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本文以花生粕为原料,通过蛋白酶水解,采用Maillard反应制备花生天然香味剂,并研究Maillard反应过程中香气成分的形成机理,其结果主要包括以下几个方面。
1.以花生粕为原料,以水解度为指标,通过蛋白酶水解试验选择最佳花生粕水解酶,首先比较了Flavourzyme、Alcalase、Neutrase和Papain四种蛋白酶对花生粕的水解度,确定以Flavourzyme为基酶,结合另外三种酶对花生粕进行水解,由组合酶水解试验选择以Flavourzyme和Alcalase对花生粕进行水解,适宜加酶量为:Flavourzyme加酶量为15LAPU/g蛋白,Alcalase加酶量为0.048AU/g蛋白。
2.采用单因素试验和正交试验对最佳水解工艺条件进行优化,经单因素实验得出Alcalase水解花生粕蛋白的最佳条件为:花生粕浓度为4%,pH值为8.0,反应温度为55℃,水解时间为180min;正交试验得出Alcalase水解花生粕蛋白的最佳条件为:水解时间为180min,温度为60℃,加酶量为0.048AU/g蛋白,底物浓度为4%;验证试验得出最佳条件下体系水解度为18.32%。
通过单因素试验得出,Flavourzyme水解花生粕蛋白的最佳条件为:pH值为7.0,反应温度为50℃,水解时间为180min;正交试验得出Flavourzyme水解花生粕蛋白的最佳条件为:水解时间为180min,温度为50℃,酶用量为15LAPU/g蛋白;验证试验:向Alcalase水解液中添加15LAPU/g蛋白的Flavourzyme,调pH至7.0,在50℃下水解180min,此时体系水解度为33.73%。
3.通过单因素试验和响应面试验对Maillard反应制取花生香味剂最佳工艺条件进行优化,以OD值为指标,通过单因素试验得出Maillard反应制取花生天然香味剂的最佳条件为:花生油添加量为0.7ml/10ml水解液,丙二醇添加量为0.1ml/10ml水解液,葡萄糖添加量为1.5g/10ml水解液,烘烤温度为160℃,烘烤时间为70min。
通过响应面试验得出最优试验回归方程为:Y=0.69+0.021X1+0.030X2-5.750X3+6.250X1X2-1.250X1X3+1.750X2X3-3.250X12-6.325X22-0.019X32,Maillard反应的最佳条件为:花生油添加量为0.8ml/10ml水解液,葡萄糖添加量为2g/10ml水解液,丙二醇添加量为0.087ml/10ml水解液,最佳OD值为0.738。经过验证试验,在10ml花生粕蛋白水解液中加入0.8ml花生油,2g葡萄糖,0.087ml丙二醇,160℃下烘烤70min,可以得到香味纯正的花生天然香味剂,颜色为深咖啡色,在分光光度计420nm下比色,OD值为0.738。
通过GC-MS分析得出,由Maillard反应制取的花生天然香味剂与花生天然烤香味所含成分相似,说明采用Maillard反应制取花生天然香味剂方案可行,且制取的花生天然香味剂含有花生天然烤香味中的大多数成分。
4.通过对花生烘烤前后还原糖、氨基酸、油脂、油脂中脂肪酸的变化以及氧气对香味形成的分析,得出:花生中的还原糖和氨基酸在花生香味形成过程中参与了Maillard反应,氨基酸中的精氨酸、组氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸对花生香味的形成起主要作用;花生油参与了花生烤香味的形成,脂肪酸质量发生了变化,某些脂肪酸的结构也发生了变化,其中,生花生中的棕榈—烯酸烤后消失,而熟花生在46.739min时出现了二十五烷酸;11-十八烯酸烤后变成9-十八烯酸;亚麻酸烤后变成硬脂酸;蓖麻酸烤后变成3-辛基-环氧乙烷基辛酸;氧气在花生香味形成过程中起到破坏作用,花生烤香味的形成需在无氧条件下进行。