馮云龍，丁澤人，楊曉君

(新疆農業(yè)大學，烏魯木齊 830000)

新疆葵花籽年產總量超過40萬噸[1]。新疆油葵籽出油質好、油率高、不飽和脂肪酸含量高?？ㄗ哑墒强ㄗ阎朴蜁r的副產物，葵花籽粕營養(yǎng)物質豐富，富含29%～43%的優(yōu)質植物蛋白[2，3]，且氨基酸組成均衡，蛋白組成為：醇溶蛋白(1%～4%)、谷蛋白(11%～17%)、球蛋白(55%左右)和清蛋白(20%左右)[4]?？ㄗ哑芍羞€含有較高的生物活性鈣、磷脂和煙酸[5]、高級脂肪醇類、水溶性膳食纖維及水不溶性膳食纖維、還原糖、微量元素及天然色素、糠醛[6，7]。為了充分利用葵花籽粕蛋白質資源，本文利用新疆葵花籽粕通過堿水解、酶水解制備葵花籽多肽，將該多肽與葡萄糖進行美拉德反應合成天然風味物質，并對天然風味物質的合成條件進行優(yōu)化，制定基于美拉德反應合成麥香味的葵花籽粕天然風味物質的工藝，旨在為新疆地產葵花籽粕深加工利用做有益的探索。

1 材料與實驗方法

1.1 材料與主要試劑

正己烷(分析純)、氫氧化鈉(優(yōu)級純)、濃鹽酸(分析純)：天津市致遠化學試劑有限公司；無水乙醇(分析純)、葡萄糖(分析純)：天津永晟精細化工有限公司；麥芽酚標品(北京普析)壓榨葵花籽粕：由中糧集團油脂公司新疆分公司提供；浸出葵花籽粕：自制。

1.2 主要實驗儀器

601型電熱恒溫水浴箱 金壇市醫(yī)療儀器廠；RE-52AA型旋轉蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；FA1004N型萬分之一電子天平；TCL-80-2B型臺式低速離心機 上海楚柏實驗室設備有限公司；RCT型電磁攪拌器、T10型均質機 IKA公司；KND-08C型消化爐 浙江托普儀器有限公司；紫外分光光度計。

1.3 實驗方法

1.3.1 原料的品質檢測

對2種葵花籽粕原料分別依照國標GB 5009.5-2016，GB 5009.88-2014，GB/T 5512-2008，GB/T 5505-2008，GB 5009.3-2010進行蛋白質、總纖維素、殘油量、灰分、水分含量測定，依照文獻[7]利用硫酸-苯酚法測定其總糖含量。

1.3.2 原料制備與預處理

將油葵籽仁、壓榨粕于50～60 ℃烘干至恒重后，粉碎至40～60目，選用浸出制油企業(yè)常用的6號溶劑作為提取劑，料液比1∶10，恒溫65～70 ℃，水浴回流2 h后抽濾，濾餅于50 ℃烘干去除殘留溶劑。

將去除殘油后的葵花籽粕，參照文獻[8]的方法，用55%乙醇，料液比1∶10，72 ℃恒溫水浴回流2 h后抽濾，重復上述實驗至55%乙醇溶液無色，保留濾渣。濾液含有綠原酸，棄去。將濾餅于55 ℃烘干作為后續(xù)實驗的原料。

1.3.3 麥芽酚檢測標準曲線的繪制與方法學考察

1.3.3.1 麥芽酚標準曲線的繪制

參照文獻[9]所確立的麥芽酚檢測方法制作麥芽酚標準曲線對基于美拉德反應合成的麥香味天然風味物質中麥芽酚的含量檢測，繪制標準曲線，標準曲線見圖1。

圖1 麥芽酚標準曲線Fig.1 Standard curve of maltol

1.3.3.2 方法學考察

繪制的麥芽酚標準曲線方程為：y=0.8795X+0.0196，R=0.9995；進行重復性檢測，RSD=1.37%；進行精密度測試，RSD=0.84%；進行加樣回收率測試，RSD=1.03%；進行穩(wěn)定性測試，RSD=1.42%。該方程線性度、重復性、精密度、穩(wěn)定性良好，能滿足實驗要求，后續(xù)實驗可用該標曲對葵花籽粕美拉德反應合成風味物質中麥芽酚含量進行準確測定。

1.3.4 葵花籽粕堿水解產物美拉德反應合成風味物質的風味類型的確定實驗

將1.3.1所得的2種預處理后的葵花籽粕原料每種各取2份，每份以3% NaOH水溶液，料液比1∶10，75 ℃恒溫水解2 h，所得水解液加入3%的葡萄糖混合均勻，80 ℃恒溫條件下合成1 h。品評所得美拉德產物風味，了解其麥香味的濃郁程度、有無雜味和不適于食品添加的異味，設立感官評價表。

1.3.5 葵花籽粕堿水解產物美拉德反應合成風味物質優(yōu)化工藝的確定

恒定預處理后葵花籽粕原料的物料量、反應體系pH值、美拉德反應合成溫度和時間，以堿液濃度、水解料液比、水解溫度、水解時間、糖加入量為考察因素，進行單因素實驗，所得產物按1.3.4制定的感官評價表進行感官評定，了解堿水解條件、糖加入量的變化對美拉德合成風味物質的影響，確定合適的堿水解條件、糖加入量，在此基礎上，進一步以物料量、美拉德反應時間、反應溫度、反應體系pH值、糖濃度為考察因素，利用正交實驗設計安排實驗，以感官評價得分為指標確定葵花籽粕堿水解產物美拉德反應合成具有麥香味的風味物質優(yōu)化反應條件。

1.3.6 葵花籽粕堿水解產物美拉德反應合成風味物質的微量元素含量測定和毒理學評價

1.3.6.1 合成風味物質的微量元素含量測定方法

參照國標GB/T 9735-2008對合成風味物質微量金屬元素含量進行測定，先精密稱定0.2030，0.2001，0.2015 g 3份加入硝酸-高氯酸(5∶1)混合酸25 mL，另外取混合酸25 mL加入錐形瓶中作空白對照，進行消解，消解完全后分別用蒸餾水定容至50 mL作為檢測液，檢測的結果以3份平行樣品均值表示，檢測液微量元素含量由式(1)換算為合成風味物質中微量元素的含量(mg/g)。

合成風味物質中微量元素的百分含量計算公式：

微量元素含量(mg/g)=檢測液每毫升微量元素含量(μg)×50÷103÷0.2。

式(1)

1.3.6.2 合成風味物質的毒理學評價方法

根據國家標準《化學品急性經口毒性試驗方法》的最大限量法[10]，采用5/kg的劑量灌胃給藥。實驗小鼠灌胃前禁食12 h，自由飲水，隨機分為2組，每組10只雌性小鼠，其中一組為等量空白樣品組，另一組為合成的風味物質凍干粉組。對各組小鼠進行編號、稱重，每日灌胃1次，觀察14天，14天后對實驗小鼠進行大致解剖，求取臟器系數。

2 實驗結果與分析

2.1 原料的品質檢測結果

依照1.3.1所確定的葵花籽粕原料品質各因素測定方法進行檢測，2種葵花籽粕原料的蛋白質、總糖、總纖維素、殘油、灰分、水分含量見表1。

表1 葵花籽粕的品質檢測數據Table 1 Quality inspection data of sunflower seed %

2.2 葵花籽粕堿水解產物美拉德反應合成風味物質的感官評價表制定

按照1.3.4所確定的方法進行美拉德反應合成風味物質，所得產物邀請新疆職業(yè)大學烹飪學院西點焙烤技師及焙烤專業(yè)學生共20位對其風味類型進行感官確定，在此基礎上設定感官評定表，以便對后續(xù)合成產物進行感官評分，葵花籽粕堿水解產物美拉德反應合成風味物質的風味類型評價結果見表2。

表2 葵花籽粕堿水解產物美拉德反應合成風味物質的風味類型評價結果表Table 2 Evaluation results of flavor types of Maillard reaction synthesized flavor substances of sunflower meal alkaline hydrolysis products

注：+表示微弱，++表示易聞得，++++表示濃烈，加*表示有個體差異。

由表2可知，該合成物風味以麥香味為主(認可度90%，濃烈)，夾雜少許果香味(認可度40%，微弱)，有堿味(認可度90%，易聞得)，但能給人有甜潤味(認可度70%，易聞得，但有個體差異)的感覺。堿味是不良風味，感官評價表設定中予以負分值，麥香味、果香味、甜潤味是良好風味，感官評價表設定中予以正分值，作為一種風味物質，不同類型風味復合的協(xié)調程度是重要的，故感官評價表設定中對葵花籽粕堿水解美拉德反應合成風味物質的風味協(xié)調性也做以考慮，不協(xié)調予以負分，協(xié)調予以正分。設定的感官評定表見表3。以表3對后續(xù)葵花籽粕堿水解產物美拉德反應合成風味物質進行感官評價。

表3 葵花籽粕水解產物美拉德反應合成風味物質的感官評價表Table 3 Sensory evaluation table of Maillard reaction synthesized flavor substances of sunflower meal alkaline hydrolysis products

2.3 堿水解條件及美拉德反應合成條件的單因素實驗

2.3.1 pH對堿水解多肽美拉德產物風味的影響

稱取20 g預處理后的葵花籽粕原料，與5% NaOH以料液比1∶10混合均勻，75 ℃條件下恒溫水解，水解液分別調pH至7，7.5，8[11]，加入3%的葡萄糖混合均勻，80 ℃恒溫條件下合成1 h，比較不同pH所合成美拉德產物風味，結果見表4。

表4 堿水解多肽合成pH對美拉德產物風味的影響Table 4 Effect of alkaline hydrolytic polypeptide synthesis pH on the flavor of Maillard products

注：+表示微弱，++表示易聞得，+++表示濃烈。

由表4可知，合成pH為7.5時所得美拉德產物的麥香味和甜潤味都比較飽滿，堿味較淡，基本可以忽略。

2.3.2 溫度對堿水解多肽美拉德產物風味的影響

堿水解制備多肽條件、合成反應加入葡萄糖量、pH值、合成反應時間與2.3.1相同，設定合成溫度為 70，80，90，100 ℃，比較不同合成溫度下所得美拉德產物的風味，結果見表5。

表5 堿水解多肽合成溫度對美拉德產物風味的影響Table 5 Effect of alkaline hydrolytic polypeptide synthesis temperature on the flavor of Maillard products

注：+表示微弱，++表示易聞得，+++表示濃烈。

由表5可知，100 ℃所得產物為佳，產物近乎沒有堿味，麥香味濃郁，甜潤味較濃郁，香味物質也主要在高溫環(huán)境下產生[12]。選用100 ℃能夠得到好的風味物質。

2.3.3 反應時間對堿水解多肽美拉德產物風味的影響

堿水解制備多肽條件、合成反應加入葡萄糖量、pH值、合成反應時間與2.3.1相同，將美拉德合成時間設為0.5，1，2，3 h，比較不同合成時間下所得美拉德產物風味，結果見表6。

表6 堿水解多肽合成反應時間對美拉德產物風味的影響Table 6 Effect of alkaline hydrolytic polypeptide synthesis sugar on the flavor of Maillard products

注：+表示微弱，++表示易聞得，+++表示濃烈。

經實驗得知葵花籽粕美拉德合成反應在前0.5 h不出現(xiàn)風味，故合成反應進行0.5 h以上，合成反應時間在2 h時，麥香味濃郁，甜潤味足；合成反應時間為3 h時，以堿水解多肽為底物的美拉德合成產物出現(xiàn)濃重的焦味；故其合成反應時間應該在0.5 h以上，3 h以下，2 h左右為宜。

2.4 堿水解條件及美拉德反應合成條件的正交實驗優(yōu)化

依據感官評價表3，以麥香味、果香味為評價指標，綜合2.3堿水解單因素實驗所得較優(yōu)條件，考慮各條件交叉可能會有好的風味產生，同時考慮堿水解條件與后續(xù)美拉德反應合成反應條件，對每個實驗因素設置不同水平，采用L16(45)正交表進行實驗。

2.4.1 堿水解多肽美拉德反應合成風味物質正交實驗因素及水平設置

正交實驗因素和水平設置見表7。

表7 堿水解多肽美拉德反應合成風味物質正交實驗因素水平設置Table 7 Factors and levels related to the synthesis of flavor substances by Maillard reaction of alkaline hydrolytic polypeptide

2.4.2 堿水解多肽美拉德反應正交實驗及感官評價結果與分析

正交實驗表見表8。

表8 堿水解多肽美拉德反應正交實驗及感官評價結果統(tǒng)計表Table 8 The orthogonal experiment table of Maillard synthesis of alkaline hydrolytic polypeptide and the statistical table of sensory evaluation results

第6號實驗合成產物感官評價得分為18分，即堿水解葵花籽粕多肽美拉德反應合成風味物質的最佳工藝條件為：以15 g的自制粕為原料經過預處理后，用濃度為2%的NaOH水解6 h，制備所得的多肽加入葡萄糖的濃度為2%，在pH為6、恒定溫度為110 ℃的條件下進行美拉德合成反應，合成反應時間為120 min，以此條件進行重復放大實驗，重復放大實驗所得產物的風味型與優(yōu)化實驗所得產物相同。將合成產物冷凍干燥，凍干粉平均得率為27.8%。

2.4.3 合成風味物質凍干粉中麥芽酚含量的檢測

分別精密稱取合成風味物質6份，每份2.00 g左右，依照1.3.3.1繪制麥芽酚標準曲線的方法處理，進行麥芽酚含量的檢測，測得的吸光度值代入麥芽酚標準曲線方程，計算風味物質中的麥芽酚濃度，再換算為樣品中的百分含量，結果見表9。

表9 合成風味物質中麥芽酚含量Table 9 Content of maltol in synthetic flavor substances

由表9可知，合成風味物質即葵花籽粕堿水解多肽加葡萄糖經美拉德合成的風味物質凍干粉的麥芽酚百分含量為30.19%～33.58%。

2.5 合成風味物質的微量元素測定及安全性評價

2.5.1 合成風味物質的微量元素測定

表10 合成風味物質檢測液微量元素測定結果Table 10 Determination results of trace elements in synthetic flavoring substances μg/mL

表11 合成風味物質中微量元素的含量Table 11 Content of trace elements in synthetic flavor substances mg/g

由表11可知，利用葵花籽粕堿水解產物基于美拉德反應合成的風味物質中有益元素鈣含量5.5362 mg/g、鐵含量0.4397 mg/g、鎂含量5.7233 mg/g、鋅含量0.0405 mg/g，食品中常見元素鉀含量2.1150 mg/g和鈉含量0.2503 mg/g，可能對人體造成危害的銅含量為0.0163 mg/g，錳含量為0.0103 mg/g，均在食品安全相關國標的限量之下。

2.5.2 合成風味物質的毒理學評價結果

急性毒理學實驗期間，對實驗小鼠的行為狀態(tài)進行細致的觀察，觀察結果見表12。

表12 合成風味物質毒理學實驗小鼠行為觀察結果Table 12 Behavior observation results of mice in toxicological test of synthetic flavor substances

14天之后，對2組實驗小鼠進行病理學解剖并觀察臟器情況，計算臟器系數，結果見表13。

表13 實驗小鼠臟器系數Table 13 Organ coefficient of experimental mice

對比練有文等[13]對BALB/c系裸小鼠臟器重量、臟器系數的測定數據，3組實驗小鼠臟器系數均在標準的心體比、肝體比、脾體比、肺體比以及腎體比正常波動區(qū)間之內，且臟器顏色紅潤，形態(tài)正常，無異常變化，故灌胃劑量為5 g/kg時合成的風味物質對實驗小鼠的臟器無影響，按正常成年人體重60 kg計算，每日攝入量為300 g，屬于無毒。

3 結論

以感官評價得分為指標，通過單因素實驗結合正交實驗優(yōu)化確定的葵花籽粕堿水解產物美拉德反應合成風味物質的工藝為：以15 g的自制粕為原料經過脫除殘油、脫除綠原酸預處理后，用濃度為2%的NaOH水解6 h，制備所得的多肽加入葡萄糖的濃度為2%，在pH為6，恒定溫度為110 ℃的條件下進行美拉德合成反應，合成反應時間為120 min。

對以優(yōu)化工藝合成的風味物質凍干粉進行麥芽酚含量檢測，其中麥芽酚百分含量為30.19%～33.58%；結合合成風味物質微量元素檢測數據及毒理學評價結果對合成風味物質凍干粉的安全性進行評價，該合成風味物質中可能對人體造成危害的銅、錳的含量均在食品安全相關國標的限量之下，急性毒理實驗證實按正常成年人體重60 kg計算，每日攝入量可達300 g，屬于無毒。

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