CN105658090A - 用海藻活化脂肪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于加速脂肪组合物氧化的方法，所述脂肪组合物用于制备食品加味组合物，其中所述氧化因反应混合物中有海藻存在而加速。本发明的其他方面是所述活化脂肪组合物以及食物产品，诸如包含此类活化脂肪组合物的浓缩调味料或加味产品、调味品、调味酱、调味肉汁或者即食食物产品。

Description

用海藻活化脂肪
本发明涉及用于加速脂肪组合物氧化的方法，所述脂肪组合物用于制备食品加味(flavoring)组合物。本发明的其他方面是活化脂肪组合物以及食品组合物，诸如包含此类活化脂肪组合物的浓缩调味料或加味产品、调味品、调味酱、调味肉汁或者即食食物产品。
已知脂肪氧化会产生很多天然风味化合物。在食品工业中，人们有兴趣充分利用这些风味化合物并将其例如融合到风味反应过程诸如美拉德反应中，以促进某些风味韵味的产生，诸如更明显的肉或脂肪风味。
通常在受控热氧化反应中处理动物脂肪，诸如牛肉或鸡肉脂肪，然后将动物脂肪作为前体用于美拉德反应过程中。但动物脂肪并不总是容易氧化，需要高温和长反应时间。因此，加工成本高，不适合工业生产。
SunBetal.FoodScience,2005,26(4):133-136(SunB等人，《食品科学》，2005年，第26卷，第4期，第113-136页)中公开了一项确定牛脂氧化的最佳加工条件的研究。由此，所用具体反应条件需要140℃的温度和3小时及更长的加工时间。
另一种活化脂肪的方法是酶水解，其将脂肪分解成游离脂肪酸和较小的脂肪酸链。然而，该方法在生成低分子量风味化合物时不太有效，因此效率比传统的脂肪热活化低。
此外，本领域已知的是，某些金属离子诸如Co、Cu、Fe、Mn或Ni离子可充当加速脂肪氧化反应的催化剂。其证据由例如BelitzH.D.等人在《食品化学》第三修订版第198-200页中提供。然而，现今的消费者显然更喜欢完全以天然、道地且新鲜的配料制成的食物产品。向食品调味产品添加化学物质以提供金属离子的做法远不那么为消费者所认可。
不过，富含金属离子的天然食品配料是存在的，并且在本领域中是众所周知的。例如，Garcia-CasalM.N.etal.JournalofNutrition,2007,137:2691-2695(Garcia-CasalM.N.等人，《营养学杂志》，2007年，第137卷，第2691-2695页)中公开了某些海洋藻类(也统称为海藻)具有157mg/100g藻类至196mg/100g藻类的高含量铁离子。作为另一种可选的天然食品配料来源，红蘑菇包含235.1mg/100g蘑菇原料(ChinaFoodComposition2012version,the2ndEdition,p57,editedbyNationalInstituteofNutritionandFoodSafety,ChinaCDC(《中国食物成分表》2012年，第2版，第57页，中国疾病预防控制中心营养与食品安全所编著))。
因此，食品工业长期需要寻找更好的新解决方案，来在更低的温度下更高效地氧化脂肪诸如动物脂肪牛脂，从而更具成本效益，并且反应时间更短。
本发明的目的是提高现有技术水平并提供克服至少一些上述不便的改进方案。具体地讲，本发明的目的是提供氧化脂肪的新方法，该方法在工业上可行，比本领域中的已知方法更具成本效益，而且该方法仍然依赖完全天然道地的配料。
本发明的目的可通过独立权利要求的主题实现。从属权利要求进一步拓展了本发明的构想。
因此，本发明在第一方面提供了用于加速脂肪氧化的方法，该方法包括以下步骤：
a)水解脂肪，以形成水解脂肪组合物；
b)在存在海藻的情况下，于100℃至140℃、优选地110℃至130℃的温度活化水解脂肪组合物，持续1至6小时的时间段。
在第二方面，本发明涉及可利用本发明的方法获得的活化脂肪组合物。
本发明的第三方面涉及用于改善食品组合物风味的方法，该方法包括以下步骤：将本发明的活化脂肪组合物添加到食品组合物中，然后任选地在风味反应过程(诸如美拉德反应过程)中进一步加工所述食品组合物，以获得风味反应产物。
又一方面是一种食物产品，该食物产品包含本发明的活化脂肪组合物或风味反应产物。
对于以化学品形态提供的铁和以不同天然来源形态提供的铁，本发明人已评估了它们作为配料在脂肪氧化过程中的效用。由此，本发明人首先发现，以游离的化学形态提供的铁离子显著加快了氧化速度。其证据在下文实例1中提供，其中，添加0.14重量％的葡萄糖酸亚铁将P-AV值从0.33(无铁的阴性对照)提高到2.48(有铁)。向脂肪氧化反应中添加等摩尔量的来自例如红蘑菇的天然来源配料形态的铁具有很小至不明显的催化作用。在实例部分可以发现，与没有铁的阴性对照相比，添加红蘑菇后的P-AV值只略微提高到0.63。
然而，本发明人惊讶地发现，当以海藻粉末的形式向脂肪氧化反应提供等摩尔量的铁时，脂肪氧化的速率显著提高。当使用由绿藻门(Chlorophyta)的物种浒苔(Enteromorphaprolifera)和条浒苔(Enteromorphaclathrata)制成的海藻粉末时，观察到氧化反应中最显著的提高。并且，昆布属植物(褐藻门的成员，通常被称为海带)的粉末在氧化反应中显示出了比含红蘑菇的对照粉末显著提高的作用。另外，与红蘑菇粉末相比，还有紫菜属(红藻门的成员)的粉末也显示出提高的氧化反应速率；但紫菜属和昆布属植物的粉末所含铁明显少于红蘑菇粉末。本文在下文实例部分中提供了细节和更多结果。
所以，现在可通过将食品级海藻粉末添加到脂肪和/或水解脂肪的活化热处理反应中，来以简单而且天然道地的方法显著加速脂肪氧化。由此，一方面将加快氧化反应的速度，另一方面更容易且更有效地产生风味化合物、呈味化合物以及它们的前体。所得活化脂肪组合物因此更富含天然风味化合物。此外，该活化脂肪组合物也更富含其他风味化合物的天然前体，可例如通过将此类活化脂肪组合物作为配料在其他风味反应过程中使用，来活化所述这些天然前体。实例5中示出了其证据，其中本发明的活化脂肪组合物被用作另一个热美拉德反应过程中的配料，并由经过训练的人类感官评定小组就特定风味属性的有无和强度对所得风味浓缩物进行测试。
因此，本发明能够降低脂肪或脂肪组合物的热活化所用的温度并减少其所需时间。结果是产生富有更强的新风味的活化脂肪组合物。脂肪活化反应现能够在更低的温度(例如不高于140℃、优选地不高于130℃的温度)下进行，所以反应组合物所需的加热少了很多，而且持续时间更短。这使得：i)热加工期间反应混合物损失的挥发性小分子量风味化合物少得多，从而得到风味更浓的活化脂肪组合物；并且ii)加工成本因加热反应所需的能量成本更少而减少，并且因加工反应更短而节省了时间。此外，使用海藻是非常天然的，不会被认定为化学化合物。消费者对海藻也有非常积极的印象，并将其视为天然的供铁来源，因此，在食物产品中使用海藻是非常受欢迎的。
附图说明
图1：绘制了活化牛肉脂肪的p-AV值，该活化牛肉脂肪是在有5重量％海藻浒苔或没有海藻浒苔的情况下于不同温度中获得。
图2：绘制了活化牛肉脂肪的p-AV值，该活化牛肉脂肪是在有5重量％海藻浒苔或没有海藻浒苔的情况下持续不同时间段而获得。
图3：绘制了活化牛肉脂肪的p-AV值，该活化牛肉脂肪在该方法的活化步骤期间所用海藻浒苔的量不同。
图4：对具有本发明所述活化脂肪的以及具有原脂肪的STB(风味热基料)的感官分析(图4A所用为牛肉脂肪；图4B所用为鸡肉脂肪)。
图5：具有6％原牛肉脂肪的牛肉STB的挥发性风味化合物作为对照在图5A中示出；而具有4％根据本发明的活化牛肉脂肪的牛肉STB在图5B中示出。
具体实施方式
本发明涉及用于加速脂肪氧化的方法，该方法包括以下步骤：
a)水解脂肪，以形成水解脂肪组合物；
b)在存在海藻的情况下，于100℃至140℃、优选地110℃至130℃的温度活化水解脂肪组合物，持续1至6小时的时间段。
术语“海藻”在本文中指宏观的多细胞海洋藻类，包括红藻(红藻门)、褐藻(褐藻门)和绿藻(绿藻门)的成员。
本发明所述脂肪可为动物脂肪，例如选自牛肉脂肪(牛脂)、鸡肉脂肪、羊肉脂肪或羊羔肉脂肪、猪肉脂肪诸如猪油。所述脂肪也可源自动物奶，例如乳脂、奶油、黄油、奶酪、脱水乳脂。本发明所述脂肪还可为源自植物的油，例如向日葵油、花生油、核桃油、藤椒油、菜籽油、大豆油、玉米油、橄榄油或芝麻油。也可以是例如可可脂或其他源自植物的固体脂肪。然而，优选的是，所述脂肪为动物脂肪。更优选的是，所述脂肪选自牛肉脂肪、鸡肉脂肪、羊羔肉脂肪和猪肉脂肪。这些脂肪有利地在本发明中使用，因为活化的脂肪主要用于制备烹饪食品用的加味和调味组合物，其中所述加味和调味组合物增强了对肉或脂肪风味的感官体验。此类风味物最好由源自这类肉源如牛肉、鸡肉、羊羔肉或猪肉的脂肪提供，其中这些脂肪还额外地贡献出它们固有的风味属性。
优选的是，在本发明方法的步骤a)中的水解为酶水解，优选地使用脂肪酶。因此，该步骤a)中的水解可处于40℃至60℃、优选地45℃至55℃的温度。相比如化学或其他物理水解方法，使用酶水解法的优势是可实现脂肪物质的基本完全水解，并且不使用任何刺激性化学物质或其他危险的干预措施。此外，水解反应可保持在相对较低的温度下，以最大程度减少存在于反应中的任何挥发性低分子量风味化合物的损失，从而限制了加热此类反应体系的成本。用于该酶水解步骤的脂肪酶可为例如得自诺维信公司(Novozymes)的lipaseS脂肪酶TL(lipaseSlipozymeTL)、得自帝斯曼公司(DSM)的Validase脂肪酶AN(ValidaselipaseAN)或Validase脂肪酶MJ(ValidaselipaseMJ)。所述酶通常以每100g脂肪100至1500mg的量添加至水解反应中。
在一个优选的实施例中，本发明所述方法的步骤b)中的海藻以占总水解脂肪组合物的至少0.5重量％的量存在。通常，海藻的量不大于总水解脂肪组合物的约20重量％。优选地，海藻的量为总水解脂肪组合物的1.0至10重量％、更优选约3重量％至7重量％。如下文所举例说明的，最佳催化效率(即添加海藻的成本和氧化产率之间)在3和7重量％之间。
优选的是，在本发明方法的步骤b)中，海藻以粉末状或糊状形式添加至脂肪或水解脂肪组合物。这是最具工业实用性和成本效益的方式。因此，粉末状或糊状海藻可在本发明方法的水解步骤a)之前、期间或之后添加到脂肪中；或者在反应时间段之前或期间添加到步骤b)中的水解脂肪组合物中。
在本发明所述方法的步骤b)中，海藻为绿藻(绿藻门)、褐藻(褐藻门)或红藻(红藻门)。海藻还可为这些藻类群体中两种或全部三种的成员组合。
在一个优选的实施例中，本发明所述方法的步骤b)中的海藻为绿藻(即绿藻门植物)，并且优选地选自石莼属或浒苔属。最优选的是，所述海藻为浒苔或条浒苔。
在又一个优选实施例中，本发明所述方法的步骤b)中的时间段为1.5至3.5小时，优选地1.5至3.0小时。甚至更优选地，该时间段为约2.0至2.5小时。该时间段越短，则加热步骤中挥发性化合物损失得越少，该过程所花费的资金越少。
本发明的另一方面涉及可利用本发明的方法获得的活化脂肪组合物。
本发明的又一方面涉及用于改善食品组合物风味的方法，该方法包括将本发明的活化脂肪组合物添加到所述食品组合物中的步骤。优选的是，包含添加的活化脂肪组合物的食品组合物在风味反应过程中、优选地在美拉德反应过程中被进一步加工，以获得风味反应产物。
本发明还涉及一种食物产品，该食物产品包含如上所述的本发明的活化脂肪组合物或风味反应产物。该食物产品可为浓缩调味料或加味产品、调味品、调味酱、调味肉汁或者即食食物产品。
本领域技术人员将理解，他们可以自由地组合本文所公开的本发明的所有特征。特别是针对本发明所述用于加速脂肪氧化的方法所描述的特征可与本发明所述的用于改善食品组合物风味的方法以及活化脂肪组合物和食物产品的产品权利要求相组合；反之亦然。此外，可以组合针对本发明的不同实施例所描述的特征。
参见附图和以下实例后，本发明的更多优点和特征是显而易见的。
实例1：
脂肪活化：方法和结果
第一步：将10重量％的水和0.5重量％的脂肪酶(得自诺维信(Novozymes)的脂肪酶TL100L(LipozymeTL100L))添加到牛肉脂肪(牛脂)中，然后在控温反应容器中于45℃下温育2.5小时，以此对该脂肪进行酶水解。
第二步：如表I所指明的那样将催化剂添加到水解牛肉脂肪中。然后在表I所示的条件下热处理该混合物。之后将该混合物(即活化脂肪组合物)冷却至室温。
然后根据国际标准化组织提供的官方方法(ISO6885:2006(E))测定了活化脂肪组合物中的脂肪氧化程度，该官方方法即通过使二次氧化产物如醛和酮与对氨基苯甲醚反应生成吸收350nm波长光的产物来测定其是否存在。然后测定了不同混合物的P-AV吸收值，由此，P-AV值越高，则脂肪组合物中产生的二次氧化产物越多。接近0(零)的P-AV值表示二次氧化产物不存在，由此说明脂肪很少氧化至没有氧化。高P-AV值指示了存在于脂肪混合物中的二次氧化产物的量，由此说明脂肪活化的程度。
P-AV值结果在表I中示出。
表I
脂肪活化的结果如下：
所有样品在每100g脂肪2.5L/min的空气泵动下发生反应。
根据标准技术测定了本发明实例中所用的每种催化剂的适宜铁含量，结果如表II所示。
表II
脂肪活化过程中样品所用催化剂提供的铁量：
因此，样品2、5、6、7和9在脂肪活化反应中全都包含约等摩尔量的铁。然而，样品3和4包含的铁总量明显较少。
结果表明，游离铁离子可充当脂肪氧化催化剂：样品6包含葡萄糖酸亚铁，与不含添加铁的阴性对照样品1相比，该样品的P-AV值明显升高。红蘑菇粉末(样品7)虽然包含与样品6大约等量的铁，但在该反应中基本上没有起到催化剂的作用。
从上述结果可明显看出，如表I所示的不同海藻制成的粉末(即样品2至5)，以及含铁量与样品6和7相似甚或更低的粉末在脂肪活化过程中充当催化剂。具体地讲，从样品2和样品5可明显看出，由浒苔属植物(即浒苔和条浒苔)制成的海藻粉末起到了很好的催化剂作用，是本发明最优选的解决方案。褐藻类昆布属植物的海藻粉末(样品4)也表现出明显超过阴性对照样品1和红蘑菇粉末样品7，紫菜(红藻类)的粉末也一样；尽管事实上，这些海藻粉末包含的铁量少得多。因此，在所提出的用于加速脂肪氧化的方法中，所有经测试的海藻粉末都比另一种生物材料红蘑菇粉末表现出更好的催化剂作用，所述红蘑菇粉末与这些绿藻类海藻的粉末具有大约等摩尔量的铁。
这些结果在125℃的反应温度下被进一步确认，其中样品9仍比样品8提供更好的脂肪氧化结果。
实例2：
脂肪氧化反应中海藻作为催化剂相对于反应温度的影响
在有和没有海藻存在的情况下，测定了反应温度对于氧化反应加速的影响。使用了与如实例1所述相同的实验方法。
用与实例1中样品1和2所用相同的方式重复实验，不同的是活化反应的温度在100℃和160℃之间变化。然后如上所述测定了不同反应终产物的P-AV值。结果在图1中示出。
从这些结果可以得出结论，没有催化剂的样品只在受到约130℃以上温度热处理2.5小时的时候才开始产生二次氧化产物。而在相同条件下受到热处理时，有海藻作为催化剂的样品在约110℃即已开始产生此类二次氧化产物。在125℃，已有相当一部分二次氧化产物产生，超过对照样品在例如160℃所能生成的二次氧化产物。
实例3：
海藻作为催化剂相对于脂肪氧化反应所需时间的影响
在有和没有海藻存在的情况下，测定了反应时间段对于氧化反应加速的影响。使用了与如实例1所述相同的实验方法。
用与实例1中样品1和2所用相同的方式重复实验，不同的是反应时间段在1至6小时之间变化。然后如上所述测定了不同反应终产物的P-AV值。结果在图2中示出。
从这些结果可以得出结论，没有催化剂的样品只在受到至少2小时或更长时间热处理的时候才开始产生二次氧化产物。而在相同条件下受到热处理时，有海藻作为催化剂的样品在更早时候就已开始产生此类二次氧化产物，并且在1.5小时后产生的P-AV值已高于对照样品在2.5小时后所能显示出的P-AV值。在2.5小时处，有海藻存在的样品已产生大量二次氧化产物，而没有催化剂的样品仍处在开始产生此类化合物的早期阶段。
实例4：
海藻剂量对脂肪氧化反应加速的影响
测定了添加到脂肪活化反应中的不同量海藻的影响。使用了与如实例1所述相同的实验方法。
用与实例1中样品2所用相同的方式重复实验，不同的是所添加的海藻的量在0.5和9重量％之间变化。然后如上所述测定了不同反应终产物的P-AV值。结果在图3中示出。
从这些结果可以得出结论，海藻量为0.5重量％或更多量时产生了二次氧化产物。还可以看出，在这种特定实验设置下，向反应混合物中添加约9重量％或略微更多的海藻时，催化效果达到饱和。可确定海藻的最佳用量在大约3重量％和7重量％之间。
实例5：
含活化脂肪的加工风味物与含非活化脂肪的加工风味物的感官分析比 较
为了验证活化脂肪组合物在作为配料进一步在美拉德过程风味反应中使用时的影响，将活化牛肉脂肪组合物(即实例1的样品2)以及一种鸡肉脂肪组合物添加到美拉德风味反应的反应混合物中并进一步加工，其中所述鸡肉脂肪组合物以与样品2相同的方式制备，但是以鸡肉脂肪代替了牛肉脂肪。为此，如文件WO2012/080175A1中实例1和2分别所公开那样，将按总反应混合物计4重量％的活化脂肪组合物融合到牛肉或鸡肉风味调味反应混合物中，然后按所述文件中所描述的那样进一步加工，获得风味热基料(STB)。然后由专业感官评定小组并通过气相色谱-质谱联用仪GC-MS分析来评估有和没有添加活化脂肪组合物的比较结果。结果分别在图4和图5中示出。
如从图4A中可以看出的那样，相比于没有添加活化牛肉脂肪的对应反应产物，含对应活化牛肉脂肪的牛肉风味反应产物显示出明显更强且更显著的肉和脂肪韵味。如在图4B中可以看出的那样，鸡肉风味反应产物同样如此。其中，相比于没有添加活化鸡肉脂肪的对应反应产物，活化鸡肉脂肪明显有助于产生更强的鸡肉风味韵味、浓郁型和口覆感以及肉味韵味。
实例6：
含活化脂肪的加工风味物与含非活化脂肪的加工风味物的GC-MS分 析比较
使用GC-MS技术，进一步分析了如实例5那样制备的样品的挥发性化合物。
用SPME纤维(75μm，碳分子筛/聚二甲基硅氧烷)对挥发性化合物进行采样，然后用气相色谱质谱联用仪(FinnigantraceGC/MS，得自美国菲尼根公司(Finnigan,USA))将其分离。首先，将1.2g牛肉STB溶解在100mL热水中。称量3g溶液并置于15mL小瓶中。在顶部空间有SPME纤维存在的情况下，用PTFE/BYTL隔膜密封小瓶，并在55℃下将其平衡30min。到达平衡时间后，在250℃下以不分流模式进行3min注射。用毛细管柱DB-WAX(30m×0.25mm×0.25μm，美国加利福尼亚州福尔松J&W科技公司(J&WScientific,Folsom,CA,USA))分离挥发性化合物。如下所述进行分离：烘箱温度保持在40℃3min，然后以5℃/min的速率升高到100℃，再以12℃/min升高到230℃，然后维持在230℃10min。用线速度为1.8mL/min的氦气(99.999％)作为载气。用质谱仪(MS)了分析化合物。在电子轰击模式下以70ev的能量电压和35Ua的发射电流获得了质谱。将检测器的扫描范围设置为35-450m/z，速率设置为4.45次扫描/秒。
通过将挥发性化合物的质谱与Wiley、NIST和Replib库进行对比，并且通过将它们的科瓦茨指数(KIs)与标准化合物的科瓦茨指数以及文献数据进行比较，来识别挥发性化合物。用一系列在相同色谱条件下注入的正构烷烃计算了化合物的线性KI，并与现有文献数据进行比较。
用GC/MS测定了识别的挥发性化合物的量。通过计算总离子流，测量了峰面积。
如图5A和图5B中所提供的，在GC-MS结果中确认了这些发现。含6％原牛肉脂肪的牛肉STB的挥发性风味化合物作为对照在图5A中示出，而含4％根据本发明的活化牛肉脂肪的牛肉STB在图5B中示出。
结果显示，相比于添加未活化牛肉脂肪的牛肉反应产物(图5A)，添加了活化牛肉脂肪组合物的牛肉反应产物释放出更多具有更强风味强度的挥发性风味化合物(图5B)。特别地，可以观察到从含活化脂肪的反应产物中释放出更多赋予脂肪和肉味的醛类和呋喃类化合物。

Claims (15)

1.一种用于加速脂肪氧化的方法，所述方法包括以下步骤：
a.水解所述脂肪，以形成水解脂肪组合物；
b.在存在海藻的情况下，于100℃至140℃、优选地110℃至130℃的温度活化所述水解脂肪组合物，持续1至6小时的时间段。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述脂肪是动物脂肪。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述脂肪选自牛肉脂肪、鸡肉脂肪、羊羔肉脂肪、猪肉脂肪或乳脂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中步骤a)中的所述水解为酶水解，优选地使用脂肪酶。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤a)中的所述水解是处于40℃至60℃、优选地45℃至55℃的温度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中步骤b)中的所述海藻以占所述水解脂肪组合物的至少0.5重量％的量、优选地以占所述水解脂肪组合物的1.0至10重量％的量存在。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中步骤b)中的所述海藻以粉末状或糊状形式添加至所述脂肪或所述水解脂肪组合物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中步骤b)中的所述海藻为绿藻(绿藻门(Chlorophyta))、褐藻(褐藻门(Phaeophyta))、红藻(红藻门(Rhodophyta))、或它们的组合。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述绿藻(绿藻门(Chlorophyta))为浒苔属(Enteromorpha)，优选地选自浒苔(Enteromorphaprolifera)或条浒苔(Enteromorphaclathrata)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤b)中的所述时间段为1.5至3.5小时。
11.一种活化脂肪组合物，所述活化脂肪组合物可利用根据权利要求1至10中任一项所述的方法获得。
12.一种用于改善食品组合物风味的方法，所述方法包括将权利要求11所述的活化脂肪组合物添加到所述食品组合物中的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中包含所述添加的活化脂肪组合物的所述食品组合物在风味反应过程中被进一步加工，优选地在美拉德反应过程中被进一步加工，以获得风味反应产物。
14.一种食物产品，所述食物产品包含权利要求11所述的活化脂肪组合物或权利要求13所述的风味反应产物。
15.根据权利要求14所述的食物产品，所述食物产品可为浓缩调味料或加味产品、调味品、调味酱、调味肉汁或者即食食物产品。
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