固态酶解对甜味低温芳香花生油风味与品质的影响

《Food Bioscience》：Effect of solid-state enzymatic hydrolysis on flavor and quality of sweet-flavor low-temperature aromatic peanut oil

　　

Jie Yang|Tingting Zhang|Shangde Sun|Kaizhou Yang|Jiaya Wang|Meimei Shan|Hao Zhang

中国河南省郑州市莲花路100号河南工业大学食品科学与工程学院，邮编450001

摘要

芳香型花生油因其风味和营养价值而受到消费者青睐，但传统的高温烘焙会导致营养成分严重降解。本研究提出一种新的“固态酶解-温和热处理”方法，以保留更多营养成分并提升特定风味前体的含量。实验结果表明，最优的酶预处理条件为在55℃下使用15%的缓冲液处理4小时，这样就能将烘焙温度降至140℃并持续20分钟。该策略不仅保持了传统焦香风味，还显著增强了新的焦糖风味（2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮）。此外，这种温和的烘焙方式有效避免了热降解，使得热敏感营养成分的保留率达到最高（生育酚为45.70毫克/100克，白藜芦醇为72.79微克/千克）。这些研究结果为提升花生油的风味和营养价值提供了有效的工业解决方案。

引言

花生是全球种植最广泛的油料作物之一，每年可产出约657万吨食用油。花生油的脂肪酸组成与橄榄油相似，富含油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸（Ma等人，2023年）。研究表明，花生油有助于降低血液胆固醇、延缓动脉硬化并抑制高血压（Chen等人，2025年）。正是花生丰富的营养价值推动了花生油市场份额的持续上升（Peng等人，2025年）。而芳香型花生油则因其出色的感官特性而深受消费者喜爱，其风味融合了烘焙味、坚果味和甜味。

在工业生产中，芳香型花生油通常是通过“高温长时间”烘焙的方式制成的，即先将花生仁在超过180℃的温度下烘焙30分钟，然后再进行机械压榨（Ma等人，2024年）。然而，这种高温长时处理方式会导致花生中的天然生物活性物质如生育酚、植物甾醇和多酚发生氧化降解（Zhang等人，2020年）。近年来，人们开始应用远红外线、微波和低频超声波等热处理技术来提升提取油的营养价值和抗氧化稳定性。研究表明，160℃下加热10分钟可显著提高油的产量和抗氧化稳定性（Zhang等人，2025年）。同样，微波辅助处理也能生产出香气宜人且透明度高的优质芝麻油（Yin等人，2023年）。尽管预处理措施可以在一定程度上缓解这一问题，但由于花生中90%的蛋白质为储藏蛋白（Zhang等人，2024年），游离氨基酸含量有限，且碳水化合物主要以非还原糖和膳食纤维的形式存在（Toomer，2018年），因此热处理技术的应用仍然受到限制，难以充分提升花生油的风味，也无法完全避免营养成分的流失。

为了解决这些问题，人们提出了在热处理之前先丰富风味前体的方法。目前，酶法已成为促进活性芳香化合物生物合成的首选方法。在传统方法中，首先通过蛋白酶将花生粉中的蛋白质水解，释放出游离氨基酸，然后将这些水解产物与还原糖和油脂一起加热以产生香气。最后，通过液-液萃取技术将风味化合物转移到油相中，从而得到具有浓郁特色的花生油（Han等人，2023年；Jiang等人，2024年）。酶预处理结合适度烘焙的方法能够生产出具有焦糖风味且营养成分保留良好的优质花生油（Liu等人，2019年）。不过，这种方法操作较为复杂，需要额外添加外源风味前体，还会产生大量高有机负荷的废水（Eric等人，2014年）。此外，直接对含水量较高的花生籽进行酶解后再烘焙，由于水的比热容较大，会导致蒸发时间过长，从而形成高温高湿的环境，促使丙烯酰胺和苯并芘等有害副产品的过量生成（Song等人，2016年）。

为了解决高含水量酶解带来的问题，有必要采用低含水量处理系统。例如，Han等人（2023年）发现，将中性蛋白酶和淀粉酶协同应用于破碎的油菜籽，可以显著提升油的香气并改善整体品质。从结构上看，花生的子叶细胞由油体和蛋白体这两种储存结构组成（Han等人，2023年）。经过机械破碎后，会形成由破碎的细胞壁、融合的油滴、分解的蛋白体以及松散的细胞骨架构成的复合结构。这样一来，酶与底物接触的界面面积和传质通道都会大幅增加（Hunsakul等人，2022年）。不过，目前还没有关于对破碎后的花生进行固态酶解以实现低温烘焙的系统研究。

因此，本研究提出了一种将“固态酶解”与温和热处理相结合的新方法。这种低含水量的固态反应系统旨在从破碎的花生中释放出天然风味前体，同时避免产生废水。通过优化酶的种类、用量、缓冲液浓度、水解时间和温度等参数，确定了最佳的酶处理条件。随后，研究了在不同烘焙条件下经酶处理的花生所产生的风味特征。最后，通过仪器分析（HS-SPME和OAV分析）和定量描述性感官评价，全面分析了所得花生油的风味特性。这项研究旨在明确酶预处理条件与最终油品质量之间的关系，为生产高品质芳香型花生油提供理论依据。

章节节选

化学品与试剂

花生仁由中国山东省的山东兴泉油业有限公司提供。所有试剂和参考标准均来自经过认证的商业供应商。果糖和葡萄糖（纯度均≥99.5%）、蔗糖（纯度≥99.0%），以及氰化钾、硫酸锌和内标4-壬醇（纯度≥95.0%）均购自中国上海的阿拉丁试剂有限公司。蔗糖酶（活性为15,000 U/g）则来自中国河北的霞生生物科技有限公司。

花生的风味前体与美拉德反应

还原糖和游离氨基酸是美拉德反应和施特雷克降解反应的主要前体物质（Xu等人，2025年）。在食物加热过程中，这些反应是生成醛类、酮类、吡嗪等风味化合物的主要途径。因此，本研究对酶解花生中的前体物质进行了定量分析，以便进一步了解风味前体减少对风味形成的影响。

结论

本研究成功开发出一种固态酶解策略，用于提升花生油的风味。值得注意的是，关键芳香物质的生成温度从180℃降到了140℃。同时，最优的固态酶解条件为在15%（重量比）的缓冲液中，含有1%的Alcalase酶和0.10%的蔗糖酶，在55℃下处理4小时。该处理方式不仅提升了花生油的焦糖风味，还带来了独特的挥发性甜香。

作者贡献说明

Jie Yang：负责原文撰写、可视化处理、方法设计、实验研究、数据分析及数据整理工作。Tingting Zhang：负责原文审阅与编辑、可视化处理、方法设计、数据分析、数据整理以及概念构思工作。Shangde Sun：负责原文审阅与编辑、项目监督、资源协调、项目管理、方法设计、实验研究、资金筹集、数据分析及概念构思工作。Kaizhou Yang：负责资源协调和实验研究工作。Jiaya Wang：负责原文审阅与编辑以及资源协调工作。

伦理声明

由于所有测试产品均被确认为适合人类食用，因此本研究中使用的感官评价程序无需特殊的伦理审批。在研究过程中，所有参与感官评价的受试者的人权和隐私都得到了妥善保护。所有参与者均在知情同意书上签字，表明他们知晓自己的回答将予以保密，并且在充分了解研究要求和风险后仍同意参与此次调查。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢中国河南省科学技术厅的财政支持，相关资助项目编号为2023TZXD076；同时也要感谢河南工业大学“拓新团队”培养项目提供的支持，该项目编号为2024TXTD06。