浓香核桃油生产新工艺研究

李进伟，方云，刘元法

（江南大学食品学院，江苏无锡214122）
 

Novalpreparationtehnologyoffragrantwalnutoil
LIJinwei,FANGYun,LIUYuanfa
(SchooloffoodScienceandTechnology,JiangnanUniversity,Wuxi214122,Jiangsu,China;)

 Abstract:TheflavorcompoundsoffragrantwalnutoilwereproducedbyMaillardreactionofwalnutmealenzymatichydrolysatetodeveopanovalprocessofproducingfragrantwalnutoin.Theoptimealreactionconditionswereobtainedbysinglefactorexperimentasfollows:thermalreactiontemperature150,ther-malreactiontime2h,molarratioofaminonitrogentoreducingsugar1:1.5,phosphatebufferpH9.0.FifteencriticalflavorcompoundsinfragrantwalnutoilwereidentifiedbyGC-MS.Thekindsandcon-tenesofflavorcompoundsinfragrantwalnutoilproducedbynovalmethodweresimilartothatproducedbytraditionamethod.

Keywords:fragrantwalnutoil;alcalase;flavourzyme;Maillardreaction;GC-MS

 

     我国盛产浓香油，但现在的浓香油生产工艺复杂，浓香油的风味物质主要形成于油料高温蒸炒工序。但油料高温蒸炒工序存在一定的弊端，使得该工序很难实现标准化生产，从而造成了现有浓香油市场上产品质量不稳定的现象。首先，传统工艺的高温蒸炒过程，由于蒸炒时间长、温度高，会造成油料蛋白的严重变性；其次，油料高温蒸炒工序中所发生的反应时一系列复杂反应的总和，它们的发生不仅与油料本身品种、含水量等因素有关，还与蒸炒过程中的温度、时间有关。这些问题的存在严重阻碍了浓香油生产规模的扩大及产量的提高，因此开发浓香油生产新工艺十分必要。本研究尝试利用核桃粕制备浓香核桃油风味物质，开发浓香核桃油生产新工艺。

        碱性蛋白酶，风味蛋白酶，丹麦诺维信公司；胰蛋白酶，国药集团化学试剂有限公司；其余试剂均为国产分析纯。
气相色谱-质谱联用仪、热脱附进样器，赛默飞世尔科技公司；Agilent100型液相色谱仪，美国安捷伦公司。

        取一定量过筛核桃粕与磷酸盐缓冲液（Ph8.0）混合，添加一定量蛋白酶，在该酶的最适酶解条件下对核桃粕酶解2h，其加酶量、底物料液比分别为2%、1;10,酶解完成后，用90℃水浴对蛋白酶进行10min灭活处理，冷却，4000r/min离心15min，得到的上清液即为核桃粕酶解液；风味蛋白酶复合酶解可在前一种酶灭酶后调节酶解液至pH7.0，温度50℃，加酶量2%，酶解时间2h。酶解完成后，以90度水浴对蛋白酶进行10min灭活处理[1]，冷却，4000r/min离心15min,得到的上清液即为核桃粕酶解液.

    参照文献[2]，采用HPLC法分析

    浓香核桃油的风味物质主要来源于核桃中氨基酸与还原糖的美拉德反应。称取一定量的核桃粕酶解液和葡萄糖溶于20ml一定PH的磷酸缓冲液内，混合液置于耐高压、高温容器中，恒温干燥箱加热反应一定时间，生成风味物质。反应结束后冷却，用5ml无味核桃油萃取风味物质，即得到浓香核桃油产品。

        对所制核桃油产品稀释5倍后，进行感官评定。①喜好程度按从不喜欢到喜欢打分，分值从1~10分；1分很不喜欢，3分不喜欢，5分中等喜欢，7分喜欢，9分很喜欢。②香味强弱，核桃风味及焦糖味按从弱到强打分，分值从1~10分；1分特别弱，3分计较弱，5分中等，7分较强，9分很强。
         对感官评定结果进行分析时，首先考虑喜好程度，以喜好程度最强为最佳；其次考察香味强弱，以香味强为佳；再次考虑核桃风味，以核桃风味最强为佳；最后考虑焦糖味，焦糖味是浓香核桃油风味物质重要组成部分，因此它必不可少，但过高的焦糖味会造成产品风味品质的下降，消费者可接收度较差，因此选择焦糖味强度中等为宜。

    取3ml油样置于30ml顶空瓶中，将顶空瓶置于40℃恒温水浴加热15min；待平衡后，通过隔垫插入50/30mDVB/CARonODMS萃取头,顶空吸附40min.进行GC-MS分析,化合物轻计算机检索同时与NIST(107kCompounds)和WileyLibrary(320kCompoundsVersion6.0)相匹配。仅报道匹配度和纯度大于800（最大值1000）的鉴定结果，并采用峰面积归一化法计算相对含量。

        由于酶反应的专一性，单一酶作用范围小，为了提高核桃粕的水解度，在单一酶水解2h后添加了风味蛋白酶进行符合酶解。风味蛋白酶是兼具外切与内切双重作用的混合蛋白酶，能将酶解的蛋白质和多肽进一步酶解，酶解程度更高，而且可以减少苦味肽的含量[3]。据一些学者报道[4-5]，相对分子质量在1000~5000Da之间的美拉德肽对增强风味的效果最显著，其次是小于1000Da的产物。单一酶和复合酶解液多肽相对分子质量分布及含量的测定结果见表1.由表1可知，经碱性蛋白酶与风味蛋白酶酶解后相对分子质量在0~5000Da之间的多肽含量达到了93.95%，因此选择碱性蛋白酶合风味蛋白酶复合酶作为合适组合酶。
表1单一酶和复合酶酶解液多肽相对分子质量分布及含量测定结果
相对分子质量分布多肽含量/%
胰蛋白酶胰蛋白酶 风味蛋白酶碱性蛋白酶碱性蛋白酶 风味蛋白酶
0~1000Da15.3417.5612.9719.20
1000~5000Da72.9972.8474.7174.75
5000~6000Da2.952.232.071.09
6000~7000Da6.075.555.213.05
7000Da以上2.661.805.051.90
 

传统浓香核桃油的生产工艺中，关键位炒籽温度与时间的控制，在新工艺中热反应时间的控制也十分重要。本试验在核桃粕酶解液20g，控制氨基态氮与还原糖的摩尔比1：1.5,PH9.0的磷酸缓冲液，热反应温度150度的条件下，考察热反应时间对浓香核桃油风味物质生成的影响，所得油样感官评定结果如表2.由表2可知，随热反应时间的延长，油样中核桃风味与焦糖味的分值逐渐增加；随着热反应时间的延长，油样感官评定结果中喜好程度分值先升后降，热反应2h的试验组表现出最高的喜好程度。造成这种现象的原因可能是随着热反应时间的延长，焦糖味的不断增加开始掩盖核桃风味。考虑到消费者对浓香核桃油风味品质的要求，认为该核桃风味较浓，焦糖味中等的热反应2h的试验组合分为最为适宜，因此最佳热反应时间选定为2h。
表2不同热反应时间所得浓香核桃油感官评定结果
评价指标1h1.5h2h2.5h3h
喜好程度6.97.558.457.735.55
香味程度4.186.558.368.919.18
核桃风味5.367.097.828.458.91
焦糖味4.275.005.917.918.09

热反应温度对美拉德反应速率有密切的影响，爱一定条件下，温度越高、时间越长美拉德反应的颜色越深[6]。本试验在核桃粕酶解液20g，控制氨基态氮与还原糖的摩尔比1：1.5，pH9.0的磷酸缓冲液，热反应时间2h的条件下，考察热反应温度对浓香核桃油风味物质生成的影响，所得油样感官评定结果如表3.由表3可知，喜好程度、核桃风味及焦糖味3项指标均在150℃条件下达到最高。说明过高也不适于核桃风味的产生，故选择150℃作为最佳热反应温度。




表3不同热反应温度所得浓香核桃油感官评定结果
评价指标100125150175200
喜好程度5.185.397.277.156.03
香味强度5.826.998.738.896.73
核桃风味6.367.318.648.127.82
焦糖味4.274.956.915.216.82
 

美拉德反应产物种类与反应体系的pH密不可分，通常在碱性条件下，较易形成含氮化合物（如吡嗪），而其他风味物质必须在酸性条件下才能够生成[7]。本试验在核桃粕酶解液20g，控制氨基态氮与还原糖的莫比尔1：1.5，缓冲液体系为磷酸缓冲液，热反应温度150℃，热反应时间为2h的条件下，考察反应体系pH对浓香核桃油风味物质生成的影响，所得油样感官评定结果如表4.由表4可知，随着反应体系pH的升高，油样感官评定结果中喜好程度、香味强度、核桃风味及焦糖味的分值均呈现先升高后下降的趋势，在pH9.0条件下，初焦糖味外3项的分值均达到最高，无其他风味产生。综上所述，pH9.0的碱性环境作为最佳pH。

表4不同pH所得浓香核桃油感官评定结果
评价指标7.58.08.59.09.510.0
喜好程度6.186.827.098.457.646.55
香味强度6.367.277.829.008.096.82
核桃风味6.557.007.277.646.736.55
焦糖味7.097.457.456.916.826.36

2.2.4氨基态氮与还原糖摩尔比对风味的影响
美拉德反应中游离氨基态氮与还原糖羰基间进行的反应很复杂，在氨基态氮含量一定的情况下，它受到反应体系还原糖含量的影响。本试验在核桃粕酶解液20g，pH9.0的磷酸缓冲液，热反应温度为150℃，热反应时间为2h的条件下，考察氨基态氮与还原糖摩尔比对浓香核桃油风味物质生成的影响，所得油样感官评定结果如表5.由表5可知，随着反应体系中氨基态氮与还原糖摩尔比的升高，其油样感官评定中糖味的分值逐渐增大，喜好程度、核桃风味的分值则先升高后下降，其下降的原因可能为不断增强的焦糖味掩盖了核桃风味，导致喜好程度及核桃风味的降低。其中氨基态氮与还原糖摩尔比为1：1.5试验组的喜好程度分值最高，故选择氨基态氮与还原糖摩尔比1：1.5为最佳的配比。

表5不同氨基态氮与还原糖摩尔比所得浓香核桃油感官评定结果
评价指标1:11:1.51:21:2.51:3
喜好程度7.648.186.826.556.45
香味强度5.918.368.648.648.55
核桃风味6.278.098.278.007.82
焦糖味5.186.006.827.097.27

在美拉德反应生产浓香核桃油风味物质的最佳条件下，反应所得产物经快速冷却后，用无味核桃油对挥发性物质进行萃取，对萃取油样稀释5倍，制成待测油样。将油样中的挥发性物质采用固相微萃取（SPME）技术进行富集，在采用GC-MS分析其组成，经检索整理，分离鉴定出的新工艺浓香核桃油挥发性物质及其相对含量见表6.由表6可知，新工艺所得核桃油中挥发性物质主要包括吡嗪、糖醇等含氮化合物，呋喃类，醛类，酮类，酮类等羰基化合物，醇类，烯烃、烷烃类等。其中15种是浓香核桃油风味的关键物质（异戊醛、吡嗪、已醛、2甲基吡嗪、糖醇、2.5二甲基吡嗪、2，3二甲基吡嗪、2庚烯醛、苯甲醛、2正戊基呋喃、2，3，5甲基吡嗪、2甲基5乙基吡嗪、2正丙基呋喃、本乙醛、2，5甲基3乙基吡嗪），占到总挥发性物质含量的37.36%，其中吡嗪类占总挥发性物质的16.63%；传统工艺15种浓香核桃油风味的关键物质占到总挥发性物质含量的34.39%，其中吡嗪类占到总挥发性物质的17.69%。经GCMS分析新工艺所得浓香核桃油的风味物质可知，无论在种类还是在含量上两者度比较接近，因此利用新工艺代替传统工艺生产浓香核桃油是完全可行的。

表6GC-MS分析不同生产工艺浓香核桃油风味关键物质的相对含量%

关键挥发性物质传统工艺新工艺
核桃油核桃油
异戊醛4.845.05
吡嗪0.11
已醛10.0214.34
2_甲基吡嗪1.711.72
糖醇0.38
2，5_二甲基吡嗪13.0611.05
2，3_二甲基吡嗪0.12
2-庚烯醛0.15
苯甲醛0.12
2_正戊基呋喃0.471.12
2,3,5-三甲基吡嗪2.243.10
2-甲基-5乙基吡嗪0.160.25
2正丙基呋喃0.20
苯乙醛0.340.22
2,5二甲基-3乙基吡嗪0.290.51
 

（1）选择碱性蛋白酶和风味蛋白酶复合酶作为水解核桃粕的合适组合酶。
（2）美拉德反应生产浓香核桃油的最佳条件为：热反应温度150℃，热反应时间2h，氨基态氮与还原糖的摩比尔1:1.5，磷酸缓冲液pH9.0.
（3）经GC-MS分析可知，新工艺与传统工艺所生产浓香核桃油的风味物质的种类和含量都比较接近，因此利用新工艺代替传统工艺生产浓香核桃油是完全可行的。
[1]PENARAMOSEA,XIONGYL.Antioxidantactivityofsoyprotieinhydrolysatesinaliposomalsystem[J].JFoodSci,2002,67(8):29522956.
[2]张惠.银杏浊汁的酶法制备及其稳定机理研究[D]。江苏无锡：江南大学，2008.
[3]张宇昊，王强。Alcalase酶水解花生蛋白制备花生短肽的研究