豬脂肪控制氧化條件優(yōu)化研究

金陵科技學(xué)院動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇南京 210038

肉味香精是我們生活中必不可少的一部分，許多加工食品、方便食品、甚至廚房調(diào)料都離不開(kāi)肉味香精。目前肉味香精制備方法主要有調(diào)配型香精、熱反應(yīng)型香精、酵母自溶型香精[1]，超臨界萃取技術(shù)、微膠囊技術(shù)等也廣泛應(yīng)用于香精的生產(chǎn)。研究表明[2]，不同種類肉的特征香味來(lái)自于動(dòng)物脂肪部分。在空氣中加熱動(dòng)物脂肪有明顯肉的特征香味，而在氮?dú)庵屑訜釀t不能獲得肉的特征香味,這表示脂肪的氧化對(duì)肉的特征香味具有很大的影響[3]。脂類物質(zhì)對(duì)肉香味的貢獻(xiàn)主要通過(guò)以下兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)[4]。首先,直接形成肉香味組分,脂質(zhì)在高溫下氧化產(chǎn)生數(shù)百種揮發(fā)性化合物,其中對(duì)風(fēng)味作用比較大的是較低香氣閾值的脂肪族醛、酮、醇和內(nèi)酯化合物等，另外,脂肪降解產(chǎn)物和美拉德反應(yīng)間相互作用間接生成香氣成分。

實(shí)驗(yàn)以豬脂為研究對(duì)象，根據(jù)油脂氧化機(jī)理[5，6]及先前對(duì)豬脂控制氧化工藝的研究結(jié)果[7],設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)與正交實(shí)驗(yàn)研究控制豬脂氧化，通過(guò)測(cè)定氧化豬脂的過(guò)氧化值、酸價(jià)、茴香胺值得到理化指標(biāo)數(shù)值，并對(duì)其進(jìn)行方差分析，得到豬脂氧化較優(yōu)工藝，從而為后期的美拉德熱反應(yīng)制備肉味香精提供前體物質(zhì)。通過(guò)此實(shí)驗(yàn)得到的豬脂氧化較優(yōu)工藝制備出的肉味香精前體物質(zhì)，既可保證理化要求達(dá)標(biāo)、感官品質(zhì)最佳，也保留了豬脂的特殊香味。同時(shí)，進(jìn)一步制作而成的肉味香精也更為安全。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：豬板油購(gòu)自當(dāng)?shù)靥K果超市。

試劑：異辛烷，上海展云化工有限公司；三氯甲烷，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；95%乙醇、無(wú)水乙醇，上海久億化學(xué)試劑有限公司；乙醚，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；冰乙酸，上海實(shí)意化學(xué)試劑有限公司；對(duì)甲氧基苯胺，羅恩試劑；其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

JJ-1精密增力電動(dòng)攪拌器，常州賽普實(shí)驗(yàn)儀器廠；LZB-3WB轉(zhuǎn)子流量計(jì)，常州市科德熱工儀表有限公司；Model ACO-9270超靜強(qiáng)力氣泵；HH-S數(shù)顯恒溫油浴鍋，常州潤(rùn)華電器有限公司；HH-3A數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州潤(rùn)華電器有限公司；V-1000型可見(jiàn)分光光度計(jì)，翱藝儀器有限公司；FA210N型電子天平，上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；SL8000N型電子天平，上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；DL-1萬(wàn)用電爐，北京中興偉業(yè)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 脂肪制備方法

將新鮮豬板油溫水洗凈，切塊后加入少許溫水，置于電磁爐上在100℃熬制成豬油，撈出油渣并用紗布過(guò)濾。在裝有電動(dòng)攪拌器、回流冷凝管和空氣流量泵的500mL三口燒瓶中加入50g豬脂，置于油浴鍋中進(jìn)行油浴加熱使其熔化，開(kāi)始攪拌，當(dāng)溫度上升到反應(yīng)溫度時(shí)，開(kāi)始通入空氣并計(jì)時(shí)，到達(dá)指定時(shí)間時(shí)停止反應(yīng)。取樣分析POV、AV和p-AV。

1.3.2 指標(biāo)測(cè)定方法

過(guò)氧化值(POV)、茴香胺值(p-AV)和酸價(jià)(AV)的測(cè)定方法、試劑的配制及標(biāo)定方法分別參照GB 5009.229-2016、GB/T 24304-2009和GB/T 5530-1998標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.3.3 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)參考相關(guān)文獻(xiàn)及預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及空氣流速三個(gè)因素分別進(jìn)行單因素試驗(yàn),測(cè)定過(guò)氧化值(POV)、酸價(jià)(AV)和茴香胺值(P-AV),從中篩選出過(guò)氧化值和茴香胺值較高、酸價(jià)較低的氧化產(chǎn)物,選出較佳的工藝條件。

1.3.3.1 氧化溫度實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在固定豬脂50g，反應(yīng)時(shí)間2h，空氣流速0.4L/min條件下，通過(guò)控制氧化溫度對(duì)豬脂進(jìn)行控制氧化。取氧化溫度110、120、130、140、150℃對(duì)豬脂進(jìn)行氧化得到氧化豬脂，測(cè)定氧化豬脂的POV、P-AV、AV，研究反應(yīng)溫度對(duì)豬脂控制氧化的影響。

1.3.3.2 氧化時(shí)間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在固定豬脂50g，反應(yīng)溫度120℃，空氣流速0.4L/min條件下，通過(guò)控制氧化時(shí)間對(duì)豬脂進(jìn)行控制氧化。取氧化時(shí)間1、2、3、4、5h對(duì)豬脂進(jìn)行氧化得到氧化豬脂，測(cè)定氧化豬脂的POV、P-AV、AV，研究反應(yīng)時(shí)間對(duì)豬脂控制氧化的影響。

1.3.3.3 空氣流量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在固定豬脂50g，反應(yīng)溫度120℃，反應(yīng)時(shí)間2h條件下，通過(guò)控制空氣流量對(duì)豬脂進(jìn)行控制氧化。取空氣流量0.2、0.4、0.6、0.8、1.0L/min對(duì)豬脂進(jìn)行氧化得到氧化豬脂，測(cè)定氧化豬脂的POV、P-AV、AV，研究空氣流速對(duì)豬脂控制氧化的影響。

1.3.4 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定了正交試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)因素及實(shí)驗(yàn)水平，設(shè)計(jì)了3因素3水平的正交試驗(yàn)，見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素-水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

表2 氧化溫度對(duì)AV、POV、P-AV的影響(SSR法)

注：在每一列中，小寫(xiě)字母表示在P=0.05的水平上顯著，大寫(xiě)字母表示在P=0.01的水平上極顯著。

由表2可以看出，氧化溫度對(duì)于豬脂氧化產(chǎn)物的酸值、過(guò)氧化值以及茴香胺值的影響都是顯著的。不同的溫度水平對(duì)于酸值、過(guò)氧化值和茴香胺值的影響也有顯著與不顯著之分。在α=0.05與α=0.01水平下，110℃與150℃酸價(jià)均數(shù)間差異不顯著，其余酸價(jià)均數(shù)間均差異顯著；110℃條件下酸價(jià)均數(shù)最低。在α=0.05與α=0.01水平下，130℃與140℃過(guò)氧化值均數(shù)差異不顯著，其余過(guò)氧化值均數(shù)均差異顯著；120℃過(guò)氧化值均數(shù)最高。在α=0.05與α=0.01水平下，140℃茴香胺值均數(shù)與其余茴香胺值均數(shù)間均差異顯著，140℃茴香胺值均數(shù)最高。

結(jié)合感官評(píng)定，并考慮各方面情況，確定110、120、140℃為正交實(shí)驗(yàn)中氧化溫度因素的三個(gè)水平。

表3 空氣流量對(duì)AV、POV、P-AV的影響(SSR法)

由表3可以看出，空氣流量對(duì)于豬脂氧化產(chǎn)物的酸值、過(guò)氧化值以及茴香胺值的影響都是顯著的。不同的空氣流量水平對(duì)于酸值、過(guò)氧化值和茴香胺值的影響也有顯著與不顯著之分。

在α=0.05與α=0.01水平下，0.4、0.8L/min酸價(jià)均數(shù)和1.0L/min三者酸價(jià)均數(shù)間差異不顯著，其余酸價(jià)均數(shù)間均差異顯著；0.2L/min條件下酸價(jià)均數(shù)最低。在α=0.05與α=0.01水平下，0.4L/min過(guò)氧化值均數(shù)與其余過(guò)氧化值均數(shù)間均差異顯著；0.4L/min條件下過(guò)氧化值均數(shù)最高。在α=0.05與α=0.01水平下，0.4L/min與0.6L/min茴香胺值均數(shù)間差異不顯著，0.8L/min與1.0L/min茴香胺值均數(shù)間差異不顯著，其余茴香胺值均數(shù)間均差異顯著；0.6L/min條件下茴香胺值均數(shù)最高。

結(jié)合感官評(píng)定，并考慮各方面情況，確定0.2、0.4、0.6L/min為正交實(shí)驗(yàn)中空氣流量因素的三個(gè)水平。

表4 氧化時(shí)間對(duì)AV、POV、P-AV的影響(SSR法)

由表4可以看出，空氣流量對(duì)于豬脂氧化產(chǎn)物的酸值、過(guò)氧化值以及茴香胺值的影響都是顯著的。不同的氧化時(shí)間水平對(duì)于酸值、過(guò)氧化值和茴香胺值的影響也有顯著與不顯著之分。

在α=0.05與α=0.01水平下，2h與3h酸價(jià)均數(shù)間差異不顯著，其余酸價(jià)均數(shù)間均差異顯著；1h條件下酸價(jià)均數(shù)最低。在α=0.05與α=0.01水平下，4h過(guò)氧化值均數(shù)與其余過(guò)氧化值均數(shù)間均差異顯著；4h條件下過(guò)氧化值均數(shù)最高。在α=0.05水平下，3h與4h茴香胺值均數(shù)間差異不顯著，其余茴香胺值均數(shù)間均差異顯著；在α=0.01水平下，2h與3h茴香胺值均數(shù)間差異不顯著，3h與4h茴香胺值均數(shù)間差異不顯著，其余茴香胺值均數(shù)間均差異顯著；5h條件下茴香胺值均數(shù)最高。

結(jié)合感官評(píng)定，并考慮各方面情況，氧化1h的氧化豬脂肉香味不足且腥味較重，氧化5h的氧化豬脂哈喇味較重，故不取氧化1h和氧化5h條件，最終確定2、3、4h為正交實(shí)驗(yàn)中氧化溫度因素的三個(gè)水平。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

表5 正交試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表5

試驗(yàn)號(hào)因素A溫度/℃B空氣流量/L·min-1C時(shí)間/h酸價(jià)KOH/mg·g-1過(guò)氧化值/mmol·kg-1茴香胺值Z2j/332.6553.3240.84Z3j/398.3049.0737.09RZ93.5219.9920.70

注：RX、RY、RZ分別表示酸價(jià)、過(guò)氧化值和茴香胺值的極差。

表6 酸價(jià)正交試驗(yàn)方差分析表

由表6可知，影響因素中，溫度對(duì)酸價(jià)的影響差異顯著，空氣流量和氧化時(shí)間對(duì)酸價(jià)的影響差異不顯著。由表5可知三個(gè)因素的主次關(guān)系是：氧化溫度>空氣流量>氧化時(shí)間。要保證酸價(jià)盡可能小，最佳氧化溫度為110℃、空氣流量為0.6L/min、氧化時(shí)間為2h。

表7 過(guò)氧化值正交試驗(yàn)方差分析表

由表7可知，影響因素氧化溫度、空氣流量、氧化時(shí)間對(duì)過(guò)氧化值的影響均差異不顯著。由表5可知，三個(gè)因素的主次關(guān)系是：氧化溫度>空氣流量>氧化時(shí)間。要保證過(guò)氧化值盡可能大，最佳氧化溫度為140℃、空氣流量為0.4L/min、氧化時(shí)間為4h。

由表8可知，影響因素中，溫度對(duì)茴香胺值的影響差異顯著，空氣流量和氧化時(shí)間對(duì)茴香胺值的影響差異不顯著。由表5可知，三個(gè)因素的主次關(guān)系是：氧化溫度>氧化時(shí)間>空氣流量。要保證茴香胺值盡可能大，最佳氧化溫度為140℃、空氣流量為0.4L/min、氧化時(shí)間為2h。

表8 茴香胺值正交試驗(yàn)方差分析表

結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析，為保證酸價(jià)盡可能小，過(guò)氧化值和茴香胺值盡可能大的要求，氧化溫度應(yīng)選擇120℃；氧化時(shí)間為2h，空氣流量為0.4L/min時(shí)得到豬脂肪控制氧化產(chǎn)物的感官品質(zhì)最為理想。

3 結(jié)論

為下一步美拉德熱反應(yīng)制備肉味香精提供風(fēng)味前體物質(zhì)和肉的特征風(fēng)味，以酸價(jià)、過(guò)氧化值、茴香胺值為評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)合感官評(píng)定，對(duì)氧化溫度、空氣流量、氧化時(shí)間進(jìn)行了單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。結(jié)果表明,在所選取的因素水平內(nèi),溫度是影響酸值、過(guò)氧化值、茴香胺值的最重要因素。通過(guò)進(jìn)一步分析，確定了豬脂控制氧化的最佳工藝條件為：反應(yīng)溫度120℃，空氣流量0.4L/min，反應(yīng)時(shí)間2h。此時(shí)的氧化豬脂具有較濃郁的脂香與肉香，無(wú)不良風(fēng)味，且其酸價(jià)較低，過(guò)氧化值和茴香胺值較高。