一种基于大蒜二烯丙基二硫纳米乳液降低烤肉中杂环胺含量的方法

1.本发明属于食品加工技术领域，特别涉及一种基于大蒜二烯丙基二硫纳米乳液降低烤肉中杂环胺含量的方法。


背景技术：

2.杂环胺(haas)是一种在食品加工过程中由蛋白质和氨基酸热解产生的化合物，当摄入量较高时，会明显增加癌症的风险。蛋白质类食品，特别是肉类，在高温下的热加工总是会诱发haas等致癌物的形成。国际癌症研究机构(iarc)报告说，食用牛肉、羊肉或肉等红肉以及培根和烤肉等加工肉类可能会增加癌症风险。因此，减少加工肉制品中haas的形成可能有助于减少与健康风险相关的致癌性haas的数量。
3.香辛料源活性物质具有极强的抗氧化能力，它已被用作加工肉类中的添加成分，对熟肉中haas的抑制作用受到了广泛关注。一些含有天然有机硫化合物的香辛料，如二烯丙基硫化物(das)、二烯丙基二硫化物(dad)和二烯丙基三硫化物(dat)，是大蒜油的主要成分，含有大量的抗氧化剂。研究表明，大蒜油中的有机硫化合物可以作为加工肉类中haas形成的抑制剂，减少食品中haas的形成。二烯丙基二硫(dad)也被称为4，5-二硫-1，7-辛二烯，源自大蒜或其他大蒜科植物，可被用作食品调味剂，但是具有难闻的刺激性气味。
4.在已有的发明专利中，专利(201811013069.2)公开了“一种降低香肠中杂环胺含量的方法”，该发明中添加的天然辅料为大蒜、辣椒和黑胡椒中一种或几种，每一种天然辅料单独添加到香肠中时，都可抑制香肠在加工过程中杂环胺的产生，但是并没有对香辛料的风味进行控制。专利(202210049970.5)研制的抗氧化剂中能够抑制肉制品中meiqx、4，8dimeiqx和phip的生成，能够在一定程度上清除杂环胺的前体自由基，从而起到抑制杂环胺生成的作用。我们发明的将大蒜二烯丙基二硫纳米乳液加入到烤肉中的方法制得的乳液稳定好，原料和设备常见易得，加入到烤肉体系中后能够抑制烤肉中杂环胺的产生量。同时，由于纳米乳液对大蒜二烯丙基二硫的包埋，对其刺激性气味起到了很好的掩蔽作用，这对于大蒜素等有机硫化物在工业生产中的应用提供了很好的参考价值。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明提供一种基于大蒜二烯丙基二硫纳米乳液降低烤肉中杂环胺含量的方法。
6.技术方案：所述的基于大蒜二烯丙基二硫纳米乳液降低烤肉中杂环胺含量的方法，包括如下步骤：
7.(1)提取大豆蛋白，制备一定浓度的蛋白溶液；
8.(2)将蛋白溶液与大蒜二烯丙基二硫混合，经高压均质后得到大蒜二烯丙基二硫纳米乳液，并进行干燥；
9.(3)将乳液干粉加入到肉糜中制成肉饼，对肉饼进行烤制。
10.进一步地，所述纳米乳液的制备方法：以脱脂豆粕为原料，碱溶酸沉法得到大豆蛋白，测定蛋白浓度并稀释至1～2wt％，搅拌、充分水合得到水相蛋白液。
11.进一步地，碱溶酸沉法得到大豆分离蛋白(spi)、7s或11s亚基。
12.进一步地，步骤(2)中，大蒜二烯丙基二硫为油相，占液体比例为10～30wt％。
13.进一步地，步骤(2)中，大蒜二烯丙基二硫纳米乳液喷雾干燥成粉末。
14.进一步地，步骤(3)中，烤制的温度为225℃，烤制时间为20min。
15.大豆蛋白作为一种两亲性蛋白，具有良好的表面活性和乳化性能。本发明利用大豆蛋白对dad进行包埋，可以有效掩蔽dad的不良风味，提高其利用价值，且不影响其功能的释放。
16.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
17.1、本发明想法独特、构思巧妙，利用大豆蛋白纳米乳液对大蒜二烯丙基二硫进行包埋，能够抑制haas含量的同时掩蔽其大蒜二烯丙基二硫的不良风味，进一步对肉制品的色度和硬度、弹性等物理性质得到了改善。
18.2、本发明烤肉中添加的大蒜二烯丙基二硫纳米乳液对人体健康无害，符合天然、绿色、健康的发展趋势。
19.3、大豆蛋白价格低廉、来源广泛，且制成的纳米乳液稳定性较好，同时也扩大了植物蛋白的利用，且本发明的方法所用的相关生产设备都比较常见，可适用于大规模工厂化生产。
具体实施方式
20.实施例1
21.以脱脂豆粕为原料，经过多次离心得到spi，采用lowry法准确测定蛋白浓度并稀释至1wt％，并在4℃下搅拌过夜得蛋白溶液充分水合得到水相蛋白液；在水相蛋白液中加入大蒜二烯丙基二硫，油相比例为10％，13500rpm剪切分散2min制取粗乳液，30mpa过两遍高压均质机制备得到稳定的蛋白乳液。然后将乳液进行冷冻干燥。市售新鲜肉去除可见脂肪并用绞肉机绞碎后，将1g乳液冻干粉混入40g肉糜中斩拌均匀，然后称取40g肉糜，以表面皿为模具制成圆形肉饼(6cm i.d.
×
1cm)后，置于电烤箱中225℃焙烤20min，烤至规定时间一半时翻一面。
22.实施例2
23.以脱脂豆粕为原料，经过多次离心得到spi，采用lowry法准确测定蛋白浓度并稀释至1wt％，并在4℃下搅拌过夜得蛋白溶液充分水合得到水相蛋白液；在水相蛋白液中加入大蒜二烯丙基二硫，油相比例为20％，13500rpm剪切分散2min制取粗乳液，30mpa过两遍高压均质机制备得到稳定的蛋白乳液。然后将乳液进行冷冻干燥。市售新鲜肉去除可见脂肪并用绞肉机绞碎后，将1g乳液冻干粉混入40g肉糜中斩拌均匀，然后称取40g肉糜，以表面皿为模具制成圆形肉饼(6cmi.d.
×
1cm)后，置于电烤箱中225℃焙烤20min，烤至规定时间一半时翻一面。
24.实施例3
25.以脱脂豆粕为原料，经过多次离心得到spi，采用lowry法准确测定蛋白浓度并稀释至1wt％，并在4℃下搅拌过夜得蛋白溶液充分水合得到水相蛋白液；在水相蛋白液中加
入大蒜二烯丙基二硫，油相比例为30％，13500rpm剪切分散2min制取粗乳液，30mpa过两遍高压均质机制备得到稳定的蛋白乳液。然后将乳液进行冷冻干燥。市售新鲜肉去除可见脂肪并用绞肉机绞碎后，将1g乳液冻干粉混入40g肉糜中斩拌均匀，然后称取40g肉糜，以表面皿为模具制成圆形肉饼(6cmi.d.
×
1cm)后，置于电烤箱中225℃焙烤20min，烤至规定时间一半时翻一面。
26.实施例4
27.以脱脂豆粕为原料，经过多次离心得到7s，采用lowry法准确测定蛋白浓度并稀释至1wt％，并在4℃下搅拌过夜得蛋白溶液充分水合得到水相蛋白液；在水相蛋白液中加入大蒜二烯丙基二硫，油相比例为10％，13500rpm剪切分散2min制取粗乳液，30mpa过两遍高压均质机制备得到稳定的蛋白乳液。然后将乳液进行冷冻干燥。市售新鲜肉去除可见脂肪并用绞肉机绞碎后，将1g乳液冻干粉混入40g肉糜中斩拌均匀，然后称取40g肉糜，以表面皿为模具制成圆形肉饼(6cmi.d.
×
1cm)后，置于电烤箱中225℃焙烤20min，烤至规定时间一半时翻一面。
28.实施例5
29.以脱脂豆粕为原料，经过多次离心得到7s，采用lowry法准确测定蛋白浓度并稀释至1wt％，并在4℃下搅拌过夜得蛋白溶液充分水合得到水相蛋白液；在水相蛋白液中加入大蒜二烯丙基二硫，油相比例为20％，13500rpm剪切分散2min制取粗乳液，30mpa过两遍高压均质机制备得到稳定的蛋白乳液。然后将乳液进行冷冻干燥。市售新鲜肉去除可见脂肪并用绞肉机绞碎后，将1g乳液冻干粉混入40g肉糜中斩拌均匀，然后称取40g肉糜，以表面皿为模具制成圆形肉饼(6cmi.d.
×
1cm)后，置于电烤箱中225℃焙烤20min，烤至规定时间一半时翻一面。
30.实施例6
31.以脱脂豆粕为原料，经过多次离心得到7s，采用lowry法准确测定蛋白浓度并稀释至1wt％，并在4℃下搅拌过夜得蛋白溶液充分水合得到水相蛋白液；在水相蛋白液中加入大蒜二烯丙基二硫，油相比例为30％，13500rpm剪切分散2min制取粗乳液，30mpa过两遍高压均质机制备得到稳定的蛋白乳液。然后将乳液进行冷冻干燥。市售新鲜肉去除可见脂肪并用绞肉机绞碎后，将1g乳液冻干粉混入40g肉糜中斩拌均匀，然后称取40g肉糜，以表面皿为模具制成圆形肉饼(6cmi.d.
×
1cm)后，置于电烤箱中225℃焙烤20min，烤至规定时间一半时翻一面。
32.实施例7
33.以脱脂豆粕为原料，经过多次离心得到11s，采用lowry法准确测定蛋白浓度并稀释至1wt％，并在4℃下搅拌过夜得蛋白溶液充分水合得到水相蛋白液；在水相蛋白液中加入大蒜二烯丙基二硫，油相比例为10％，13500rpm剪切分散2min制取粗乳液，30mpa过两遍高压均质机制备得到稳定的蛋白乳液。然后将乳液进行冷冻干燥。市售新鲜肉去除可见脂肪并用绞肉机绞碎后，将1g乳液冻干粉混入40g肉糜中斩拌均匀，然后称取40g肉糜，以表面皿为模具制成圆形肉饼(6cm i.d.
×
1cm)后，置于电烤箱中225℃焙烤20min，烤至规定时间一半时翻一面。
34.实施例8
35.以脱脂豆粕为原料，经过多次离心得到11s，采用lowry法准确测定蛋白浓度并稀
释至1wt％，并在4℃下搅拌过夜得蛋白溶液充分水合得到水相蛋白液；在水相蛋白液中加入大蒜二烯丙基二硫，油相比例为20％，13500rpm剪切分散2min制取粗乳液，30mpa过两遍高压均质机制备得到稳定的蛋白乳液。然后将乳液进行冷冻干燥。市售新鲜肉去除可见脂肪并用绞肉机绞碎后，将1g乳液冻干粉混入40g肉糜中斩拌均匀，然后称取40g肉糜，以表面皿为模具制成圆形肉饼(6cmi.d.
×
1cm)后，置于电烤箱中225℃焙烤20min，烤至规定时间一半时翻一面。
36.实施例9
37.以脱脂豆粕为原料，经过多次离心得到11s，采用lowry法准确测定蛋白浓度并稀释至1wt％，并在4℃下搅拌过夜得蛋白溶液充分水合得到水相蛋白液；在水相蛋白液中加入大蒜二烯丙基二硫，油相比例为30％，13500rpm剪切分散2min制取粗乳液，30mpa过两遍高压均质机制备得到稳定的蛋白乳液。然后将乳液进行冷冻干燥备用。市售新鲜肉去除可见脂肪并用绞肉机绞碎后，将1g乳液冻干粉混入40g肉糜中斩拌均匀，然后称取40g肉糜，以表面皿为模具制成圆形肉饼(6cm i.d.
×
1cm)后，置于电烤箱中225℃焙烤20min，烤至规定时间一半时翻一面。
38.将实施例1～实施例9制得肉饼分别用粉碎机粉碎，称取4g左右的样品与25ml1mol/l氢氧化钠溶液混合，均质1min(15s
×
4次)后加入13g硅藻土并搅拌均匀。并加入50ml乙酸乙酯超声抽提30min。收集乙酸乙酯相后，重复提取一次，抽滤，合并乙酸乙酯层并浓缩至10ml左右。将此浓缩液上样到预先分别用6ml甲醇、6ml超纯水、6ml乙酸乙酯活化的waters oasis mcx固相萃取小柱，然后分别采用6ml 0.1mol/lhcl和6ml甲醇淋洗除去未吸附的极性和非极性杂质，最后用6ml甲醇-氨水(95∶5，v/v)洗脱吸附在固相萃取小柱上的杂环胺。氮气45℃下吹干洗脱液后，加入400μl甲醇复溶，并采用0.22μm尼龙针孔滤器过滤。加入内标caffeine后，进行uhplc-ms/ms检测。
39.本发明的色谱分析在配备有三重四极杆的uplc-ms/ms(milford，美国)上进行。流动相由ph 6.8的5mmol/l乙酸铵溶液(溶剂a)和乙腈(溶剂b)组成。流速设定为0.3ml/min，注射量为10μl，柱温保持在35℃。流动相梯度程序设置如下。10％a；0.1-10min，10-15％a；10-11min，15-100％a；11-12min，100％a。然后在12-13min将流动相恢复到初始比例，并在下次进样前平衡4min。
40.质谱条件为：选择多反应监测技术(multi reaction monitoring，mrm)；离子化方式：电喷雾(esi)正离子模式；离子源温度：110℃：脱溶剂气温度：400℃；毛细管电压：3.5kv；锥孔气流量(氮气)：50l/h；脱溶剂气流量(氮气)：700l/h；碰撞气流量(氩气)：0.13ml/min；扫描范围：2～2000da。共检测了5种杂环胺，各种杂环胺的定性定量特征离子及质谱参数优化结果见下表1。
41.表1五种杂环胺的定性定量特征离子及质谱参数优化结果
[0042][0043]
本发明对烤肉样品中所含的5种杂环胺进行测定，得到表2实施例1～实施例9每克烤肉饼中5种杂环胺含量。
[0044]
表2实施例1～实施例9每克烤肉饼5种杂环胺含量(ng/g)
[0045][0046]
注：对照例为未添加本发明所述纳米乳液制得的烤肉样品。
[0047]
根据上表2的结果可以看出，大多数添加了大蒜二烯丙基二硫纳米乳液的烤肉样品中的总杂环胺含量都得到了抑制，根据表2中实施例1～实施例3的数据可得，添加以spi为壁材、含20％油相的纳米乳液具有较好的抑制效果，总杂环胺含量较对照例低。根据实施例4～实施例9的数据可得，添加以7s和11s为壁材的纳米乳液都具有较好的抑制效果，总杂环胺含量较对照例低，抑制率在6.47％和51.84％之间，且实施例4和实施例9效果最好，即添加以7s为壁材、含10％油相的纳米乳液和以11s为壁材、含30％油相的纳米乳液的烤肉中具有最高的杂环胺抑制率。这种差异可能是由于与spi相比，7s和11s具有更高的抗氧化和清除自由基的活性，从而抑制了通过自由基途径产生的haas。
[0048]
与对照例相比，添加了大蒜二烯丙基二硫纳米乳液抑制了meiqx、phip和harman这三种haas的含量，而促进了dmip的含量，而norharman的含量无明显变化。与spi相比，含有7s和11s的烤肉样品对haas的抑制更为明显。由于天然香辛料是一个非常复杂的体系，其中不仅包含能够对杂环胺起到抑制作用的成分，还包含其它多种多样的组分，这些组分极有可能与大豆蛋白或烤肉的组分在烤制的过程中发生了难以预期的化学反应，从而改变了杂
环胺的生成。
[0049]
将实施例1～实施例9制得肉饼分别用粉碎机粉碎，制得的羊肉饼及对照烤羊肉饼预处理后，进行风味物质测定，具体为：取0.5g反应液于20ml的顶空瓶中，立即封盖，在50℃水浴中恒温30min后，插入萃取头，探头置于顶空瓶中，萃取时间30min，将萃取好的探头从顶空瓶中取出，在gc-ms联用仪的入口处热解吸10min。使用高纯度氦气(99.999％)作为加载气体，流速为1ml/min，进样量为1μl。温度程序设置如下：烘箱在50℃的初始温度下保持5min，然后以5℃/min的速度升至210℃并保持3min。质谱仪检测器使用70ev的电子电离模式和230℃的离子源温度进行操作，质量范围为m/z 30-450。检测采用总离子色谱(tic)模式进行。
[0050]
风味物质测定结果显示，与只添加大蒜二烯丙基二硫的对照例相比，添加大蒜二烯丙基二硫纳米乳液后，实施例1～实施例9检测出的含硫化合物的含量明显减少，表明用纳米乳剂封装后大蒜二烯丙基二硫的刺激性气味得到了成功的掩蔽。此外，对于烤肉饼来说，添加封装的dad不仅有效降低了haas的含量，而且dad的刺激性气味也被大豆蛋白本身的味道和纳米乳液封装的双重作用所掩盖，从而进一步改善了肉饼的感官质量。
[0051]
将实施例1～实施例9用色度计(cr-400，konica minolta，tokyo，日本)测量肉馅饼的颜色。首先将色度计标准化[l*＝94.61，a*＝-0.52，b*＝1.88]，然后测量样品的色差值，描述为l*(亮度)、a*(红度)和b*(黄度)，结果如下表所示，
[0052]
表3实施例1～实施例9烤肉饼的色度值
[0053]
名称l*a*b*对照例36.55
±
1.2610.14
±
0.4713.74
±
1.48对照例134.78
±
0.657.13
±
0.249.63
±
0.62对照例235.70
±
1.187.64
±
0.6811.64
±
0.67对照例337.06
±
0.299.18
±
0.3813.05
±
0.78对照例434.35
±
0.797.85
±
0.519.71
±
0.61对照例537.78
±
1.008.78
±
0.7113.16
±
1.52对照例638.80
±
0.9510.17
±
0.2015.4
±
0.62对照例737.42
±
0.519.44
±
0.2614.15
±
0.61对照例836.31
±
0.639.67
±
0.3312.36
±
0.49对照例936.30
±
0.519.24
±
0.4512.32
±
0.90
[0054]
添加了乳化液粉末的肉饼对l*值有一定的促进作用，说明乳化液对大蒜油有有效的包裹作用，在肉饼中发挥了作用。a*和b*值的降低可能是由肉饼添加剂和食品成分之间的反应引起的，包括maillard反应。因此添加乳化粉可以有效地提高持水和保脂能力，降低烤肉的焦糊程度。
[0055]
将实施例1～实施例9制得肉饼在4℃冷却过夜后从肉饼上切下约2cm
×
2cm
×
1cm。先将烤肉在室温下平衡30min，然后用直径为3.5cm的圆柱形探针(p/50)进行，并在两个周期内压缩到原始高度的50％。测试前速度为1mm/s、测试速度为5mm/s、测试后速度为5mm/s，获得力-时间变形曲线，从而得到硬度、弹力、粘着性、胶质性、咀嚼性和恢复力的数值，结果如下表所示。
[0056]
表4实施例1～实施例9烤肉饼的纹理特征
[0057][0058][0059]
与空白对照组相比，在肉饼中加入纳米乳剂后，硬度、粘性和咀嚼性明显下降，内聚力和恢复力增加(p＜0.05)。在添加大蒜二烯丙基二硫纳米乳液后，油相被有效地保留在肉中以降低加热过程中的硬度和咀嚼性。可以看出，大蒜二烯丙基二硫纳米乳液添加到肉制品中时具有软化作用。此外，乳化后的大豆蛋白具有更优异的稳定性，可使肉饼中的乳化液更加稳定，直接影响肉的硬度。