CN107319481A - 一种以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法，包括：1）取鸭骨架预处理；2）高温蒸煮获得鸭骨架提取物骨清汤；3）取骨清汤，加入风味蛋白酶酶解制得骨汤酶解液；4）取鸭骨汤酶解液进行美拉德反应获得香精液。本发明从鸭骨架中蛋白提取率达到70.26%，最大程度地利用了鸭骨副产物；利用酶解后的鸭骨汤为原料制得的香精具有浓郁的风味，可以为高质量鸭骨架衍生化产品的开发提供参考。将制备的美拉德反应液应用于烤鸭腿中，不仅能使低温肉制品烤鸭腿达到增香上色的效果，而且通过降低烤制温度还能达到减少苯并（a）芘等有害物质的生成。避免了浪费、减少了污染为开发高品质鸭骨架衍生化产品提供新道路，为工业上制备香精提供参考价值。
Description
技术领域
本发明属于食用香精技术领域，具体涉及一种以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法。
背景技术
根据联合国粮农组织(FAO)统计，2010年全球鸭肉总产量420万吨，而中国产量占了全球总产量的69％。随着畜禽业的发展，带来的是加工过程中产生的大量鸭骨架。鸭骨架中不仅含有大量的胶原蛋白，而且丰富的钙、锌等微量元素和多种生物活性成分。但是大部分鸭骨架资源被丢弃或者以很低的价格出售，不仅使鸭骨架中的营养物质没有得到充分地利用而造成资源的浪费，而且会因为其富含营养成分污染环境。因此，有效地利用鸭骨架资源开发高值化产品从而实现其商业价值就很有必要。
随着人们对畜禽骨骼的深入研究，对骨的营养价值也有了更深层的认识。畜禽骨骼中富含蛋白质、脂肪、软骨素以及多种矿物质如锌、磷、钙、铁、镁等，且含量是鲜肉的数倍。不同骨骼的营养成分见表1，其中，畜骨中的钙和磷含量比近似2:1，是人体最佳的吸收比例。骨骼中的蛋白质90％为胶原、骨胶原及软骨素，有加强皮层细胞代谢和防止衰老的功效。骨中含有构成蛋白质的所有氨基酸比例均衡、必需氨基酸水平高,属于优质蛋白。骨头脂肪酸中含有人体最重要的必需脂肪酸亚油酸以及多种脂肪酸,可以作为优质食用油。鲜骨中还含有大量的钙磷盐、生物活性物质、镁、钠、铁、锌、钾、氟盐、柠檬酸盐和多种维生素等,骨髓中有大脑不可缺少的磷脂质、磷蛋白等。另外,骨骼中钙磷含量高，分别为19.3％和9.39％。综上所述，骨是一种名副其实的营养源。
表1牛骨、猪骨、羊骨和鸡骨中的主要营养成分
| 名称 | 水分含量/％ | 蛋白质含量/％ | 脂肪含量/％ | 灰分含量/％ | 钙含量/％ |
| 牛骨 | 64.2 | 11.5 | 8.0 | 15.4 | 5.4 |
| 猪骨 | 62.7 | 12.0 | 9.6 | 11.0 | 3.1 |
| 羊骨 | 65.1 | 11.7 | 9.2 | 11.9 | 3.4 |
| 鸡骨 | 65.6 | 16.3 | 14.5 | 3.1 | 1.0 |
目前，从畜禽骨骼中提取蛋白质的方法主要有酸或碱水解法、酶解法及高温高压蒸煮法等。其中利用酶解提取骨蛋白是目前研究的热点，国内外对此进行了大量的研究，并对其在工业化的应用提供了很多的参考价值。酶解是一种有效利用提高骨蛋白的方法，可将不易被人体消化吸收的胶原蛋白水解为多肽，提高其营养和功能特性，因为酶解法具有温和、易控、高效、安全、产物功能多样性的优点，已经成为蛋白质资源深加工领域最有效、富有前景的技术。而目前国外的研究报道也多集中在利用酶解法提取骨胶原蛋白，如Surouka等采用胃蛋白酶进行酶解鸡骨架，得到了酶解工艺条件；Linder等研究了牛骨骼酶解的优化工艺条件；Fonkwe等采用木瓜蛋白酶水解鸡骨架，得到的水解产物主要由游离氨基酸和小于6500Da的肽段组成。国内也有这方面的报道，杨铭铎等通过对猪骨进行超声波预处理和双酶水解，得到了其最佳处理条件；曾晓房等用不同蛋白酶酶解鸡骨架，并对酶解底物中的氨基酸和肽段进行了研究，发现胰蛋白酶比较适用于酶解鸡骨架制备风味基料。虽然有很多人研究了酶解法提取蛋白，但是由于骨蛋白坚硬的结构使得该方法很难得到大量的蛋白质。另外，由于酸或者碱水解的方法在工业上很难顺利地实现操作，因此不考虑该水解方法。高温高压蒸煮是提取骨骼中营养成分的有效方法，如曹雁平等对猪骨的蒸煮工艺进行了比较深入地研究；由于这种方法不添加任何化学物质被认为是一种绿色的工艺能够有效地从骨中提取蛋白质，因此国内生产风味料的厂家大多采用这种方法提取骨中的蛋白质等营养成分。
目前工业上有效利用骨资源的主要途径是用来制备肉味香精香料，从而极大地使鸭骨架资源得到增值。肉味香精是利用氨基酸或者蛋白质和还原糖作为底物经美拉德反应制备成的肉香味浓郁的物质。这种方法不仅克服了单一化学物质合成香料制成的产品香气不逼真的缺点，而且还能应用于肉制品加工，使加工的肉制品具有美好的色泽和风味、减少有害物质等优点，从而受到消费者的喜欢。目前利用鸭骨架副产物制备肉味香精的研究尚较少，因此有效利用畜禽骨等副产物生产高质量的衍生化产品将成为今后的一个研究方向。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法，不仅避免了浪费、减少了污染为开发高品质鸭骨架衍生化产品提供新道路，还可以为工业上制备香精提供参考价值，同时为人们健康饮食提供思路和方法。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法，包括以下步骤：
1)取鸭骨架，去除鸭骨架上非骨物质剔除下来，保证带肉率不超过5％，然后将鸭骨架切碎，确保鸭骨架的最大颗粒直径控制在不超过1cm；将切碎的鸭骨架用水清洗，将血水弃去，然后将鸭骨架自然晾干，混合均匀后贮藏于-20℃冰箱里备用；
2)取步骤1)产物，加入蒸馏水，放入高压灭菌锅中，110～130℃进行高温蒸煮1～6h，冷却至室温，所得骨汤离心，将骨油去除后得到骨清汤，测定蛋白质含量；其中，水骨g/mL比为1～6:1；
3)取步骤2)得到的骨清汤，加入风味蛋白酶，混合均匀，用NaOH溶液调节pH，然后置于恒温水浴锅中加热，保温酶解；酶解结束后放置在沸水浴灭酶活，采用双层纱布过滤，即制得骨汤酶解液；
4)取鸭骨汤酶解液，加入L-半胱氨酸盐酸盐、硫胺素和D-木糖，然后用 NaOH溶液调节pH4-8，80-120℃进行美拉德反应30-90min；反应结束后，冷却至室温，4℃保存。
步骤1)中，非骨物质包括鸭骨架上的残留的肉、脂肪、内脏。
步骤2)中，温度为130℃，水骨比为5.15:1g/mL，高温蒸煮4.72h。
步骤3)中，添加4％的L-半胱氨酸盐酸盐、4％的硫胺素和12％的D-木糖作为美拉德反应前体物质。
步骤3)中，美拉德反应的温度为115℃、pH为7.0、时间为60min。
所述的以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法所获得的香精液。
所述的香精液在烧烤中的应用。
有益效果：与现有技术相比，本发明的以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法具有以下优点：
1)温度为130℃、水骨比为5.15:1g/mL、时间为4.72h的条件下，从鸭骨架中蛋白提取率达到70.26％，从而最大程度地利用了鸭骨副产物。因此，高温高压蒸煮可以提供一种有效的方法，在没有化学试剂的情况下从鸭骨架中提取除了大量的蛋白质，可以为鸭骨的有效利用提供理论支持和数据参考。
2)利用酶解后的鸭骨汤为原料，添加4％的L-半胱氨酸盐酸盐、4％的硫胺素和12％的D-木糖作为美拉德反应前体物质，在115℃、pH为7.0、时间为60min 条件下，制得的香精具有浓郁的风味，可以为高质量鸭骨架衍生化产品的开发提供参考。
3)将制备的美拉德反应液应用于烤鸭腿中，不仅能使低温肉制品烤鸭腿达到增香上色的效果，而且通过降低烤制温度还能达到减少苯并(a)芘等有害物质的生成。
4)不仅避免了浪费、减少了污染为开发高品质鸭骨架衍生化产品提供新道路，还可以为工业上制备香精提供参考价值，同时为人们健康饮食提供思路和方法。
附图说明
图1是不同温度对蛋白质提取率的影响结果图，n＝3；
图2是不同水骨比对蛋白质提取率的影响结果图；n＝3；
图3是不同蒸煮时间对蛋白质提取率的影响结果图；n＝3；
图4是不同反应温度对美拉德反应产物褐变程度的影响结果图；n＝4，p＜ 0.05；
图5是不同反应pH对美拉德反应产物褐变程度的影响结果图；n＝4；
图6是不同反应时间对美拉德反应产物褐变程度的影响结果图；n＝4；
图7最佳条件下香精的挥发性化合物总离子流图；
图8是对照组烤鸭腿风味成分总离子流图；
图9是加增香液组烤鸭腿风味成分总离子流图；
图10是苯并(a)芘标准曲线图；
图11是苯并(a)芘标准色谱图(150ng/mL)；
图12是处理组烤鸭腿标准色谱图。
具体实施方式
下面集合具体实施例对本发明做进一步的说明。以下实施例中使用的材料和测定方法为：
鸭骨架：购于山东新希望六和有限公司。
鸭骨架基本营养成分测定
水分测定的方法：参照GB 5009.3—2010《食品安全国家标准食品中水分的测定》恒重干燥法；
灰分测定的方法：参照GB/T 9695.18—2008《肉与肉制品总灰分测定》高温灼烧法；
蛋白质的测定方法：参照GB 5009.5—2010《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》凯氏定氮仪测定法；
粗脂肪的测定方法：参照GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的测定》索氏抽提法。
蛋白质提取率的计算：即从鸭骨架中高温蒸煮后提取的蛋白质占鸭骨架蛋白质总量的百分比。公式如下：
式中：P为蛋白质提取率/％；m0为鸭骨架的质量；m1为鸭骨汤的质量； C0为鸭骨架中蛋白质的百分含量；C1为鸭骨汤中蛋白质的百分含量。
甲醛滴定法测定骨汤的水解度：(1)首先称取3g左右(精确到0.001g)酶解后的鸭骨汤于锥形瓶中，加入60mL蒸馏水，混合均匀，然后用0.05mol/L NaOH标准溶液滴定至酸度计指示pH为8.2，记录消耗NaOH标准溶液的量。(2) 接着加入10mL甲醛溶液后混匀，再用0.05mol/L NaOH标准溶液滴至pH为9.2，同时记录消耗的NaOH的量。(3)取80mL蒸馏水置于烧杯中，先用0.05mol/L NaOH滴至pH为8.2,加10mL中性甲醛溶液，用0.05mol/L NaOH标准溶液滴至 pH为9.2，做空白试验。(4)计算公式如下：
式中：X为氨基氮含量(g/100g)；V为加甲醛后滴至pH值9.2NaOH消耗量；V0为空白加甲醛后滴至pH为9.2时NaOH消耗量；M为样品质量；c为 NaOH标准溶液的摩尔浓度。
MRPs吸光度测定：将美拉德反应液稀释10倍，以蒸馏水为参照，使用酶标仪测定在420nm处的吸光度值。
挥发性风味成分的检测：制得的香精采用SPME结合GC-MS的方法检测挥发性风味成分，等待采用的固相微萃取萃取头(75μm CAR/PDMS萃取头)老化完成，取5mL反应液放置于20mL样品瓶中，在自动进样器上进行分析。色谱分离条件：TR-5MS弹性石英毛细管柱(30m×0.25mm×1μm)；载气为高纯氦气，载气流速为0.9mL/min；程序升温：第一阶段初始温度为40℃，保持2min，然后以5℃/min的速率升高到60℃，再以6℃/min的速率升高到120℃；第二阶段以12℃/min的速率升高到250℃恒定保持10min。质谱条件：电离方式：电子轰击；发射电流：350μA；电子能量：70eV；检测器电压：350V；离子源温度：200℃；接口温度为250℃。利用计算机比较离子图和MANILIB，NSITDEMO， REPLIB，WLILEY四个标准谱库进行成分鉴定，以相似系数(similar index,SI) 大于700作为定性依据，香精挥发性风味成分的相对百分含量按照峰面积归一化法进行计算。
色泽的测定：肉色采用于感官自然灯光下进行，光源为65D(色温为6500K 的白昼光)，采用便携式色差仪测定烤鸭腿表面的色泽参数，L*表示亮度值；a* 表示红度值，b*表示黄度值。
烤鸭腿中苯并(a)芘的检测：1)苯并(a)芘标准溶液的制备：苯并(a) 芘标准储备液(15μg/mL)：准确称取苯并(a)芘0.0150g于1000mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度，避光置于4℃冰箱中保存。苯并(a)芘标准中间液 (150ng/mL)：准确量取1mL标准储备液，用甲醇稀释至10mL，再从中准确量取1mL，置于10mL容量瓶中，用甲醇稀释成150ng/mL浓度的苯并(a)芘标准工作液。苯并(a)芘标准工作液：分别取0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00mL标准工作液，用甲醇定容至1mL(其浓度分别为0、30、60、90、120、150ng/mL)，分别吸取10μL进样，以峰面积为纵坐标，苯并(a)芘的浓度为横坐标，绘制标准曲线。此方法的最低检出限为0.5μg/kg。2)样品的处理：将制得的烤鸭腿去骨后将肉粉碎，混合均匀，储存于洁净的样品瓶中，并注明标记，留一部分防止于-18℃冰箱中保存以备用。称取2g(精确到0.001g)样品，加入5mL正己烷，旋涡混合30s，在40℃条件下超声提取10min，然后4000r/min条件下离心5min，将上清液转移。再加入5mL正己烷重复提取一次，将两次得到的上清液合并。采用BaP固相萃取专用柱，用30mL正己烷活化柱子，然后将需要净化的上清液转移进柱子，以1mL/min的速度收集净化液，再加入50mL净化液洗脱柱子，继续收集净化液。然后将得到的净化液在40℃条件下旋转蒸至大约为1mL左右，然后转移至进样小瓶，在40℃氮气流下浓缩至干，再用1mL左右正己烷清洗净化液的瓶子并浓缩至干。取1mL甲醇加入到进样小瓶，复溶30 s，最后过微孔滤膜后进样测定。3)色谱条件：Hyper C18 5um 4mm×150mm (Atlanticd柱)反相色谱柱；流动相：乙腈+水(88+12)，用前过滤膜，脱气；流速：1.0mL/min；荧光检测器：激发波长384nm，发射波长406nm；柱温： 35℃；进样量：20μL。
实施例1鸭骨架副产物的提取
1、鸭骨架的前处理
取鸭骨架在4℃冷库里解冻一夜，用小刀将鸭骨架上的残留的肉、脂肪、内脏等非骨物质剔除下来，保证带肉率不超过5％，然后用菜刀将鸭骨架切碎，因为骨头颗粒大小会对蛋白质的提取有一定影响，因此本实施例将鸭骨架的最大颗粒直径控制在不超过1cm。将切碎的鸭骨架用水清洗5次，并将血水弃去，然后将鸭骨架自然晾干，混合均匀后贮藏于-20℃冰箱里备用。
2、鸭骨架基本营养成分测定
取出粉碎后的样品骨，分别测定鸭骨架的基本营养成分，样品作6次平行。结果如表2所示，从表2可以看出，蛋白质含量占鸭骨架的18.86％，略高于董海英的文献报道结果(15.4％)，高于牛奶(3.5％)和鸡蛋(13.3％)，但与鸡骨中蛋白质的含量(19％)相当。
表2鸭骨架营养成分表(n＝6)
| 成分 | 水分 | 灰分 | 脂肪 | 蛋白质 |
| 含量(％) | 54.18±2.03 | 15.84±0.61 | 10.87±0.43 | 18.86±0.61 |
注：含量以均值±标准偏差表示
3、高压蒸煮
在-20℃储存的鸭骨架(混合骨)样品放置于4℃冷库里解冻24h，解冻后将骨表面的水分用吸水纸吸干，称取5g样品于50mL的烧杯中，加入一定量的蒸馏水，然后用铝箔纸将烧杯口密封，并用橡皮筋包扎后放入高压灭菌锅(HVE-50 立式高压灭菌锅，日本Hirayama公司)中进行高温蒸煮，冷却至室温，所得骨汤在16000g条件下离心15min，将骨油去除后得到骨清汤，测定蛋白质含量，计算出蛋白质提取率。
1)控制蒸煮时间为3h，水骨比为5:1(g/mL)，设置温度梯度为110℃、120℃和130℃，检测蛋白质提取率，结果如图1所示，从图1中可以看出，反应温度在110℃和130℃之间，蛋白质提取率随着温度的升高几乎呈直线增大(p<0.05)，反应温度在110℃、120℃和130℃时的蛋白质提取率均有显著性差异(p<0.05)。因此，温度高有利于鸭骨架中内容物的溶出，但是当温度超过130℃时，会对工厂生产所需要的设备有很高的要求。在工业生产中，温度选择一般不超过130℃。综上反应温度选择130℃为最佳条件，此时蛋白质提取率最高。
2)控制蒸煮时间为3h，温度为130℃，设置水骨比梯度为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1和6:1(g/mL)，检测蛋白质提取率，结果如图2所示，由图2可以看出，随着水骨比的增大，蛋白质提取率先逐渐升高后趋于稳定。当水骨比为1:1(g/mL) 时，由于水和骨不能够完全接触，导致蛋白质提取率很低；当水骨比小于5:1 (g/mL)时，蒸馏水含量越高越有利于鸭骨架中蛋白质的溶出，各处理组之间均有明显性差异(p<0.05)；水骨比在5:1和6:1(g/mL)时，两处理组之间没有显著性差异(p>0.05)，表明蛋白质的溶出在水骨比为5:1(g/mL)时达到稳定。考虑到工厂实际情况，选择水骨比为5:1(g/mL)最佳。
3)控制温度为130℃，水骨比为5:1(g/mL)，设置蒸煮时间梯度为1h、2h、 3h、4h、5h和6h，检测蛋白质提取率，结果如图3所示，从图3中可以看出，随着蒸煮时间的增大，蛋白质提取率呈现先升高后稳定的趋势。蒸煮时间在1-4h 之间时，蛋白质提取率逐渐增大(p<0.05)，各处理组之间均有显著性差异；在 4-6h之间时，蛋白质的溶出达到饱和，各处理组(4h、5h和6h)的蛋白质提取率没有显著性差异(p>0.05)。因此，为工业生产上节约能源，选择4h为最佳提取时间。
4)根据1)、2)3)的结果，采用中心组合设计对水骨比和反应时间两个因素进行响应曲面设计，响应曲面的试验因素及水平见表3。
表3响应曲面因素及水平表
利用Design Expert 8.0.6软件设计，产生13组试验，每组试验重复3次，取平均值。响应曲面设计(CDD)及试验结果见表4。
表4响应曲面试验方案及结果(n＝3)
利用Design Expert8.0.6软件对实验数据进行分析，并且建立回归方程，以蛋白质提取率最大化为指标来确定最佳条件，结果见表5。
表5模型方差分析(蛋白质提取率)
注：X1代表水骨比；X2代表时间。
从表5可以看出，蛋白质提取率的回归模型的P值小于0.0001，表明该模型高度显著；模型的R2为0.9752，表明该模型能解释97.52％响应曲面的变化，仅有总变异的2.48％不能用此模型解释；模型的校正R2为0.9575，接近于1；失拟项P值为0.1185，大于0.05，表明该模型的拟合程度良好，实验的误差较小。以上数据均表明该模型是比较合适的，能够预测水骨比和蒸煮时间对蛋白质提取率的影响变化强弱。从表中还可以看出，一次项X1、X2以及二次项X12的P值均小于0.0001，表明对蛋白质提取率的影响极为显著；二次项X22的P值小于 0.05，对蛋白质提取率的影响显著，而二次项X1X2的P值大于0.05，因此对蛋白质提取率的影响不显著。
以蛋白质提取率为响应值，利用软件对实验数据进行最优化求解，由于工业生产中要将骨汤进行浓缩，为了节约能源，选择骨水比较小的数据，由此得到最佳的反应条件为温度130℃、水骨比为5.15:1(g/mL)、蒸煮时间为4.72h，在此条件下，蛋白质的提取率为69.62％(预测值)，此时蛋白质的提取率达到最大值。
5)对获得的最佳条件进行验证，结果见表6。从中可以知道，预测值与试验值非常接近，误差只有0.92％(远小于5％)，证明该模型的可靠性。
表6验证试验结果
实施例2鸭骨架副产物制备香精
1、骨汤的大量制备
方法同实施例1，蒸煮温度为130℃、时间为4.72h、水骨比为5.15:1g/mL 制得的鸭骨汤(蛋白质的质量分数为3.12％，即100mL骨汤中含有3.12g蛋白质)，放置于-18℃冰箱里保存备用。
2、骨汤的酶解
将得到的鸭骨汤置于2L的大烧杯中，按照酶底比3％(w/w，100g底物中添加3g酶)加入风味蛋白酶(南京瑞翼特生物科技有限公司)，混合均匀，用 0.5mol/L的NaOH溶液调节pH为7.0，然后用保鲜膜封口后置于恒温水浴锅中加热，保持温度在50℃。酶解过程中每隔20min混匀一次，防止产生沉淀，酶解时间为4h。酶解结束后放置在沸水浴15min灭酶活，采用双层纱布过滤，即制得骨汤酶解液。
本实施例所得的鸭骨汤经过酶解后，测得其水解度为30.12％。
3、增香上色液的制备方法
取鸭骨汤酶解液，加入4％的L-半胱氨酸盐酸盐、4％的硫胺素和12％的D- 木糖，然后用10mol/L的NaOH溶液调节pH，用四层铝箔纸包裹瓶口，穿刺一定量的小孔，并用八层纱布最后在一定的反应温度和时间进行美拉德反应。反应结束后，冷却至室温保存于4℃冰箱里。
1)固定反应pH为7.0，反应时间为60min，反应温度对美拉德反应的褐变程度见图4。从图4中可以看出，随着温度的升高，美拉德反应产物在420nm 处的吸光度值越大，美拉德反应在第三阶段产生的类黑精物质越来越多，则褐变程度呈显著上升趋势，各温度之间在420nm处的吸光度值均有显著差异(p＜ 0.05)。
不同温度之间的感官评定结果见表7，利用SPSS软件计算出统计量F＝25.3，与临界值进行比较，F值＞临界值(p＝0.01)＝13.28，即样品间差异极显著，通过多重比较和分组的方法将样品划分3组，即为D C B E A。这说明在0.01显著水平上，D样品和C样品的风味最好，B次之，E和A样品的风味最差，A组 (80℃)肉香味很淡，而E组(120℃)焦糊味很重。D和C没有显著差异，但是D组褐变程度最高，因此选择D组，即110℃为最佳的反应温度。
表7不同温度下香精的感官评定结果
2)控制反应温度为110℃，反应时间为60min，反应温度对美拉德反应的褐变程度图5，从图5中可以看出，随着pH的升高，美拉德反应产物在420nm 处的吸光度值越大，美拉德反应产生的类黑精物质越来越多，则褐变程度呈显著上升趋势，各pH梯度之间在420nm处的吸光度值均有显著差异(p<0.05)。
不同pH之间的感官评定结果见表8，利用SPSS软件计算出统计量F＝18.5，与临界值进行比较，F值＞临界值(p＝0.01)＝13.28，即样品间差异极显著，通过多重比较和分组的方法将样品划分3组，即为D C B E A。这说明在0.01的显著水平上，D样品的风味最好，C次之，B、E和A样品的风味最差，因此选择 D组，即pH为7.0时是最佳的反应pH。
表8不同pH下香精的感官评定结果
3)控制美拉德反应的pH为7.0，温度为110℃，反应时间对美拉德反应的褐变程度见图6。从图6中可以看出，随着反应时间的升高，美拉德反应产物在 420nm处的吸光度值逐渐增大，因此美拉德反应产生的类黑精物质越来越多，则褐变程度同样呈显著上升趋势，各反应时间之间在420nm处的吸光度值均有显著差异(p＜0.05)。
表9不同时间下香精的感官评定结果
不同反应时间之间的感官评定结果见表9，利用SPSS软件计算出统计量 F＝23.3，将其与临界值进行比较，F值＞临界值(p＝0.01)＝13.28，即样品间差异极显著，通过多重比较和分组的方法将样品划分2组，即为C B D AE。这说明在0.01的显著水平上，C和B样品的风味最好，D、A和E样品的风味最差，而C组的褐变程度要高于B组，因此选择C组，即反应时间为60min时是最佳的反应时间。
4)在1)、2)、3)结果的基础上，确定反应温度、pH和时间水平值，做L9 (34)正交表优化美拉德反应条件。然后进行试验，结束后将样品稀释到一定倍数后，再次选择10人具有感官评定知识背景的人员组成的小组，要求小组成员评定前12h不吸烟、饮酒，不吃刺激性食物，评定过程中禁止交谈。将样品稀释到5倍数后，随机打乱送给评定员进行评定。
正交实验感官评定方法
(1)因素集的确立：因素集是指感官评定的组成因素的集合，即指标域U＝ (u1，u2，…，ui，…，um)。而对于本实施例情况，选取由4项指标来组成因素集，即U＝(肉香味u1，烤香味u2，硫味u3，糊味u4)。
(2)评语集的确立：评语集定义为被评价的对象所处哪一个质量级别的集合，将其表示为V＝(v1，v2，…，vi，…，vm)。其中vi表示第i级评语，确定反应香精的评语集为V＝(极优v1，优v2，良v3，中v4，差v5，极差v6)，具体评分值见表10。
表10美拉德反应香精感官评定等级表
| 评定等级 | 极优 | 优 | 良 | 中 | 差 | 极差 |
| 分值 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
(3)感官评定因素权重集的确立：因素权重是指感官评定的各个因素在被评价因素整体所占的比重，将其表示为X＝(x1，x2，…，xi，…，xm)，并且各元素总和为1。本实施例对美拉德反应产物的各因素的权重采用用户调查法，选取10名感官评价员对香精的肉香味、烤香味、硫味和糊味4个因素在整体质量因素的权重进行打分，4个因素总分为10分，评价员认为占的比重大，则评分越高。统计结果见图11。将结果统计后，每个因素所得总分数除以所有因素总和100，即为该因素的权重。从表11算出，香精感官评定因素的权重因子为X＝ (0.43,0.41,0.06,0.10)。
(4)模糊矩阵及模糊变换：10个感官评定员对香精的每个因素进行等级评定及打分，统计各个因素在每个等级的票数分布，将各个等级的票数除以总人数就得到样品的质量评价模糊矩阵。采用模糊数学的方法处理香料的评定结果，根据模糊矩阵变换原理，各个样品的结果为权重集X与所得模糊矩阵A合成，即结果Y＝XA。最后比较各个样品的结果，峰值最大的样品即为其风味质量模糊感官评分为最高，则在此条件下的工艺即为最佳工艺。
表11美拉德反应液感官评定的因素权重得分表
利用SPSS软件做L9(34)正交表。具体安排情况见表12。
表12美拉德反应正交试验安排表
将制备好的香精随机打乱编号，10名感官评价员分别对样品的肉香味、烤香味、硫味和糊味4个因素进行评价，将各个等级的票数分布进行整理见表13。
表13美拉德反应香精的感官评定票数分布
把各样品的各个等级总票数除以总人数即为该等级的比率，综合各样品的4 个因素的评价结果，即可得到模糊矩阵Aj，其中j为样品的编号。各组样品得到的模糊矩阵如下：
根据模糊变换原理：综合评价的结果Y＝XA，以第一组的样品感官评定结果为例：
上述结果说明，在实验1的条件下，制备得到的美拉德反应液通过感官评定有3.2％的评定员认为其等级为极优，有9.2％的评定员认为其等级为优，有35.1％的评定员认为其等级为良，有52.5％的评定员认为其等级为中，无人认为其等级为差和极差。根据同样的算法就可以得到其它样品的评定等级结果，具体情况见表14。
表14各样品的综合感官评价结果
| 实验号 | 极优 | 优 | 良 | 中 | 差 | 极差 |
| 1 | 0.032 | 0.092 | 0.351 | 0.525 | 0 | 0 |
| 2 | 0.032 | 0.104 | 0.412 | 0.452 | 0 | 0 |
| 3 | 0.016 | 0.122 | 0.707 | 0.155 | 0 | 0 |
| 4 | 0.176 | 0.412 | 0.359 | 0.053 | 0 | 0 |
| 5 | 0.211 | 0.529 | 0.248 | 0.012 | 0 | 0 |
| 6 | 0.235 | 0.402 | 0.21 | 0.153 | 0 | 0 |
| 7 | 0.581 | 0.238 | 0.181 | 0 | 0 | 0 |
| 8 | 0.295 | 0.539 | 0.15 | 0.016 | 0 | 0 |
| 9 | 0.147 | 0.67 | 0.167 | 0.016 | 0 | 0 |
从表14中可以看出，样品第1，2，3组评价等级在良和中之间，第4，5， 6，8，9组评定等级均为优，而第7组评定等级为极优，峰值为0.581，因此实验第7组的结果最好，选择为最佳的工艺条件，其条件为反应温度为115℃、pH 为7.0、时间为60min。
5)取20mL的鸭骨架酶解液，加入4％的L-半胱氨酸盐酸盐，4％的硫胺素和12％的D-木糖，用10mol/L的NaOH溶液调节pH为7.0，在115℃的条件下反应60min，冷却至室温，将得到的肉味香料稀释5倍，进行感官评价，结果见表15。
表15美拉德反应香精最佳工艺感官评价票数
| 风味 | 极优 | 优 | 良 | 中 | 差 | 极差 |
| 肉香味 | 6 | 2 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| 烤香味 | 5 | 4 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 硫味 | 5 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 糊味 | 6 | 3 | 1 | 0 | 0 | 0 |
根据投票结果，可以得到最佳条件下的模糊矩阵：
经过模糊矩阵变换后得到最佳工艺下的评价结果：
结果表明，在最佳工艺条件下的香精评定等级为极优，峰值为0.553，这与正交试验的结果一致，证明该条件为最佳条件。
6)挥发性风味成分检测
采用GC-MS检测香精的挥发性成分，其总离子流图见图7。
表16香精中的主要挥发性风味成分
经过计算机检索，将相似度大于700的作为定性结果，具体结果见表16。从结果图中可以看出，香精中的挥发性风味成分主要有醛类、醇、酮、烷烃、噻吩、噻唑、酯类等物质，其中醛类占很大的比例。它们共同构成了香精的特征性风味，使制得的香精具有浓厚的香气。
实施例3香精在烤鸭腿中的应用
将购买的鸭腿用水清洗2至3次，放置于准备好的腌制液中(整只鸭腿完全浸于腌制液中)腌制8h。将制备好的美拉德增香液按照1:1(v/v)的比例加入蒸馏水进行稀释，然后将其喷淋到鸭腿上2次，最后放置于烤箱中在120℃条件下烤制100min，以不喷淋美拉德反应液的鸭腿作对比。两个处理组做2个重复。
1)分别对喷淋反应液和不喷淋反应液两种不同的处理方式烤鸭腿的色泽进行测定，具体结果见表17。
表17不同处理组对色泽的影响
| 处理组 | 亮度值 | 红度值 | 黄度值 |
| 不喷淋反应液 | 63.36±4.21a | 9.14±1.62b | 24.51±1.61a |
| 喷淋反应液 | 50.47±5.74b | 14.62±1.96a | 26.75±2.75a |
注：同列不同字母表示差异显著
由此可以看出，喷淋了反应液的亮度值显著小于没有喷淋反应液组 (p<0.05)，而喷淋反应液的红度值要显著大于没有喷淋反应液的处理组 (p<0.05)；喷淋反应液的处理组其黄度值与没有喷淋反应液稍有升高，但两个处理组差异不显著(p>0.05)。
由结果可知，喷淋了美拉德反应液的烤鸭腿亮度值在50左右，亮度适中而没有变黑的趋势。相比于没有喷淋反应液组，喷淋反应液组的亮度值和红度值一起赋予了烤鸭腿色泽较为鲜亮的红色，而没有喷淋反应液组呈现黄白色。因此，可以说该反应液能够使烤鸭腿在相对低温下具有鲜艳的颜色。
2)美拉德反应液对香味的影响，图8为没有反应液的烤鸭腿制品的挥发性风味成分总离子流图；图9为有反应液的烤鸭腿制品的挥发性风味总离子流图。
经过计算机检索，将相似指数和反相似指数均大于700作为定性依据，不喷淋反应液的具体结果见表18。
表18对照组的主要挥发性风味成分
从结果图中可以看出，没有喷淋美拉德反应液的烤鸭腿制品其挥发性风味成分主要含有酯类3.74％、烷烃类9.38％、醛类79.89％、醇类0.39％、酮类2.98％、噻唑类0.03％，其中醛类物质是主要成分。喷淋反应液的烤鸭腿制品其挥发性风味成分结果见表19。
表19喷淋反应液组的主要挥发性风味成分
从表19中可以看出，喷淋美拉德反应液的烤鸭腿制品其挥发性风味成分主要含有酯类3.14％、烷烃类4％、醛类87.86％、酮类3.79％、酚类0.01％，其中同样醛类物质是其挥发性风味成分的主成分。
由此可见，正己醛是烤鸭腿制品挥发性风味成分的主成分，占有很大的比例。两者相比较而言，喷淋美拉德反应液在醛类物质上无论占有的比例还是种类均多于对照组，酯类物质含量两组相当，酮类物质是产生烤香味的主要物质，明显喷淋反应液处理组要多于对照组。因此在综合评价上，喷淋反应液处理组在香味成分上要优于未喷淋组，所以制备的香精(美拉德反应液)具有增香的作用。
3)美拉德反应液对有害物质的影响
苯并(a)芘标准曲线的绘制：以峰面积为纵坐标，苯并芘的质量浓度(μg/mL) 为横坐标，作标准曲线如图10。其回归方程为y＝18.3450x-6.0073(R2＝0.9916)，苯并芘的标准色谱图见图11。
检测到在120℃的条件下，喷淋了美拉德反应液的样品，其苯并芘含量为4.8 μg/Kg，在国家标准以下，因此烤鸭腿在较低的温度下产生了少量的苯并芘。出峰图如图12所示。
本实施例将制备的美拉德反应液应用于烤鸭腿中，不仅能使低温肉制品烤鸭腿达到增香上色的效果，而且通过降低烤制温度还能达到减少苯并(a)芘等有害物质的生成。
Claims (7)
1.一种以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）取鸭骨架，去除鸭骨架上非骨物质剔除下来，保证带肉率不超过5%，然后将鸭骨架切碎，确保鸭骨架的最大颗粒直径控制在不超过1cm；将切碎的鸭骨架用水清洗，将血水弃去，然后将鸭骨架自然晾干，混合均匀后贮藏于-20℃冰箱里备用；
2）取步骤1）产物，加入蒸馏水，放入高压灭菌锅中，110~130℃进行高温蒸煮1~6 h，冷却至室温，所得骨汤离心，将骨油去除后得到骨清汤，测定蛋白质含量；其中，水骨g/mL比为1~6:1；
3）取步骤2）得到的骨清汤，加入风味蛋白酶，混合均匀，用NaOH溶液调节pH，然后置于恒温水浴锅中加热，保温酶解；酶解结束后放置在沸水浴灭酶活，采用双层纱布过滤，即制得骨汤酶解液；
4）取鸭骨汤酶解液，加入L-半胱氨酸盐酸盐、硫胺素和D-木糖，然后用NaOH溶液调节pH4-8，80-120℃进行美拉德反应30-90min；反应结束后，冷却至室温，4℃保存。
2.根据权利要求1所述的以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法，其特征在于，步骤1）中，非骨物质包括鸭骨架上的残留的肉、脂肪、内脏。
3.根据权利要求1所述的以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法，其特征在于，步骤2）中，温度为130℃，水骨比为5.15:1 g/mL，高温蒸煮4.72 h。
4.根据权利要求1所述的以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法，其特征在于，步骤3）中，添加4%的L-半胱氨酸盐酸盐、4%的硫胺素和12%的D-木糖作为美拉德反应前体物质。
5.根据权利要求1所述的以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法，其特征在于，步骤3）中，美拉德反应的温度为115℃、pH为7.0、时间为60 min。
6.权利要求1-5任一项所述的以鸭骨架副产物为原料制备香精液的方法所获得的香精液。
7.权利要求6所述的香精液在烧烤中的应用。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171107 |