4-MTBI與腌制蘿卜黃變的關(guān)系與機(jī)制.pdf

1、腌制蘿卜是中國(guó)、韓國(guó)、日本等地廣為流傳并為許多消費(fèi)者喜愛的一種蘿卜加工產(chǎn)品。隨腌制的進(jìn)行蘿卜及腌制汁液顏色逐漸轉(zhuǎn)黃，在長(zhǎng)期貯藏過程當(dāng)中蘿卜則容易由黃變褐，嚴(yán)重影響了腌制蘿卜的感官品質(zhì)和內(nèi)在質(zhì)量如風(fēng)味、脆度，乃至營(yíng)養(yǎng)成分。明晰腌制蘿卜黃變?cè)砑捌溆绊懸蛩?，并尋找安全有效的黃變抑制方法對(duì)于提高腌制蘿卜產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)我國(guó)腌制蘿卜的產(chǎn)業(yè)化及出口創(chuàng)匯具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本課題以長(zhǎng)陽蘿卜為原料，采用LC-MS2、GC-MS等技

2、術(shù)，并與色度評(píng)價(jià)相結(jié)合，研究蘿卜中主要硫甙4-甲硫基-3-丁烯基硫代葡萄糖甙(4-methylthio-3-butenylglucosinolate，4-MTBG)的降解產(chǎn)物4-甲硫基-3-丁烯基異硫氰酸酯(4-methylthio-3-butenyl isothiocyanate，4-MTBD的穩(wěn)定性，探討4-MTBI與L-色氨酸(L-trp)的相互作用與腌制蘿卜黃色素形成的關(guān)系，并通過模擬試驗(yàn)和腌制試驗(yàn)證實(shí)黃色素的生成途徑和硫甙的作

3、用，研究環(huán)境因素等對(duì)黃色素形成的影響，進(jìn)一步闡明腌制蘿卜的黃變機(jī)理并為腌制蘿卜黃變的控制提供理論參考和試驗(yàn)數(shù)據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　 1、蘿卜總硫甙的提取和定量以凍干、滅酶的蘿卜粉為原料，在單因子試驗(yàn)的基礎(chǔ)上運(yùn)用響應(yīng)面分析優(yōu)化蘿卜中硫甙的提取工藝，建立了硫甙提取率的回歸方程，方差分析結(jié)果顯示，在乙醇濃度、提取時(shí)間、液料比三個(gè)因素中，乙醇濃度對(duì)硫甙提取率影響最大；各因素間的交互作用不顯著。最佳提取條件為：提取溫度90℃、乙醇濃

4、度82.79％、液料比15.33mL/g、提取時(shí)間32.68min，在此條件下蘿卜硫甙提取液濃度理論值達(dá)到0.592mg/mL，即提取率2.96%，驗(yàn)證試驗(yàn)中蘿卜硫甙提取液濃度達(dá)到0.570mg/mL，吻合度達(dá)到96.28%。脫脂和脫蛋白使硫甙提取率稍有降低；將蘿卜在優(yōu)化條件下提取兩次，硫甙總?cè)艹雎蔬_(dá)85.88%，提取三次硫甙總?cè)艹雎蔬_(dá)92.37%。
　　 2、蘿卜芥子苷酶特性研究采用冷丙酮法提取制備新鮮蘿卜芥子苷酶，研究了蘿卜

5、芥子苷酶的基本特性以及加工中常用添加劑和金屬離子對(duì)蘿卜芥子苷酶活性的影響，結(jié)果表明，蘿卜芥子苷酶的最適反應(yīng)溫度為50℃，低于40℃時(shí)較穩(wěn)定；pH7.0時(shí)蘿卜芥子苷酶穩(wěn)定性最好；抗壞血酸對(duì)蘿卜芥子苷酶有激活作用，抗壞血酸的濃度在2.5-30mmol/L之間激活作用明顯，5mmol/L時(shí)酶活力最大；L-半胱氨酸對(duì)蘿卜芥子苷酶也有較明顯的激活作用，而還原型谷胱甘肽對(duì)蘿卜芥子苷酶活性的影響不顯著；低濃度NaCl對(duì)蘿卜芥子苷酶活力基本無影響，當(dāng)濃

6、度高于1%時(shí)，NaCl對(duì)蘿卜芥子苷酶活有明顯的抑制作用；Na2SO3和檸檬酸對(duì)該酶有較強(qiáng)的抑制作用；Fe2+能夠顯著增強(qiáng)該酶的活性，其濃度與芥子苷酶活力線性相關(guān)(R2=0.9525);Mg2+，Ca2+對(duì)蘿卜芥子苷酶活力幾乎無影響，而Al3+對(duì)該酶活力有抑制作用。
　　 3、4-MTBI的純化、鑒定和性質(zhì)研究以外源酶法制備4-MTBI純品，通過紫外光譜、紅外光譜、GC和GC-MS等方法進(jìn)行鑒定，其UV光譜在230nm處有特征吸收

7、，240-250nm間有一肩峰；紅外光譜在2081.39cm-1和2181.62cm-1處的寬、雙峰為-N=C=S的面外伸縮振動(dòng)，2917.14cm-1處為-CH3S的反對(duì)稱伸縮，在686(w)、821(m)、854(w)、935(m)、1020(m)、1091(m)、1189(w)、1260(m)、1342(m)、1457(m)、1617(m)、2853(vs)和2924(vvs)cm-1均有明顯的IR吸收譜帶：GC-MS分析中，其保

8、留時(shí)間為15.870min和16.484min的兩個(gè)峰的MS譜圖均和標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)中的4-MTBI高度匹配；4-MTBI的氣相色譜分析顯示幾乎無雜峰，面積歸一化法計(jì)算其純度為98.28±0.51%，純度較高，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。
　　 4-MTBI穩(wěn)定性較差，超聲波處理20min后UV光譜即發(fā)生明顯變化，特征吸收波長(zhǎng)從226nm藍(lán)移至265nm，前2h內(nèi)265nm處吸光值呈線性增加，2h后265nm處吸光值增幅明顯減小。
　　

9、 考察了溫度、NaCl、pH、光照對(duì)4-MTBI穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明，4-MTBI在乙醇-水(1∶7，V∶V)體系中不穩(wěn)定，在5℃下即可較慢轉(zhuǎn)化，溫度越高，4-MTBI轉(zhuǎn)化越快，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物UV光譜的變化越復(fù)雜；加入NaCl后4-MTBI的轉(zhuǎn)化在一定程度上被抑制，3%、5%NaCl溶液中4-MTBI濃度下降速度最慢，其次是1%NaCl，8%NaCl溶液中4-MTBI濃度下降速度相對(duì)最快，但仍比不加NaCl者慢得多，NaCl濃度對(duì)4-MTB

10、I轉(zhuǎn)化的影響小于溫度的影響；pH對(duì)4-MTBI的轉(zhuǎn)化有很大影響，酸性環(huán)境下產(chǎn)物UV光譜的峰型和中性環(huán)境下4-MTBI的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物較類似，而堿性環(huán)境下的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物峰型變化非常大，降低pH有利于4-MTBI的穩(wěn)定；光照促進(jìn)了4-MTBI的轉(zhuǎn)化，光照與避光條件下轉(zhuǎn)化產(chǎn)物UV光譜的峰型無差異。
　　 4、4-MTBI生成黃色素模擬反應(yīng)體系的建立及其影響因素通過模擬試驗(yàn)考察4-MTBI與黃色生成的關(guān)系，結(jié)果表明，4-MTBI單獨(dú)超聲波反應(yīng)不能

11、生成黃色，有L-trp、VC或鄰苯二酚共存時(shí)可形成黃色物質(zhì)，其中與L-trp形成的反應(yīng)產(chǎn)物黃色最明顯，其次為鄰苯二酚。因此，以4-MTBI和L-trp組成的體系研究黃色素的生成機(jī)制。
　　 對(duì)4-MTBI和L-trp模擬反應(yīng)形成的黃色素前體及黃色素進(jìn)行了MS和MS2分析，結(jié)果表明4-MTBI和L-trp反應(yīng)可以生成黃變前體1-(2’-硫羰吡咯烷-3’-基)-1，2，3，4-四氫-β-咔啉-3-羧酸(1-(2’-pyrrolidi

12、nethion-3’-yl)-1，2，3,4-tetrahydro-β-carboline-3-carboxylic acid，PTCC)及黃色素2-[3-（2-硫代吡咯烷-3-內(nèi)鎓烯）甲基]-色氨酸(2-[3-(2-Thioxopyrro-lidin-3-ylidene)methyl]-tryptophan，TPMT)，且模擬體系與腌制蘿卜的黃色素組成相近，均含有m/z249、288、316、413、489等離子峰。以上結(jié)果證明腌制蘿

13、卜的黃色素由4-MTBI和L-trp通過縮合反應(yīng)生成，其可能歷程是4-MTBI的降解產(chǎn)物2-硫代-3-吡咯烷醛(2-thioxo-3-pyrrolidinecarbaldehyde，TPC)與L-trp脫水縮合生成無色的咔啉類化合物PTCC，該物質(zhì)開環(huán)后生成黃色化合物TPMT。
　　 通過模擬實(shí)驗(yàn)研究了NaCl和pH對(duì)4-MTBI和L-trp反應(yīng)生成黃色素的影響，結(jié)果表明，添加NaCl可明顯抑制超聲波處理過程中黃色素的生成，但對(duì)

14、超聲波處理后貯藏過程中黃色生成有較小的促進(jìn)作用，可見NaCl在黃色素形成的不同階段起著不同的作用；降低pH對(duì)模擬反應(yīng)和貯藏過程中黃色素生成均有較小的抑制作用。
　　 同時(shí)以Na2S2O5為對(duì)照，考察了L-Cys對(duì)4-MTBI和L-trp反應(yīng)生成黃色素的影響，結(jié)果表明，L-Cys能短時(shí)間內(nèi)在一定程度上延緩4-MTBI與L-trp超聲波反應(yīng)體系黃色素的形成，隨時(shí)間延長(zhǎng)，抑制效果逐漸喪失。
　　 5、蘿卜腌制過程中的黃變及其抑

15、制在模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，對(duì)蘿卜腌制過程中黃變相關(guān)指標(biāo)的變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。腌制過程中蘿卜皮和蘿卜肉的色度變化趨勢(shì)一致，隨腌制的進(jìn)行快速呈現(xiàn)綠黃色，蘿卜皮綠黃色更加明顯。整個(gè)腌制過程中蘿卜pH、硫甙總量、4-MTBI含量、VC含量、芥子苷酶活性明顯下降，尤以曬制過程中下降最為明顯，硫甙總量、4-MTBI含量和芥子苷酶活性在曬制過程中分別下降66.75%、91.70%和80.91%。腌制過程中上述指標(biāo)及L-trp含量均有不同程度下降或階段性下降