（应用化学专业论文）磷脂对Maillard反应的影响及在热反应香精中的应用.pdf

北京工商大学硕士学位论文 摘要 m a i l l a r d 反应对肉类食品香味的产生具有非常重要的作用，而磷脂类物质的氧化降解 是肉香味的另一个重要来源，磷脂类物质对肉香味贡献途径之一是通过形成一些香味前 体化合物与m a i l l a r d 反应中间产物相互作用。因此研究磷脂对m a i l l a r d 反应的影响具有 重要意义。本文选取了国内市售的三种磷脂：大豆卵磷脂、大豆脑磷脂和蛋黄卵磷脂， 分析其对m a i l l a r d 反应产生的主要含硫挥发性产物的影响，探讨了其在肉味香精的制备 中应用。 本文主要分为两个部分。第一部分分析三种磷脂对m a i l l a r d 体系产生的主要含硫化 合物的影响。分别将大豆卵磷脂、大豆脑磷脂和蛋黄卵磷脂加入到l 半胱氨酸与d 核糖 组成的m a i l l a r d 模型体系中，在特定的条件下反应，采用四种不同的方法处理反应产物， 包括液液连续循环萃取法、同时蒸馏萃取法、顶空固相微萃取法、二氯甲烷常规溶剂萃 取法。利用g c m s 对体系产生的含硫挥发性成分进行了定性和定量的比较和分析。实验 结果表明，在四种萃取方法中，二氯甲烷常规溶剂萃取得到的含硫挥发性成分最多，萃 取效果最好。 加入磷脂后的m a i l l a r d 反应体系能产生更好的肉香味，不含磷脂的m a i l l a r d 体系具有 硫臭味。加入大豆脑磷脂的半胱氨酸和核糖体系具有最佳的肉香味。 加入三种磷脂的m a i l l a r d 反应体系产生的含硫化合物的种类比空白的m a i l l a r d 反应 体系都有所增多。在这三种磷脂中，含有蛋黄卵磷脂的体系形成含硫挥发性产物最多， 含有大豆卵磷脂的体系形成含硫挥发性的产物最少。 酰基噻吩类、双环噻吩类、噻吩酮类、巯基酮类等在加入磷脂后明显减少，其中双 环噻吩在含有大豆脑磷脂和蛋黄卵磷脂的体系中未能检测到，酰基噻吩类物质在含有大 豆脑磷脂和大豆卵磷脂的体系中也未能检测到。在上述物质减少的同时，烷基噻吩类、 硫醚类化合物在含有磷脂的m a i l l a r d 反应体系中的种类却显著增多，尤其是在含有大豆 脑磷脂的体系中增加的最多。一些物质如烯基噻吩类只在含有磷脂的m a i l l a r d 反应体系 中才能产生。 在反应体系中加入卵磷脂或脑磷脂后，原来的m a i l l a r d 反应体系很多含硫物的量都有 所减少，甚至检测不到。其中含量显著减少的主要有4 种：噻吩、2 甲基噻吩、2 甲基一3 呋喃硫醇和糠硫醇。此外还有6 种物质在加入磷脂后的m a i l l a r d 反应产物中几乎已经检测 不到，p h 3 巯基2 一戊酮、二( 2 甲基3 呋喃基) 二硫醚、2 乙酰基一5 甲基噻吩、噻吩 3 ， 磷脂对m a i l l a r d 反应的影响及在热反应香精中的应用 2 - h i 噻吩、四氢噻吩- 3 - 酮、2 - 噻吩硫醇。在上述挥发性产物减少的同时，2 甲基4 ，5 二氢一3 ( 2 田- 噻吩酮在加入磷脂后产量有所增加，其中加入大豆脑磷脂的体系增加的最多。 此外在含有磷脂的体系中也增加一些新的如2 烷基噻吩类的含硫挥发性产物。 第二部分是通过做正交试验，探讨利用磷脂制备牛肉香精和鸡肉香精的最佳配方。 结果表明，制各牛肉香精的基本配方为( 所用物质及其质量百分比) ：牛肉酶解物6 0 、 谷氨酸钠6 、葡萄糖4 、鲜洋葱3 、鲜蒜0 8 、鲜姜0 2 、酵母浸青4 、半胱氨酸含 量1 5 、大豆脑磷脂1 5 、水解植物蛋白液4 、牛脂5 ，甘氨酸：丙氨酸：蛋氨酸 ( w w w ) - - 2 ：2 ：1 。最佳反应条件为：温度为1 1 0 0 c ，时间6 0 r a i n 。 制备鸡肉香精的基本配方为( 所用物质及其质量百分比) ：谷氨酸钠6 、鲜洋葱3 、 鲜蒜o 8 、鲜姜0 2 、鸡肉酶解物6 0 、半胱氨酸2 5 、葡萄糖2 、酵母浸膏4 、 氯化钠8 、大豆脑磷脂1 5 、维生素b 1 2 、鸡脂2 5 ，甘氨酸：丙氨酸( w w ) = 1 ： l 。最佳反应条件为：温度1 1 0 ，时间6 0 1 t l i n 。 加入磷脂后的肉味香精具有脂香、肉香和烤香，饱满和谐且具天然感，可以满足人 们的口感。该工艺的提出和完成对于进一步提高我国肉味香精质量，促进相关食品工业 的发展具有重要意义。 关键词：m a i u a r d 模型反应；磷脂：含硫化合物；肉味香精 北京工商大学硕士学位论文 a b s t r a c t m a i l l a r dr e a c t i o n sm a k ev e r yi m p o r t a n tc o n t r i b u t i o nt ot h ef o r m a t i o no fa r o m ao fm e a t f o o d a n dt h eo x i d a t i o na n dd e c o m p o s i t i o no fp h o s p h o l i p i d sa r et h eo t h e ri m p o r t a n ts o u r c e so f m e a ta r o m a s p h o s p h o l i p i d sc o n t r i b u t et om e a ta r o m a sb yf o r m i n gs o m ea r o m ap r e c u r s o r st o i n t e r a c tw i t hm a l l l a r dr e a c t i o ni n t e r m e d i a t e s s oi ti sv e r yi n t e r e s to f s t u d y i n gt h ei n f l u e n c eo f p h o s p h o l i p i d so nm a i l l a r dr e a c t i o n s t h r e ek i n d so fp h o s p h o l i p i d s ( p h o s p h a t i d y l c h o l i n e ( p c ) f r o ms o yb e a n , p h o s p h a t i d y l e t h a n o l a m i n e 口e ) f r o ms o yb e a na n dp h o s p h a t i d y l c h o l i n e 口c ) f r o me g gy o l k ) ，w h i c ha r ec o m m e r c i a la v a i l a b l ei nt h em a r k e t , w e r ec h o o s e n , a n dt h ee f f e c t so f p h o s p h o l i p i d so nm a l l l a r dr e a c t i o n sw e r ea n a l y z e db yg c - m s ，a n dt h ea p p l i c a t i o no f p h o s p h o l i p i d so nm a k i n gp r o c e s sf l a v o r sw a se x p l o r e d t h i st h e s i sw a sd i v i d e di n t ot w op a r t s i nt h ef i r s tp a r t ，t h ee f f e c t so ft h r e ek i n d so f p h o s p h o l i p i d so nm a i l l a r dr e a c t i o n sw e r es t u d i e d t h r e ek i n d so fp h o s p h o l i p i d sw e r e r e s p e c t i v e l ya d d e d t om a i l l a r dm o d e ls y s t e m sa n dt h er e a c t i o n sw e r ec a r r i e do u tu n d e rc e r t a i n c o n d i t i o n s t h e nt h er e a c t i o nm i x t u r e sw e r ew o r k e du pb yf o u rd i f f e r e mm e a n s ，i n c l u d i n g l i q u i d l i q u i dc o n t i n u o u se x t r a c t i o n ，s i m u l t a n e o u sd i s t i l l a t i o ne x t r a c t i o n , s p m e ，t r a d i t i o n a l s o l v e n te x t r a c t i o nb yc h 2 c 1 2 t h ev o l a t i l ep r o d u c t sw e r ea n a l y z e db yg c - m sa n dt h er e s u l t s w e r ec o m p a r e dq u a n t i t a t i v e l ya n dq u a l i t a t i v e l y t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h et r a d i t i o n a ls o l v e n t e x t r a c t i o nb yc h 2 c 1 2w a st h eb e 瓯w h i c hc a ne x t r a c tm o r es u l f u r - c o n t a i n i n gv o l a t i l e c o m p o n e n t si nt h ef o u rd i f f e r e n tm e a n so f e x t r a c t i o n , t h em a i l l a r dr e a c t i o ns y s t e m si n c l u d i n gp h o s p h o l i p i d sp r e s e n t e dm o r ei n t e n s em e a t y n o t e s ，w h i l et h o s ew i t h o u tp h o s p h o l i p i d sh a ds u l p h u rn o t e s t h em a l l l a r dr e a c t i o ns y s t e m i n c l u d i n gp h o s p h a t i d y l e t h a n o l a m i n e ( p e ) f r o ms o yb e a nh a dt h eb e s tm e a t ya r o m a t h et o t a lv a r i e t i e so f s u l f u r - c o n t a i n i n gc o m p o u n d si n c r e a s e di nm a i l l a r dr e a c t i o n sa d d e d p h o s p h o l i p i d s c o m p a r e dt h et h r e ek i n d so f p h o s p h o l i p i d s ，p h o s p h a t i d y l c h o l i n e ( p c ) f r o me g g y o l kg a v et h em o s ts u l f u rc o n t a i n i n gc o m p o u n d s ，a n dp h o s p h a t i d y l c h o l i n e 口c ) f r o ms o yb e a n g a v et h el e a s t m a n yo ft h ev o l a t i l es u l f u rp r o d u c t so fm a l l l a r dr e a c t i o nd e c r e a s e dd u et ot h ee f f e c t so f p h o s p h o l i p i d s ， i n c l u d i n ga c y l t h i o p h e n e s ，t h i o p h e n o n e s ，b i e y c l i c - t h i o p h e n e s ， m e r c a p t o c a r b o n y l sa n ds oo n b i c y c l i c - t h i o p h e n e si nm a i l l a r dr e a c t i o n sw i t hp h o s p h a t i d y l - e t h a n o l a m i n e ( p e ) a n dp h o s p h a t i d y l c h o l i n e 口c ) f r o me g gy o l l 【w e r e n tf o u n d , a n dn e i t h e r i 磷脂对m a i l l a r d 反应的影响及在热反应香精中的应用 w e 佗a c y l t h i o p h e n e s i n m a i l l a r dr e a c t i o n w i t h p h o s p h a t i d y l e h o l i n e 口c ) a n d p h o s p h a t i d y l c h o l i n e 口c ) f r o me g gy o 毗w h i l em a i l l a r dr e a c t i o n si n c l u d i n gp h o s p h o l i p i d s g a v em o r e2 - a l k y l t h i o p h e n e sa n dd i s u l f i d e s a l k e n y l t h i o p h e n e so n l yw o r ef o u n di nm a i l l a r d r e a c t i o n si n c l u d i n gp h o s p h o l i p i d s t h eq u a n t i t yo f m a n yo f t h ea n l f u r - c o n t a i n i n gv o l a t i l ec o m p o n e n t so f m a i l l a r dr e a c t i o n s d e c r e a s e d ，a n ds o m ee v e nw e r f f l l tf o u n da r e rt h r e ek i n d so f p h o s p h o l i p i d sw e r er e s p e c t i v e l y a d d e dt om a i l l a r dm o d e ls y s t e m s t h i o p h e n e ，2 - m e t h y l - t h i o p h e n e ，2 - m e t h y l 3 - f u f a n t h i o la n d 2 - f u r a n m e t h a n e t h i o ld e c r e a s e dr e m a r k a b l y t h e r ew a l es i xk i n d so f t h es u l f u r - c o n t a i n i n g v o l a t i l ec o m p o n e n t sw h i c hd i s a p p e a r e di nm a i l l a r dr e a c t i o n sw i t hp h o s p h o l i p i d s ，i n c l u d i n g 3 - m e r c a p t o - 2 - p e n t a n o n e ，t h i e n o 3 ，2 - b - t h i o p h e n e ，b i s ( 2 一f u r f u r y l ) d i s u l f i d e ，d i h y d r o 3 ( 2 h ) 一 - t h i o p h e n o n e ，2 - t h i o p h e n e t h i o l ，2 a e e t y l - 5 m e t h y l 一- t h i o p h e n e d i h y d r o - 2 一m e t h y l - 3 ( 2 啪一 一t h i o p h e n o n ew a si n c r e a s e di nm a i l l a r dr e a c t i o n sa d d e dp h o s p h o l i p i d s ，a n dt h es y s t e m i n c l u d i n gp h o s p h a t i d y l e t h a n o l a m i n e ( p e ) f r o ms o yb e a ng a v ei ti nt h eh i g h e s ty i e l d 2 - a l k y l 一 一t h i o p h e n e sw e r eo n l yf o u n di nm a i l l a r dr e a c t i o n si n c l u d i n gp h o s p h o l i p i d s i nt h es e c o n dp a r t ，t h eo p t i m a lf o r m u l a t i o n so fb e e ff l a v o r s0 1 c h i c k e nf l a v o r sm a d eb y t h e r m a lr e a c t i o n sa d d e dp h o s p h o l i p i d sw e r ed i s c u s s e dt h r o u g ho r t h o g o n a le x p e r i m e n t s n eo p t i m a lb e e ff l a v o rf o r m u l a t i o nw a s 船f o l l o w s w ( e n z y m a t i ch y d r o l y s a t eo f b e e f ) = 6 0 ，w ( m s g ) = 6 ，w ( g l u e o s e ) = 4 ，w ( o n i o n ) = 3 ，w ( g a r l i c ) 2 0 8 ，w ( g i n g e r ) = o 2 ， w ( y e a s te x t r a c t s ) = 4 ，w ( l c y s t e i n e ) 2 1 5 ，w ( p h o s p h a t i d ) 7 l e t h a n o l a m i n e 口e ) f r o ms o y b e a n ) = 1 5 w ( h v p ) = 4 ，w ( b u t t e r ) 2 5 ，g l y c i n e ：a l a n i n e ：m e t h i o n i n e ( w w w ) - - 2 ：2 ：1 , t h e r e a c t i o n sw e r ec a r r i e do u ta t1 1o f o rl b t h eo p t i m a lc h i c k e nf l a v o rf o r m u l a t i o nw a sa sf o l l o w s ，w ( e n z y m a t i eh y d r o l y s a t eo f c h i c k e n ) = 6 0 ，w ( m s g ) = 6 ， w ( g l u c o s e ) - 2 ， w ( o n i o n ) = 0 ，w ( g a r l i e ) = 0 8 ， w ( g i n g e r ) = o 2 ，w ( y e a s te x t r a c t s ) = 4 ，w ( l - c y s t e i n e ) = 2 5 ，w ( p h o s p h a t i d y l a t h a n o l a m i n e ( p e ) f r o ms o yb e 锄产1 5 ，w 0 n a c l ) = 8 ，w ( e h i c k e nf a t ) = - 2 5 ，w ( v i t a m i n eb 1 ) - - 2 ，g l y e i n e ： a l a n i n e ( w w ) = 1 ：1 t h er e a c t i o n s w e r e c a r r i e d o u t a t1 1 0 0 c f o rl b t h i sn e w - t y l ) em e a tf l a v o r sm a d ef r o mp h o s p h o l i p i d sh a df a t t y , m e a t ya n dr o a s ta r o m a c h a r a c t e r s ，a n dw a sr e g a r d e da sn a t u r a la n ds a f ef l a v o r sw i t ham u c hb e t t e rm o u t h f e e l t h i s n e wp r o c e s ss h o u l di m p r o v et h eq u a l 耐o f d o m e s t i cm e a tf l a v o r sa n dp r o m o t et h ed e v e l o p m e n t o f f o o di n d u s t r y k e yw o r d s ：m a i l l a r dm o d e lr e a c t i o n s ；p h o s p o l i p i d s ；s u l f u r - c o n t a i n i n gc o m p o u n d s ；m e a t f l a v o r i n g s 北京工商大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作所 取得的研究成果。除了文中已经注明引用的内容外，论文中不包含其他个人或 集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均己在文中以明确方式标明。本声明的法律后果完全由本人承担。 学位论文作者签名：越盏匦月期：b o 年月l o 日 北京工商大学学位论文授权使用声明 本人完全了解北京工商大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生 在校攻读学位期问论文工作的知识产权单位属北京工商大学。学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复 制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 学位论文电子版同意提交后，可于口当年口一年口二年后在学校图 书馆网站上发布，供校内师生浏览。 学位论文作者签名：i 遭受导师签名 罔弓1 壬 日期：如0 1 年6 月 o 日 北京工商大学硕士学位论文 1 1m a i l l a r d 反应 1 1 1m a i l l a r d 反应的研究历史 第一章前言 m a i l l a r d 反应是指发生在氨基酸和还原糖之间的一系列反应。这一反应的发现可追溯 到1 9 1 2 年。法国化学家m a i l l a r d 发现当氨基酸和葡萄糖的混合液共热时，会形成褐色的类 黑精。后来人们将这类氨基化合物和羰基化合物之间的类似反应称为m a i l l a r d 反应。英国 化学家w o o d ( 1 9 5 7 年) 和b e n d e r ( 1 9 5 8 年) 首次彻底研究了牛肉中的水溶性提取物，这些提 取物中包含肉风味前体物质。b e n d e r 提出褐变的形成和这些具有肉香特征的提取物是由 于发生m a i l l a r d 反应的结果。m a c y ( 1 9 6 4 年) 扩展了以上研究，他对牛肉、猪肉、羊肉的提 取物进行了研究，结果表明在1 0 0 c 加热l h 以后，氨基酸、糖、磷酸糖、核苷酸的浓度都 降低了。这再一次表明加热肉时，发生了m a i l l a r d 反应，同时产生了挥发性香气。w a s s e r m a n 和s p i n e l l i ( 1 9 7 0 年) 在1 2 5 c 时加热牛肉浸提物1 h ，产生了同样的结果。其它实验也表明了 相同的结果。 为了模拟逼真的肉香气，对于m a i l l a r d 反应的肉味前体物质的研究，人们做了许多工 作。英国化学家m a y 和h e a t h 在大量实验基础上证明了氨基酸、肽、碳水化合物( 尤其是木 糖) 和半胱氨酸是重要肉味前体物。他们认为只有包含了分子量小于2 0 0 的提取物在加热 时才会产生肉风味。这就证明发生m a i l l a r d 反应的前体物是一些可溶性的小分子化合物， 而一些高分子物质如：肌纤维和肌浆蛋白则不重要。另外，1 9 7 6 年m a b r o u k 较完整的总结 了1 5 种重要的肉味前体物质，它们包括：( 1 ) 糖肽，( 2 ) 核酸，( 3 ) 游离核苷酸，( 4 ) 肽核苷酸，( 5 ) 核糖，( 6 ) 核苷酸糖氨，( 7 ) 游离糖，( 8 ) 核苷酸，( 9 ) 肽，( 1 0 ) 游离氨基酸，( 1 1 ) 游离糖，( 1 2 ) 磷酸糖，( 1 3 ) 糖氨，( 1 4 ) 氨，( 1 5 ) 有机酸， 同时从牛肉中还鉴别出2 2 种氨基酸。m a r b r o u k 还在牛肉的浸出物中发现木糖、脱氧木糖、 葡萄糖、甘露糖、半乳糖，说明它们在生成挥发性物质中起到一定的作用。类脂类物质 及其衍生的酰类化合物在形成牛肉、羊肉、猪肉、鸡肉等特征香气时是很重要的，它们 可以溶解和保持挥发性物质。s a n d e r s o n 认为脂溶性的酰类化合物比水溶性酰类化合物对 香气的产生更为重要。h o m s t f i n 从瘦牛肉间提取脂肪，发现其中包括油酸、硬脂酸、棕 榈酸，这些不饱和脂肪酸易氧化而最终生成挥发性化合物。亚油酸、花生四烯酸易氧化 磷脂对m a i l l a r d 反应的影响及在热反应香精中的应用 成不饱和醛，在鸡肉味特征香气中有非常重要的作用i 卅。 随着对肉风味的研究不断深入，在有机化学家、生物化学家及食品科学家的共同努 力下，m a i l l a r d 反应的复杂机理也逐渐明朗化嘲。 1 i 2m a i l l a r d 反应机理简述 m a i l l a r d 反应的研究包括醛、酮、还原糖与胺、氨基酸、肽和蛋白质之间的反应，反 应的化学原理是极其复杂的。迄今为止，人们只是对该反应产生低分子化合物的化学过 程比较清楚，而对高分子聚合物的生成的机理仍属空白。 m a i u a r d 反应一般可分为三个阶段：初级反应阶段，中级反应阶段，高级反应阶段嘲。 ( 1 ) 初级反应阶段 初级阶段不引起食品褐变和产生食品风味，其中反应包括：还原糖的羰基与氨基 酸或蛋白质中的游离氨基二者之间进行缩合。缩合物迅速失去一分子水转变为希夫碱 ( s e h i f f b a s e ) ；a m a d o r i 重排反应：希夫碱中间产物通过分子重排，环化等反应得氨基 脱氧醛( 酮) 糖。 其中关键的步骤是a m a d o r i 重排，a m a d o r i 重排产物( a m a d o r ir e a r r a n g e m e n t p r o d u c ta g p ) 1 - 氨基1 脱氧- 2 酮糖是极为重要的不挥发的香味前体物。 ( 2 ) 中级反应阶段 中级阶段是在初级阶段的基础上经过三条支路形成各种风味物质。 支路一：在碱性条件下发生2 ，3 烯醇化。a m a d o r i 重排产物通过脱氨，降解形成 二甲基呋喃化合物。 支路二：在酸性条件下发生l ，2 一烯醇化。 支路三：s t r e e k e r 降解：此步反应是形成挥发性醛类的重要途径，俨氨基酸在二酮 化合物的存在下进行脱氧脱羧反应，生成比原来氨基酸少一个碳原子的醛和弘氨基酮， 然后醛类化合物进一步反应生成毗嗪类、嗯唑类、噻唑类等含s ，o ，n 的杂环化合物， 是食品风味的重要组成部分。 ( 3 ) 高级反应阶段 此阶段反应复杂，机制尚不清楚，中间阶段的产物与氨基化合物进行醛基氨基反应， 最终生成类黑精，m a i l l r a d 反应产物除类黑精外，还有一系列中间体还原酮及挥发性杂环 化合物，所以若非m a i u a r d 反应的产物都是呈香成分7 1 。 2 北京工商大学硕士学位论文 h q h a , h 乏一h 洲一难： p 叮h n卜卜o h h 一叠： 几 h 氨基脱氧酮糖 ( a m a d o r i 中间体) 氨基脱氧酮糖 ( a m a d o r i 中间体) 丫 r n h 2 氨基酸的s t r e c k e r 降解 1 1 3m a i u a r d 反应的关键配料 h p r j 吡嗪类和嘧啶类 图1 im a i l l a r d 反应 ( 1 ) 半胱氨酸或其它含硫化合物 半胱氨酸容易与还原糖反应。而胱氨酸通常给出较差的味道，另外，蛋氨酸则产生 土豆样的风味。谷胱甘肽产生出较好的肉味，但相比之下，其价格太贵。硫的重要性早 已被公认。在煮肉或对半胱氨酸水溶液加热时，硫化氢和其它含硫化合物被释放出来， 产生强烈的肉香气。从实际出发，在生产肉味香精中，半胱氨酸是最理想的硫的来源。 人们遁常使用半胱氨酸的盐类半胱氨酸盐酸盐【9 j 。 3 醛 二 乙姻 隅 乙l 醇酮丙 磷脂对m a i l l a r d 反应的影响及在热反应香精中的应用 ( 2 ) 氨基酸( 非含硫氨基酸) 当加热半胱氨酸与还原糖的混合物时，便得到一种刺激性的“生”味，若有其它的氨 基酸混合物存在的话，便可得到更完全和完美的风味。蛋白水解物对此很适合，且价廉 物美。蛋白水解物自3 0 年代以来便被应用，以提高加工食品的香味质量。每种水解物的 风味取决于水解的蛋白质和水解条件。实际上，任何一种蛋白质都可被酸、碱或酶水解 成其组成单元氨基酸。碱性水解不被推荐，因为不仅精氨酸和胱氨酸会被破坏，而 且产生的水解物味道也较差。被水解的蛋白质可以是植物蛋白，也可以是动物蛋白。一 般说来，在工业生产上，更多的是将大豆、小麦、玉米和花生进行酸水解而制备水解植 物蛋白( m ，p ) 。酵母通常是由于酶作用而水解产生自溶物。但也有一小部分的酸水解 物。动物蛋白( 如蹄、角、血和肉) 水解物的风味也很好，目前已被广泛应用 8 1 。 ( 3 ) 还原糖 具有还原力的糖称为还原糖，不具有还原力的糖称为非还原糖。糖的还原力是糖的 化学性质中最主要的特征之一。糖可分为单糖、双糖和多糖。单糖带醛基或酮基，因此 有还原力。即使是二糖，只要其羰基处于游离状态，也会显示还原力。对于m a i l l a r d 反应 反应来说，多糖是无效的；双糖主要是指蔗糖和麦芽糖，双糖产生风味差，一般不用。 单糖主要有五碳糖( 戊糖) 如木糖、核糖、阿拉伯糖等。六碳糖( 己糖) 如葡萄糖、果 糖、甘露糖、半乳糖等。研究表明，单糖中戊糖的反应性比己糖强，且戊糖中核糖的反 应性最强，其次是阿拉伯糖、木糖。葡萄糖和木糖由于其反应性好，价廉易得，通常被 用来作m a i l l a r d 反应的原料。此外，单糖的一些主要的衍生物如糖醇、氨基糖、糖醛酸等 在上述反应中也起到很重要的作用1 7 j 。 1 1 4 影响m a i l l a r d 反应的因素 在m a i l l a r d 反应中，反应条件如温度、p h 、水分活度、反应物的组成和比例等对反应 有明显的影响嘲。 ( 1 ) 温度m a i l l a r d 反应的影响 温度的升高有利于m a i l l a r d 反应，较高的温度可提高反应的速度，温度不仅影响 m a i l l a r d 反应中各种风味物质的浓度，而且可影响他们之问的相互作用。m a i l l a r d 反应中 底物相同，不同温度下产生的风味也各不相同。 ( 2 ) p h 值对m a i l l a r d 反应的影响 4 北京工商大学硕士学位论文 随着p h 值的提高，有色聚合物的数量增加，碱性条件下易生成含氮挥发物，如吡嗪， 其它的挥发物只能在酸性条件下生成。最近，某研究在g t j p h 值在4 5 6 5 之间时对由半胱 氨酸核酸的模拟系统中生成的挥发物的影响的研究证明，p n 值的微小变化会对某些种类 的挥发物产生重大影响。含氮杂环化合物只有在p h 值大于5 5 时才能生成，2 甲基3 呋哺 硫醇和2 一呋喃基- 甲基硫醇却只能在( 1 竞p h 值下生成。以上说明p h 值的微小变化可以对香 味挥发物的某些方面产生明显的影响。 ( 3 ) 水分活度对m a i l l a r d 反应的影响 经前人研究反应的最适水分活度为0 6 5 o 7 5 ，水分活度小于0 3 0 或大于0 7 5 时 m a i l l a r d 反应很慢，如当水分活度为0 7 5 时，吡嗪的生成速度达到最大值。在其它种类挥 发物中，水分活度对反应速度上升或下降的影响取决于它们的形成是否需要水的参与。 ( 4 ) 反应物的组成对m a i l l a r d 反应的影响【1 0 】 反应物中氨基酸和还原糖的种类不同，形成的香气成分也不同。一般说，不同种类 的氨基酸比不同种类的糖类对加热反应生成的香味特征更有显著的关系，但是同种氨基 酸，随着糖的种类不同，在它们之间进行加热反应也会生成不同香调的香味。如苯丙氨 酸和麦芽糖反应能产生人们喜爱的焦糖香味，但如与果糖加热反应却产生令人不快的焦 糖香味，而同二羟基丙酮加热反应时，则生成风信子样香气。甲硫氨酸与二羟基丙酮加 热反应又能生成烘土豆的香味，与葡萄糖加热反应则是烹调过度的土豆香味。 1 1 5m a i l l a r d 反应与肉类香精的生产 肉类香精是近年来发展迅速的香精之一，广泛应用于方便食品、膨化食品和肉制品 的调香和呈味。制备肉类香精的最古老方法是直接将肉煮熟，然后再将汤汁浓缩并将肉 烘干、磨碎。这种肉类香精的优点是原汁原味、气味逼真，缺点是浓度低、成本高。1 9 世纪6 0 年代，研究者们开始利用各种单体香精通过调和生产肉类香精，但所得的香精的 香味逼真水平低。因而，对肉类香气前体物质的研究和利用成为肉类香精研究的重点。 人们对肉类物质加热过程中产生风味物质的反应进行了大量的模拟试验，在这一系列反 应中，m a i l l a r d 反应是产生肉香味的主要反应之一，m a i l l a r d 反应所形成的肉味香精无论 是从原料还是从过程均可视为天然的。人们对m a i l l a r d 反应和肉香味之间的关系做了大量 的研究，从分离香味物质、探讨反应机理到建立模型，随着人们认识的不断深入，为利 用m a i l l a r d 反应制备肉香味香料提供了基础，现在人们可以利用m a i u a r d 反应合成牛肉香 5 磷脂对m a i l l a r d 反应的影响及在热反应香精中的应用 精、鸡肉香精、猪肉香精以及烟用香味料等。 1 2 磷脂的简介 磷脂在自然界中广泛存在，是构成动植物细胞的主要成分之一。但与三甘酯相比其 含量要低得多。蔬菜中含有0 3 - 2 5 ( 干重) 的磷脂，动物源中的含量较高( 鸡蛋1 4 ， 脑6 ，牛奶2 ) 。油籽、谷物的胚芽、蛋黄和鱼类富含磷脂【9 1 0 1 。工业上所用磷酯大多都 来源于大豆，大豆磷酯中的主要成分包括磷酯酰胆碱( p c ，卵磷脂) 和磷酯酰乙醇胺( p e ， 脑磷脂) ，其结构如图l - 2 。磷酯是两性分子，同时含亲脂基和亲水基，富含多不饱和脂 肪酸，特别是亚油酸，花生四烯酸和其它高不饱和脂肪酸。表1 1 中列出了三甘酯( 从牛 肉中提取) 、磷脂( 从牛肉中提取) 、蛋黄卵磷脂以及蛋黄脑磷脂中不饱和脂肪酸的分 布情况，可以看出磷脂多不饱和脂肪酸的含量要明显高于三甘酯【阍。 表1 - 1 三甘酯以及各种磷脂脂肪酸组成 眦年0 0 + o n + 觥。甚+ 跳籼肌鼍斗咣峨 邺一一o 广- 邺州以一一l _ 州h o 一 图1 2 卵磷脂和脑磷脂结构式 脂类物质的氧化降解是肉香味的一个重要来源。对肉的烹制过程中形成的挥发性成 分的研究表明，有数百种挥发性成分是由脂类物质氧化降解而产生，包括烃类、醛类、 酮类、醇类、羧酸类、酯类、内酯类以及烷基呋喃类等。对三种磷脂( 大豆卵磷脂、蛋 黄卵磷脂、大豆脑磷脂) 加热后的反应物进行香气评价，然后收集挥发性成分。结果见 表1 2 和表l - 3 。三种磷脂表现出不同的香味特征。大豆卵磷脂溶液加热后有鸡肉味、肉味、 烤牛肉时产生的油滴的香味以及脂肪味：蛋黄卵磷脂有脂肪味、鸡肉味以及鸡皮味；大 豆脑磷脂则有很好的鸡肉味、鸡汤味、鸡肉馅饼以及鸡皮味i m 嘲。 6 北京工商大学硕士学位论文 表l - 2 三种磷脂加热后的香气特征 磷脂 化合物种类 大豆卵磷脂( )蛋黄卵磷脂( )大豆脑磷脂( ) 由上表可知，磷脂氧化降解产物主要包括饱和醇类和不饱和醇类、醛类、酮类以及 烷基呋喃类【1 6 j 。 蛋黄卵磷脂氧化降解产物中醛约占5 0 0 , 4 ，而大豆卵磷脂、大豆脑磷脂所形成的醛的 量要少一半，主要区别表现在不饱和醛的含量上。可能由于大豆卵磷脂、大豆脑磷脂的 乙醇氨基容易与不饱和醛反应。相比之下大豆卵磷脂、大豆脑磷脂氧化降解产物中含有 较多的甲基酮类和2 - 烷基呋喃类，三种磷脂氧化降解产物中醇的含量比较接近。因此三 种磷脂氧化降解产物总量非常接近。 将m a i l l a r d 模型反应物半胱氨酸、核糖加入到上述三种磷脂的反应体系中，同样在 1 4 0 0 c 加热1 h 后，收集挥发性产物。g c m s 分析表明，醛的含量明显降低，尤其是不饱和 醛，有的不饱和醛甚至完全消失。尽管蛋黄卵磷脂单独加热时，不饱和醛的含量相对比 较高，但与半胱氨酸、核糖共同加热后，形成的不饱和醛非常少。醛的减少可能有两种 原因：m a i l l a r d 反应中间体或产物的抗氧化作用；醛可能发生了进一步的反应。m a i l l a r d 反应中间体及挥发性产物的抗氧化作用有很多文献报道，但磷脂氧化降解的其它产物， 如酮类化合物，受到的影响很小，表明抗氧化作用并不是醛减少的主要原因。因此很可 能是由于醛与氨基酸或其降解产物的氨基或巯基进一步反应。对于磷脂氧化降解产物醇， 一些醇基本不变。而部分醇的量增加。部分醇增加的原因很可能是由于m a i l l a r d 反应产物 改变了磷脂氧化降解产物醛与醇之间的平衡。对于大豆卵磷脂、大豆脑磷脂体系，2 烷 基呋喃量几乎没有变化，而蛋黄卵磷脂体系2 烷基呋喃的量明显增加【m 1 9 1 。 7 磷脂对m a i l l a r d 反应的影响及在热反应香精中的应用 1 3 香成分分析中的样品制备技术 目前，挥发性成分分析常用的样品制备方法，主要有水蒸气蒸馏法、有机溶剂浸提 法、同时蒸馏萃取法和固相微萃取法等。每种方法都具有一定的优点和局限性，在实际 应用中，往往是各种分析方法互相补充。 溶剂萃取是最常用的分离方法之一。将需分析的样品与有机溶剂混合，振摇，静置 分层，分离有机相，即可得到萃取物。有时样品萃取前，还要进行预处理，如均质、研 磨、除气、酶失活等。如在新鲜水果样品制备中，往往加入新配制的饱和氯化钙水溶液 或甲醇，使酶失活。萃取过程可以是间歇式的，也可以是连续的。溶剂的选择非常重要， 要有较低的沸点，能萃取极性以及非极性成分，在色谱图中不会覆盖其它的组分。表l - 4 中列举了一些常用的有机溶剂，其中前两种最为常用 2 0 1 。 表1 - 4 常用的有机溶剂 溶剂萃取操作简单，香味化合物的收率高。但也存在很多缺点：( 1 ) 除去溶剂的过 程可能会造成许多挥发性成分的损失；( 2 ) 溶剂可能含有微量的杂质，对萃取物造成污 染；( 3 ) 通常需要的样品量较大；( 4 ) 萃取物中通常含有高沸点以及非挥发性的成分， 对c , - c 仪器造成损害；( 5 ) 萃取过程容易发生乳化；( 6 ) 色谱图中溶剂峰可能会覆盖其 它组分。 为了除去萃取物中的高沸点以及非挥发性的成分，可将萃取样品小心浓缩后，冷冻， 然后倾倒出上层液体。或迸一步采用溶剂辅助蒸馏技术( s o l v e n ta s s i s t e df l a v o r e v a p o r a t i o n ，s a f e ) 对样品进行处理【2 l 】。溶剂辅助蒸馏技术也可以单独作为一种分离方