【摘要】：美拉德反應(yīng)是熱反應(yīng)香精制備的重要手段,完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物風(fēng)味濃郁,但其主要呈香物質(zhì)理化性質(zhì)不穩(wěn)定,特別在烹飪、烘焙等高溫加工條件下,香氣損失、風(fēng)味輪廓失真與香味不持久問題突出,使其應(yīng)用范圍受到很大限制。隨著人們生活節(jié)奏加快,現(xiàn)代化的生活方式促使人們更注重自主烹飪過程中的愉悅感和成就感,這對美拉德反應(yīng)香精的產(chǎn)品品質(zhì)又產(chǎn)生了新需求。圍繞這一問題,本文采用穩(wěn)定的風(fēng)味前體物質(zhì)作為風(fēng)味強(qiáng)化劑基料,使其在后續(xù)熱加工過程中完成美拉德反應(yīng),從而獲得新鮮風(fēng)味。選用理化性質(zhì)較穩(wěn)定且在高溫下易降解形成風(fēng)味物質(zhì)的Amadori化合物,建立其加工風(fēng)味形成技術(shù)。由于Amadori化合物傳統(tǒng)的制備方法是在有機(jī)相進(jìn)行,成本高昂、污染嚴(yán)重,只適用于理論研究而無法滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需要,本文根據(jù)半胱氨酸與Amadori化合物的相互作用對美拉德反應(yīng)后期褐變形成的抑制機(jī)制,探索了以半胱氨酸為示蹤劑的二階段變溫美拉德反應(yīng)水相制備Amadori化合物的方法,確定了木糖-苯丙氨酸體系A(chǔ)madori化合物水相形成的臨界條件為:羰氨摩爾比2:1,反應(yīng)物濃度0.06 g/L,初始pH 7.4,反應(yīng)溫度80°C,反應(yīng)時(shí)間70 min。在此條件下進(jìn)行美拉德反應(yīng),得到的反應(yīng)液經(jīng)過分離純化,獲得純度為98.26%的固體樣品,通過質(zhì)譜和核磁共振技術(shù)對該樣品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,證實(shí)其為木糖-苯丙氨酸體系的Amadori化合物,且在水相介質(zhì)中5種異構(gòu)體同時(shí)存在且相互轉(zhuǎn)化。采用高效液相色譜法對美拉德反應(yīng)過程中Amadori化合物進(jìn)行定量分析,驗(yàn)證了二階段變溫美拉德反應(yīng)方法的準(zhǔn)確性;利用變溫美拉德反應(yīng)分別確定了丙氨酸和天冬氨酸Amadori化合物水相形成條件,并對其進(jìn)行制備、純化和表征分析,驗(yàn)證了二階段變溫美拉德反應(yīng)水相制備Amadori化合物方法的普適性。針對Amadori化合物水相產(chǎn)率較低的問題,本文研究了美拉德反應(yīng)過程中N-木糖基胺與Amadori化合物的相互轉(zhuǎn)化機(jī)制,分析了水分含量對Amadori化合物產(chǎn)率的影響關(guān)系,發(fā)現(xiàn)在熱反應(yīng)與真空脫水協(xié)同進(jìn)行的過程中,體系N-木糖基胺含量逐漸降為零,Amadori化合物的含量與脫氧糖酮含量上升,但脫氧糖酮濃度的增量明顯低于Amadori化合物,以此提出控溫反應(yīng)-真空脫水協(xié)同作用對Amadori化合物水相定向形成具有關(guān)鍵作用,明確了這種協(xié)同作用通過逐步、動(dòng)態(tài)的過程促進(jìn)Amadori化合物的形成、積累,實(shí)現(xiàn)了Amadori化合物水相定向制備。進(jìn)一步優(yōu)化了美拉德反應(yīng)關(guān)鍵參數(shù),將Amadori化合物的水相轉(zhuǎn)化率由13.62%提高至47.23%。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了添加亞硫酸鈉促進(jìn)Amadori化合物定向形成的機(jī)制,研究發(fā)現(xiàn)了亞硫酸鈉的pH緩沖效應(yīng)在美拉德反應(yīng)中的關(guān)鍵作用,明晰了亞硫酸鈉添加量、pH值對木糖-苯丙氨酸向Amadori化合物定向高效轉(zhuǎn)化的影響,發(fā)現(xiàn)在最優(yōu)pH 7.4時(shí)添加亞硫酸鈉可使體系pH穩(wěn)定在最佳水平,可將Amadori化合物的水相產(chǎn)率由47.23%提高至74.86%。最終確定木糖-苯丙氨酸Amadori化合物的水相制備最佳條件為:亞硫酸鈉添加量4.00%,反應(yīng)初始pH 7.4,常壓反應(yīng)溫度90°C、常壓反應(yīng)時(shí)間60 min,減壓脫水溫度90°C、脫水時(shí)間20 min。利用控溫反應(yīng)-真空脫水協(xié)同作用制備木糖-苯丙氨酸體系的Amadori化合物,經(jīng)過分離純化后分別在不同條件下儲(chǔ)藏60 d。明確了Amadori化合物在 15°C、4°C和25°C的儲(chǔ)藏條件下都表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性,而在37°C條件下儲(chǔ)藏或與游離氨基酸共存時(shí),穩(wěn)定性降低。另外發(fā)現(xiàn)中性或酸性pH環(huán)境比堿性環(huán)境更有利于Amadori化合物的穩(wěn)定。然而完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物在25°C儲(chǔ)藏60 d的過程中穩(wěn)定性較差,儲(chǔ)藏過程中溶液的風(fēng)味輪廓發(fā)生較大改變,且溶液中顆粒粒徑顯著增加。研究完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物和Amadori化合物在熱加工過程中的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物在100°C條件下反應(yīng)的過程中總揮發(fā)性物質(zhì)濃度降低,整體風(fēng)味輪廓發(fā)生改變,且溶液中顆粒粒徑大幅增加;Amadori化合物在100°C加熱條件下能夠發(fā)生快速降解,并形成揮發(fā)性物質(zhì)及類黑素。進(jìn)一步對Amadori化合物熱降解的動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行分析,確定木糖-苯丙氨酸Amadori化合物水相降解的反應(yīng)過程為二級反應(yīng),活化能E_a為80.10 kJ/mol;木糖-苯丙氨酸體系由Amadori化合物形成褐變產(chǎn)物的反應(yīng)過程為零級反應(yīng),活化能E_a為28.57 kJ/mol。在100°C、80 min時(shí)Amadori化合物形成的風(fēng)味物質(zhì)濃度最大,分別是完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物樣品和木糖-苯丙氨酸混合物樣品的9.44倍和8.77倍,明顯表現(xiàn)出在后續(xù)熱加工過程風(fēng)味形成的優(yōu)勢。進(jìn)一步對Amadori化合物的體外抗氧化性進(jìn)行研究,并與完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物及木糖-苯丙氨酸混合物進(jìn)行對照,發(fā)現(xiàn)木糖-苯丙氨酸體系的Amadori化合物在濃度0.2~1.2 mg/mL范圍內(nèi)具有一定的Fe~(2+)螯合能力、還原力和自由基清除能力。自由基電子可以到達(dá)木糖殘基上的羰基或與羰基相鄰的羥基碳形成分子內(nèi)氫鍵,在自由基鏈反應(yīng)中生成了熱力學(xué)穩(wěn)定的自由基中間體,從而抑制了氧化反應(yīng)的進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)證實(shí)完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的抗氧化性較Amadori化合物強(qiáng),Amadori化合物可與完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物復(fù)配,作為抗氧化劑應(yīng)用到熟食或半加工食品中,提高食品產(chǎn)品質(zhì)量與穩(wěn)定性。將木糖-苯丙氨酸Amadori化合物應(yīng)用于桃酥中,并對桃酥進(jìn)行感官評定,發(fā)現(xiàn)添加Amadori化合物的桃酥較空白樣在入口前烘烤香顯著,入口后香氣更濃郁,花果香尤為突出,多種香氣融合效果理想。Amadori化合物在桃酥焙烤過程中發(fā)生美拉德反應(yīng),形成更多的揮發(fā)性物質(zhì)。在桃酥烘焙過程中,一部分氣態(tài)組分保留在桃酥內(nèi)部,并使其形成疏松多孔的結(jié)構(gòu)特征,改善桃酥的酥脆口感。留存在桃酥內(nèi)部的香氣成分在口腔咀嚼的過程中釋放出來,提高了桃酥香氣的持續(xù)感,有效改善了桃酥的感官品質(zhì)。由于固體Amadori化合物在溫度升高的過程中表現(xiàn)出加工風(fēng)味受控形成的特征,本文將木糖-苯丙氨酸體系的Amadori化合物應(yīng)用于卷煙中,發(fā)現(xiàn)其能夠明顯改善卷煙香氣量和香氣質(zhì),并且使卷煙的主流煙氣中自由基的含量降低了28.15%,證實(shí)了Amadori化合物在煙草加香和減害方面的良好效果。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TS201.2
【圖文】：

制投入了極大的興趣，使之成為風(fēng)味化學(xué)領(lǐng)域重要的研究對象和香精用手段[32]。拉德反應(yīng)產(chǎn)物在風(fēng)味工業(yè)的應(yīng)用拉德反應(yīng)歷程德反應(yīng)是由羰氨反應(yīng)引起的一系列平行發(fā)生而又相互影響、交錯(cuò)參與品風(fēng)味和色澤形成的重要基礎(chǔ)，直接影響著食品的營養(yǎng)、安全、感官33]。上世紀(jì)五十年代以來，化學(xué)分析和物質(zhì)結(jié)構(gòu)表征的技術(shù)取得長足進(jìn)機(jī)理也隨之逐漸明晰[32]。 1953 年 Hodge 提出的反應(yīng)歷程理論，美拉德反應(yīng)分為三個(gè)階段，如先，糖的羰基與氨基酸的氨基發(fā)生親核加成反應(yīng)，形成糖基胺席夫堿i 重排或 Heyns 重排形成較為穩(wěn)定的中間體 1-氨基-1-脫氧-2-酮糖（Ama2-氨基-2-脫氧-1-醛糖（Heyns 化合物）[28]。Amadori 化合物和 Heyns 化初級階段生成的關(guān)鍵產(chǎn)物，常用作指示食品熱加工程度的標(biāo)志性指標(biāo)

江南大學(xué)博士學(xué)位論文貯藏時(shí)的變化，明確 Amadori 化合物在常溫和低溫貯藏條件下的穩(wěn)定性以及完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物在貯藏過程中風(fēng)味消退的特征。② 美拉德反應(yīng)中間體的加工風(fēng)味形成規(guī)律水相制備美拉德反應(yīng)中間體，考察 Amadori 化合物溶液在不同條件下的熱解規(guī)律以及形成風(fēng)味的能力和速率，分析 Amadori 化合物與完全美拉德反應(yīng)溶液在熱處理過程中的風(fēng)味輪廓及風(fēng)味物質(zhì)組成的變化。明確 Amadori 化合物與完全美拉德反應(yīng)固體在加熱過程中穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，分析其熱解特點(diǎn)與差異。③ 美拉德反應(yīng)中間體的抗氧化能力水相制備美拉德反應(yīng)中間體，利用分光光度法和電子自旋共振法（ESR）測定中間體的抗氧化能力，考察其 DPPH 清除能力、還原性以及 Fe2+螯合能力等一般抗氧化能力明確其 OH 、O2- 等活性氧自由基清除作用及穩(wěn)定性。

圖 2-11 不同洗脫體積的洗脫組分與 DNS 反應(yīng)產(chǎn)物的 A540-11 A540of the reaction product derived from DNS and the elution at different elution vmadori 化合物的超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對純化后的 Amadori 化合物進(jìn)行分析， Amadori 化合物純度為 98.26%。通過質(zhì)譜進(jìn)行樣品的元素組成分析反應(yīng)中間體的結(jié)構(gòu)信息。樣品在保留時(shí)間 4.21min 處的總離子色譜圖圖 2-12a），其質(zhì)譜信息如圖 2-12（b）所示，純化樣品的碎片特征與120]，該物質(zhì)可被命名為 N-1-脫氧-D-木酮糖基-1-苯丙氨酸（N-(1-deoxy-Denylalanine），證實(shí)為木糖-苯丙氨酸 Amadori 化合物（相對分子質(zhì)量 20.00.10.20.30 200 400 600洗脫體積（mL）

本文編號：2752603