戊糖-半胱氨酸體系Maillard反應(yīng)性質(zhì)及其應(yīng)用研究.pdf

1、本論文由六部分組成。首先是文獻(xiàn)綜述，概述了Maillard反應(yīng)與食品風(fēng)味的關(guān)系，主要關(guān)注肉類風(fēng)味前體物、肉類風(fēng)味的形成機(jī)理和影響因素，以及國內(nèi)外風(fēng)味前驅(qū)體(還原糖)研究方面的進(jìn)展及存在的問題；接著討論了戊糖立體結(jié)構(gòu)差異對戊糖/半胱氨酸模型體系揮發(fā)性產(chǎn)物形成的影響；隨后研究戊糖/半胱氨酸模型體系Maillard反應(yīng)的熱學(xué)特性；并研究了不同Maillard反應(yīng)條件下L-阿拉伯糖/半胱氨酸模型體系揮發(fā)性產(chǎn)物的變化及其動力學(xué)特征；最后研究了酸法

2、水解玉米芯制備還原糖液及其在Maillard反應(yīng)型香精制備方面的應(yīng)用。 采用HS-SPME-GC/MS分析，首次系統(tǒng)研究了戊糖/半胱氨酸模型體系揮發(fā)性產(chǎn)物的形成規(guī)律，結(jié)果表明戊糖立體結(jié)構(gòu)決定反應(yīng)活性。(1)反應(yīng)60min內(nèi)，四種D-戊糖對揮發(fā)性產(chǎn)物總量的貢獻(xiàn)度順序為：核糖>阿拉伯糖>木糖>來蘇糖。反應(yīng)時間延長至180min，四種D-戊糖的貢獻(xiàn)度趨向一致。反應(yīng)60min內(nèi)，核糖和阿拉伯糖的結(jié)構(gòu)更有利于形成2-甲基-3-呋喃硫醇及其

3、氧化縮合產(chǎn)物雙(2-甲基-3-呋喃基)二硫醚，而木糖和來蘇糖的結(jié)構(gòu)更有利于形成糠硫醇及其氧化縮合產(chǎn)物雙(2-糠基)二硫醚；(2)核糖結(jié)構(gòu)最有利于Maillard反應(yīng)。從烷烴和含硫化合物等揮發(fā)性產(chǎn)物的形成規(guī)律來看，核糖反應(yīng)速度最快，阿拉伯糖略低于核糖，木糖次于核糖和阿拉伯糖，來蘇糖最慢。由于來蘇糖的Maillard反應(yīng)研究鮮有文獻(xiàn)報道，本文對其Maillard反應(yīng)揮發(fā)性產(chǎn)物的詳細(xì)研究屬首次；(3)反應(yīng)40min內(nèi)四種D-戊糖體系的揮發(fā)性產(chǎn)

4、物中均出現(xiàn)了含量較高的烷烴類化合物，其中核糖體系的含量最大。烷烴的形成可能是由于Amadori化合物的脫水分解及進(jìn)一步碎裂，導(dǎo)致烯醇類化合物轉(zhuǎn)化為烯烴，再經(jīng)還原變成烷烴類化合物。該結(jié)果在D-戊糖/半胱氨酸模型體系研究中屬首次報道；(4)阿拉伯糖的手性構(gòu)型差異決定其反應(yīng)活性。反應(yīng)60min內(nèi)，D-阿拉伯糖體系更易產(chǎn)生閾值較低的硫醇和硫醚類風(fēng)味化合物，L-阿拉伯糖則形成了更多閾值較高的醇、酚和烷烴類化合物。反應(yīng)180min后，D-和L-可拉

5、伯糖兩反應(yīng)體系中各主要揮發(fā)性產(chǎn)物的含量趨向一致。 首次采用熱重分析、同步差熱分析、熱質(zhì)聯(lián)用及微量熱等手段，探討戊糖/半胱氨酸體系水相和非水相Maillard反應(yīng)熱學(xué)分析在Maillard反應(yīng)產(chǎn)物形成機(jī)理研究方面的可用性。結(jié)果表明，(1)熱重分析和同步差熱分析結(jié)果表明，戊糖的立體結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致其Maillard反應(yīng)熱學(xué)特性不同，戊糖和半胱氨酸各自的降解溫度大大高于戊糖與半胱氨酸混合物的降解溫度。核糖的起始降解溫度最低，總失重量最大。

6、核糖/半胱氨酸混合物的起始降解溫度最低、揮發(fā)性產(chǎn)物量最大。這兩結(jié)果都說明核糖的Maillard反應(yīng)活性最高，這與水相體系揮發(fā)性產(chǎn)物研究結(jié)果一致；(2)熱質(zhì)聯(lián)用分析表明，戊糖/半胱氨酸體系第一階段失重主要是由于Amadori化合物形成時脫水造成，其次是因Amadori化合物初步降解形成了乙酰基化合物和糠醛，以及脫氨、脫羧形成了NH<,3>、CO<,2>等揮發(fā)性產(chǎn)物。大多數(shù)Maillard反應(yīng)揮發(fā)性產(chǎn)物是在第二失重階段形成，H<,2>S也只

7、在第二失重段產(chǎn)生，說明半胱氨酸Strecker。降解脫H<,2>S需要較高的反應(yīng)溫度，含硫化合物的形成需要H<,2>S的參與，因而它們的產(chǎn)生同樣需要較高反應(yīng)溫度條件。不同戊糖體系生成的揮發(fā)性產(chǎn)物比例存在明顯差異，即戊糖的立體結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致了不同戊糖/半胱氨酸體系反應(yīng)物的降解途徑或降解速度不同。 阿拉伯糖在Maillard反應(yīng)中的作用及對產(chǎn)品風(fēng)味的貢獻(xiàn)度少有文獻(xiàn)報道，更沒有建立模型體系詳細(xì)研究其對揮發(fā)性產(chǎn)物及產(chǎn)物風(fēng)味的影響，因此在研

8、究了戊糖對Maillard反應(yīng)揮發(fā)性產(chǎn)物貢獻(xiàn)度的基礎(chǔ)上，著重探討L-阿拉伯糖/半胱氨酸體系揮發(fā)性產(chǎn)物形成的規(guī)律及動力學(xué)特性。結(jié)果表明，(1)高溫有利于肉類特征風(fēng)味物質(zhì)的形成；(2)酸性條件有利于呋喃基風(fēng)味物質(zhì)的形成，pH5條件下Maillard反應(yīng)揮發(fā)性產(chǎn)物量最大。堿性條件下Maillard反應(yīng)速度快，有利于褐變而不利于風(fēng)味化合物的形成；(3)隨反應(yīng)時間的延長不同風(fēng)味物質(zhì)含量變化并不一致，在反應(yīng)60～120min間多數(shù)肉類風(fēng)味物質(zhì)含量達(dá)

9、到最大，而醇、醛、酮和酚等化合物的含量隨反應(yīng)時間延長有減少的趨勢；(4)在反應(yīng)物濃度不變的條件下，高水分活度體系中產(chǎn)生的硫醇、硫醚、糠醛和3-巰基-2-戊酮等風(fēng)味物質(zhì)含量高于低水分活度體系的，而在低水分活度體系中小分子酸(如甲酸和乙酸等)及烷烴的含量較高。 玉米芯中富含木糖和阿拉伯糖，研究表明玉米芯是生產(chǎn)Maillard反應(yīng)香料前驅(qū)體——戊糖的良好原料。以玉米芯為原料，提取得到戊聚糖，運(yùn)用稀酸水解法獲得還原糖液。HPLC-ELS