酶法制备天然牛奶风味基料及牛奶香精的研究

摘要

乳和乳制品在食品行业中占据重要地位，其不仅有较高的营养价值，口感和香气亦令人十分喜爱，因而乳品香精是香精香料领域中投资最大，开发研究最为活跃的香精之一。利用酶法生产奶类香精，不仅能够产生更加复杂的风味体系，模拟目标产品的天然风味，还能够通过对不同来源脂肪酶的水解特性进行选择，强化酶解产物的某种特征风味，从而使得到的成品香精香气柔和留香持久。此外利用复合风味蛋白酶对乳蛋白进行适当酶解不但可以提高原料利用率，还能显著增强酶解产物中的浓厚感滋味，从而使香精品质得到进一步提高。因此酶技术在乳品增香的研究应用领域中有着非常广阔的前景。
　　 本论文以奶油为原料，分别利用脂肪酶和复合风味蛋白酶对其进行水解，并对脂肪酶酶解产物中特征挥发性风味物质进行鉴定；同时对复合蛋白酶酶解产物中呈浓厚感的呈味肽进行分离纯化和结构鉴定，并对其呈味特征进行进一步研究。主要研究内容如下：
　　 分别采用橄榄油和奶油为底物测定脂肪酶酶活，对七种不同商品脂肪酶进行筛选，最终选择脂肪酶Palatase20,000L作为酶解奶油增香反应用酶。由单因素试验结合响应面分析确定脂肪酶酶解奶油的最佳工艺条件为：底物浓度为92％(w/v)，加酶量为2000U/g底物，温度48℃，pH8.3。同时根据不同酶解时间下酶解产物的风味剖面特征分析和偏好性感官评定试验结果，确定获得最佳感官品质奶油酶解产物的酶解时间为4小时。
　　 利用SPME-GC-MS法对酶解不同时间的酶解产物中主要挥发性风味组分进行分析，共检出118种挥发性风味组分，其中酶解时间为4小时的酶解产物中短碳链的脂肪酸类、甲基酮类、酯类和内酯类化合物含量达到最大，因而其感官品质最佳。同时采用SPME-GC-MS法从酶解4小时的酶解产物中检出55种风味物质，主要是一些长链脂肪酸类化合物，此类化合物对酶解产物挥发性风味贡献较小，主要是呈味方面的贡献。
　　 分别采用SPME-GC-O法和风味值分析法对具有最佳感官品质的酶解产物中的主要特征挥发性风味组分进行分析和鉴定，其中SPME-GC-O法鉴定得到丁酸乙酯、2-庚酮、柠檬烯、己酸乙酯、辛醛、辛酸乙酯、乙酸、丁酸、癸酸乙酯、δ-己内酯、己酸、δ-辛内酯、辛酸、癸酸等14种化合物为酶解产物中的特征风味组分；而风味值法分析得到的特征风味组分与SPME-GC-O法分析得到的化合物略有差别，按其风味贡献大小依次为：己酸、丁酸、丁酸乙酯、2-十五酮、十一酸、δ-辛内酯、癸酸、δ-十二内酯、己酸乙酯和辛酸等。
　　 为了得到香气更加柔和的天然牛奶香精，采用SPME-GC-MS法对稀奶油、商品天然牛奶香精样品和合成牛奶香精样品中的挥发性风味物质进行分析，然后根据分析结果将酶解产物进行适当风味修饰得到自制天然牛奶香精。同时利用电子鼻对不同香精样品、不同品种类的奶酪样品和全脂奶粉样品中的挥发性风味组分进行分析，主成分分析结果表明三种商品天然牛奶香精和自制天然牛奶香精的风味最为接近，并且其均与奶酪样品中切达奶酪的风味最为相似。此外为了更好的对自制天然牛奶香精品质进行评定，将自制天然牛奶香精和其它市售牛奶香精一起分别加入复原乳和主食面包中，进行相应的感官评定试验。感官评分结果表明添加自制天然牛奶酶解香精与商品天然牛奶香精的样品同添加合成牛奶香精的样品感官品质有显著差异，而添加自制天然牛奶香精的面包的感官偏好性要高于添加有商品天然牛奶香精和黄油的面包样品。
　　 选择复合风味蛋白酶酶解奶油中的乳蛋白生成呈浓厚味的滋味组分，采用单因素试验结合响应面优化试验，得到复合酶水解乳蛋白生成呈味肽的最佳工艺条件为：F酶的添加量为3.5％(w/w)，N酶的添加量为2.25％(w/w)，底物浓度为2.5％(w/v)，温度45℃，初始pH8.0，反应时间为7.6h。反应生成肽百分含量为52.7％，并且水解产物感官评价浓厚感滋味浓郁，无苦味。
　　 使用Sephadex G-15凝胶柱对乳蛋白酶解产物水提物进行分离纯化，得到6个分离峰组分(P1、P2、P3、P4、P5、P6)，分别对其进行感官评定，得到三个浓厚感较强的分离峰组分(P3、P4、P5)，并分别对其进行阈值测定和电子舌分析，确定浓厚感强度最高的组分为P4。采用RP-HPLC对P4组分进行进一步分离纯化，然后利用MALDI-TOF-MS对其中主要呈味肽组分的氨基酸序列进行鉴定，鉴定得到11种可能呈浓厚感的肽的一级结构，其中大部分肽链来自于β-酪蛋白的酶解产物，并且鉴定得到肽链序列中Glu和Cys的含量较高。然后根据鉴定得到肽的氨基酸序列的呈味特点和Q值分析，选择了其中可能呈浓厚感滋味的8种肽进行合成，并对这8种呈味肽通过感官评定进行阈值分析，得到序列为VPNSAEER的呈味肽阈值较低，浓厚感最强。此外根据评价员对这8种呈味肽的感官描述得到浓厚味与适当强度的苦味或涩味之间具有协同关系。最后对合成得到的呈味肽通过感官评定和电子舌分析，进一步对其呈味特点进行进一步确定。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略符号表

声明

第一章绪论

1.1酶解奶油增香简介

1.1.1酶技术在乳品增香研究中的应用

1.1.2乳制品的特征风味组分

1.1.3天然奶味香精的研究现状

1.2酶解奶油的挥发性风味组分研究方法

1.2.1挥发性风味化合物的萃取

1.2.2香气活性成分的鉴别和比较

1.2.3酶解产物挥发性风味评价

1.3滋味组分的研究概况

1.3.1常见的呈味物质

1.3.2不同味觉的相互作用

1.3.3肽的呈味特征

1.3.4呈味肽呈味特征的研究现状

1.4本课题的立题背景和意义

1.5主要研究内容

参考文献

第二章乳脂肪酶解工艺研究

2.1前言

2.2实验原料与方法

2.2.1实验原料

2.2.2实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1原料奶油组成

2.3.2不同商品脂肪酶的酶活力比较

2.3.3脂肪酶酶解奶油的单因素试验

2.3.4脂肪酶Palatase20,000L酶解奶油的工艺条件优化

2.3.5酶解产物感官性质的风味剖面特征分析

2.3.6酶解产物的脂肪酸组成

2.4本章小结

参考文献

第三章乳脂肪酶解产物的特征风味物质及其应用研究

3.1前言

3.2实验原料与方法

3.2.1实验原料

3.2.2实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1顶空固相微萃取法(HS-SPME)

3.3.2酶解过程中奶油酶解产物的挥发性风味物质的变化

3.3.3溶剂萃取法分析酶解产物中主要风味物质

3.3.4奶油酶解产物的特征风味化合物分析

3.3.5不同类型牛奶香精和稀奶油中挥发性组分分析

3.3.6酶解产物风味修饰

3.3.7电子鼻对不同样品风味组分的分析

3.3.8自制天然牛奶香精的应用研究

3.4本章小结

参考文献

第四章乳蛋白酶解工艺的研究

4.1前言

4.2实验原料与方法

4.2.1实验原料

4.2.2实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1乳蛋白主要成分和性质

4.3.2蛋白酶的酶活与酶种的选择

4.3.3乳蛋白酶解工艺参数的确定

4.3.4复合酶酶解乳蛋白条件的优化

4.3.5酶解产物相对分子质量分布

4.3.6酶解产物氨基酸分析

4.4本章小结

参考文献

第五章乳蛋白酶解产物中呈味物质的研究

5.1前言

5.2实验原料与方法

5.2.1实验原料

5.2.2实验方法

5.3结果与讨论

5.3.1 Sephadex G-15凝胶分离

5.3.2凝胶柱分离组分感官评定试验

5.3.3乳蛋白酶解产物水提组分以及P3、P4、P5组分的电子舌分析

5.3.4高效液相色谱测定P3、P4、P5组分相对分子质量分布

5.3.5 P3、P4、P5组分氨基酸组成与含量

5.3.6 P3、P4、P5组分在水中的阈值

5.3.7 P4组分中呈味肽类物质的研究

5.3.8 P4组分呈味肽段的感官特征分析

5.4.本章小结

参考文献

主要结论

论文主要创新点

致谢

附录