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南极磷虾富含高蛋白,低脂肪,营养价值高,其蛋白质水解产物中氨基酸种类丰富。酶解法由于其温和且可控的条件,低成本和良好的安全性而成为南极磷虾酶解物的主要制备方法。与传统加工方式相比,微波加热作为一种省时、高效、绿色新型加热方式,在食品中的应用越来越广泛。在可微波食品加工领域,已有研究人员开始研究游离氨基酸与羰基化合物之间的美拉德反应,并揭示了一定的反应机理。然而,在微波加热过程中,特别是影响微波加热的重要因素-介电特性和美拉德反应物之间的相关性研究甚少。了解食品系统的介电特性可以有助于了解反应机理并控制美拉德反应的微波加热过程。因此,有必要研究美拉德反应物的介电特性,通过介电弛豫机理解释美拉德反应进度,并有助于微波加工食品质量的提高。本文主要从10种常见氨基酸溶液的介电特性开始研究,以及探究了这10种氨基酸与葡萄糖之间形成美拉德反应液(MRS)的介电特性的变化规律,运用德拜公式建立相应的预测模型;并考察了南极磷虾酶解液与葡萄糖美拉德反应液介电特性的变化规律,分析了美拉德反应对南极磷虾酶解液中氨基酸含量的影响以及美拉德反应过程所需的能垒,同时研究了介电特性与颜色值之间的相关性。1.为了探究不同氨基酸溶液在微波加热下的介电特性,采用网络分析仪和同轴探针法测定了10种氨基酸[甘氨酸(Gly)、脯氨酸(Pro)、半胱氨酸(Cys)、谷氨酰胺(Gln)、赖氨酸(Lys)、蛋氨酸(Met)、组氨酸(His)、精氨酸(Arg)、酪氨酸(Tyr)和色氨酸(Try)]溶液在微波(250w)加热(0、1、3、5min)下的介电特性。在300~3000 MHz的频率范围内,除了Tyr无明显变化外其他氨基酸溶液的介电常数随频率的增加逐渐降低。在微波加热过程中,Arg、Lys溶液的介电损耗随频率的增加出现降低的趋势,而其他氨基酸溶液(除Gln外)呈增加的趋势。微波加热过程中Gln溶液的介电损耗在0.9 GHz左右出现明显的转折点(尤其是在微波加热3min和5min时),呈先下降后上升的趋势。915 MHz时的穿透深度大于2450 MHz。在加热3min时,915 MHz下Tyr溶液的穿透深度最大为180±0.12 mm,2450MHz下Try溶液的穿透深度最大为20±1.5 mm。Arg、Lys溶液在微波加热过程中因电离而导致其p H降低。氨基酸的分子量和等电点影响杂环族氨基酸和脂肪族氨基酸溶液的穿透深度,且氨基酸溶液的穿透深度与氨基酸分子量之间的相关性(R~2>0.90)大于其等电点(R~2>0.82)。随着加热时间的增加,杂环族氨基酸(Tyr、His、Try、Pro)溶液的临界频率降低;而脂肪族氨基酸(Met、Lys、Arg、Gly、Gln、Cys)溶液的临界频率增加(p<0.05)。2.采用网络分析仪和同轴探针法研究了10种氨基酸[甘氨酸(Gly)、脯氨酸(Pro)、半胱氨酸(Cys)、谷氨酰胺(Gln)、赖氨酸(Lys)、蛋氨酸(Met)、组氨酸(His)、精氨酸(Arg)、酪氨酸(Tyr)和色氨酸(Try)]分别与葡萄糖在微波加热(0~5min)以及频率(300~3000 MHz)范围内美拉德反应液(MRSs)的介电特性。结果表明:除了Gln和葡萄糖之间形成MRS外,其他MRSs的临界频率在0.81~1.98 GHz范围内且随着加热时间的增加而增加。MRSs的总色差(△E)随着加热时间的增加而增加,与非极性和中性极性氨基酸相比,碱性氨基酸表现出最显著的变化且最大(△E)为12.63。随着等电点(p I)的增加,碱性氨基酸和葡萄糖之间形成的MRSs的穿透深度在915MHz和2450 MHz下降低(p<0.05);非极性和中性氨基酸的穿透深度随着p I的增加而增加(p<0.05)。非极性氨基酸需要最高的能垒为(20.0±0.20)×10–21J,其次是中性氨基酸,碱性氨基酸所需的能垒最少为(0.3±0.01)×10–21J。美拉德反应所需的能垒越少,反应就越容易。最后,利用Debye模型的实部和虚部计算了氨基酸与葡萄糖之间形成的MRSs的介电常数和介电损耗,其与实验值吻合较好。3.采用同轴探针法测量了南极磷虾酶解液与葡萄糖在微波加热(1、3、5、7min)下美拉德反应液(MRS)的介电特性,并计算其穿透深度,探究了MRS的p H、色差、吸光度、氨基酸含量、所需能垒等的变化规律。在300~3000 MHz频率内,南极磷虾酶解液与葡萄糖MRS的介电常数随加热时间的增加而降低,介电损耗随着微波加热时间的增加而增加(p<0.05)。随着微波加热时间的增加其穿透深度降低;且915 MHz下的穿透深度高于2450 MHz。随着微波加热时间的增加,p H逐渐降低。微波加热过程中总色差逐渐增大,最大值为3.71±0.12。南极磷虾酶解液与葡萄糖MRS的颜色值(L*、a*和b*)与介电常数和介电损耗具有较好的相关性(R~2>0.9300)。随着微波加热时间的增加,无荧光中间产物和黑色素逐渐积累。随着MRS反应的进行,南极磷虾酶解液中氨酸酸总含量逐渐降低,从29.84±0.23mg/m L降低至16.56±0.19mg/m L,脂肪族氨基酸含量减少的最多。在微波加热过程中南极磷虾酶解液与葡萄糖发生美拉德反应所需能垒为(7.0±0.01)×10-20J。