目前关于美拉德反应条件如反应温度、反应时间、pH值和水分含量对美拉德反应产物的特性的研究较多,但是不同的底物往往会使结果有所差异。来自南京农业大学食品科技学院和工学院的韩科研、黄继超、刘冬梅等人以高温高压蒸煮后的鸭骨汤为基本原料,通过加入风味蛋白酶进行酶解后,添加一定量的L-半胱氨酸盐酸盐、硫胺素和D-木糖,进行美拉德反应。pH值、反应时间和反应温度是影响美拉德反应的主要因素,因此本实验通过单因素试验和正交试验结合来研究3 个因素对美拉德反应液色泽和风味的影响,并且通过Friedman排序检验法和模糊数学处理数据的方法来确定最优的反应条件,使制备的反应液具有较好的风味和色泽,为工业上制备香精提供工艺参考。
1、 单因素试验结果
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反应温度对美拉德反应的影响
随着温度的升高,美拉德反应产物(MRPs)在420 nm波长处的吸光度增加,美拉德反应在第3阶段产生的类黑精物质也越来越多,褐变程度呈显着上升趋势,不同温度结果之间在420 nm波长处的吸光度均有显着差异。
通过多重比较和分组的方法发现,在0.01显着水平上,样品D和样品C的风味最好,B次之,E和A的风味最差,样品A(80 ℃)肉香味很淡,而样品E(120 ℃)焦糊味很重。D(110 ℃)和C(100 ℃)没有显着差异,但是样品D(110 ℃)褐变程度最高,因此选择110 ℃为最佳的反应温度。
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pH值对美拉德反应的影响
随着pH值的升高,MRPs在420 nm波长处的吸光度越大,美拉德反应产生的类黑精物质越来越多,褐变程度呈显着上升趋势,不同pH值结果均有显着性差异(P<0.05)。
通过多重比较和分组的方法发现,选择pH值为7.0时为最佳的反应pH值。这可能因为美拉德反应在过低的pH值条件下,产生的H2S较多,而过高pH值条件下产生较多的NH3,因此两者均不能产生良好的风味。
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反应时间对美拉德反应的影响
随着反应时间的延长,MRPs在420 nm波长处的吸光度逐渐增大,因此美拉德反应产生的类黑精物质越来越多,褐变程度同样呈显着上升趋势,不同反应时间结果均存在显着性差异(P<0.05)。
通过多重比较和分组的方法发现,选择C组,即反应时间60 min为最佳反应时间。
2、 正交试验结果
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水平表的确立
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模糊感官评定结果
结果可知,样品第1、2、3组评价等级在良和中之间,第4、5、6、8、9组评定等级均为优,而第7组评定等级为极优,峰值为0.581,因此实验第7组的结果最好,选择为最佳的工艺条件,其条件为反应温度115 ℃、pH 7.0、反应时间60 min。
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最佳工艺的验证结果
感官评价
取适量的酶解液,加入4 g/100 mL的L-半胱氨酸盐酸盐,4 g/100 mL的硫胺素和12 g/100 mL的D-木糖,用10 mol/L的NaOH溶液调节pH值为7.0,在115 ℃的条件下反应60 min,冷却至室温,将得到的MRPs样品稀释5 倍,进行感官评价。结果表明,在最佳工艺条件下MRPs评定等级为极优(0.553),这与正交试验的结果一致,证明该条件为最佳条件。
挥发性风味
成分检测结果
MRPs中的挥发性风味成分主要有醛类、醇、酮、烷烃、噻吩、噻唑、酯类等物质,其中醛类占很大的比例。它们共同构成了MRPs的特征性风味,使制得的MRPs具有浓厚的香气。
讨 论
美拉德反应颜色物质的产生主要发生在中间阶段,主要是一些不饱和棕色含氮聚合物和共聚物的生成。在本实验中,温度越高、pH值越大会导致美拉德反应速率加快,褐变加剧,相关研究也有报道类似的结论。反应时间的延长也会使褐变程度加剧,这可能是因为呈色物质在一定时间范围内随着时间延长而累积。风味是评价食品质量和可接受度的重要指标。美拉德反应对于风味物质的形成是极为重要的,但同时脂类物质的降解也是产生风味物质的重要来源。到目前为止,已经有100多种挥发性风味成分被定义为肉类及其产品的特征性风味成分,包括特征性含硫化合物、醛类、酮类、酯类和烃类等物质。制得的MRPs中大量的糠醛主要由1,2-烯醇化反应和戊糖环化产生,虽然对风味贡献很小,但它会对MRPs总体风味具有协同效应;吡嗪、呋喃和酮类是产生烤香味的主要物质;含硫化合物(2-甲基-3-呋喃硫醇)是典型的肉香味物质,因此使MRPs具有浓厚的香气。