品在加工过程中产生香味的化学反 应包括磷脂的降解、 碳水化合物的降解、 还原糖的降 解、 氨基酸的降解、 还原糖与氨基酸或肽的 Maillard 反应、 脂类及硫胺素的热降解等， 它们是蛋香味最主 要的反应， 它可产生各种类型的香味物质。胡光红 7 研究发现利用 Maillard 反应制取蛋香反应物具有无 可比拟的效果。再经适当调合， 可开发出高浓度、 风 味逼真、 效果良好的蛋香香精。并认为蛋黄粉对产 生蛋香风味有重要影响， 它能参与反应也有定香作 用。李美 8 等以蛋黄酶解液为基础反应原料， 通过单 因素实验比较了添加不同还原糖和氨基酸进行反应 而制备的蛋糕香精。由于蛋黄含有丰富的磷脂、 蛋 白质、 硫胺素等可形成蛋香风味的物质， 本研究即是 优化利用蛋黄酶解液， 添加氨基酸、 还原糖等经加热 发生 Maillard 等反应来制备蛋糕香精条件。 1材料与方法 1.1材料与仪器 纯蛋黄液苏州欧福蛋业有限公司; 氢氧化钠、 盐酸、 乙醚、 正己烷、 丙二醇上海凌峰化学试剂有 限公司， 分析纯; 蛋白酶 M( M 酶) 、 肽酶 AX( AX 酶) Amano Enzyne INC.Japan; 葡萄糖、 木糖分析纯， 中国医药上海化学试剂公司; 蛋氨酸、 赖氨酸、 脯氨 酸、 精氨酸、 组氨酸、 天冬氨酸、 缬氨酸分析纯， 上 海曙光生物化学制品厂。 363 表 2蛋黄酶解液、 还原糖和氨基酸的添加量( g) Table 2Add the amount of egg yolk hydrolyzate and reducing sugar and amino acids( g) 物料配比蛋黄酶解液葡萄糖木糖MetLysProArgHisAspVal 0.8160.80.40.040.280.080.080.040.040.04 1.0201.00.50.050.360.100.100.050.050.05 1.2241.20.60.060.430.120.120.060.060.06 1.4281.40.70.070.500.140.140.070.070.07 表 4喜好度实验评价表 Table 4Sensory evaluation 评价等级 最不喜欢 非常不喜欢 很不喜欢不喜欢较不喜欢 一般喜欢较喜欢喜欢很喜欢非常喜欢最喜欢 分值54321012345 DK8B 型恒温水槽上海精密实验设备有限公 司; FA1104 型数显电子天平上海天平仪器厂; RW20 DWn 实验室搅拌器广州 IKA 实验仪器厂; TGL16G 高速离心机上海安亭科学仪器厂; Titra Mate20 电子 pH 计METTLER TOLEDO 仪器( 上 海) 公司; R5028 型旋转蒸发仪上海申生科技有限 公司; 600E 型液相色谱仪带有 717 型自动进样器 和 2996 型光电二极管矩阵检测器， AccQTag 氨基 酸分析柱， Waters 公司; TC15 套式恒温加热器海 宁市新华医疗器械厂; 5973N 6890N GC MS Agilent 公司。 1.2实验方法 1.2.1蛋黄液的酶解将蛋黄液和水按 11 的比例 混合均匀， 用 6mol/L 盐酸调节 pH 至 4.0。添加蛋白 酶 M 0.8% ( 相对于蛋黄液含量， 下同) ， 50 酶解 17h。再用 2mol/L 氢氧化钠溶液调节 pH 至 7.0， 添 加肽酶 AX， 添加量为 0.5% ， 60酶解 3h。沸水浴灭 酶 15min， 迅速冷却。 1.2.2蛋黄液的处理分别测定蛋黄液、 单酶( M 酶) 酶解液和双酶( M 酶、 AX 酶) 酶解液的氨基酸组 成。测定前用乙醚去除蛋黄液中脂质。方法是按蛋 黄液乙醚 =14 的比例称取样品置于分液漏斗中， 反 复摇晃萃取。当乙醚层由无色变为黄色， 将下方蛋黄 液放出。再次加入与放出的蛋黄液同样量的乙醚， 重 复上述步骤， 反复萃取直至乙醚层颜色变成无色为止。 称量萃取后蛋黄液的质量， 加入等重量的水混 匀， 静置至分层。取下层水相在 13000r/min、 30min 离心， 用于氨基酸分析。 1.2.3蛋糕香精的制备在 250mL 的三口烧瓶中加 入一定配比量的蛋黄酶解液、 氨基酸、 还原糖、 丙二 醇、 去离子水等反应物， 调节 pH 为 6。在中间的瓶 口插入搅拌棒， 放入恒温器的电热套中， 然后固定 于铁架台上。另两个瓶口分别装上回流管和温度 计。仪器装置安装固定后， 接通电源， 打开搅拌机 电源和水流， 将调压器调节至最大电压( 250V) ， 加 热至所需温度后调节变压器， 使温度保持恒定。反 应一定时间后， 迅速冷却倒入塑料瓶中， 封口后放 入冰箱中保存。 在前期实验的基础上 8 ， 为了得到更好的蛋糕香 精制备反应条件， 以反应体系的 pH、 反应温度、 反应 时间、 物料配比、 水分含量 5 个因素进行 L16( 45) 正交 实验， 以产物的感官评分为指标进行分析。实验因 素水平见表 1。其中反应物料以 20g 蛋黄酶解液的 0.8、 1.0、 1.2 和 1.4 倍进行配比， 蛋黄酶解液、 还原糖 和氨基酸的添加量见表 2; 反应体系的水分含量包含 蛋黄酶解液的水分( 65.43% ) ， 在反应体系物料总量 200g 时， 水分、 丙二醇的添加量见表 3。 表 1正交实验因素水平表 Table 1Factors and levels of orthogonal test 水平 因素 A pH B 温度 ( ) C 时间 ( min) D 水分 含量 ( %) E 物料配比 ( 20g 蛋黄酶 解液的倍数) 161103010.00.8 271154511.51.0 381206013.01.2 491257514.51.4 表 3水分、 丙二醇的添加量 Table 3Add the amount of water and propylene glycol 实验号 水分含量 ( %) 蛋黄酶解 液量( g) 需加水 ( g) 需加丙 二醇( g) 110.0169.53172.67 211.5209.91167.83 313.02410.30162.99 414.52810.68158.16 513.0287.68161.16 614.52413.30159.99 710.0206.91170.83 811.51612.53169.67 914.52015.91161.83 1013.01615.53166.67 1111.5284.68164.16 1210.0244.30168.99 1311.5247.30165.99 1410.0281.68167.16 1514.51618.53163.67 1613.02012.91164.83 1.2.4氨基酸分析采用液相色谱分析蛋黄液、 单 酶( M 酶) 酶解液和双酶( M 酶、 AX 酶) 酶解液的氨 基酸 组 成。色 谱 柱: AccQ Tag 氨 基 酸 分 析 柱 ( 3.9mm 150mm， 4m) ; 流速 1mL/min; 柱温 37; 进样量 10L; 检测波长 248nm。 1.2.5产物的感官评定在正交实验中， 由6 名评价 员对所得的各样品根据喜好度( 色泽、 形态、 香味、 口 感等) 进行评分， 取平均值。总评定结果用分值表示 对该反应产物的评定。评分标准见表 4。 364 表 6L16( 45 ) 正交实验结果 Table 6Results of orthogonal test 实验号ABCDE感官评分 1111114 2122224 31333310 41444410 5212345 6221431 7234123 8243211 9313425 10324315 11331241 12342134 13414235 14423148 15432412 16441322 K128921112 K242714 K3588182 K41357186 k172.250.52.753 k210.51.750.251 k31.25224.50.5 k43.251.251.754.51.5 R10.251.751.57.252.5 1.2.6蛋糕香精产物成分分析移取 10mL 蛋糕香 精样品， 用 50mL 正己烷分两次萃取， 合并萃取液， 用 无水硫酸钠干燥。然后用旋转蒸发仪浓缩至 1mL， 低温保存供 GCMS 分析成分组成。 色谱 条 件: JW DB 5 石 英 毛 细 柱 ( 60m 0.25mm 0.25m) ; 进样口温度 270; 升温程序: 起 始温度 57， 保持 3min， 以 4 /min 升温至 260， 保持 10min; 载气( He) 流速 1mL/min; 分流比 51; 进 样量 1L。 质谱条件: EI 源电子轰击能量 70eV; 离子源温 度 230; 质量扫描范围 29 500amu; 传输线温度 200; 自动进样。 2结果与讨论 2.1蛋白酶解液成分分析 蛋黄液、 单酶( M 酶) 酶解液和双酶( M 酶、 AX 酶) 酶解液经去脂处理后， 分析氨基酸组成， 结果见 表 5。 从表 1 的分析结果可知， 蛋黄液中含有 16 种常 见氨基酸。酶解后的蛋黄液中各种游离氨基酸含量 明显增高。其中以谷氨酸含量最高， 其次为亮氨酸。 组氨酸、 脯氨酸、 蛋氨酸等氨基酸含量相对较少。据 文献报道 3， 9 ， 脯氨酸、 赖氨酸、 蛋氨酸等氨基酸与还 原糖反应均能产生烘烤面包、 谷物及坚果、 焦糖等可 形成蛋糕香味的香气。而这些氨基酸均在蛋黄酶解 液中检测出。因此， 可以选择蛋黄酶解液作为热反 应制备蛋糕香精的前体原料。 表 5蛋黄液酶解前后氨基酸含量分析 Table 5Amino acid analysis of egg yolk liquid enzymatic hydrolysis before and after 氨基酸 蛋黄液中 含量( mg/L) M 酶水解后 含量( mg/L) AX 酶水解后 含量( mg/L) 丝氨酸 Ser4.93923 5.7323410.05090 谷氨酸 Glu11.6232715.74291 33.10425 甘氨酸 Gly4.579275.45322 9.23361 组氨酸 His0.000000.93096 2.63772 精氨酸 Arg5.051805.57440 13.93600 苏氨酸 Thr8.576649.76784 11.91200 丙氨酸 Ala2.227252.93997 8.64173 脯氨酸 Pro3.33877 5.2959813.81560 半胱氨酸 Cys2.160004.56000 5.52000 酪氨酸 Tyr5.25451 5.717855.97927 缬氨酸 Val3.631654.80315 10.77780 蛋氨酸 Met0.746051.79052 5.52077 赖氨酸 Lys3.360534.77609 8.18216 异亮氨酸 Ile3.016914.32061 11.14945 亮氨酸 Leu6.689677.87020 22.69246 苯丙氨酸 Phe4.955705.94684 14.37153 2.2正交实验结果 正交实验结果见表 6。表 6 正交实验结果表明， 影响蛋糕香精反应效果的因素顺序为: A D E B C， 即反应体系的 pH 对反应效果影响最大， 反应体 系水分含量次之， 反应体系物料配比再次， 温度和时 间的影响最小。优化后的蛋糕香精制备工艺条件为 A1B1C3D4E1( 其中 D 也可选 D3) ， 即 pH =6、 反应温度 110、 反应时间 60min， 物料配比为蛋黄液酶解物 16g( 占 反 应 体 系 的 8.00% ， 下 同) 、 葡 萄 糖 0.8g ( 0.40% ) 、木 糖0.4g ( 0.20% ) 、蛋 氨 酸 0.04g 365 表 7蛋糕香精的 GCMS 分析结果 Table 7Results and analysis of cake essence from GCMS 序号风味物 保留时间 ( min) 峰面积 ( %) 序号风味物 保留时间 ( min) 峰面积 ( %) 1甲硫醇3.211.76162乙基三甲基吡嗪11.420.66 2醛固酮 丙二醇缩醛4.050.3217二磷酸甘油酸12.3721.87 3丙二醇4.5523.6418呋喃酮13.920.34 4甲基二硫醚4.700.7719葫芦巴内酯13.930.30 52甲基吡嗪5.866.27203乙基2， 5二甲基吡嗪14.971.24 6异丁基丙二醇缩醛6.161.3121二甲基2乙烯基吡嗪16.210.20 7乙酸丙二醇酯6.970.49226， 7二氢5H环戊吡嗪16.870.49 83甲硫基丙醇7.891.03232乙酰基3甲基吡嗪17.600.10 92， 5二甲基吡嗪8.0415.98244H吡喃 4酮18.851.00 102， 3二甲基吡嗪8.231.38252甲基5H6， 7二氢环戊吡嗪21.990.67 11异戊醛丙二醇缩醛8.904.73263甲硫基丙醛丙二醇缩醛22.051.05 12苯醛固酮9.950.23272异丁基3甲基吡嗪25.172.16 13二甲基三硫醚10.290.1428联苯基甲烷36.760.69 142乙基5甲基吡嗪11.200.53295甲基2苯基2己烯醛39.980.12 152， 3， 5三甲基吡嗪11.353.08 ( 0.02% ) 、赖 氨 酸 0.28g ( 0.14% ) 、脯 氨 酸 0.08g ( 0.04% ) 、精 氨 酸 0.08g ( 0.04% ) 、组 氨 酸 0.04g ( 0.02% ) 、 天冬氨酸 0.04g ( 0.02% ) 、 缬氨酸 0.04g ( 0.02% ) 、 水分 14.50% 、 丙二醇 76.60% 。 2.3蛋糕香精成分分析 经优化后的方法制备得到的蛋糕香精产物， 具 有浓郁的蛋糕香味。经 GCMS 检测， 利用 NIST 谱 库对质谱图进行检索， 并对鉴定出的各物质进行峰 面积归一化法定量分析， 其成分检测结果见表 7。 表7 中的挥发性成分共29 种。在主要呈香成分 中， 有吡嗪类、 醇类、 醛类、 硫醚等化合物， 是 Maillard 反应中主要的挥发性风味物质。这些化合物与许多 食物中令人感觉非常舒服的香味有关， 如烷基吡嗪 普遍有坚果、 可可、 焙烤和烤肉的香味， 附带有一些 泥土气息和土豆样香味， 在蛋糕香精中起着非常重 要的作用。5甲基2苯基2己烯醛具有草香、 木 香、 果香。含硫物质， 如 3甲硫基丙醇呈强烈的肉和 肉汤香气和滋味; 二甲基三硫醚呈强烈逸发性的薄 荷气味和浓烈辛香香气， 类似新鲜洋葱气息 1 ， 并且 构成了许多食物基本的特性香味。 3结论 蛋黄液在加等量水后， 调节 pH 为 4.0， 用 0.8% 蛋白酶 M 于 50 酶解 17h。再调节 pH 至 7.0， 用 0.5% 肽酶 AX 在60酶解3h。蛋黄酶解液经氨基酸 组成分析， 含有包括脯氨酸、 蛋氨酸、 赖氨酸等可通 过美拉德反应产生蛋糕香气的氨基酸 16 种。 经过正交实验探明蛋糕香精热反应体系的 pH 对反应效果影响最大， 反应体系水分含量次之， 物料 配比再次， 温度和时间的影响最小。以蛋黄酶解液 为前体原料， 优化后的反应条件: 物料配比为蛋黄液 酶解物 8.00% 、 葡萄糖 0.40% 、 木糖 0.20% 、 蛋氨酸 0.02% 、 赖 氨 酸 0.14% 、脯 氨 酸 0.04% 、精 氨 酸 0.04% 、 组 氨 酸 0.02% 、 天 冬 氨 酸 0.02% 、 缬 氨 酸 0.02% 、 水分 14.50% 、 丙二醇 76.60% ， 在反应温度 110、 反应时间 60min、 反应体系 pH 为 6。在此条 件下反应， 所得产物经 GCMS