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广式月饼挥发性风味物质研究进展

2023-02-25 15:45:06

何婷,龙钰婷,王和德,刘勇,刘元法 *,方嘉沁

1.广州酒家集团利口福食品有限公司(广州 511442);
2.江南大学食品学院(无锡 214000);
3.广州酒家集团(湘潭)利口福食品有限公司(湘潭 411100)

广式月饼是我国传统焙烤类食品,作为一类典型的中式糕点,广式月饼具有皮薄馅大、口感松软、风味多样、外观精美等特点。在这些感官品质中,广式月饼的味道和香气是影响消费者对产品接受度的重要因素。虽然非挥发性化合物的结构成分对味道识别有很大作用,但挥发性风味物质才被认为是影响食物整体喜好和可接受度的主要因素。传统广式月饼在加工过程中各个组分之间发生许多化学作用,包括脂质氧化、美拉德反应、蛋白质降解、焦糖化反应等,从而形成广式月饼独特的风味。

但对广式月饼风味物质种类及影响因素的研究报道较少,且对其风味化合物的形成机理尚不明晰。基于此,根据现有研究对广式月饼主要风味化合物进行总结,综合分析其风味化合物形成机理并做简要综述,重点介绍烘焙原料对广式月饼风味物质的影响机制,旨在为广式月饼等中式糕点风味化合物的研究提供依据。

近几年,烘焙产品的风味物质研究受到广泛关注,尤其是面包、曲奇等西式糕点[1]。但广式月饼等中式点心风味物质的研究报道较少,起步较晚。2005年贾春利等[2]首次对广式月饼风味物质进行测定,研究发现广式月饼中主要的挥发性风味物质有醛类、醇类、酮类、吡嗪类、呋喃类和酯类。广式月饼中主要的醛类物质有己醛、壬醛、辛醛和癸醛。己醛是其中含量最高的一类,主要来自于亚油酸的自动氧化,能赋予产品“果味”[3]。辛醛、壬醛、癸醛等脂肪醛也可赋予产品“果味”和“脂肪”的气味。广式月饼中的醇类物质主要来源于多不饱和脂肪酸的氧化,代表性物质有1-戊醇、1-辛烯-3-醇和1-己醇,它们分别被描述为具有“花椰菜”“蘑菇”“纸板”的味道[4-5],其阈值相对醛类物质更高。酮类物质则主要来源于糖的热分解,能给产品带来“黄油味”“焦糖味”等有利香气。广式月饼中的吡嗪类、呋喃类物质主要来源于美拉德反应,呋喃类物质气味阈值低,因此对月饼的香味具有显着贡献,其与产品的“面包味”“甜味”有关[3]。吡嗪类物质的阈值较高,因此需要很高浓度才能被感知到。酯类物质则可为广式月饼提供“果味”“甜”的香味[4]。此外,其他的一些化合物也会极大地影响广式月饼的风味,如麦芽酚对广式月饼的风味有重要贡献,其在低浓度时表现为“爆米花”的气味。而一些酸类物质,如己酸、辛酸等来自于其相应醛的自氧化,会产生“腐臭”等气味,并对产品的感官品质造成影响。广式月饼中的挥发性化合物及其风味描述如表1所示。

表1 广式月饼中常见挥发性化合物及其风味描述

在烘焙过程中广式月饼基质内会发生许多变化,如结构的增强、消化率的提升,但最主要为感官属性的变化,尤其是香味的形成。香气被认为是广式月饼整体质量的关键决定因素,因为它是消费者最先感受到的品质属性之一。即使含量特别少,一些低香气阈值的化合物也可作为产品质量以及消费者喜好的决定因素。广式月饼挥发性风味物质的产生途径十分复杂,但主要是来源于烘烤过程的热反应。

2.1 美拉德反应

美拉德反应是广式月饼烘焙过程中各种氨基酸与还原糖发生的非酶反应[16],是其风味和色泽形成的关键,影响着月饼的感官品质、营养、安全以及可接受度。在美拉德反应过程中风味物质的形成如图1所示。反应初期虽不会产生香味,但形成稳定的中间体是广式月饼风味的重要前体物质[17]。美拉德反应中期经脱氧酮糖重排、脱水及降解得到一系列风味物质。此外,在这个阶段Strecker降解也极易发生[18]。同时氨基酸降解产生的H2S、NH3、半胱胺等,也对产品风味起着重要作用。在美拉德反应后期则主要围绕类黑素的形成,它们会使月饼颜色发生改变、影响感官品质,并在某些情况下影响产品保质期[19]。

图1 广式月饼通过美拉德反应生成风味物质示意图[22]

广式月饼通过美拉德反应产生的风味物质主要与还原糖和氨基酸种类有关,还与烘焙温度、时间、水分活度、pH等有关。在美拉德反应中五碳糖的反应速度大于六碳糖,单糖大于双糖,醛大于酮。温度也是影响风味形成的关键因素,其中吡嗪受温度影响最大[20]。pH对美拉德反应表现在pH较低时,会增加与还原性碳水化合物羰基的反应并促进糠醛的形成以及酸催化的糖降解。此外,美拉德反应速率在水分活度0.4~0.8时最大,这是由于在高水分活度下,反应物的流动性高,而在低水分活度时,反应物被浓缩,反应速率增大,直到体系由于过度浓缩而限制反应物扩散的某个点[21]。

2.2 焦糖化反应

焦糖化反应是指在没有含氮化合物的情况下,通过直接加热碳水化合物(尤其是蔗糖)而发生的一组复杂的化学反应,也是广式月饼整体香味和色泽的重要产生途径。由于缺少催化剂氨基,焦糖化反应产生化合物的速率较美拉德反应慢。温度大于120 ℃时,焦糖化反应即会发生,并且认为其与产品的棕色及“焦糖”气味具有密切联系,而这些气味主要来源于糖在热分解过程中产生的呋喃、酮、醛和内酯。焦糖化反应主要涉及初始烯醇化、脱水、二羰基裂解、逆醛醇化、醛醇化和自由基反应几个步骤,其中烯醇化脱水形成的α-二羰基是关键的中间体,它会进一步形成具有双键或不饱和环的产物,如呋喃衍生物。此外,在烘烤过程中,当淀粉和蔗糖发生水解时,产生的还原糖可参与到美拉德反应中,因此2种反应可以同时发生[23]。

2.3 脂质氧化

在广式月饼中,醛、酮、醇、酯及呋喃类化合物也可能来源于脂肪的氧化热解。脂肪的降解首先是质子从脂肪酸分子中脱去,形成烷基自由基,后者在氧化过程中形成过氧自由基,进而去引发另一个脂肪酸分子质子的去除。而中间脂肪酸自由基通过进一步氧化形成不稳定的氢过氧化物,其在β-断裂时会产生醛、酮、烷烃和醇类[24]。由于广式月饼的原料花生油中不饱和脂肪酸占有较大比重,因此容易发生二次氧化。这就意味着氢过氧化物中亚油酸和亚麻酸的转化,由于它们极不稳定,在烘焙过程中会被降解为己醛和己烯醛。亚油酸氧化热解形成己醛的过程如图2所示。值得一提的是,脂质氧化产物对最终产品香气的影响呈浓度依赖性,适度的脂质氧化产生的游离脂肪酸等物质会对产品具有积极影响,但过量的油脂衍生挥发物的产生会对产品造成不利影响,这主要是由于增加的油脂衍生挥发物大多与风味排斥有关[21]。此外,油脂的过度氧化还会对广式月饼的营养成分产生不良影响,进而缩短产品货架期。

图2 亚油酸氧化形成己醛[25]

2.4 食品组分的降解

广式月饼中含有丰富油脂,脂类在有水的条件下,通过高温加热,酯键发生水解,从而产生醇类物质及游离脂肪酸。同样地,蛋白质和多肽水解产生氨基酸,氨基酸在加热条件下会发生脱羧、脱氨等反应,产生热解产物,这些热解产物继续加热就会发生相互作用,进而产生芳香味物质[25],如一系列风味显著的短链脂肪醛。特别地,一些含硫氨基酸在受热时会产生脂肪族、环状和杂环挥发性硫化物,这些物质气味阈值极低,因此对最终产品风味贡献很大。此外,糖类热分解会导致呋喃、乙酸、糠醛、5-甲基-2-糠醛等风味化合物的产生,通常在低温、短时的条件下,糖类热分解可产生牛奶糖的风味,而在高温、长时间的情况下,则会产生焦糊味的焦糖素。

与广式月饼风味相关最重要的降解反应是氨基酸的Strecker降解。反应是在α-二羰基中间体存在下,α-氨基酸发生脱羧反应,并转化为成“Strecker醛”,之后在与其他美拉德产物发生反应,从而产生挥发性风味物质[26]。

由此可见,广式月饼的独特香气是由诸多反应相互作用共同产生的。通常来说,醛类、醇类、酮类物质主要来自于脂肪热分解,美拉德反应则会产生呋喃类、含硫类及含氮类化合物。此外,这些反应产物之间的相互作用对广式月饼最终产品的香气释放具有重要贡献。

原料的种类及比例是决定每种月饼独特风味的重要原因,它们是产生广式月饼所需香气和风味的前体。

3.1 面粉

面粉是广式月饼的重要原料之一,主要由淀粉和蛋白质组成,对广式月饼风味的形成具有重要影响。Czerny等[27]对比全麦粉和白面粉中的重要香气物质,结果发现2种面粉的整体香气存在显著差异,其中香草醛、3-羟基-4.5-二甲基-2(5H)-呋喃酮和(E)-2-壬烯醛等化合物是白面粉中气味最活跃的化合物。陈婷婷[28]利用不同品牌的面粉制作广式月饼,感官分析结果显示,不同面粉制作的广式月饼在风味得分上存在显著差异。贾春利等[2]将广式月饼中的面粉用全脂和脱脂的杏仁粉替代,并测定3种月饼的风味化合物,结果发现用杏仁粉制作的月饼中检测出小麦粉月饼中不存在的异丙烯基乙酸、2-甲基丁醛和1-辛烯-3-醇三种物质。

3.2 油脂

油脂是风味物质的主要贡献者,且许多芳香化合物是脂溶性的,可结合在产品的脂质成分中。压榨花生油是广式月饼主要原料之一,研究发现:热榨花生油的特征风味物质包括有乙醛、辛醛、吡嗪类化合物,油中的烤花生风味主要由吡嗪产生;
冷榨花生油具有“新鲜”和“脂肪”的气味[29],其特征风味物质有己醛、1-己醇、1-辛烯-3-醇、辛醛、壬醛等。广式月饼生产企业主要用到的是热榨花生油,利用这种油制作的广式月饼主要香气物质有己醛、壬醛、2(5H)呋喃酮和柠檬烯[30]。此外一些脂质替代物的使用也会对广式月饼的最终风味产生影响,例如菊粉中存在大量的还原末端,会表现出美拉德反应特征的香气化合物增加。

3.3 糖

糖是烘焙产品中最重要的原材料,在创造和维持烘焙产品结构和质地方面起着重要的作用[21]。广式月饼中所用的糖类为转化糖浆,除了对甜味的贡献外,转化糖浆在风味的产生方面也发挥着作用,如添加菠萝制作的转化糖浆和添加菠萝汁制作的果葡糖浆可以增加月饼的香气成分[30]。此外,油糖含量的改变会影响糖、油脂及馅料之间的相互作用,并最终影响产品香气的释放。当糖含量减少时,挥发性风味物质的产生可能会受到抑制,这是由于缺少可用于参与美拉德和焦糖化反应的单糖。有研究证明,糖会增加香气的感知,因此建议额外添加香气成分作为因减少糖而导致感官品质下降的方法[31]。尽管出于健康的考虑,希望减少甚至消除广式月饼中的糖类,但显然糖会直接影响月饼的香气,并在功能特性方面发挥重要作用。

3.4 馅料

广式月饼种类繁多、风味各异,有豆沙、凤梨、莲蓉、五仁、蛋黄等80余种馅料。正是由于这些馅料的不同,从而构成每种月饼的独特风味,如:水果口味月饼具有每种水果独特的果香味;
茶味月饼具有茶类的甘霖、清香味;
炭烧咖啡味月饼具有焦糖、咖啡味。此外还有一些混合口味的馅料,如蛋黄莲蓉、五仁等,它们由其中的各种成分相互作用共同形成独特的香味。馅料中除了主要的原料外,还添加糖、油脂及各种辅料,原辅料风味化合物之间也存在着相互促进和抑制的作用,这些相互作用同样会最终影响广式月饼整体风味的释放。

广式月饼的香气是决定其品质的主要因素之一,但现有研究中很少关注到这一指标,且对于这一指标的评价大多还停留在感官评价,很少借助一些快速、可靠和灵敏的技术手段来评价其特征风味物质,因此在今后的研究中可将感官评价与仪器检测、代谢组学、风味组学等方法相结合,以便更好地了解广式月饼风味化合物与感官体验的之间联系,以及某种化合物的形成机理,从而实现对广式月饼风味的调控。此外,可通过使用一些化学计量学方法分析广式月饼风味化学数据,以便更加客观精确地确定生产配方以及工艺条件对其香气成分的影响。

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