肉类风味形成及羊肉香精的风味研究

郭 冰

人类喜爱肉类食品的主要原因在于:在感官得到满足的同时,还可获得膳食中的优质蛋白质,满足人体对营养的需求.

羊肉具有低脂肪、高蛋白、低胆固醇等特点,是全世界通用的食品.食用它没有宗教和文化禁忌.羊肉产业迅猛发展,羊肉香精的规模化生产已在国内开展,但风味及应用效果并不理想.因此,深入研究羊肉的风味及加工过程中反应的本质,寻求改善羊肉风味的途径,是研究人员急需解决的重要课题.

本文综述了形成肉品风味的前体物质,产生风味的化学反应,提供羊肉风味的化合物,以及羊肉香精的基本生产模式,为有关羊肉风味的进一步研究和应用提供参考.

1　国内外对肉类风味的研究

1.1　肉风味前体物质[1]

风味是指食品入口前后对嗅觉、味觉等器官的刺激所产生的综合感觉,肉风味是评定肉品品质的重要指标之一,包括滋味和香味[2].

肉品本身含有风味物质前体化合物,这些前体化合物在加热过程中发生一系列化学变化,从而形成肉味.风味前体物质是研究肉品风味的前提[3],也是肉品质的重要组成部分,它有助于解释肉味的起源和实质.

一般肉类风味主要前体物质可以分为两类:产生滋味的水溶性成分和产生香味的脂质部分.其水溶性成分主要有以下部分[4].

1.1.1α-氨基酸和糖类

肉中含有的氨基酸和糖类,是最重要的中间前驱,它们参与各步美拉德(Maillard)反应,是反应的主体原料.

1.1.2含硫氨基酸类

实验证明添加此类物质能产生令人愉快的肉香,对肉类香味物质的形成具有重要作用.在肉类的储藏和炖制过程中,胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸这三种酸类分解产生氨气和硫化氢、甲硫醇和甲硫醛等,是许多挥发性香味化合物的重要前驱.

1.1.3硫胺素

受热可以分解出硫化氢、呋喃类、噻吩类、具有类似肉香味的噻唑类及其他含硫、含氮的杂环化合物,它们是构成肉香味的重要成分.

1.1.4核糖-5-磷酸酯

由核糖磷酸酶解生成,是所有细胞的重要组成部分,含有高比例的不饱和脂肪酸.在肉类的加热过程中起着重要作用.

1.1.5不饱和脂肪酸

在猪肉和鸡肉的甘油酯和磷脂所含的脂肪酸中,不饱和脂肪酸占很大比例,它在加热过程中易氧化成在肉类的香气中起重要作用的较小的醛或不饱和醛类;它还可以进一步发生硫化与氧化反应,生成重要的香味组分.

所有α-氨基酸均具有甜味,游离的L-谷氨酸和其它的衍生物则具有肉汤味.这些氨基酸与核糖核苷酸、糖类和盐类共存时,具有增强香味的效应.

1.2　产生风味的化学反应

由加热产生、可形成肉类风味的基本反应包括:美拉德(Maillard)反应、脂类的热降解、硫胺素降解、氨基酸和肽类的热解、碳水化合物的焦糖化、核糖核苷酸的降解.这些反应能产生对肉类风味起作用的挥发性化合物[5-6].

1.2.1美拉德(Maillard)反应

亦称为非酶褐变反应,这是一个相当复杂的反应体系,指还原糖与多种氨基酸之间发生反应,所生成的产物既可相互作用又可与肉中其他成分发生反应,是加热食品产生风味的主要途径.

美拉德反应在肉香气和香味的生成过程中发挥着重要作用,肉中主要的还原糖是葡萄糖和核糖,它们在加工过程中与氨基酸、肽类,甚至是蛋白质发生美拉德反应,进而形成风味物质.这一反应的过程复杂,既和参加反应的氨基酸及还原糖的种类等前体物质有关,也与反应温度、体系pH值、时间、及水分含量等因素有关.

美拉德反应产生具有肉香味的化合物,这些化合物主要是含硫、氮、氧的杂环化合物及其他含硫化合物,如呋喃、吡嗪、吡咯、噻吩、噻唑、咪唑、吡啶和环烯硫化物.硫化氢直接影响肉的风味,也可以与肉中羰基化合物进行反应形成其他风味物质,主要来源于含硫氨基酸和二酰化合物的降解.

目前通常采用含硫氨基酸,如半胱氨酸、胱氨酸及肽类进行肉味香料的制备,这些氨基酸在热处理过程中参与美拉德反应以及斯特雷克尔氨基酸反应,形成挥发性含硫化合物,进而产生类似肉的风味.

1.2.2脂质的热降解反应[7-8]

肉中的脂肪主要分为肌间脂肪(贮存脂肪)和肌内脂肪(组织脂肪).肌间脂肪通常以淤积形式存在于动物的皮下和结缔组织中,其主要成分是甘油三酯.肌内脂肪是总磷脂,富含不饱和脂肪酸(如亚麻油酸、油酸和花生四烯酸).肉在进行烹煮的过程中,脂肪酸氧化形成多种挥发性化合物,如脂肪族烃醛类、酮类、醇类、羧酸和酯以及脂质进行的热降解.

油酸、亚油酸和花生四烯酸等不饱和脂肪酸中的双键,在加热过程中发生氧化反应生成过氧化物,过氧化物进而进一步分解成为香气阈值很低的酮、醛等挥发性羰基化合物;羟基酸加热、脱水、环化,进而生成内酯化合物,具有令人愉快的肉香味.脂类的饱和度影响其氧化反应的活泼性,多不饱和脂肪酸更容易产生诱人的香味.

1.2.3含硫化合物的热降解

硫氨基酸是热处理中产生肉香的必需化合物,如赖氨酸和半胱氨酸.硫胺素是一种含硫和含氮的双环化合物,它在受热降解时可产生多种含硫、含氮挥发性香味物质.

现已鉴定出80多种硫胺素分解产物,这些产物一半以上是含硫化合物,包括脂肪链硫醇、硫取代呋喃、含硫羰基化合物、噻唑、噻吩等杂环化合物,它们多数具有肉香味.

硫胺素分解物自身具有香味,也可以与其他物质进行反应生成更多的风味物.含硫多肽及硫胺素等一起加热可产生类似于禽肉的风味.

1.2.4氨基酸和多肽的热降解

在125℃以上时氨基酸和多肽发生脱氨基和脱羧基作用,形成醛、醇、烃、胺等.加热到300～400℃就发生脱羰基作用,温度越高,产物越复杂.其中挥发性羰基化合物是重要风味物质.

氨、CO2、氨基酸、醛、H2S、芳香族化合物是进行热降解过程中产生的大量产物,半胱氨酸、胱氨酸加热形成噻唑及其衍生物.半胱氨酸、胱氨酸是形成肉香气的必需氨基酸.

丝氨酸和苏氨酸等β-羟基氨基酸,是形成吡嗪的特征氨基酸,加热一种氨基酸不会产生香味化合物,香气的形成基于肽降解而形成的一系列氨基酸.

1.2.5糖和核苷酸的降解

随着温度升高,糖失水发生焦糖化反应,戊糖生成糠醛,已糖生成羟甲基糠醛.这些产物在进一步加热的过程中,产生具有芳香气味的呋喃衍生物、羰基化合物、脂肪烃、醇类以及芳香烃类,其中二羰基化合物和三羰基化合物是重要的中间生成物、也是Streker降解的主要参与物;H2S与呋喃酮反应产生也会产生非常强烈的肉香气.

肉中的核苷酸,如肌苷单磷酸盐加热后产生5-磷酸核糖,然后脱磷酸、脱水,所得产物为5-甲基-4-羟基-呋喃酮,羟甲基呋喃酮类化合物很容易与硫化氢反应,产生强烈肉香气.

2　羊肉风味及对羊肉风味有贡献的化合物

2.1　羊肉风味

许多人不喜食羊肉,特别是不能接受膻味强烈的成年羊羊肉.羊肉的膻气和风味是判断烹调后适口性的重要指标,是衡量品质的重要因素[9].

风味与膻味是两个不同的概念[10-11].脂质(脂肪和脂肪酸)来源不同产生不同的特征风味,这些特征风味可能涉及脂质和其他肉组分间的相互作用;膻味是羊肉的独特风味,主要指来自绵羊或山羊肉所散发出来的异味.研究得出:膻味是由多种化合物综合作用形成,脂肪组织是最明显的羊肉风味来源,与牛肉风味来源没有强烈差别[12-13].

在阅读文献的基础上,对羊肉品种差异及主要的风味物质进行了总结,以便为今后羊肉产品的开发利用提供科学依据.研究结果如表1.

表1　不同品种绵羊肉的风味物质(mg/100 g)Tab.1　Flavor material of several types of sheep's meat

影响羊肉风味的因素[14]如下.

2.1.1品种[15]

不同畜种各有其特殊的肉品风味,同类动物也会因品种的不同而异.山羊肉比绵羊肉的风味重.

2.1.2年龄和性别

随着动物年龄的增长,肉的风味变得强烈.日龄大的羔羊不饱和脂肪酸的含量随着脂肪的增加而增加;同一品种,性别不同,风味也有所不同.

2.1.3体重

体重的增加可能增加风味等级.羔羊在它们的脂肪组织中几乎没有气味和支链脂肪酸(BCFA).

2.1.4饲喂类型[16]

风味直接或间接地受饲料的影响.以草料喂养或屠宰前以饲草喂养会使羊肉产生饲草的风味.

2.1.5屠宰前应激

各种应激可以引起肌肉中贮存的糖原的消耗,生成pH高的肉.与正常pH相比,质量较差,羊肉膻味强烈.

2.1.6烹调方式

Brennand和Lindsay(1992)提出,在烹制过程中风味主要是由脂肪水解释放出挥发性支链脂肪酸和风味前体化合物的热降解形成的.

2.2　有助于羊肉风味形成的化合物

2.2.1支链脂肪酸[17]

Wong等人指出,羊脂肪中的脂肪酸是包括8～l0个碳原子的支链脂肪酸(BCFAs),并鉴定出4-甲基辛酸和4-甲基壬酸对羊肉特征风味的形成有贡献作用.

孟宪敏、鲁红军[18]等认为羊肉致膻的主要化学成分为 C6、C8、C10低级挥发性脂肪酸,其中 C10对羊肉膻味有主要影响作用,其含量与腥味的强度呈一定规律性的变化.有研究表明,特征的支链脂肪酸与苯酚的混合物反应产生特殊的圈养羊的羊肉气味.

2.2.2酚类化合物

Ha和Lindsay提出存在于脂肪中、具有挥发性的烷基苯酚对于羊肉气味和风味有很大的影响.其中烷基苯酚包括甲基苯酚、异丙基苯酚和其他化合物;同时还发现高浓度的硫苯酚产生特殊的焦硫气味,因此使羊肉的膻味加重.

2.2.3基本的化合物

熟肉产生的挥发性杂环化合物包括呋喃衍生物和各种N-和S-杂环化合物,吡嗪和吡啶是其中的两种.在所鉴定的几种吡嗪和吡啶化合物中,认为3,6-二甲基-2-乙基吡嗪和2-戌基吡啶是羊肉气味的贡献因素.2-戌基吡啶可能是由氨与脂肪氧化的产物2,4-癸二烯醛反应生成的.

3　羊肉香精的简单研发模式

3.1　反应型羊肉香精

反应型肉味香精是一种新型食用香味料,它由两种或两种以上的前体物质在一定条件下加热生成.根据需要,可在反应前后加入香料或配料,这类香精总是基于美拉德反应而制备的.

3.1.1反应制备过程

过程分解:肉的酶解→美拉德反应(其中包括硫胺素的降解,脂质降解以及香辛料的搭配)→羊肉风味反应香基→粉状或膏状香精产品.

制备过程中,精确选料为第一关键性因素.在脂质的选择过程中,并不是所有脂类氧化产物都会产生香味,人们常常更关心的是怎样避免或减少给肉带来怪味的物质的生成.

总结文献研究发现:8～10碳支链不饱和酸可能产生羊肉特有的膻味.羊肉膻味不但由脂肪中的短链脂肪酸造成,也与硬脂酸含量有关.因此在选择脂肪时,尽量不用含短链脂肪酸的脂肪,否则较强的膻味将导致消费者满意程度降低.

3.1.2香基制备过程

在羊肉风味香基制作过程中,香辛料的搭配和选用十分关键.可用到的香辛料有:小茴香、肉豆蔻、洋葱粉及孜然粉等.它们可起到解腥作用,同时使其香味渗入香基,制出好的反应香基.

肉的酶解过程中,注意酶解温度、酶解时间、加酶量等影响因素,以便制备出风味较好的酶解液,供反应香基制作使用.

得到制作好的反应香基后,主要有三个途径:加入增稠剂形成膏体香精,可进行喷雾干燥形成粉末香精,采用微胶囊包埋形式制成微胶囊香精.其中微胶囊香精采用微胶囊技术,添加赋形剂,将液态、固态或者半固态的油脂或其他风味物质包埋而成;它分散性好、性能稳定、储存方便,使用范围广,具有针对性强、特征鲜明、风味稳定、使用便捷等优点.

3.2　调配型羊肉香精

羊肉风味的呈味化合物有许多种,调配型羊肉香精即是在分析这些羊肉香气呈味化合物的基础上,通过对不同化合物进行添加、调配,进而制备出的产品.

通过研究表明,呈现羊肉风味的典型化合物有4-甲基辛酸和4-甲基壬酸,除此之外还有不少的烷基苯酚、吡啶等化合物.通过对这些具有羊肉风味的化合物进行研究,对其进行不同的组合、调配,配以其他技术,即可制备出具有典型羊肉风味的高品质香精.

3.3　羊肉香精发展趋势

采用美拉德反应得到的香精,其层次感与普通产品相比有一定差别.可通过调香对差距进行一定的补充,来达到香味的完整和天然化.

现在趋势主要是经过反应得到反应香基后,经过调香,尽量达到天然、浑厚,成为消费者喜爱、风味特征显著的产品.

4　结束语

我国有丰富的羊肉资源,但羊肉膻味的存在,却影响羊肉的被接受程度.本文在概述形成肉味风味的前提物质及产生风味的化学反应后,阐述了羊肉风味及提供羊肉风味的化合物,进而提到羊肉香精的基本制备模式,可为有关羊肉风味的研究和应用提供参考.