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摘 要:美拉德反應(Maillard reaction,MR)是游離氨基酸、多肽或蛋白質中的氨基與還原糖的羰基之間所發生的一系列復雜反應,能產生特殊的風味和色澤,可用于生產具有濃郁風味的香精調味料。以動物源副產物為原料,通過酶解-MR制備天然調味品,既符合現代消費者對于健康、營養的需要,還為高效利用副產物資源提供了有效途徑。本文主要介紹用于制備調味料的常見動物副產物、酶解效果的評價指標、影響MR產物風味的因素,簡述3 種輔助MR的物理方法及MR產物的生理活性,旨在為實現動物源副產物資源深度綜合利用和可持續發展開拓新思路。
關鍵詞:動物源副產物;酶解;美拉德反應;調味料;利用
引文格式:
人們對于肉類的需求正逐年增加,在肉制品加工過程中,大量骨、內臟、血液等副產物也隨之產生[1-2],這些副產物富含蛋白質、脂肪酸、礦物元素等優質營養素,其中蛋白質資源尤為豐富,如畜禽骨生產量占我國肉類總產量的10%,每年將產生870多萬t畜禽骨副產物,其中蛋白質含量可達130 萬t[3]。然而,由于生產設備和技術限制,大多數加工下腳料僅經過粗加工制成飼料或肥料等低附加值產品,更多的直接被丟棄。這不僅造成大量資源浪費,還會加重環境負擔,造成污染[4]。因此,以動物副產物為原料生產調味料的研究越來越受到人們的關注。美拉德反應(Maillard reaction,MR)是游離氨基酸、多肽或蛋白質中的氨基與還原糖的羰基之間所發生的一系列復雜反應,能產生愉悅的風味和色澤[5-6]。采用植物蛋白水解物制備的香精香料無法模擬逼真的肉香味,利用動物蛋白質便可彌補這一缺陷,生產出風味優良的天然肉味或海鮮味香精。與天然香精相比,合成香精的香味較單一,需要復配使用才能達到消費者滿意的風味效果,而且合成香精生產過程中使用的化學成分需要進行嚴格監管,防止不法生產者使用存在安全隱患的非法添加成分,危害人體健康。另外,研究表明,MR還可賦予產物多種功能活性[7-8]。由此可見,通過MR生產的天然調味料不僅能減少合成食品香精的用量,還可使調味料具備一定的生理活性,在安全、營養、環保方面表現出顯著優勢,符合消費者對于天然、綠色調味品的追求。
國外自20世紀60年代開始就有關于利用MR制備天然調味品的研究,我國在此方面的研究開展較晚、進度較慢。為緩解我國蛋白質資源緊缺的現狀,開展合理利用動物源副產物蛋白質的研究便顯得十分重要。本文主要綜述酶解動物源副產物發生MR在制備調味品中的應用,包括用于制備調味料的常見副產物、酶解所用的酶類及評價指標、物理輔助MR的方法。
1 制備調味品的常見動物源副產物
2019年全球肉類產量約為3.372 億t,我國作為全球最大的畜牧國家,貢獻了約6 303 萬t。全球漁業每年產量約26.4 億t,其中僅產生的內臟廢棄物就可達到30 萬t[9]。
目前用于制備調味料的動物源副產物主要有骨骼、肝臟、血液等,其中以畜禽骨骼為原料的研究最多。
1.1 動物骨
動物骨骼中蛋白質含量豐富,還含有鈣、磷、磷脂、磷蛋白等物質,對維護和促進大腦功能有重要
作用[10],表現出很高的加工利用價值。然而,人們在日常生活中對畜禽骨的利用僅限于熬燉、煲湯,在食用魚類時還會專門將尖銳的魚骨刺挑出并丟棄。研究證明,采用合適的方式對動物骨骼進行處理,蛋白提取率可高達30%[11]。在提取過程中,蛋白質被分解或降解為低分子肽和多種游離氨基酸。以往對于動物骨骼的工業處理大多是經粗加工制成飼料、肥料等低附加值產品,為實現動物骨資源的高值化利用,如今的研究集中于以動物骨為原料制備骨素。骨素是以動物骨為原料,經加熱浸提、分離油脂、濃縮一系列操作制得的初級骨提取物,因含有多種鮮味成分、保留有天然的香味,成為理想的調味基料,通過酶解-MR可進一步制備口感醇厚的天然調味料[12]。Xu Xinru等[13]研究發現,牛骨蛋白提取物中檢測出的味覺活性肽在MR中可產生苯甲醛和4-乙基苯甲醛等獨特的風味化合物,揭示了利用動物骨制備天然調味品的可行性。鄒利[14]以酶解后的豬骨粉為原料,添加還原糖(葡萄糖和木糖)、L-半胱氨酸、硫胺素,在一定條件下進行MR,制備出香味純正的豬肉香精。隨著現代生活節奏的加快,使用動物骨制備的調味品可大大減少烹飪耗時,使得人們在追求效率的同時享受到天然、純正的美味。
1.2 動物內臟
動物肝臟同樣具有很高的蛋白質含量,然而肝臟腥味重、味道苦、膽固醇含量高,這些特點一定程度上限制了肝臟蛋白在制備調味品上的應用。因此,如何降低或消除動物肝臟的腥苦味、高效利用肝臟蛋白成為研究熱點。研究表明,水解及MR可改善肝臟蛋白的不良風味,擴大利用范圍。Chen Xiao等[15]從雞肝中提取出蛋白,水解并發生MR,發現產生的風味物質可顯著改善原有的腥苦味,降低膽固醇含量,為利用雞肝蛋白制備調味料或食品添加劑提供了可能性。郭芳[16]利用活性炭對鮑魚內臟蛋白酶解液進行處理,發現活性炭粉末可降低酶解液的腥苦味,使得后續酶解液經MR制備的海鮮調味料沒有腥味和苦味,口感提升。由此可見,在以動物肝臟為原料制備調味品時,需要注重對肝臟脫腥去苦的研究,有利于進一步拓展動物肝臟在食品工業的應用。
1.3 動物血
動物血液的脂肪含量低,蛋白質含量高達17%~21%,富含多種必需氨基酸,有“液體蛋白”的美稱。然而與動物肝臟相似的是,動物血液也存在腥味重的問題,使得其加工利用受到限制。Guo Shanguang等[17]在酶解豬血紅蛋白時,根據末端疏水性氨基酸的特異性選擇適合的酶,成功得到無苦味的水解產物。柳倩[18]將豬血蛋白酶解液與豬脂發生MR,發現豬血的腥味得到有效掩蓋,可制備得到具有濃郁烤肉香味的豬肉味香精。Vasilchenko等[19]從雞血蛋白中分離出2 種具有體外抗菌活性的多肽CHb-1和CHb-2,為今后利用動物血開發具有生物活性的肉味香精提供了可能性。此外,羅斌等[20]采用微膠囊技術及噴霧干燥法制備鴨血肉味香精,實現了鴨血香精的包埋保護及緩釋,顯著提高其穩定性,拓展了鴨血肉味香精在食品工業中的應用。
2 動物源副產物酶解
蛋白質由于分子質量較大難以被生物體直接吸收利用,因此通常先對蛋白質進行水解,釋放出小分子多肽、游離氨基酸及核苷酸等呈味物質,制備出調味基料,再加以利用。近年來,使用酶法提取動物加工副產品中的蛋白質并生成小分子肽,已成為一種有效的蛋白質回收方法。蛋白質水解后可產生多種具有抗菌、抗氧化功能的活性肽,在食品、醫療行業中的應用前景十分廣闊[21-23]。