一种植物基肉味香精及其制备方法和用途与流程

1.本发明属于食品添加剂领域，具体涉及一种植物基肉味香精及其制备方法和用途。


背景技术：

2.当下，植物蛋白肉类似物(pbma)受到人们越来越多的青睐。而目前赋予pbma香气的植物源肉味香精多存在肉味寡淡、香气持久性不足等问题，影响产品整体口感，限制了pbma的市场发展。因此，肉香浓郁纯正的天然植物基肉味香精(即不含任何动物源性原料)已成为食品工业迫切需要的产品。
3.美拉德反应(mr)是食品加工过程中广泛存在的一种非酶褐变反应，由羰基化合物(还原糖)与氨基化合物(氨基酸、肽和蛋白质)发生反应引起，可产生含硫、含氮杂环、含氧杂环等风味物质，从而构成肉的基本风味。
4.美拉德反应及其产物(mrps)的形成受反应底物、水活性、温度、ph等诸多因素的影响。近年来各项研究在mr影响因素方面取得了显著进展，但主要集中于底物种类、温度、时间等反应条件方面，而水含量和水分活度对美拉德反应的影响研究相对较少。
5.大豆粕是大豆压榨油脂后的副产物，其蛋白含量40％以上，但大多被用作动物饲料或植物肥料，导致极大的资源浪费。利用蛋白酶、纤维素酶、糖化酶水解大豆粕，能产生富含小分子肽、游离氨基酸、多糖和寡糖的大豆粕酶解液，是美拉德反应的良好植物性原料。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种植物基肉味香精及其制备方法和用途，本发明的要点在于对酶制剂(包括蛋白水解酶、纤维素酶和糖化酶)具体选择和酶解程度的控制，通过分解大豆粕中蛋白质、纤维素等成分，产生小分子多肽、游离氨基酸、多糖或寡糖，再调节酶解产物的浓度进行轻度美拉德反应，并进一步利用丙三醇调节体系的水分活度，结合外源氨基酸和硫胺素进行美拉德生香反应，制备出肉香浓郁、饱满的肉味香精。
7.本发明的目的通过下述技术方案实现：
8.一种植物基肉味香精的制备方法，包括以下步骤：
9.(1)取大豆粕粉和去离子水混合均匀；调节体系初始ph值至6.0～7.0；加入蛋白酶、纤维素酶和糖化酶，在50～60℃下进行酶解，当蛋白水解度达到20～25％时，灭酶，离心分离，收集上清液，为大豆粕酶解液；冷冻干燥或喷雾干燥后获得粉状大豆粕酶解物；
10.(2)将粉状大豆粕酶解物与占其质量0.5～1.5％的还原糖、占其质量1.0～2.0％的l-半胱氨酸和占其质量1.0～2.0％的硫胺素混合均匀，再加入丙三醇水溶液搅拌溶解形成水分活度为0.5～0.6的均质溶液，调节其ph值至5.0～7.0，在100～120℃下加热60～80min，然后快速冷却至常温，即得植物基肉味香精。
11.步骤(1)中所述的蛋白酶为木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶或复合蛋白酶中一种蛋白酶与风味蛋白酶按质量比1:1复配而成；以大豆粕粉的质量为计算基准，蛋白酶的加入量占
0.5～1.5％，纤维素酶的加入量占0.6～0.8％，糖化酶的加入量占0.2～0.4％。
12.步骤(1)中所述的灭酶条件为90～95℃保温15～30min；离心分离条件为4℃下8000～10000r/min离心15～20min。
13.步骤(1)所述的冷冻干燥或喷雾干燥之前，需将大豆粕酶解液适度浓缩；
14.所述的浓缩，是将大豆粕酶解液在50～60℃下真空蒸发至固形物含量40～50％，然后在常压下50～60℃保温1.0～2.0小时，获得大豆粕酶解浓缩液；
15.步骤(1)所述的冷冻干燥，是将大豆粕酶解浓缩液在50～150pa真空下冷冻干燥24～36h；
16.步骤(1)所述的喷雾干燥，是将大豆粕酶解浓缩液经uht(125～130℃，4～6秒)灭菌后，进入喷雾干燥塔进行干燥处理(进风温度180～185℃，出风温度80～82℃)；
17.步骤(1)所述的蛋白水解度为采用ph-stat滴定法在线测定酶解过程蛋白水解度。
18.步骤(2)中所述丙三醇水溶液的体积浓度为72～80％。水分活度对于美拉德反应具有重要的影响。相较于水这种常规溶剂，丙三醇除了作为溶剂可改变物理化学环境外，还可作为反应前体物参与美拉德反应和影响挥发性化合物的形成。
19.步骤(2)中所述的还原糖为木糖和/或核糖。
20.上述方法制得的植物基肉味香精可用于增强香味和改善口感，可用在调味品和食品中。
21.本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
22.(1)本发明采用现代生物酶解技术制备大豆粕酶解物，通过对酶制剂的选择和水解程度的控制，提高原料利用率，降低生产成本；采用蛋白酶、纤维素酶和糖化酶处理大豆粕，可生成较多小分子多肽、氨基酸和寡糖等美拉德反应前体物。
23.(2)本发明通过真空浓缩处理将大豆粕酶解液快速达到目标浓度范围，然后泄压继续加热使得大豆粕酶解液利用自身氨基和羰基化合物进行轻度美拉德反应；该工艺不仅能提高反应体系中反应底物浓度，提高反应程度，产生香味，同时还能为接下来的物料干燥减少能耗。
24.(3)本发明将经反应的浓缩液进行干燥处理，一方面稳定大豆粕酶解浓缩液美拉德反应产物的香气；另一方面为接下来调节反应体系的水分活度提供条件。
25.(4)本发明以粉体大豆粕酶解物为主要原料，组合外源氨基酸、还原糖、硫胺素进行美拉德反应，既可充分利用大豆粕酶解物中氨基酸，又能通过外源补充所需氨基和羰基化合物，从而产生浓郁的肉香，无任何肉源和动物油脂添加，绿色健康，成本低。半胱氨酸和硫胺素是肉味香精生产中常用的原料，对于美拉德反应中含硫肉香化合物的形成起关键作用。
26.(5)本发明通过丙三醇调控反应体系至适中水分活度，不仅能增强美拉德反应强度，还可使得产物肉味浓郁、香气持久，从而提升产品的整体风味。
27.(6)本发明以大豆油加工副产物为原料，结合控制酶解技术、两次美拉德反应生香技术制备肉香浓郁的植物基肉味香精，不仅有效利用了大豆榨油的副产物大豆粕，提高了大宗低值蛋白的附加值；且整体工艺操作简单、生产成本低、无任何污染，所得肉味香精肉香浓郁、饱满，可广泛应用于食品领域中。
具体实施方式
28.下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
29.以下各实施例中，各样品的感官评价方法如下：
30.采用定量描述分析法对样品进行感官评定。由13名经过培训的食品感官评价人员(7名女性和6名男性)对各个样品进行感官评分。在进行感官评价之前，使用标准溶液对所有参评人员进行肉味、鲜味、饱满感的训练。每个样品重复3次感官评价。感官人员以0分(未感受到)到10分(可强烈感受)的10分类别刻度属性进行评分。要求每位品评成员完成一组评分后休息10min。评估在23
±
2℃的感官评价室内一天内进行，光线保持昏暗以掩盖样品之间的颜色差异。
31.以下各实施例中，各样品的蛋白水解度测定方法如下：
32.采用ph-stat滴定法在线测定蛋白水解度，具体操作为在酶解过程中加入碱或酸来维持酶解体系的ph，再通过测定碱或酸的消耗量从而计算出酶解过程蛋白水解度，水解度(degree of hydrolysis，dh)计算公式如下：
[0033][0034]
式中，dh为水解度，％；b是碱液的体积，ml；nb是碱液的浓度，mol/ml；α为氨基的平均解离度；m
p
是底物中蛋白质总含量，g；h
tot
是底物中蛋白质肽键的摩尔质量浓度，mmol/g。
[0035]
以下各实施例中，各样品的挥发性化合物组成测定方法如下：
[0036]
采用固相微萃取/气质联用(spme/gc-ms)进行分析。将3ml样品倒入15ml固相微萃取瓶中，用注射器将2μl内标2-甲基-3-庚酮(0.2μg/μl，溶剂甲醇)推入所得反应液中，并加入氯化钠3.0g，混合均匀。将提前在270℃老化0.5h后的固相微萃取纤维(75μm car/pmds)插入顶空瓶中1cm处，于55℃顶空吸附30min，然后迅速将萃取纤维插入gc-ms联机在250℃解吸5min，同时启动仪器采集数据进行gc-ms分析。
[0037]
气相色谱条件：色谱柱hp-innowax(30m
×
0.25mm
×
0.25μm)；载气为氦气，柱流速为1.0ml/min；不分流进样。升温程序：起始柱温40℃，保持3min，以5℃/min的速率升温到80℃，以10℃/min的速率升温到160℃，保持0.5min，以2℃/min的速率升温到175℃，后以10℃/min的速率升温到230℃，最后在230℃保持7min；汽化室温度为250℃。
[0038]
质谱条件：电子轰击离子源(ei)，能量70ev；离子源温度230℃；接口温度250℃，四级杆温度150℃。全扫描模式，扫描质量范围35-450m/z。
[0039]
用化合物峰面积与内标峰面积比值鉴定化合物的含量。
[0040]
实施例1
[0041]
一种植物基肉味香精的制备方法，包括以下步骤：
[0042]
(1)大豆粕经粉碎得到大豆粕粉，按重量取1份大豆粕粉和7份去离子水混合均匀；调节体系初始ph值至6.0；加入大豆粕粉质量0.25％的木瓜蛋白酶、0.25％风味蛋白酶、0.6％纤维素酶、0.3％糖化酶，在50℃下进行酶解，当蛋白水解度达到25％时，升温至90℃保温30min进行灭酶，然后在4℃、10000r/min下离心15min收集上清液，获得大豆粕酶解液。
[0043]
(2)将大豆粕酶解液在60℃下真空蒸发至固形物含量45％，然后在常压下60℃保温1.0小时，获得大豆粕酶解浓缩液。
[0044]
(3)将大豆粕酶解浓缩液在50pa真空下冷冻干燥24h，获得粉状大豆粕酶解物。
[0045]
(4)将粉状大豆粕酶解物与占其蛋白质量0.4％木糖、0.1％核糖、1.5％l-半胱氨酸、2.0％硫胺素混合均匀，再加入72％丙三醇水溶液搅拌溶解形成水分活度0.60的均质溶液，调节其ph值至5.0，在100℃下加热80min，然后快速冷却至常温，得到肉香浓郁的植物基肉味香精a。
[0046]
实施例2
[0047]
一种植物基肉味香精的制备方法，包括以下步骤：
[0048]
(1)大豆粕经粉碎得到大豆粕粉，按重量取1份大豆粕粉和8份去离子水混合均匀；调节体系初始ph值至7.0；加入大豆粕粉质量0.5％的菠萝蛋白酶、0.5％风味蛋白酶、0.75％纤维素酶、0.2％糖化酶，在55℃下进行酶解，当蛋白水解度达到23％时，升温至95℃下保温15min进行灭酶，然后在4℃、8000r/min下离心20min收集上清液，获得大豆粕酶解液。
[0049]
(2)将大豆粕酶解液在55℃下真空蒸发至固形物含量50％，然后在常压下55℃保温1.5小时，获得大豆粕酶解浓缩液。
[0050]
(3)将大豆粕酶解浓缩液经uht(125℃，6秒)灭菌后，进入喷雾干燥塔进行干燥处理(进风温度185℃，出风温度82℃)，获得粉状大豆粕酶解物。
[0051]
(4)将粉状大豆粕酶解物与占其蛋白质量1.0％木糖、0.5％核糖、2.0％l-半胱氨酸、1.5％硫胺素混合均匀，再加入76％丙三醇水溶液搅拌溶解形成水分活度0.55的均质溶液，调节其ph值至7.0，在110℃下加热70min，然后快速冷却至常温，得到肉香浓郁的植物基肉味香精b。
[0052]
实施例3
[0053]
一种植物基肉味香精的制备方法，包括以下步骤：
[0054]
(1)大豆粕经粉碎得到大豆粕粉，按重量取1份大豆粕粉和10份去离子水混合均匀；调节体系初始ph值至6.5；加入大豆粕粉质量0.75％的诺维信复合蛋白酶、0.75％风味蛋白酶、0.8％纤维素酶、0.4％糖化酶，在60℃下进行酶解，当蛋白水解度达到20％时，升温至93℃下保温20min进行灭酶，然后在4℃、9000r/min下离心18min收集上清液，获得大豆粕酶解液。
[0055]
(2)将大豆粕酶解液在50℃下真空蒸发至固形物含量50％，然后在常压下50℃保温2.0小时，获得大豆粕酶解浓缩液。
[0056]
(3)将大豆粕酶解浓缩液在150pa真空下冷冻干燥36h，获得粉状大豆粕酶解物。
[0057]
(4)将粉状大豆粕酶解物与占其蛋白质量0.5％木糖、0.5％核糖、1.0％l-半胱氨酸、1.0％硫胺素混合均匀，再加入80％丙三醇水溶液搅拌溶解形成水分活度0.50的均质溶液，调节其ph值至6.0，在120℃下加热60min，然后快速冷却至常温，得到肉香浓郁的植物基肉味香精c。
[0058]
对比例1
[0059]
一种粉状大豆粕酶解物的制备方法，包括以下步骤：
[0060]
(1)大豆粕经粉碎得到大豆粕粉，按重量取1份大豆粕粉和7份去离子水混合均匀；调节体系初始ph值至6.0；加入大豆粕粉质量0.25％的木瓜蛋白酶、0.25％风味蛋白酶、0.6％纤维素酶、0.3％糖化酶，在50℃下进行酶解，当蛋白水解度达到25％时，升温至90℃保温30min进行灭酶，然后在4℃、10000r/min下离心15min收集上清液，获得大豆粕酶解液。
[0061]
(2)将大豆粕酶解液在60℃下真空蒸发至固形物含量45％，然后在常压下60℃保温1.0小时，获得大豆粕酶解浓缩液。
[0062]
(3)将大豆粕酶解浓缩液在50pa真空下冷冻干燥24h，获得粉状大豆粕酶解物。
[0063]
对比例2
[0064]
一种植物基肉味香精的制备方法，包括以下步骤：
[0065]
(1)大豆粕经粉碎得到大豆粕粉，按重量取1份大豆粕粉和7份去离子水混合均匀；调节体系初始ph值至6.0；加入大豆粕粉质量0.25％的木瓜蛋白酶、0.25％风味蛋白酶、0.6％纤维素酶、0.3％糖化酶，在50℃下进行酶解，当蛋白水解度达到25％时，升温至90℃保温30min进行灭酶，然后在4℃、10000r/min下离心15min收集上清液，获得大豆粕酶解液。
[0066]
(2)将大豆粕酶解液在50pa真空下冷冻干燥24h，获得粉状大豆粕酶解物。
[0067]
(3)将粉状大豆粕酶解物与占其蛋白质量0.4％木糖、0.1％核糖、1.5％l-半胱氨酸和2.0％硫胺素混合均匀，再加入72％丙三醇水溶液搅拌溶解形成水分活度0.60的均质溶液，调节其ph值至5.0，在100℃下加热80min，然后快速冷却至常温，得到植物基肉味香精1。
[0068]
对比例3
[0069]
一种植物基肉味香精的制备方法，包括以下步骤：
[0070]
(1)大豆粕经粉碎得到大豆粕粉，按重量取1份大豆粕粉和7份去离子水混合均匀；调节体系初始ph值至6.0；加入大豆粕粉质量0.25％的木瓜蛋白酶、0.25％风味蛋白酶、0.6％纤维素酶、0.3％糖化酶，在50℃下进行酶解，当蛋白水解度达到25％时，升温至90℃保温30min进行灭酶，然后在4℃、10000r/min下离心15min收集上清液，获得大豆粕酶解液。
[0071]
(2)将大豆粕酶解液在60℃下真空蒸发至固形物含量45％，然后在常压下60℃保温1.0小时，获得大豆粕酶解浓缩液。
[0072]
(3)将大豆粕酶解浓缩液在50pa真空下冷冻干燥24h，获得粉状大豆粕酶解物。
[0073]
(4)将粉状大豆粕酶解物与占其蛋白质量0.4％木糖、0.1％核糖和2.0％硫胺素混合均匀，再加入72％丙三醇水溶液搅拌溶解形成水分活度0.60的均质溶液，调节其ph值至5.0，在100℃下加热80min，然后快速冷却至常温，得到肉香浓郁的植物基肉味香精2。
[0074]
对比例4
[0075]
一种植物基肉味香精的制备方法，包括以下步骤：
[0076]
(1)大豆粕经粉碎得到大豆粕粉，按重量取1份大豆粕粉和8份去离子水混合均匀；调节体系初始ph值至7.0；加入大豆粕粉质量0.5％的菠萝蛋白酶、0.5％风味蛋白酶、0.75％纤维素酶、0.2％糖化酶，在55℃下进行酶解，当蛋白水解度达到23％时，升温至95℃下保温15min进行灭酶，然后在4℃、8000r/min下离心20min收集上清液，获得大豆粕酶解液。
[0077]
(2)将大豆粕酶解液在55℃下真空蒸发至固形物含量50％，然后在常压下55℃保温1.5小时，获得大豆粕酶解浓缩液。
[0078]
(3)将大豆粕酶解浓缩液经uht(125℃，6秒)灭菌后，进入喷雾干燥塔进行干燥处理(进风温度185℃，出风温度82℃)，获得粉状大豆粕酶解物。
[0079]
(4)将粉状大豆粕酶解物与占其蛋白质量1.0％木糖、0.5％核糖、2.0％l-半胱氨酸、1.5％硫胺素混合均匀，再加入去离子水搅拌溶解形成水分活度1.0的均质溶液，调节其
ph值至7.0，在110℃下加热70min，然后快速冷却至常温，得到肉香浓郁的天然植物基肉味香精3。
[0080]
对比例5
[0081]
一种天然植物基肉味香精的制备方法，包括以下步骤：
[0082]
(1)大豆粕经粉碎得到大豆粕粉，按重量取1份大豆粕粉和8份去离子水混合均匀；调节体系初始ph值为7.0；加入大豆粕粉质量0.5％的菠萝蛋白酶、0.5％风味蛋白酶、0.75％纤维素酶、0.2％糖化酶，在55℃下进行酶解，当蛋白水解度达到23％时，升温至95℃下保温15min进行灭酶，然后在4℃、8000r/min下离心20min收集上清液，获得大豆粕酶解液。
[0083]
(2)将大豆粕酶解液在55℃下真空蒸发至固形物含量50％，然后在常压下55℃保温1.5小时，获得大豆粕酶解浓缩液。
[0084]
(3)将大豆粕酶解浓缩液经uht(125℃，6秒)灭菌后，进入喷雾干燥塔进行干燥处理(进风温度185℃，出风温度82℃)，获得粉状大豆粕酶解物。
[0085]
(4)将粉状大豆粕酶解物与占其蛋白质量1.0％木糖、0.5％核糖、2.0％l-半胱氨酸、1.5％硫胺素混合均匀，再加入去离子水搅拌溶解形成水分活度0.55的均质溶液，调节其ph值至7.0，在110℃下加热70min，然后快速冷却至常温，得到肉香浓郁的植物基肉味香精4。
[0086]
表1植物基肉味香精的感官评价
[0087][0088]
表2植物基肉味香精中检出的含硫化合物
[0089][0090]
注：
“‑”
表示未检出该化合物
[0091]
表1为实施例和对比例所得产品(肉味香精或大豆粕酶解物)在固形物浓度为1.0％时肉味、鲜味、饱满感、接受度的强弱情况，分数越高说明以上感官指标强度越大。
[0092]
由表1可知，采用本发明方法的实施例(1～3)制得的肉味香精具有最强的肉味(分数在6分以上)、鲜味、饱满感和接受度。
[0093]
大豆粕酶解物(对比例1)由于本身几乎无含硫成分，且未添加含硫化合物进行热反应，因此几乎无肉味(得分仅为0.8)，整体接受度最低。
[0094]
与实施例和对比例(3-5)相比，未进行常压保温的香精(对比例2)肉味最弱、整体感官评分显著降低，这是由于酶解液在常压保温时可消耗自身氨基和羰基化合物进行轻度美拉德反应，从而贡献一定的风味成分，改善香精的感官特性。
[0095]
未添加半胱氨酸的香精(对比例3)感官品质不如实施例，肉香强度也明显下降，这是由于半胱氨酸在高温下的热降解或与其他成分间的美拉德反应可产生噻唑类、噻吩类等含硫化合物，是肉味香气的重要来源。
[0096]
此外，用水做溶剂调节至0.55低水分活度下制得的香精(对比例5)或未调节水分活度(1.0)下制得的香精(对比例4)的肉味、鲜味、饱满感等感官属性强度均明显下降，由此可知，利用丙三醇调节体系至适中水分活度下(0.5～0.6)进行美拉德反应，可显著增强产物的肉味、鲜味、饱满感和整体接受度，提升香精整体感官特性。
[0097]
表2为实施例和对比例在相同检测条件下鉴定出的含硫化合物结果，含硫化合物通常具有较低的气味阈值和特征气味，并对不同食物的整体熟肉香气做出重大贡献，样品中共鉴定出噻吩、2-甲基-3-呋喃硫醇、1-己硫醇、2-糠硫醇、双(2-甲基-3-呋喃基)二硫、4-甲基-5-羟乙基噻唑等十余种肉味香气化合物。
[0098]
采用本发明方法制得的香精(实施例1～3)中噻吩、1-己硫醇、2-糠硫醇、双(2-甲基-3-呋喃基)二硫等阈值较低的肉香化合物含量及含硫化合物总量均远远高于对比例1～5。
[0099]
大豆粕酶解物可能仅含有微量或不含有表2中列出的含硫化合物，因此未被检出。
[0100]
而未进行常压保温的香精(对比例2)和未添加半胱氨酸的香精(对比例3)中大多重要肉香化合物(如1-己硫醇、2-甲基-3-呋喃硫醇、双(2-甲基-3-呋喃基)二硫等)含量低于实施例，含硫化合物总量也大幅度减少，这说明二次美拉德反应和半胱氨酸的加入可促进含硫肉香化合物的形成，从而提升香精整体肉香品质。
[0101]
同时，仅用水调节至低水分活度的香精(对比例5)中含硫化合物含量整体高于未调节水分活度的香精(对比例4)，但仍弱于丙三醇调节至同一水分活度的香精(实施例1)。由此说明，不同水分活度会影响美拉德反应的进行，从而对样品中挥发性含硫化合物形成的贡献有较大差异。由表2对比例5与实施例1对比并结合相关文献可知，与水相比，丙三醇的介入可能加速了热反应或作为风味前体物参与了反应，通过丙三醇调节水分活度(实施例1～3)使得含硫风味成分更加突出，提升了豆粕基肉味香精的肉香风味品质。
[0102]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。