食醋中美拉德反应的探讨.pdf

食醋中美拉德反应的探讨 黄永涛1, 2, 卢红梅1, 2*, 崔云1, 2, 彭湘屏1, 2 ( 1. 贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室, 贵阳 550003; 2. 贵州大学 化学工程学院, 贵阳 550003) 摘要: 通过模拟美拉德反应定性得出醋液中美拉德反应能够发生; 将模拟醋液和醋液在不同温度下放 置, 通过定期测定样品的色率变化, 分析了醋液中美拉德反应发生的程度; 通过向醋液中添加亚硫酸钠 抑制剂的方法间接评价美拉德反应对食醋的影响。所得出的结论: 食醋中不仅可以发生美拉德反应而 且美拉德反应发生的程度较大。 关键词: 美拉德反应; 抑制剂; 食醋; 探讨; 亚硝酸钠 中图分类号: TS264. 22 文献标识码: A 文章编号: 1000- 9973( 2010) 09- 0029- 05 The discussion of Maillard reaction in vinegar HUANG Yong -tao 1, 2, LU Hong -mei1, 2* , CUI Yun 1, 2, PENG Xiang - ping1, 2 ( 1. Guizhou Province Key Laboratory of Fermentation Engineering and Biopharmacy, Guizhou University, Guiyang 550003, China; 2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Guizhou University, 550003, China) Abstract: Through simulating Maillard reaction to prove that the reaction aslo can occur in vinegar; T hrough placing the vinegar and the simulated vinegar at different temperatures, and regularly meas - ured the color changes at the storage period, to analyse the extent of the Maillard reaction in vinegar; T hrough adding Sodium Sulfite inhibitor to the vinegar to indirectly evaluate Maillard reaction on the impact of vinegar. T he conclusion: Malliard reaction can occur in vinegar, and the reaction extent is large. Keywords: Maillard reaction; inhibitor; vinegar; discussion; Sodium Sulfite 美拉德反应又称为/ 非酶棕色化反应0, 是法国化 学家 L. C. Maillard 在 1912 年提出的 1。所谓美拉德 反应是广泛存在于食品工业的一种非酶褐变 2, 是羰 基化合物和氨基化合物间的反应, 经过复杂的历程最 终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑精或称拟黑 素, 又称羰胺反应。 食醋的生产原料中含有大量美拉德反应所需的反 应物, 同时也满足所需的反应条件 3, 因此在食醋的生 产过程中美拉德反应是可能发生的, 这也是醋液香味 和色泽的一个重要来源 4 。另外成品醋液中还原糖和 收稿日期: 2010- 5- 15 * 通讯作者 基金项目: 贵州大学大学生创新性实验计划 作者简介: 黄永涛(1986- ) , 男, 河南新乡人, 硕士, 研究方向为发酵工程; 卢红梅(1963- ) , 女, 贵州贵阳人, 博士, 教授, 硕士生导师。 17 王维琴, 盖玲, 王剑平, 等. 高压脉冲电场预处理对甘薯干 燥的影响 J . 农业机械学报, 2005, 8( 8) : 154 -156. 18 方胜, 孙学兵, 陆守道, 等. 利用高压脉冲电场加速冰解冻 的试验研究 J . 北京工商大学学报, 2003, 21(4): 43 -53. 19 殷涌光, 赫桂丹, 石晶, 等. 高电压脉冲电场催陈白酒的试 验研究 J . 酿酒科技, 2005( 12): 47 -50. 20 韩玉珠, 殷涌光, 李风伟, 等. 高压脉冲电场提取中国林蛙 多糖的研究 J . 食品科学, 2005( 9) : 337 -339. 21 王春利, 王婷. PEF辅助快速提取非特异性奶牛脾脏转移 因子的实验研究 J . 乳业科学与技术, 2007(6) : 290 -292. 22 吴海霞. 高压脉冲电场杀菌技术在食品工业中的应用进 展 J . 农业与技术, 2009, 29(3): 132 -135. )29) 2010 年第 9 期 总第 35 卷 中 国 调 味 品 CHINA CONDIMENT 专论综述 蛋白质含量也较高 5( 经测定实验所用研究对象味莼 园香醋中还原糖含量为: 1. 594 g/ dL; 蛋白质含量为: 3. 912 g/ dL) , 这为美拉德反应的初级阶段 ) 阿马多 利化合物的形成提供了丰富的前驱物质。所以在成品 醋液的储藏过程中美拉德反应也是可能发生的。成品 醋液中美拉德反应的发生一方面使醋液中的营养物质 糖类和蛋白质含量降低, 降低食醋的营养价值; 另一方 面反应产生的大分子物质使醋液的颜色加深, 同时打 破醋液系统中原有的平衡, 使醋液返浑产生沉淀 6。 所以可以通过探讨醋液中美拉德反应发生的程度, 以 及其发生过程中醋液的变化, 来评价其对食醋返浑产 生的影响。因此研究食醋中的美拉德反应变得很有必 要, 这也为后面研究食醋的返浑以及食醋返浑的防治 提供依据。 1 材料与方法 1. 1 实验材料 食醋, 贵阳味莼园食品有限公司生产的固态发酵 食醋) ) 味莼园香醋; 焦糖色素, 食品级 贵阳味莼园 食品有限公司提供; 其他试剂均为市售分析纯。 1. 2 实验方法 1. 2. 1 色率的测定 7 将待测醋液离心后( 4000 r/ min, 10 min) 得澄清 醋液, 将其稀释 5倍, 取适量移入 1 cm 的比色杯中, 用 分光光度计于 610 nm 处测定其光密度值, 以蒸馏水 作为空白, 按下式计算 EBC 色率, 其中 EBC 意义在 于, 当 610 nm 处 光 密 度 为 0. 076 时, 设 定 为 20000 EBC单位。 色率( EBC 单位) = 20000 A610 nm 0. 076 。 注: A610 nm表示样品在波长为 610 nm 处的吸光度。 1. 2. 2 脱色醋液的制备 取成品醋液 5 mL 置于 250 mL 锥形品中, 加入蒸 馏水 50 mL, 活性炭 6 8 g, 加热煮沸 0. 5 h 脱色, 然 后过滤并以 50 mL 温蒸馏水多次冲洗锥形瓶和漏斗 上的活性炭, 洗涤液同先前滤液汇总, 将汇总后的滤液 定容到 100 mL。这样得到的液体即为醋液脱色并稀 释 20 倍的无色液体。 1. 2. 3 模拟糖液的制备 以葡萄糖 B甘氨酸为 1B1 的比例( 实验中按质量 分数为 1% 的比例) 配制。 1. 2. 4 模拟醋液的配制 按醋液中含有的还原糖和氨基氮( 把总氮的含量 转化成甘氨酸的量) 的含量为比例来配制模拟醋液。 醋液中还原糖含量为 1. 594 g/ dL; 蛋白质含量为: 3. 912 g/ dL( 转化为甘氨酸的含量为 3. 357 g/ dL) 以 此为比例进行配制。同时以冰醋酸来调节 pH 使其与 醋液的 pH 保持一致。 1. 2. 5 还原糖糖的测定 采用 DNS 法测定还原糖含量 8, DNS 与还原糖 共热后被还原成棕红色的氨基化合物, 棕红色的深浅 度( 以吸光度 A 来衡量) 与还原糖的浓度成正比, 可用 分光光度计于 540 nm 处测定, 通过绘制葡萄糖浓度 - 吸光度标准曲线求出还原糖含量。配制质量浓度分 别为 0. 0, 0. 2, 0. 4, 0. 6, 0. 8, 1. 0, 1. 2, 1. 4, 1. 6 mg/ mL的葡 萄糖标准溶液, 然后分别取 1 mL 于 25 mL 大 试 管 中, 再 分 别 加 入 1 mL 蒸 馏 水 和 1. 5 mLDNS溶液, 混匀后于沸水浴中加热 5 min, 冷却 后加蒸馏水至刻度25 mL, 混匀后在 540 nm 下测其吸 光度, 蒸馏水作为空白, 以吸光度为纵坐标葡萄糖浓度 为横坐标绘制标准曲线, 结果见图 1。 图 1 葡萄糖浓度) ) 吸光度标准曲线 测定样品: 取待测醋样, 活性炭脱色后按上述步骤 测定其吸光度, 以蒸馏水代替样品作为空白, 按标准曲 线换算成浓度即可。 还原糖( g/ dL) = 100 M K 10- 3。 M: 由样品液吸光度从葡萄糖标准曲线查得葡萄 糖含量( mg/ mL) 。 K: 醋液的稀释倍数。 1. 2. 6 沉淀物的收集 定量 采集 放置 醋样, 离 心沉 淀 ( 4000 r/ min, 10 min) , 收集沉淀物, 105 e 干燥, 称重。 1. 2. 7 蛋白质的测定 采用半微量凯氏定氮法测定食醋中总氮及粗蛋白 )30) 专论综述 2010 年第 9 期 总第 35 卷 中 国 调 味 品 CHINA CONDIMENT 质含量。 2 结果与讨论 2. 1 醋液中美拉德反应的定性分析 2. 1. 1 pH 对美拉德反应的影响 参考雷涛等 9对美拉德反应进行模拟, 取配制好 的模拟糖液三份, 分别在不同 pH 条件下( 酸性 3. 6, 中性 7. 0, 碱性 9. 0) 90 e 反应 3 h, 对反应前后的模拟 糖液进行紫外光谱扫描, 结果见图 2。 图 2 不同 pH 下美拉德反应液的紫外光谱图 由图 2可见, 不同 pH 下的模拟糖液在 275 nm 左 右有一个吸收峰, 此吸收峰为美拉德反应产物或者产 物中某个基团的紫外吸收峰, 将该产物或该基团记为 M, 另外从图 2 中还可以看出, 不同 pH 下, 产物 M 有 不同程度的积累, 但均随 pH 的增大产物 M 的含量增 多, 碱性条件下反应的程度最大, 而在酸性条件下反应 程度较小, 此实验说明美拉德反应的程度随着溶液 pH 值的增大而增大, 并且在酸性条件下虽然反应程 度较小但是可以发生, 所以在 pH 较低的食醋中美拉 德反应是可以发生的。 2. 1. 2 高温下食醋中的美拉德反应 取澄清成品食醋, 在90 e 下放置 3 h, 对放置前后 的醋液进行紫外光谱扫描, 结果见图 3。 由图3 可知, 反应前后的醋液在 275 nm 左右处也 有吸收峰, 并且放置后醋液的紫外吸收峰明显高于放 置前的紫外吸收峰, 说明醋液中含有美拉德反应产物 M, 并且放置后醋液中产物 M 得到了积累, 所以醋液 在高温下发生了美拉德反应, 导致原醋液中的物质 M 有所增加。并且, 图 3 说明, 放置前的成品食醋中含有 物质 M, 这部分的物质是来自于生产过程中还是来自 于食醋生产中添加的焦糖色素, 做了如下研究。取食 醋生产过程中未添加焦糖色素的半成品醋液和生产该 品牌食醋所添加的焦糖色素, 分别进行紫外光谱扫描, 结果如图 4、 图 5。 图 3 醋液放置前后的紫外分析光谱图 图 4 未加入焦糖色素的半成品醋液紫外分析光谱图 图 5 焦糖色素紫外分析光谱图 由图 4、 图 5 可 知焦 糖色 和 半成 品醋 液 在 )31) 2010 年第 9 期 总第 35 卷 中 国 调 味 品 CHINA CONDIMENT 专论综述 275 nm处均有吸收峰, 说明放置前的成品食醋中的 物质 M 既来源于食醋生产过程中, 也来源于添加的 焦糖色素。 通过上述分析可以证明在食醋生产过程中已有美 拉德反应的发生, 并且在成品醋液中美拉德反应也是 可以发生的。 2. 2 醋液中美拉德反应的发生程度 2. 2. 1 高温下模拟醋液美拉德反应发生的程度 取醋液模拟液三份, 每份各 100 mL , 分别调节其 pH 为 3. 6( 为成品醋液的 pH 值) , 7. 0, 9. 0 于90 e 水 浴锅中加热 3 h, 分别测定其色率的变化。结果见表 1。 表 1 高温反应后不同 pH 条件下模拟醋液色率的变化 pH 条件酸性( 3. 6)中性( 7. 0)碱性( 9. 0) 色率( EBC)89471263134210 此外从感官视觉上我们也能直接看出其颜色的变 化。分析表 1 结果我们可以得知。 pH 对美拉德反应的影响很大, 无论从色率的变 化数值上还是直接从视觉差异上来看碱性条件下反应 进行的程度要比中性和酸性条件下大的多。另外中性 条件与酸性条件下模拟液反应后的差异也比较大。这 就说明美拉德反应进行的程度与 pH 有关, pH 越高美 拉德反应进行的程度也就越大。 按醋液中还原糖和氨基氮为比例配置的模拟液在 高温条件下美拉德反应发生的程度是较大的。这就说 明以醋液中还原糖和氨基氮的含量是完全可以较大程 度的发生美拉德反应。此外在酸性( 调为成品醋液的 pH) 条件下, 虽然发生的程度比起中性和碱性条件下 的较小, 但变化依然很明显, 单从颜色上肉眼就能观察 出来。这就说明忽略醋液中其它物质的影响单独考虑 其中还原糖和氨基氮, 美拉德反应也是可以较大程度 进行的。 2. 2. 2 醋液对美拉德反应的催化作用 2. 2. 2. 1 脱色醋液对模拟醋液中美拉德反应的影响 取配制好的模拟醋液 4 份各 50 mL, 分别置于四 个 250 mL 的锥形瓶中, 标记为 a, b, c, d。a 中只添加 10 mL 蒸馏水。b, c, d 中分别加入 1 , 5, 10 mL 的脱 色醋液。同时 b, c 中分别加入 9, 5 mL 蒸馏水补足到 60 mL, 使得四个 不同锥形瓶中样液 的含量均 为 60 mL。 然后以冰醋酸把四份样液的 pH 均调为 3. 6 ( 成品醋液的 pH 值) , 加盖棉塞并于 90 e 水浴锅中加 热3 h, 分别测其色率。结果见表 2。 表 2 添加不同量脱色醋液对模拟醋液色率的影响 脱色醋液添加量( mL)01510 色率( EBC)894794731052612368 由表 2 数据可以看出随着脱色醋液添加量的增 大, 高温反应后醋液模拟液的色率变化值也越大, 且均 高于不添加脱色醋液的那个样品, 其变化趋势比较明 显。这就证明脱色过后的醋液中含有能催化美拉德反 应的物质, 也就间接说明醋液中存在能加速美拉德反 应的因子, 即在醋液环境中美拉德反应更加容易发生。 2. 2. 2. 2 高温下醋液和模拟醋液中美拉德反应发生 程度的对比 取成品醋液和制备并于 90 e 恒温水浴箱中加热 3 h 的模拟醋液各 100 mL, 于 60 e 的恒温箱中放置, 每隔两天测其色率的变化。同时做平行实验。结果见 表 3。 表 3 高温下醋液及模拟醋液色率随时间的变化表 项目0 天2 天4 天6 天8 天10 天12 天 醋液色率变化 ( EBC) 4605385000180789262368305000365789467105 模拟液色率变化 ( EBC) 8947100001157913947168421947427368 从表 3 中可以看出醋液和模拟醋液色率均发生 很大变化且有相同的变化趋势。分析其中的数据可 以看出单纯从模拟美拉德反应的角度看模拟醋液中 美拉德反应发生的程度是很大的。并且在实验过程 中可以明显的发现醋液的变化, 醋体颜色很快加深 变黑, 第 12 天以后在测定色率时从醋液的稀释液中 可以明显的发现悬浮物, 说明醋液已经返浑, 遂停止 了实验。 图 6 高温下各样品放置时色率变化率随时间的变化图 另外由图 6可以看出醋液中色率的变化率明显高 于模拟醋液, 呈线性趋势上升, 而模拟醋液中色率的变 化率增加的趋势较平缓, 这就说明醋液中色率的变化 )32) 专论综述 2010 年第 9 期 总第 35 卷 中 国 调 味 品 CHINA CONDIMENT 要远远快于模拟醋液。而模拟醋液是忽略了醋液里其 它的因素的影响而单考虑其中还原糖和氨基氮之间发 生美拉德反应而造成的影响, 这也就说明醋液中存在 加速美拉德反应的物质, 其影响程度很大。因此醋液 中能够较大程度的发生美拉德反应。 2. 2. 3 常温储藏条件下醋液及醋液模拟液中美拉德 反应发生的程度 取成品醋液和制备 90 e 恒温水浴箱中加热 3 h 后的模拟醋液各 100 mL, 于 25 e 的恒温箱中放置一 个月, 然后测其色率的变化。 结果见表 4。做平行实验。 表 4 常温下各样品放置前后色率的变化 项目初醋液 放置后的 醋液 初始的 模拟液 放置后的 模拟液 色率变化( EBC)46052139473894712631 色率变化的百分率( % )202. 941. 2 由表 4 可知醋液和模拟液色率的变化都比较明 显, 但相比而言醋液色率的变化率更加大一些, 这也就 说明醋液里美拉德反应发生的程度要远大于模拟醋液 中美拉德反应发生的程度, 这可能是由于醋液中含有 美拉德反应催化物质的原因。这就进一步说明醋液中 发生了美拉德反应, 而且美拉德反应发生的程度较大。 2. 3 添加抑制剂亚硫酸钠对醋液中美拉德反应的影响 本实验中通过添加美拉德反应抑制剂, 间接说明 美拉德反应对食醋返浑的影响。选用典型的还原剂 Na2SO3作为美拉德反应的抑制剂 10, 11 。 取澄清成品食醋, 测定其中蛋白质、 还原糖含量及 色率, 再取 同批 次 的醋 液 A, B, C, D, E 五 份 各 100 mL。向 B, C, D, E 醋液 中分 别加 入 0. 1% , 0. 15% , 0. 2%, 0. 4% 的 Na2SO3。A 中不添加抑制 剂, 将上述五份醋液在 25 e 下自然放置 40 天后, 离心 ( 4000 r/ min, 10 min) 得清液, 测定清液中还原糖、 蛋 白质含量、 沉淀物干重及色率的变化, 结果见表 5。同 时做平行实验。 表5 常温下添加不同量亚硫酸钠各样液放置后的组分含量 项 目初醋液ABCDE 还原糖( g/ dL)1. 5941.5021. 5181. 5401.5521.568 蛋白质( g/ dL)3. 913.783. 813.883. 863.87 沉淀干重( g/ dL)00.2310. 2040. 1830.1470.102 色率( EBC)60526153421 136852 1128949842171315 色率变化的百分率( %)153.5126. 186. 562.617. 8 由表 5中数据可以得知, 放置后的清液中还原糖、 蛋白质含量均有所下降, 并且随着抑制剂亚硫酸钠添 加量的增加其相应下降的量依次减少。两者下降的趋 势基本一致。同时可以看到随着抑制剂添加量的增加 各样液所生成沉淀物的量逐渐减少。并且随抑制剂添 加量的增加, 放置后样液的色率上升的程度越小, 结合 色率变化的百分率可以进一步看出随着抑制剂添加量 的增加其抑制醋液色率增加的效果就越明显。这也就 说明 Na2SO