现代食品高新技术在肉味香精生产中的应用16山西食品工业SHANⅪFO0DINDUSTRY2004年第4期12月出版现代食品高新技术在肉昧香精生产中的应用余勤(天津工业大学图书馆,天津300160)摘要简要介绍了肉味香精的概念和发展状况,对现代食品工业高新技术在肉味香精中的应用作了较为全面的阐述.关键词肉味香精现代技术食品工业改革开放20多年来,中国食品工业得到了长足发展,各种包装精美,营养丰富,美味可口的食品层出不穷.在食品风味方面,食用香精起着决定性的作要用于饮料,糖果,饼干,巧克力等食品行业中,咸式香精主要用于方便面,肉食制品,鸡精调味料,休闲膨化食品,复合调味料,餐饮配料等食品行业中.甜式香精发展较早且非常成熟.咸式香精作为一个新兴产业,最近十年来发展十分迅猛.随着方便面,鸡精,肉食,膨化食品的快速发展,咸式香精获得了前所未有的发展机会,国内外香精生产商纷纷推出了各种剂型,不同风味的咸式香精.一般咸式香精指的就是肉味香精,酱油香精,蔬菜类香精,坚果类香精等,其中,肉味香精的研究和应用开展最为广泛和深人.肉味香精(meatflavour)是利用氮源物质水解物(如HAP,HVP),氨基酸,酵母膏,还原糖和脂肪等物质经过热反应并作一定的剂型处理后,再加人天然(或天然等同)的香料单体复配而成的一种调味香精(savoryflavour).随着食品工业的快速发展,多种现代食品高新技术在肉味香精生产中得到了应用,本文就此作一简要介绍和概括.1生物酶技术在肉味香精生产中的应用酶是由生物活细胞产生的具有催化功能的蛋白质.在肉味香精行业中,蛋白酶得到了非常广泛的应用,其他各类的酶比如淀粉酶,纤维素酶,脂酶,果胶酶,脂肪氧化酶等在肉味香精的生产中也具有一定的应用前景.利用蛋白酶可以将不同的氮源物质(肉类,骨泥,大豆分离蛋白,谷朊蛋白等)定向水解成为具有特定风味的风味前驱体(HAP,HVP等).内切蛋白酶(如木瓜蛋白酶papain)可以将蛋白质从肽链中部切断,生成一定分子量大小的多肽片段,外切蛋白酶(如风味酶flavourzyme)可以将蛋白质从肽链氨基末端切断,生成单个氨基酸.胰蛋白酶主要水解由赖氨酸和精氨酸等碱性氨基酸残基的羧基组成的肽键, 产生羧基端为碱性氨基酸的肽;糜蛋白酶主要水解由芳香族氨基酸如酪氨酸,苯丙酸等残基的羧基组成的肽键,产生羧基端为芳香族氨基酸的肽,再通过外切蛋白酶的作用就可以得到特定的氨基酸和多肽片段.多肽片段和氨基酸都是肉味香精的风味前驱体(氨基供体),经美拉德反应可以产生肉味或坚果等风味.目前,许多研究人员都在尝试着利用蛋白酶对新资源进行利用.杨文鸽等利用木瓜蛋白酶,枯草杆菌蛋白酶对三角帆蚌水解进行了研究,张添等利用胰酶,中性蛋白酶对文蛤肉水解进行了研究,杨志娟利用中性蛋白酶水解牡蛎肉制备鲜味油,赵玉红等利用Alcalase碱性蛋白酶水解鲢鱼下脚料得到风味良好的水解液.这些水解液都是制备肉味香精的优★余勤,女,1974年出生,1999年毕业于天津工业大学纺织工程专业,硕士研究生,讲师.收稿Ft期:2004—07—142004年第4期12月出版余勤:现代食品高新技术在肉味香精生产中的应用17质原料.淀粉酶有三类:Ot一淀粉酶,B一淀粉酶,葡萄糖淀粉酶.淀粉酶可以通过监控还原糖值(DE值),将淀粉水解成具有一定DE值的淀粉糖浆,其中含有的麦芽糖,葡萄糖等还原糖(羰基供体)在氨基酸(氨基供体)等存在的条件下可以参与美拉德反应,产生肉味或坚果等风味.仇厚援等就利用木薯淀粉的水解产物——还原性转化糖浆和虾头蛋白酶的水解物进行美拉德反应作了研究,取得了一定进展.利用纤维素酶分解大葱,洋葱等植物的细胞壁纤维素,同时利用果胶酶分解其中的果胶物质,使植物细胞中与之结合的风味物质(含硫化合物,如烯丙基硫醚等)充分释放,利用该蔬菜抽提物通过热反应加工,可以得到风味独特的肉味香精.脂肪氧合酶及脂酶均可以作用于脂肪,产生脂肪酸氢过氧化物和脂肪水解产物,这些物质能够参与肉味香精热反应,并产生特定的脂肪香气,增强肉味香精的特征.2热反应技术在肉味香精生产中的应用在肉味香精的制备过程中,最重要的热反应是美拉德反应(Maillardteaction).1912年,法国科学家美拉德发现当甘氨酸和葡萄糖的混合液共热时会形成褐色的类黑色素,这种反应被称为美拉德反应,包括其他氨基化合物和羰基化合物之间的类似反应在内.20世纪中后期,各国学者开始了对肉味香精的广泛研究,利用不同氨基酸和还原糖之间的热反应, 可以得到大量的肉味风味物质.随着色谱技术的发展,肉味的挥发性成分(约1000多种)大量被鉴定出来,如醛类,烃类,酮类,羧酸类,酯类,内酯类,醚类,呋喃类,吡嗪类,噻吩类,吡咯类,吡啶类,噻唑类,噻唑啉类,噻吩类和其他硫化合物和卤素化合物等. Soon—Nam—Ko等将HVP,HAP,YE分别以不同浓度与麦芽糖,乳糖,胱氨酸等在100℃的条件下共热0h～12h,最后利用GC/MS对挥发性香气成分进行分析得到了1种烃类,9种醛类,5种酮类,5种醇类, 2种芳香烃类,2种呋喃类,1种含硫化合物.通过模型反应,可以得到风味前驱体物质和最终肉味物质之间的对应关系,这已经成为指导肉味香精生产的重要理论根据.另外,通过改变反应条件,如水分活度,pH值,还原糖种类,反应温度,反应时间等可以得到不同风味的肉味香精,比如焙烤,炖煮,红烧风味等等.热反应还包括一些热降解反应和氧化反应.当温度高于125℃时,氨基酸和肽类会发生脱羧,脱氨,形成醛,烃,胺等物质.V的热降解产物为呋喃,呋喃硫醇,噻吩,噻唑和脂肪族含硫化合物.据Ames 报道,Vn降解后,产生一些噻吩类化合物如2一甲基一2,3二羟基一3一噻吩硫醇,2一甲基一4,5二羟基一3一噻吩硫醇,具有煮牛肉或烤牛肉的香气.在较高温度下,糖会发生焦糖化反应,戊糖生成糠醛,已糖生成羟甲基糠醛,进一步加热,便会产生具有芳香气味的呋喃衍生物,羰基化合物,醇类,脂肪烃,芳香烃类.肉中的肌苷单磷酸盐加热后产生5一磷酸核糖,然后脱酸,脱水,形成5一甲基一4羟基一呋喃酮. 羟甲基呋喃酮类化合物很容易与硫化氢反应,产生非常强烈的肉味香气.脂类物质在加热过程中,会发生氧化反应,生成过氧化物,进一步生成酮,醛,酸等香气化合物,另外羟基脂肪酸水解为羟基酸,经过加热脱水,环化生成内酯化合物,具有令人愉快的香气.3真空浓缩技术,干燥技术在肉味香精生产中的应用一般地,肉味香精经过美拉德等热反应后是液体状态,为了便于加工,运输和使用,有时需要将其中的水分除去.真空浓缩(低温,约60℃～70℃)可以将大部分水分除去而保证产品风味不受影响.多效浓缩设备可以经济快速地实现这一工艺过程.经过真空浓缩后的物料需进一步干燥.经过浓缩和干燥处理后,可以得到肉香味真实,口感浓郁的肉味香精.在肉味香精的生产工艺中,一般有以下几种干燥工艺:3.1喷雾干燥他的最大优点是高温短时加热,可以避免物料风味的改变,同时通过后处理——沸腾床干燥冷却可以有效地控制喷粉产品的粒度.就肉味香精的生产而言,使用较为广泛的喷雾干燥方式是压力式喷雾干燥.其不足之处是容易造成挂壁现象,影响产品品质,但这一点可以通过改变喷雾干燥物料组成得到解决.3.2真空干燥其干燥时间相对较长,干燥物料在干燥过程中进一步发生美拉德反应等热反应,可以产生令人愉18山西食品工业2004年第4期12月出版快的香气和香味.其不足之处是间歇式生产,生产周期较长.为了最大限度地保证干燥物料中热敏性成分不受破坏,风味和色泽不发生变化,还可以采用真空冷冻干燥工艺,该工艺在高附加值香精产品中非常适用.3.3微波干燥利用微波能对被干燥物料内外同时进行加热干燥,干燥速度快,水分蒸发均匀,可连续生产,并且能够在干燥过程中产生令人非常愉快的焙烤香气,香味和色泽.但是,真空干燥和微波干燥后的肉味香精物料一般都需要经过破碎和粉碎处理,相对喷雾干燥而言,生产工艺稍显繁琐.4挤压(膨化)技术在肉味香精生产中的应用挤压(膨化)技术(Extrusiontechnology)是利用挤压机螺杆旋转推挤物料,产生高温高压【(140oC～180 ℃)/(1MPa～10MPa)],然后物料在模口挤出,压力骤然降低,其中水分便发生急骤的蒸发并带走大量的热量,产品随之膨胀,这个过程即为挤压膨化.挤压技术在食品行业中已经得到了广泛的应用,如方便面,膨化食品,巧克力,植物组织蛋白等.在挤压过程中,淀粉会在高温下裂解为具有一定还原能力的糊精片段和还原糖,蛋白质,脂肪也会发生热降解,生成多肽及脂肪酸等,这些物质都是美拉德等热反应的风味前驱体.实验证明,添加适量氨基酸,还原糖和脂肪的食品物料经过挤压后会产生良好的烘焙香气和肉香气.另外,在挤压机中,快速旋转的螺杆还可以起到搅拌物料的作用,改进传热,传质效果,能够使热反应充分进行.一般地,国内外食品行业中多采用同向旋转的双螺杆挤压机,其优点为机器螺杆磨损小,具有自清洁的功能,且占地面积小,能耗小,无污染,设备投资低.该技术应用于肉味香精的生产中,可以将热反应,干燥,灭菌三个工艺过程简化为一步完成,非常经济适用.长远看来,挤压技术生产肉味香精具有很大的研究和应用前景.5超临界技术在肉味香精生产中的应用超临界流体萃取(Supercriticalfluidextraction)是一种新型的萃取分离技术.该技术是利用流体(溶剂)在临界点附近某一区域(超l临界区)内,与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡和传递性能,且对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动的这一特性来达到溶质分离的一项技术.在欧美发达国家,该技术在食品工业应用广泛,如植物油,鱼油,啤酒花,植物色素等.在食用香料方面,也有广泛的应用.比如各种天然香辛料油树脂的提取,通过超临界萃取后再经过精馏得到的各种香辛料精油.超临界萃取一般采用CO作萃取溶剂,因此产品中不存在溶剂残留,污染产品的弊端;超临界萃取可以在较低温度下进行,非常适用于热敏性,芳香性物料的分离;超临界工艺在能耗方面也非常经济.其缺点是设备投入大,不能连续生产.尽管如此,随着人们对食品以及食品配料(如香精)的天然化呼声越来越高,超临界技术在天然香料方面的研究和应用将会越来越深入.6微胶囊技术在肉味香精生产中的应用微胶囊(Microencapsuahion)技术是利用天然或合成的高分子材料,将敏感物料包裹后形成封闭性较好的微小胶囊的一项技术.在欧美发达国家,超过50%的香精均采用了微胶囊技术.微胶囊香精有以下优点:①微胶囊囊壁能隔离物质间的相互作用,保护敏感物料,如防止氧化等;②香精香料采用微胶囊技术包埋后可以保证香精产品在货架期内香气强度和香型不发生变化;③改变物料的状态,如液态的香精经过微胶囊化后成为固体粉末,便于加工,运输和储藏.生产微胶囊的方法也较多,有喷雾干燥法,挤压法,络合法,相分离法,共结晶法,多重乳浊液法,喷雾冷凝法,空气悬浮法等.许多学者都在尝试采用更加经济,简易和有效的微胶囊制备方法.微胶囊所采用的壁材原料很多,通常有碳水化合物,动物蛋白,植物胶,变性淀粉等等.随着食品化学工业技术的深入发展,更多更好的新原料被开发并成功应用于微胶囊产品,比如采用化学修饰的变性淀粉(辛烯基琥珀酸淀粉酯等),其乳化性,包埋性和成膜性远远优于其他物质.新原料的应用,大大促进了微胶囊技术在(肉味)香精行业的普及和发展.微胶囊肉味香精已经成为香精行业发展的必然2004年第4期12月出版余勤:现代食品高新技术在肉味香精生产中的应用19 趋势,因此微胶囊技术将是一项非常值得深人研究的工作.7剂型技术,防腐技术等在肉味香精生产中的应用肉味香精产品在实际的生产应用中会出现各种问题,比如膏状香精产品或乳化香精产品可能出现的浮油现象,粉状香精产品的结块现象,低盐香精产品的胀袋,胀罐现象,含油脂香精产品的酸败现象等.这些问题需要综合食品化学,食品微生物,食品工程,食品机械等多学科知识技术加以解决.解决产品浮油可以通过添加乳化剂,均质等工艺完成;解决结块可以通过添加抗结剂,调节产品整体水分和产品的结构组成等完成;解决低盐香精产品的防腐问题应该注意到两个方面:一是要在加工过程中,严格按照HACCP的要求,控制每个关键点,二是科学设计产品配方,比如加人缓冲剂调节pH值至4.0左右,加人天然的防腐剂如Nisin等;解决含油脂产品的酸败现象可以通过添加抗氧化剂如TB. HQ,BHA,茶多酚,竹叶抽提物,V等,另一方面也可以将油脂微胶囊化使之与氧气隔离.在肉味香精实际生产中得到应用的高新技术还有超微粉碎技术,辐照技术(冷杀菌)等.8现代仪器分析技术在肉味香精生产中的应用现代仪器分析是区别于常规化学分析的一类技术.主要有:紫外分光光度法,红外吸收光谱法,核磁共振波谱法,原子光谱法,质谱法,气相色谱法,液相色谱法以及色质联用等方法.这些方法对香精产品中组分的分离,分析,鉴定有非常大的帮助.香精产品中的香气成分的阈值非常低,常规分析方法是无法实现准确的定量分析,因此必须借助仪器分析手段.比如某种肉香香气物质(挥发性)的分析方法如下:利用活性碳或纤维针等对香气物质进行物理吸附,然后通过气相色谱进行分离,最后由质谱进行物质鉴定.这一过程即为顶空分析,通过该方法可以完成对香气成分的定性定量分析.对非挥发性的香味物质可以采用常规的分离方法(如凝胶过滤,离子交换树脂,高效液相色谱等) 进行分离,然后再通过紫外分光光度法,红外吸收光谱法,核磁共振波谱法等物质进行分析鉴定.某跨国香精公司在色质联用仪的基础上加以改进,自行设计的实时分析检测仪能够对不同时间点上的香气作出定量定性分析,更加客观准确地反映了香气物质随时间的变化规律.更为先进的电子鼻, 电子舌也出现在食品香气,香味的分析领域,这是应用仿生学,传感器(味觉传感器,嗅觉传感器)和计算教授等人,研究并将电子舌和电子鼻复合成为新型的分析仪器,其测量探头顶端是由多种味觉电极组成的电子舌,而在底端则是多种嗅觉传感器组成的电子鼻,这种先进仪器不仅可以对食品中的成分作定性分析,还可以作定量分析.高新食品的出现,必将为香精香气的分析鉴定提供更加快速,简便和准确的途径.参考文献1天津轻工业学院,无锡轻工业学院.食品生物化学[M].北京:中国轻工业出版社,1981:236～239.2刘志皋.食品营养学[M].北京:中国轻工业出版社.1991:24～26.3杨文鸽.三角帆蚌肉酶解液的脱苦脱腥研究[J】. 食品科学,2003,24(4):94～97.4张添.文蛤肉的水解及文蛤调味酱的设备[J】. 食品科技,2004,4:46～47.5杨志娟.牡蛎鲜味油的研制[J].食品科技, 2003,2:34～35.6赵玉红.脂肪抽提对蛋白水解的影响[J].食品工业科技,2004,4:46～47.7仇厚援.气质联用法分析虾头酶解液与木薯淀粉糖浆美拉德反应[J].食品科学,2003,24(2): 121～123.8王璋.食品酶学[M].北京:中国轻工业出版社. 1997:203～222.9杨红菊.脂肪氧化和美拉德反应与肉品风味质量的关系[J].肉类研究,2004,1:25～29.10廖劲松.脂类对肉类风味的作用[J】.中国食品添加剂,2002,6:52～55.11shahidiF.Flavourofmeatandmeatproducts[M].Glasgow'.BlackieAcadmic&Professional,1994:1-70. 12Soon—Nam—Ko.Developmentofmeat—like flavorbyMaillardreactionwithadditionofnaturalfla- votingmaterials[J】.KoreanJournaloffoodscienceand technology,1997,29(5):839～846.。
