美拉德反应中间体-酶解氧化鸡脂协同构建鸡汤风味前体

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市售咸味香精主要由还原糖、氨基酸、酶解动物蛋白等复配精炼油脂及其他配料经高温热反应制得,其香味浓郁,但是大多挥发性强,在后续热加工过程中风味损失严重,香韵失真与香味不持久问题突出,无法满足下游食品加工企业和消费者的需求,应用受到很大限制。针对这一问题,本文以鸡汤风味为研究对象,采用偏最小二乘回归法(PLSR)明晰影响鸡汤风味的特征贡献组分,通过调控热反应结合真空脱水及酶解-氧化技术,分别将上述重要氨基酸组分和天然鸡脂制备成挥发性低且常温时能稳定存在、但经热加工能快速形成新鲜风味的风味前体,揭示二者相互作用形成风味物质的途径,创建美拉德反应中间体与酶解氧化鸡脂的前体基料。在此基础上,复配核苷酸、肽等其他正面贡献组分构建鸡汤风味前体,得到可以在热加工过程中受控形成新鲜风味的鸡汤风味基料。为了明确适用于构建鸡汤风味前体的氨基酸、核苷酸等原料种类,首先剖析了影响鸡汤风味的特征贡献组分。采用PLSR分析发现醛类及含硫化合物对于鸡汤肉香味和脂香味的显著正面贡献。通过建立鸡汤感官属性与其非挥发性成分之间的关联性,发现谷氨酸(Glu)和甘氨酸(Gly)对鸡汤肉味和鲜味有正面贡献;同时考虑到半胱氨酸(Cys)对于产生肉类风味的重要作用,将Glu、Gly和Cys作为鸡汤风味改良的特征氨基酸,将其他正面贡献氨基酸如组氨酸(His)、蛋氨酸(Met)和赖氨酸(Lys)作为丰富体系肉味形成的重要氨基酸;发现核苷酸对鸡汤的肉味、鲜味和醇厚味有正面贡献,对脂香味有显著负面贡献;相对分子质量小于1000的肽段则对肉味和脂香味有正面贡献。在明确特征贡献组分的基础上,制备美拉德反应中间体并提出了提高其产率的方法。采用常压低温热反应制备了上述关键氨基酸组分的Amadori重排产物(ARP),并对其进行了结构鉴定和表征。鉴于其产率较低,以Gly为例,从反应动力学的角度探讨了提高其产率的方法,以尽可能快速高效制备ARP。通过动力学研究,发现了 100℃条件下ARP的形成遵循零级动力学反应,其形成速率最快且次级反应速度相对缓慢;随着反应温度升高,ARP的形成路径逐渐变得复杂,110℃时一级动力学模型拟合良好,120℃时用不同动力学模型均无法拟合,且在这两个温度下ARP的降解更为剧烈。在保证ARP形成速率尽可能高、降解速率相对缓慢的基础上,进一步采用真空脱水显著地提高了ARP的产率。但过度脱水会使ARP降解形成二羰基化合物、进而聚合形成类黑精等高级产物,使ARP产率下降。Gly-Rib ARP的调控热反应条件为:100℃、60min,真空脱水条件为80℃、20min,产率达到64.5%,与低温热反应相比,ARP产率提高了 82.8倍。将调控热反应结合真空脱水的方法应用于谷氨酸-核糖(Glu-Rib)和半胱氨酸-核糖(Cys-Rib)体系,Glu-Rib ARP调控热反应条件为:100℃、150 min,真空脱水条件为80℃、15 min;Cys-Rib体系的主要中间体2-核糖基噻唑烷-4-羧酸(TTCA)调控热反应条件为:100℃、45min,真空脱水条件为90℃、10 min。Glu-Rib ARP和TTCA产率分别达到52.9%和74.8%,分别提高了 96.1倍和7.28倍。研究了外源氨基酸种类对ARP热加工风味形成的影响,并阐明了其调控作用的机制。将其他对鸡汤风味有正面贡献的外源氨基酸按基团性质分为酸性、中性、碱性氨基酸,研究三种ARP分别与不同性质氨基酸的相互作用及对热加工风味的影响机制。发现对于Gly-Rib ARP体系,在pH 7.5时,外源Glu未解离的羧基和Lys未解离的氨基分别通过亲核攻击ARP降解产生的氨基酸、增加α-二羰基化合物的生成量从而促进吡嗪的生成。对于Glu-Rib ARP体系,除外加Gly外,其他所有外加氨基酸的体系都由于Glu羧基的亲核性而检测到了吡嗪。对于TTCA体系,明晰其风味物质的形成机理为Cys降解引起化学平衡移动,使得体系内有充足的α-二羰基化合物参与反应从而生成吡嗪类物质。从改善风味物质丰富性角度考虑,确定了三种ARP风味体系中额外添加的氨基酸为 Met 和 Lys。研究了三种ARP之间的协同作用对热加工风味物质形成的贡献。在纯化ARP复配体系中,发现当Glu-Rib ARP或Gly-Rib ARP 比例较高时体系中呋喃类物质含量增加,但Gly-Rib ARP过多会使风味物质丰富性下降;TTCA降解产生的Cys则会进一步降解生成H2S,使体系热加工风味呈现出硫臭味。将Glu-Rib ARP、Gly-Rib ARP、TTCA按照鸡肉中三者的实际比例复配,发现与单种ARP热加工风味相比,复配ARP形成风味物质的量更多。比对分析了未纯化的ARP、等摩尔氨基和羰基物质的ARP+糖+氨基酸混合物各自热加工风味物质的特点,发现未纯化ARP热加工产物具有风味丰富性增强的趋势和特点,并进一步证实了未纯化ARP中添加外源Met、Lys的作用和必要性。确定了美拉德中间体热反应风味前体的组成为:Glu-Rib ARP浓度为42 mmol/L,Gly-Rib ARP 浓度为 12 mmol/L,TTCA 浓度为 3 mmol/L,Met 和 Lys 浓度为 2.5 mmol/L。针对高温氧化鸡脂用于制备热反应香精时风味形成不易控制的问题,采用酶解-氧化的方法实现了鸡脂的可控氧化。解析了美拉德反应中间体-酶解氧化鸡脂的热加工风味及其形成途径,发现美拉德反应中间体产生的主要风味物质为2-甲基呋喃、糠醛、4-甲基吡啶、2-甲基吡嗪、二甲基二硫、二甲基三硫化合物、糠甲基硫醚和2-乙酰噻唑;酶解氧化鸡脂产生的主要风味物质为己醛、庚烯醛、辛烯醛、壬烯醛、癸烯醛和2,4-癸二烯醛等;而二者相互作用的产物为2-丙基吡嗪、2-戊基吡啶、2-己酰噻吩和2-丙酰噻吩。美拉德中间体-酶解氧化鸡脂热反应风味前体中鸡脂的适宜添加量为1%。在构建了美拉德反应中间体-酶解氧化鸡脂热反应前体的基础上,研究了其与核苷酸、植物蛋白美拉德肽等其他风味辅料相互作用对风味的影响,制备得到了鸡汤风味前体。发现添加美拉德肽可以促进含硫、含氮风味物质生成,感官评价比对分析结果证实葵花籽美拉德肽具有较好的鲜味、肉味和脂香味。研究了不同热反应程度葵花籽美拉德肽对风味前体热加工风味的影响,发现在中间体类风味前体中添加反应30 min的美拉德肽后制得的热反应香精与天然鸡汤风味相似度更高。最终确定中间体类热反应风味前体的组成为:按干物质计,其中Glu-Rib ARP占39.4%,Gly-Rib ARP占8.3%,TTCA占2.5%,Met占1.25%,Lys占1.25%,酶解氧化鸡脂占33.6%,葵花籽美拉德肽占13.4%,I+G占0.3%。其热加工风味形成条件为120℃、120min,可应用于油炸鸡排、烧烤、鸡肉味薯片、油炸鸡肉馅饼和鸡汤火锅等产品中。
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