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Maillard反应是一类重要的非酶褐变反应,它在食品的焙炒,烘烤过程中产生色素和特征香气,赋予食品诱人的色彩和特定的风味,因而一直是食品化学、食品工艺学、营养学、香料化学等领域的研究热点。近年来。抗坏血酸与氨基酸的Maillard反应形成香味化合物的机理及其在香料生产中的应用研究正日益受到科研工作者的重视。本论文基于抗坏血酸与半胱氨酸(ASA-Cys)的Maillard模式体系,以固相微萃取-气相色谱-质谱联用(SPME-GC-MS)技术为研究手段,分别研究了各影响因素对模式反应形成香味化合物的影响。主要研究内容及结果如下:
(1).研究了pH和缓冲剂浓度对ASA-Cys模式反应形成香味化合物的影响。依赖于不同的pH条件,模式反应主要产生呋喃、吡嗪、噻唑、噻吩、及脂环硫化物,这些化合物种类及量的变化形成了各具特色的肉香风味。呋喃类化合物主要形成于低pH条件下,而吡嗪类化合物则易于在碱性条件下生成,噻唑类化合物的形成与pH的依赖性不太显著,但过高的酸度会抑制其生成。中性偏碱的条件对噻吩和脂环硫化物的生成有利。Na2HPO4-NaH2PO4缓冲剂对模式反应没有催化作用,它们对模式反应形成香味化合物的影响体现在其维持反应体系pH稳定的能力上,0.20mol.L-1的Na2HPO4-NaH2PO4缓冲剂对维持反应体系pH的相对稳定是合适的。
(2).研究了酸性条件(pH5)下反应温度和反应时间对ASA-Cys模式反应形成香味化合物的影响。模式反应的早期阶段主要是ASA和Cys的热降解,这一阶段对反应温度的依赖性很大。140℃的反应温度能使ASA和Cys快速热降解,从而加快Maillard反应的进行,形成风味较佳的肉香味。在此温度下,反应150min,模式反应形成的各类香味化合物的量达到最大,继续延长反应时间,各类香味化合物的量逐渐减少。结果表明140℃的反应温度以及该温度下150min的反应时间对模式反应形成香味化合物是合适的。
(3).研究了微量Fe2+、Zn2+、Cu2+离子对ASA-Cys模式反应形成香味化合物的影响。Fe2+、Zn2+、Cu2+离子对香味化合物的数量影响不大,但对香味化合物的生成总量有显著影响,总体趋势是使各类香味化合物的生成量显著降低。依赖于不同的离子浓度,Cu2+离子对香味化合物生成量的影响最大,其次为Zn2+、Fe2+离子。一个可能的解释是Fe2+、Zn2+、Cu2+离子一方面对模式体系中ASA的热降解产生了抑制,但另一方面却促进了活性中间体向大分子量物质的转化。
(4).研究了尿素、肌肽对ASA-Cys模式反应形成香味化合物的影响。ASA-Cys模式体系在DH8和140℃下反应2h,能够产生风味较佳的肉香味。主要香味化合物包括脂环硫化物、噻吩和噻唑。在加热条件下,尿素可以释放出NH3,NH3与H2S租ASA降解产物发生竞争反应形成香味化合物,结果增加了吡嗪类化合物的量,却使噻吩及脂环硫化物的量显著降低,导致了ASA-Cys反应产物的总体香味特征由浓烈肉香向兼具烤香、坚果香味的肉香转变。肌肽加入到模式体系中之后,使绝大部分香味化合物的量都显著降低甚至消失,仅对吡嗪类化合物的生成有所促进。在反应中,肌肽很可能抑制了ASA和Cys的热降解,延缓了Maillard反应的总体进程。这表明,尿素和肌肽对模式反应中香味化合物的形成有着复杂而显著的影响。
本论文的研究有助于人们深入理解抗坏血酸参与的Maillard反应形成香味化合物的机理,对推进香味化学基础理论的发展及研制新型高象真性肉味香精具有重要意义。