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基于GC-MS、DSA结合PLSR研究羊脂处理方式对热反应体系风味形成的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-06-15
核心提示:肉味香精作为一种重要的食品添加剂已经广泛应用于食品行业的各个领域,不仅可以有效改善产品的风味和口感,满足人们对于肉味口感的追求,而且营养较为丰富,不易致人发胖,已经越来越被人们喜爱。
   肉味香精作为一种重要的食品添加剂已经广泛应用于食品行业的各个领域,不仅可以有效改善产品的风味和口感,满足人们对于肉味口感的追求,而且营养较为丰富,不易致人发胖,已经越来越被人们喜爱。肉中的各种风味前体在加热过程中发生各种复杂的反应而产生香气,这些导致肉类风味产生的基本反应包括美拉德反应、脂质氧化降解及脂质与美拉德反应的协同效应等;脂质则通过其自身的氧化降解反应生成一系列低分子的醛类、醇类、酮类和酸类等挥发性化合物。
 
  通过控制脂肪的氧化水平,在很大程度上对于模拟肉类风味产品整体风味的提升具有重要的意义。然而亦有研究表明,在通过脂肪高温氧化热反应过程而赋予肉类特征风味的同时,也存在部分热反应产物油脂味过重以及脂肪高温氧化过程中的安全隐患问题。为了解决这些问题,提出“酶解-低温氧化”的方法制备氧化脂肪的特征风味前体,这意味着脂肪的初始水解首先在脂肪酶的存在下进行,然后在低温条件下进一步热氧化以获得氧化脂肪。这个过程可为特征风味前体物质的生成做准备,同时降低高温氧化带来的安全隐患问题。
 
  目前针对脂质为前体制备相关肉类风味基料已开展了大量相关研究,多集中于调控氧化工艺对热反应风味的影响,对于酶解-调控氧化脂肪尤其是针对酶解-调控氧化羊脂对于羊肉风味的报道相对较少,对其参与热反应中各种风味物质的形成途径研究的报道尚属空白。因此,石河子大学食品学院的马雪平、陕西师范大学食品工程与营养科学学院的詹萍*和田洪磊*等人研究5 种不同处理方式羊脂的挥发性化合物差异及不同处理方式羊脂对模式美拉德反应产物的风味物质形成的影响,最终为制备羊肉特征风味基料确定羊脂处理方式,同时为深入了解不同处理方式羊脂参与美拉德反应机理提供参考。
 
  1 不同处理方式羊脂挥发性物质分析
 
  利用固相微萃取-气相色谱-质谱对5 种不同处理方式羊脂进行挥发性化合物检测及定性定量分析。结果显示,共鉴定出20 种挥发性化合物,包括14 种醛、1种醇、2 种酮、2 种酸和1 种酚。不同处理方式羊脂在挥发性化合物的种类及含量中呈现显着差异(P<0.05)。S1、S2、S3、S4、S5分别检出13、17、16、10、11 种挥发性化合物,且醛、酮、酸是5 种不同处理方式羊脂中主要的挥发性化合物。
 
  羊脂氧化降解生成的挥发物中,醛类是其中最丰富的挥发性化合物。在14 种醛类中,庚醛、壬醛、正辛醛、2-十一烯醛、(Z)-6-壬烯醛在5 种羊脂中均被检测出,与空白样本S1相比,上述挥发物相对含量在其他处理方式羊脂中显着降低(P<0.05)。苯甲醛是一种芳香醛,在空白样本S1中未被检出,却在不同方式处理的羊脂中均被检出,且其相对含量较高。癸醛、(2Z)-2-庚醛作为羊肉风味主要的前体风味化合物,在S1、S2、S3中被检出,在S4及S5中未被检出,这可能是由于羊脂在酶解及后续再氧化及高温氧化过程中发生化学反应转化为其他挥发性化合物或者丧失。此外,(E)-2-庚烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛仅在S5中被检出。
 
  醇类风味物质对羊肉风味贡献较小。4-乙基环己醇在S1、S2和S3中检测出,但未在S4及S5中检测出,可能是醇在较高温度下加热氧化时,转化为其他挥发性化合物或者丧失。酮类化合物性质稳定,且能增强肉味。结果显示,检出的仲辛酮和2-庚酮仅存在于S2和S3样本中。仲辛酮被发现是新鲜香菇中的主要挥发性化合物,2-庚酮与乳脂中的牛油和油腻味道有关,是美拉德反应重要的前体物质。
 
  2 不同处理方式羊脂制备的模式美拉德反应挥发性物质的气相色谱-质谱分析
 
  采用固相微萃取-气相色谱-质谱法对5 组不同处理方式羊脂制备的模式美拉德反应产物进行挥发性物质检测及定性定量分析,结合OAV筛选得到对样本有影响的气味活性物质,结果显示,鉴定的“半胱氨酸-葡萄糖-羊脂”模式美拉德反应体系生成的挥发物种类为35 种,其中包括醇(2 种)、醛(14 种)、酮(4 种)、酯(5 种)、噻吩(2 种)、呋喃(4 种)、酸(2 种)、苯(1 种)和酚(1 种)。5 种不同模式美拉德反应体系共有的挥发物为壬醛、癸醛、硫代乙酸乙酯、2-乙酰基呋喃、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。
 
  结果显示,醛类总相对含量在不同处理羊脂美拉德反应体系中呈现显着性差异(P<0.05)。醛在MRP5中检出含量最多为(335.425±1.46)μg/kg,而在MRP4中最低,含量为(64.762±0.35)μg/kg。此外,醛对MRP5整体挥发物相对含量的贡献率超过80%,在MRP1、MRP2、MRP3中的贡献率超过40%,而在MRP4中贡献率大约为22%,表明酶解-低温氧化羊脂制备的模式美拉德反应生成了除醛以外的其他香气物质。正辛醛、壬醛、癸醛在MRP1和MRP5中含量较高,推测可能是导致MRP1、MRP5整体感官属性较差的部分原因。
 
  本实验主要检出2 种醇,即3,3-二甲基-1-丁醇及正庚醇,其含量在美拉德反应体系MRP5中最高。推测正庚醇可能在MRP5的整体感官属性中发挥作用。硫代乙酸乙酯在5 种模式美拉德反应体系中都被检出,且在MRP4中含量最高为(30.921±2.01)μg/kg,MRP1中最低为(5.693±0.40)μg/kg。硫代乙酸乙酯具有果香味、硫味和肉味,是水果中常见的一种酯类。在羊脂制备的模式美拉德反应体系产物中被检出,表明酯类的存在可能对美拉德反应体系整体感官属性具有修饰作用。
 
  2-己基噻吩和2-庚基噻吩在MRP2和MRP4被检测出,其含量较低且在2 个体系中无显着差异(P>0.05)。检测出的含硫杂环类挥发物通常具有烤肉味,有研究表明其可能来自于含硫的氨基酸或者酰胺类物质。呋喃作为肉中主要的杂环类挥发物,对美拉德反应体系的整体香气具有重要作用。2-乙酰基呋喃在所有样本中都检出,且MRP4中含量最高为(28.631±1.86)μg/kg。2-正戊基呋喃在MRP3和MRP4中被检出,同时在MRP4 中含量最高为(20.207±1.31)μg/kg。具有豆香、果香的2-正戊基呋喃和具有焦糖、坚果香的2-乙酰基呋喃在MRP4中含量最高。
 
  3 美拉德反应产物的感官评价分析
 
  结果显示,由不同羊脂为前体制备的MRP样本之间在不同的感官属性得分上均存在不同程度的差异(肉香味2.18、羊肉味1.84、脂香1.68、逼真度1.84、焦糊味0.27和异味1.38),说明不同处理方式的羊脂对产品感官特性影响较大。可以看出,原料羊脂制备的MRP1感官属性整体偏低,却呈现强烈的异味;而以高温氧化羊脂为前体制备的MRP5在呈现明显肉香味、羊肉味、脂香和高的逼真度的同时,其产品焦糊味亦明显加剧,这可能主要归因于羊脂在高温氧化过程中产生的一些高浓度的脂质过氧化物;与空白样本MRP1相比,加入酶解羊脂和低温氧化羊脂得到MRP2、MRP3样本,其在焦糊味和异味不同程度上有所降低,同时在肉香味、羊肉味、脂香和逼真度上则明显提升;与上述样本相比,由酶解-低温氧化羊脂制备的MRP4在整体感官属性上较为均匀,尤其在肉香味、脂香和逼真度属性上与高温氧化羊脂制备的MRP5无明显差异,且呈现出较弱的异味感和焦糊味。
 
  以上结果充分表明,单纯通过酶解羊脂并不利于热反应产品各个感官风味的呈现,结合低温氧化处理不仅可达到高温氧化羊脂同等呈味效应,同时在一定程度上可避免或缓解脂肪高温氧化对产品带来的安全和品质隐患。
 
  4 不同处理方式羊脂制备的模式美拉德反应产物PLSR分析
 
  采用ANOVA-PLSR研究美拉德反应产物中挥发性化合物和样本及感官评价之间的相关性。以挥发性化合物为X轴,感官评价赋值及不同样本为Y轴。PLSR模型呈现2 个显着主成分,总解释变量为72%。
 
  如图2所示,就第1主成分而言,MRP1及异味聚集于坐标轴的正相关区域,而其他美拉德反应产物及肉香味、羊肉味、脂香、逼真度位于坐标轴负相关区域,表明新鲜羊脂制备的样本与不同处理方式羊脂制备的样本差异显着。除焦糊味外的其他感官属性及大多数挥发性化合物都位于r2=0.5及r2=1之间,表明PLSR模型可以充分解释上述变量。此外,MRP1和异味,MRP2与MRP3和脂香,MRP4与MRP5和肉香味、羊肉味、逼真度、焦糊味分别位于第4象限、第2象限和第3象限,表明位于同一象限的样本与感官属性的相关性较强,且焦糊味与MRP5的相关性比MRP4的相关性更强。
 
  为研究具体挥发性化合物对MRPs不同感官属性的影响,利用PLS1进行实现。结果显示,挥发性化合物A14((E)-2-辛烯醛)、A31(2-正戊基呋喃)、A34(壬酸)、A36(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)与肉香味具有显着正相关,解释变量为76%。挥发物A14((E)-2-辛烯醛)、A24(邻苯二甲酸丁酯)、A34(壬酸)、A36(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)与羊肉味有显着正相关,解释变量为53%。A12(2-十一烯醛)、A15((Z)-6-壬烯醛)、A16((E)-2-壬醛)、A34(壬酸)与脂香有关,解释变量为60%。挥发性物质A14((E)-2-辛烯醛)、A24(邻苯二甲酸丁酯)、A36(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)与逼真度有显着正相关,其变量解释率为54%。几乎所有的物质都与焦糊味无显着正相关。A1(3,3-二甲基-1-丁醇)、A9(5-甲基-2-噻吩甲醛)、A21(5-甲基-2-己酮)、A28(2-庚基噻吩)和A32(2-辛基呋喃)与异味有显着正相关,解释变量为57%。
 
  结    论
 
  实验采用气相色谱-质谱联用结合描述性感官评价对以原料羊脂和4 种不同处理方式(酶解、低温氧化、酶解-低温氧化、高温氧化)羊脂为前体制备的模式美拉德反应产品风味特性进行分析讨论。结果表明,在热反应过程中羊脂处理方式对于热反应产物羊肉特征风味呈现显着差异。描述性感官评价结果表明通过由酶解-低温氧化羊脂制备的MRP4在整体感官属性上较为均匀,尤其在肉香味、脂香和逼真度,且呈现出较弱的异味感和焦糊味。
 
  进一步进行的PLSR分析,明确了感官属性与各风味物质的相关性。结果表明,羊肉特征风味挥发物可能与E-2-辛烯醛、2-正戊基呋喃、E-2-壬醛、2-庚基噻吩、5-甲基-2-噻吩甲醛、邻苯二甲酸丁酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚等有关,进一步确证了酶解-低温氧化处理的羊脂是赋予热加工体系羊肉风味的最适前体。
 
 
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