（应用化学专业论文）氧化脂肪对热反应香成分的影响及其超临界萃取分离.pdf

北京i ：商人学硕十学位论文 摘要 肉的风味由一系列涉及美拉德反应以及脂质降解的复杂反应而得到。对肉的 基本特征风味起作用的化合物由美拉德反应衍生而得到，而那些品种特征风味的 化合物则从脂质的降解而形成。美拉德反应产生的化合物和氧化脂肪降解产生的 化合之间反应可生成对熟肉的香味有贡献的化合物，形成这些化合物的反应也会 和形成其他风味的美拉德反应、脂质降解反应产生竞争，从而影响熟肉的总体香 味分布情况。 本文在课题组前期研究基础上，研究了两方面的内容，一部分是氧化脂肪对 热反应肉香味形成的影响；另一部分是氧化脂肪中的肉香味分离。 第一部分是采用顶空固相微萃取气质联用分析方法，对三种热反应模型体 系挥发性成分进行分析，三种模型体系：核糖和半胱氨酸加缓冲溶液；核糖、 半胱氨酸、氧化鸡脂加缓冲溶液；氧化鸡脂加缓冲溶液。通过改变氧化鸡脂的 氧化状态及加入量，来考察氧化鸡脂加量及氧化状态对美拉德反应的影响规律。 通过对比分析三种热反应模型体系的醛、酮、醇、硫等重要香成分的差异， 发现在添加氧化鸡脂的热反应中，氧化鸡脂与美拉德反应相互作用，一方面，氧 化鸡脂抑制美拉德反应并可干预美拉德反应的原有反应路径，造成含硫化合物糠 硫醇、2 甲基3 呋喃硫醇的含量降低，糠醛类化合物含量的降低，并出现2 丁基 5 一乙基噻吩等脂质降解与美拉德反应交互作用成分。另一方面，与单纯的氧化 鸡脂热反应体系相比，受半光氨酸、核糖等还原性物质的影响，在添加氧化鸡脂 的热反应体系中，醛类化合物含量降低，醇类化合物、酮类化合物、2 戊基呋喃 等脂肪氧化成分的含量却增多。 对于所选的“氧化鸡脂”，在鸡脂加量0 5 - - - 5 范围内，随着鸡脂添加量的 增大，醛类、糠醛的总质量分数呈上升趋势，而醇类、酮类和2 戊基呋喃及含硫 化合物的总质量分数呈下降趋势。 与“未氧化鸡脂”体系相比，醛类、醇类、酮类和2 戊基呋喃等脂质降解成 分，在添加“氧化鸡脂”热反应体系中的总质量分数更高，而糠醛、含硫化合物等 美拉德反应成分在添加“氧化鸡脂”的热反应体系中更低，表明“氧化鸡脂”较“未 氧化鸡脂”在热反应中能够更有效地干预美拉德反应，提供更多的动物脂肪降解 物质，从而可使热反应产物具有协调的肉香味、脂香味。 i 氧化脂肪对热反应香成分的影响及其超临界萃取分离 加入氧化鸡脂后，美拉德反应受到调控，热反应体系具有脂香风味。此外， 鸡脂氧化程度越大，热反应体系中美拉德反应产物的含量就越低，但脂质氧化成 分的含量和总挥发性香成分含量越高，热反应体系的脂香味就越浓。 第二部分是综合萃取率和萃取物的分析指标，利用超临界c 0 2 萃取技术， 从氧化牛脂，氧化鸡脂中分离出富含小分子醛、酮等的挥发性成分，确定出较佳 的工艺。 综合得到“挥发性香味”浓缩物萃取率，分析出化合物种类及感官评价结果， 得出超临界二氧化碳萃取氧化牛脂较优的工艺条件：萃取压力4 0 m p a ，温度 4 0 。c ，分离i4 8 m p a ，温度3 0 。c ，分离i i 压力4 8 m p a ，温度2 0 。c ，c 0 2 流速 4 4 l h ，萃取时间l 小时。得出超临界二氧化碳萃取氧化鸡脂较优的工艺条件： 萃取压力2 0 m p a ，温度4 0 。c ，分离i4 8 m p a ，温度3 0 。c ，分离i i 压力4 8 m p a ， 温度2 0 。c ，c 0 2 流速4 4 l m ，萃取时间2 小时。 关键词：肉香味m a ii i a r d 反应氧化脂肪超临界萃取 i i a bs t r a c t t h ec h a r a c t e r i s t i cf a v o ro fc o o k e dm e a t d e r i v e sf r o m 廿1 e n n a l l yi n d u c e d r e a c t i o n s o c c u r r i n gd u r i n g h e a t i n g , p r i n c i p a l l yt h em a i l l a r dr e a c t i o n 锄dt l l e d e g r a d a t i o no fl i p i d b a s i cm e a tf l a v o rc o m p o u n d sp r o d u c e di nt h em a i l l a r dr e a c t i o n l i p i dd e g r a d a t i o np r o v i d e sc o m p o u n d sw h i c hg i v ef a t t ya r o m a st oc o o k e dm e a ta n d c o m p o u n d sw h i c hd e t e r m i n es o m eo ft h ea r o m ad i f f e r e n c e sb e 俩e e nm e a t sj 6 f 0 m d i f f e r e n ts p e c i e s c o m p o u n d sf o r m e dd u r i n gt h em a i u a r dr e a c t i o nm a y a l s or e a c tw i t h o t h e rc o m p o u n d sw h i c hf o r m e d d u r i n gl i p i dd e g r a d a t i o n ，a d d i n gt ot h ec o m p l e x i t yo f p r o f i l eo fa r o m ac o m p o u n d s s u c hi n t e r a c t i o n sm a yc o n t r 0 1 t h ef o m a t i o no fs u l f 叶 c o m p o u n d s ，a n do t h e rm a i l l a r d - d e r i v e dv o l a t i l e s a tl e v e l sw h i c hg i v et h eo p t i m u m c o o k e dm e a tf l a v o rc h a r a c t e r i s t i c s 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 fo x i d i z e d c h i c k e nl i p i do 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 i nt h es e c o n dp a r t ，t h em e a tf l a v o r w e r ee x t r a c t e df r o mo x i d i z e dl i p i du s i n g s u p e r c r i t i c a lc a r b o nd i o x i d e i nt h ef i r s tp a r t ，t h r e er e a c t i o nm i x t u r e sw e r em a d e u pi np h o s p h a t eb u f f e r ( p h 5 5 ) a s f o l l o w s ：( 1 ) c y s t e i n ea n dr i b o s e ；( 2 ) c y s t e i n e ，r i b o s ea n do x i d i z e dc h i c k e i l l i p i d ；( 3 ) o x i d i z e dc h i c k e nl i p i d ，t h er e a c t i o n sw e r ec a i 五e do u tu n d e rc e f t a i n c o n d i t i o n s t h e nt h eh e a d s p a e ev o l a t i l e sf r o mt h er e a c t i o nm i x h l r e sw e r ec o l l e c t e d o n t os p m ef i b e r s 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 i 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 d q u a l i t a t i v e l y b yc o m p a r i n gt h ev o l a t i l e st h a ti sa l d e h y d e s ，k e t o n e s ，a l c o h o l s ，s u l m r - c o n t a i n i n g h e t e r o c y c l i c ，a n do t h e ri m p o r t a n tm e a tf l a v o rc o m p o u n d sf r o mt h et h r e er e a c t i o n m i x t u r e s ，w e c a l ls e et h ei n t e r a c t i o n sb e t w e e n o x i d i z e dc h i c k e nl i p i d sa n dt h e m a i l l a r dr e a c t i o n o no n eh a n d ，t h eo x i d i z e dc h i c k e n l i p i di n h i b i t e dm a i l l a r dr e a c t i o n t h eq u a n t i t yo fm a n yo ft h e s u 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 fm a i l l 捌 r e a c t i o n sd e c r e a s e d ，a n ds o m ee v e nw e r e n tf o u n da f t e ro x i d i z e dc h i c k e nl i p i dw a s a d d e dt om a i l l a r dm o d e ls y s t e m s 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 0 1a 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 2 - b u t y l 5 e t h y l t h i o p h e n ew a s f o 胁a t i o n f r o mt h em a i l l a r dw i t ho x i d i z e dc h i c k e nl i p i d 。o nt h eo t h e rh a n d ，c o m p a r e sw i t ht h e p u r eo x i d i z e dc h i c k e nf a tr e a c t i o ns y s t e m ，f o rt h ec y s t e i n e ，r i b o s ei n f l u e n c e si i lm e a d do x i d a t i o nc h i c k e nf a tr e a c t i o ns y s t e m ，t h ea l d e h y d e si sr e d u c e d ，m ea l c o h 0 1 s t h e k e t o n e s ，2 - p e n t y l - f u r a nf o r m a t t e df r o mo x i d i z e dc h i c k e nf a tw e r ei n c r e a s e d f o rt h e “o x i d i z e dc h i c k e nf a t w h i c hw e r ec h o o s e d ，i nt h ea m o u n to f0 5 t o5 i i i 氧化脂肪对热反应香成分的影响及其超临界萃取分离 r a n g e , w i t ht h ea d d i t i o no fc h i c k e nf a ti n c r e a s et h et o t a lm a s sf r a c t i o no ft h e a l d e h y d e sa n df u r f u r a lu p w a r dt r e n d t h ea l c o h o l s ，k e t o n e s ，2 - p e n t y l f u r a na n d 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 t h em a s sf r a c t i o no fad e c l i n i n gt r e n d b yc o m p a r i n gt h ev o l a t i l e sf o r m a t t e df r o mt h er e a c t i o nm i x t u r e sc o n t a i n i n g c y s t e i n e , r i b o s ea n dc h i c k e nl i p i da n dt h er e a c t i o nm i x t u r e sc o n t a i n i n gc y s t e i n e ， r i b o s ea n do x i d i z e dc h i c k e nl i p i d a l d e h y d e s ，a l c o h o l s ，k e t o n e s ，2 - p e n t y l - f u r a nw e r e p r e s e n ta tm u c hh i g h e rl e v e l si nt h er e a c t i o nm i x t u r e sc o n t a i n i n gc y s t e i n e ，r i b o s ea n d o x i d i z e dc h i c k e nl i p i d f u r f u r a la n ds u l f u r - c o n t a i n i n gc o m p o u n d sw e r ep r e s e n ta t m u c hl o w e rl e v e l si nt h er e a c t i o nm i x t u r e sc o n t a i n i n gc y s t e i n e ，r i b o s ea n do x i d i z e d c h i c k e nl i p i d i n d i c a t e dt h a tt h e ”o x i d i z e dc h i c k e nl i p i d ”i nt h eh e a to fr e a c t i o nc a l lb e m o r ee f f e c t i v ei n t e r v e n t i o nm a i l l a r dr e a c t i o n ，a n dt o p r o v i d em o r ea n i m a lf a t s d e g r a d a b l es u b s t a n c e s ，w h i c hw o u l de n a b l ec o o r d i n a t i o nw i t ht h et h e r m a lr e a c t i o n p r o d u c to ft h em e a tf l a v o r t h es e c o n dp a r ti s i n t e g r a t e de x t r a c t i o nr a t eo fe x t r a c t i o na n da n a l y s i so f i n d i c a t o r s ，u s i n gs u p e r c r i t i c a lc 0 2e x t r a c t i o nt e c h n o l o g y , o x i d i z e db e e fl i p i da n d o x i d i z e dc h i c k e nl i p i dw e r es e p a r a t e di n t ov o l a t i l ec o m p o n e n t sa n dn o n v o l a t i l e c o m p o n e n t s c o n s i d e rt h eq u a l i t y , v a r i e t ya n do d o re v a l u a t i o no fv o l a t i l ec o m p o u n d s ， o b t a i n i n gv o l a t i l ec o m p o n e n t sf r o m o x i d i z e db e e fl i p i d , t h eo p t i m u mp r o c e s s c o n d i t i o n s ：e x t r a c t i o np r c s s u r e ：4 0 m p a ；t e m p e r a t u r e ：4 0 。c ；c 0 2f l u x ：4 4 l h ；t i m e ： l h ；s e p a r a t i o nip r e s s u r e ：4 8 m p a ；t e m p e r a t u r e ：3 0 * c ；s e p a r a t i o ni ip r e s s u r e ：4 8 m p a ； c o n s i d e rt h e q u a l i t y , v a r i e t ya n do d o re v a l u a t i o no fv o l a t i l ec o m p o u n d s ， o b t a i n i n gv o l a t i l ec o m p o n e n t sf r o mo x i d i z e dc h i c k e nl i p i d ，t h eo p t i m u mp r o c e s s c o n d i t i o n s ：e x t r a c t i o np r e s s u r e ：2 0 m p a ；t e m p e r a t u r e ：4 0 。c ；c 0 2f l u x ：4 4 l h ；t i m e ： 2 h ；s e p a r a t i o nip r e s s u r e ：4 。8 m p a ；t e m p e r a t u r e ：3 0 。c ；s e p a r a t i o ni ip r e s s u r e ：4 8 m p a ； t e m p e r a t u r e ：2 0 。c k e yw o r d s ：m e a tf l a v o r ；m a i l l a r dr e a c t i o n ；o x i d i z e dl i p i d ；s u p e r c r i t i c a l e x t r a c t i o n i v 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 集体已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， 均已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 一 学位论文作著签名。型l 监 日期：7 旆年r 月加日 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 在校攻读学位期间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1 3 - - 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：龟瞄盒导师签名：主纽盈一日期：7 桶年上月沙日 北京下商大学硕士学位论文 1 1 肉香味的形成 1 1 1 肉香味前体物质 第一章绪论 肉的风味是由于受热而产生的，因为生肉很少或根本没有香味，只有类似血 腥的味道。科学发展到今天，人们能够从各种熟肉中或从其液体成分中分离鉴定 出几百种甚至更多的挥发性气体成分，这些挥发性成分从肉的基本组成成分中转 化而来。所以，风味前体物是指肉受热后能产生挥发性肉香化合物的组分。 早在2 0 世纪5 0 - - 一6 0 年代，人们已经开始了对肉类风味的研究，当时主要是 识别肉中经加热产生特征风味的那些成分【l 训。目前很多研究表明肉类风味的主 要前体物质可以分为两大类：水溶性成分( 氨基酸、肤类、碳水化合物、核苷酸、 硫胺素等) 和脂质( 磷脂、三甘油脂和脂肪酸) ，由这两大类前体物生产的化合 物见图1 1 和图1 2 。在烹煮过程中发生的产生芳香挥发性物质的主要反应是氨 基酸和还原糖之间发生的美拉德反应和脂质的热降解。从含脂肪的牛肉或猪肉得 到的水提取物，经过冻结、干燥、浓缩等过程后用水透析，并将透析物质冻结干 燥成粉状，这种粉末加热时会产生烤肉香气，水煮时产生肉汤香气。但非透析物 质即使加热也不产生上述香气，并且，将牛肉与猪肉得到的上述两种提取物分别 加热进行比较时，可以得到相同的香气。因此肉类风味前体物质是较小相对分子 质量的水溶性成分，而相对大分子质量的原纤维蛋白和肌浆蛋白则不重要，且这 类肉类香气的前体物是相同的化合物且不存在种别差异。 肉中脂质部分，包括脂肪质的组织和瘦肉中含有的脂肪对肉香味的作用，至 今仍然是比较活跃的课题。牛和猪的脂肪在空气中加热时，一开始就会产生肉的 特征香气，而在真空中加热时，则不能生成熟肉的香气。这就说明某种程度的脂 肪氧化在风味生成上是很重要的。此外，在研究脂肪在加热成分中所起的作用的 感官试验结果表明，烧烤不含脂肪的牛肉时，能够判别是牛肉的比率为4 5 2 ， 如果用含有1 0 脂肪的牛肉做试验，则判断比就会增加为9 0 。h o m s t e r n 和 c r o w e 【2 ，5 】也发现：牛肉、猪肉和羊肉中水溶性的提取物在加热时具有类似的香味， 而加热脂肪则产生品种特异的香味。这意味着脂质所产生的挥发性化合物可产生 氧化脂肪对热反应香成分的影响及其超临界萃取分离 不同种类的特征风味，而瘦肉则决定了所有品种所共有的基本肉类风味。另外， 脂质衍生物的挥发性物质无论是作为香味化合物还是作为其他的中间体对于理 想的肉类香味都有十分重要的作用。 o 呋喃酮 r r l n j 名冬 唑 y y r s 丫s 三硫杂己烷 ，o i 卜c ? h 脂肪醛 r 、形n y r n 人r 吡嗪 rg r 吡啶 吡咯 艾父r r s 入r 廷s 入r 噻唑 h c h 3 e 父& 嚷吩 三硫杂戊烷 r s hr s rr s s r 甲基呋哺硫醇烷基硫醇 烷基硫化物 烷基二硫化物 图1 - 1 水溶性前体物产生的化合物【6 】 ，o r 一c ? r l 脂肪酮 o r _ 哎 、o h 脂肪酸 r c h 2 一o h 丫内酯 6 一内酯烷基呋喃 图1 2 由脂质前体物形成的化合物【6 】 1 1 2m a i l l a r d 反应 美拉德反应( 非霉促褐变) 包括醛和氨基酸的反应，并通过大量的反应， 形成食品风味化合物和深色色素( 类黑精) 。法国南希大学的l o u i s - c a m i l l e m a i l l a r d 发表了一系列该反应的论文m ，与食品有关的早期综述中最重要的是 2 酵 入 牌父肭e 北京，i ：商人学硕士学位论文 h o d g e t 8 9 1 ，a n e t 和r e y n o l d 1 0 - 1 2 】的论文，h o d g e 在1 9 5 3 年提出的反应历程至今 仍提供着理解该反应早期阶段的理论基础。 氨基酸与还原糖之间的美拉德反应是形成熟肉制品风味最重要途径之一。该 反应复杂，产生了大量的风味化合物( 见图1 3 ) 。 还原糖+ a 氨基酸肛糖基胺 肛糖基胺一& 地边区墓至造理笪圭闻馇 酮、乙二醛)硫化氢 麦芽醇 环烯 4 - ：硫氢基5 甲基四氢3 呋喃酮 2 ，5 二甲基- 2 ，4 一二羟基3 ( 2 h ) 噻吩酮 2 甲基3 呋喃硫醇 2 糠醛硫醇 2 甲基3 ( 甲硫基) 呋喃 2 甲基3 ( 甲二硫基) 呋喃 斯特雷 克尔 降解 产物 h 2 s n h 3 醛 环状含硫化合物 n ，o ，s 杂环 双( 2 甲基3 一呋喃基) 一二硫 2 一糠基- 2 一甲基3 呋喃基二硫 1 2 ，4 三硫杂戊烷 l ，2 ，4 。6 四噻 1 - ( 2 甲基2 噻吩硫基) 乙硫醇 1 - ( 2 甲基2 呋喃硫基) 乙硫醇 图1 3 糖和胺通过美拉德反应形成肉类风味效应化合物 反应的初级阶段，还原糖羰基和氨基化合物缩合，形成糖基胺。随后，通过 脱水、重排和脱氧生成各种各样的糖脱水和降解产物，如糠醛和呋喃衍生物、羟 基酮和二羰基化合物。在反应的最后阶段，这些化合物与其它活性化合物，如胺、 氨基酸、醛、硫化氢和氨之间发生作用，产生了熟肉特征性的香气化合物，这已 引起了风味化学家的特殊兴趣。 与美拉德反应有关系的一个重要反应是斯特雷克尔氨基酸反应，其中包括在 3 氧化脂肪对热反应香成分的影响及其超临界萃取分离 有二羰基化合物存在时发生的a 氨基酸的氧化性去氨基作用和脱羰基作用( 图 1 4 ) 。这导致了一种醛的形成和一种0 t 氨基酮的生成，生成的醛和最初的氨基酸 相比碳原子数减少。半胱氨酸的斯特雷克尔氨基酸产生预期的醛、硫氢基乙醛和 一种0 【氨基酮，但硫化氢、氨和乙醛也在中间体硫氢基亚胺的分解中形成，在很 多具有很强香味的化合物的形成中这些化合物是十分重要的活性中间体，而这具 有很强香味的化合物则在肉的风味中起到重要作用，这就强调了半胱氨酸在肉风 味产生过程中的重要性。甲硫氨酸的斯特雷克尔氨基酸反应是含硫的中间体的另 一个重要来源，在这种情形下产生甲硫氨醛、甲硫醇和2 丙烯醛【1 3 j 。 所有这些美拉德产物都能发生进一步的反应，而美拉德反应的后续阶段包括 糠醛、呋喃酮和二羰基化合物和其他活性物质，如胺、氨基酸、硫醇、氨、乙醛 及其他醛之间进行的反应。这些附加的反应导致各类重要的风味化合物的形成， 其中包括呋喃、吡嗪、吡咯、嗯唑、噻吩及其它杂环化合物。由核糖和半胱氨酸 产生的含硫化合物对肉类特征香气似乎更重要。 r 1 y o r c i o h a + 旭 k c l l 气n j o o h l f - c 0 2 h i ：+ r 一乙一。x ： 。工r ，+ r 一占= 。_ 更h n 义。 | l 一2 h 2 0 h 20 + 2 h 2 0 1 | h 2 s + n h 3 十c h 3 c h o + 如半胱氨酸 r 2h s - c h 2 图1 4a 氨基酸的斯特雷克尔氨基酸反应表明了在半胱氨酸的斯特雷克尔氨基 酸反应中硫化氢和氨的形成 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都有明显 的影响【8 1 。( 1 ) 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， 4 x 风 髓 北京t 商大学硕+ 学位论文 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，而且可影响他们之间的相互 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 ) 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，某研究在对p h 值在4 5 - - 6 5 之间 时对由半胱氨酸核糖的模拟系统中生成的挥发物的影响的研究证明，p h 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 呋喃硫醇和2 呋哺基甲基硫醇却只能在低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 ) 经前人研究反应的最适水分活度为0 6 5 - - 0 7 5 ，水分活度小于o 3 0 或大于 o 7 5 时m a i l l a r d 反应很慢，如当水分活度为o 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 ) 反应物中氨基酸和还原糖的种类不同，形成的香气 成分也不同【1 4 1 。一般来说，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 3 脂质降解 除了皮下脂肪和其他积存脂肪组织外，在肌肉中还有甘油三酯，其数量取决 于特定的肌肉和动物的年龄【l5 1 。所有的组织中还有结构磷脂。在肉的烹煮过程中， 脂质的热降解结果是形成了很多挥发性化合物，事实上在肉中所报道的挥发性物 质半数以上都是由脂质衍生的。在肉烹煮过程中，芳香性挥发性物质的形成的重 要途径是由热引发的、脂质的酰基链的氧化。不饱和脂肪酸链的自氧化也是产生 与酸败相关的不理想风味的原因，该风味在脂肪类食品的存储过程中产生。由脂 质形成挥发性芳香化合物的反应是按照与热氧化和酸败氧化两者都相同的一般 途径进行的，只是在反应历程中的细微差别会产生两个体系中挥发性物质的不同 分布。 脂质中不饱和烃基链的氧化性分解，涉及一种游离基的反应历程，以及中间 s 氧化脂肪对热反应香成分的影响及其超临界萃取分离 体氢过氧化物的形成【1 6 1 。氢过氧化物的形成最容易发生在双键的仅位和羰基的q 位上。这些氢过氧化物的分解涉及进一步的游离基反应，以及包括挥发性香味化 合物在内的非游离基型产物的形成 1 7 , 1 8 】。对于一般的游离基反应历程，f r a n k e l 中已进行了详细叙述，在此不再描述，仅介绍脂肪氧化过程中主要化合物形成的 可能机理。 ( 1 ) 脂肪族醛和烯烃的生成 1 6 , 1 9 腓噼啬赂西与阱叶旷马腓吁叶斗 。链引发 1 1 r 1 1 。u 1r 1 ( 3 0 o o h 墨r c h = c h 4 - , 。c h 一 - ( 薹= o l 一一k 乙h _ 乙h 。 二骘r 衅吁o 卫r f y r l = c h - o h 骂r c r 蔓c h o ( 2 ) 脂肪醇和烃的生成【1 9 】 i 吼( m ) n 叫z 甲卜 o 吣虬加坪卜 0 h r h c h 3 ( c h 2 ) n c h , 2 r c h = c h 2 r c h 兰c h o o h 卜 3 c h 3 ( c h 2 ) n c h 2 0 oc h 3 ( c h 2 ) n c h 2 0 h c h 3 ( c h 2 ) n c h 3 c h 3 ( c h 2 ) n c h = c l i c h e + , c a 一吗( 咀) n c h = c h c h 2 啼 o c 马( a 劲n c h = c 聃玛 吣( q 坳栅= o o h 粤吗( q 妨n 明= 嘶o 啼 马删册柳骂吗( 呼h = 啦 0 h ( 3 ) 脂肪酸的生成 2 0 】 ir c h 2 0 h 三r c h o 卫r c o o h 6 北京f t 商人学硕十学位论文 r c h 2 c o o c 野当r c h c 。眦三畔o o 昕当 o o r c h c o o c h 2 一r c o c o o c h 2 一r c o c o o h r c o o h o o h ( 4 ) 呋喃的生成【2 ，2 1 】 i 腓噼田十尸一一r c h = c h c h = c h 坚 o 一= 一汁o o n 当r 一尊露当r o r o 二 ( 5 ) 苯衍生物的生成【2 1 】 r m i h i m 胡鼬旦刀勋 r n - - h - r mr m ( 6 ) 甲基酮和内酯的生成【1 9 2 2 】 甲基酮及长链内酯的生成 i i l 02+rhch3(ch2)xch(ch2)ycoohc h 3 ( c h 2 ) x c , i - i ( c h 2 ) y c o o h o o h y = 2 y 2t 明删一o c h 3 ( c h 2 ) x c h 一( c h 2 ) 2 c o o hc h 3 ( c h 2 ) x 取o 。 、il 。u 3 。u 2 7 飞o o h c h 3 ( c h 2 ) x 譬h ( c h 2 ) 3 c o o h c h 3 ( c h 2 ) x o h 7 o 氧化脂肪对热反应香成分的影响及其超临界萃取分离 短链内酯的生成 r c lh i n c h 2 - 。c h 2 一c ih r c ih c h 2 一c h 2 一c h 2 一c lh o o h 0 o o ho o h 上 。o h l r m c lh - - c h 2 一c h - - c h o r - - c h c h 2 - - c h 2 - - c h 2 - - c h o o 。 i 6 l r 一彳h c h 2 一c h 2 一c o o hr c ih c h 2 一c 。h 2 一c h 2 一c o o h 上 上 r 娘。 r 奴 尽管有人提出肉的特征风味也可能涉及脂质和其他肉组分间的相互作用，但 人们还是普遍认为，不同品种的特征风味是由脂质来源而产生的 2 3 】。作为脂质降 解主要产物的醛很可能与某些品种特征有关。猪肉和鸡肉的甘油三酯中不饱和脂 肪酸的比例越高，在这些肉中就会产生越多的挥发性不饱和醛，而这些化合物对 确定这些品种的特征风味可能十分重要【2 4 1 。 已经发现羊肉中含有一些带有甲基取代基的饱和脂肪酸，这在其他肉中未曾 有过报道。这些酸同羊肉的特征风味联系在一起，正是这种特征风味造成羊肉在 很多国家被消费者接受的程度较低2 5 1 。有两种酸：4 甲基辛酸和4 甲基壬酸，被 认为是造成这种风味的根本原因。羊的脂质不同于其他品种，其中含有大量的甲 基侧链的脂肪酸，而这些化合物据了解是由羊的瘤胃中发生的代谢过程产生的。 在熟牛肉的挥发性物质中，报道1 2 甲基十三烷醛，其浓度相对较高，是一 种重要的成分。但是，在小牛、羊羔肉和鹿肉中发现其浓度非常低，而在猪肉、 鸡肉和火鸡肉中仅有痕量 2 6 - 2 8 】。该化合物具有一种油腻的、类似牛肉的香味，有 人提出该化合物在决定牛肉的特征香味中起到重要作用。在熟牛肉中已经报道有 若干其他的异和反异甲基侧链的醛，其碳原子数在11 - 1 7 之间，而且某些也已 经在猪肉和鸡肉中发现【2 9 】。由此得出结论，这些甲基取代的醛是由缩醛磷脂( 浆 磷脂) 的水解而产生的，这种缩醛磷脂是磷酸甘油酯中甘油部分的某一位置通过 一种烯醇醚连接方式和某一种醛相结合。 北京t 商大学硕七学位论文 1 1 4 脂质和美拉德反应间的相互作用 为了解肉在加热过程中脂质对香味的产生所起的作用而进行的一项检测中， 磷脂的作用表现得尤其重要f 3 0 1 。感官评价小组和消费者的研究没有能够表明瘦肉 风味和动物身体上脂肪量之间的关系，从而明显地证实了早期对肉风味的研究工 作，在这些研究中肉味是和水溶性的风味前体相关联，而品种特征则和脂质相关 联。但是，在熟肉的挥发性物质中，由脂质衍生物的挥发性物质通常占主导地位， 可以预期这些挥发性化合物质对肉的风味具有一定作用。在肉进行烹煮之前从中 提取出脂质，通过评价由此所产生的香味研究了脂质对肉香味所起的作用。当肌 肉之间和内部的甘油三酯用己烷从瘦肌肉中除去时，在三方感官测试中，烹煮后 的香味不能够从未处理的物质中区分出来，两种制备方法都被判断为肉味。然而， 如果用极性较强的溶剂( 氯仿甲醇) 来萃取全部脂质一磷脂以及甘油三酯，就 会产生香味的显著的区别，肉的香味被一种烧烤香，类似干香的气味代替。对由 这些肉制备方法所产生的香味挥发物进行的比较表明，对照物和用己烷萃取的物 质具有相似的分布，其中脂肪族醛和醇占据主导地位：而除去磷脂以及甘油三酯 则产生迥异的分布情况，脂质氧化产物消失了，但烷基吡嗪的数量大幅增加。这 表明在正常情况下的肉中，脂质或它们的降解产物通过参与美拉德反应而抑制杂 环化合物的形成。 脱脂后肉的m a i l l a r d 挥发产物锐减的结果引起人们对加热氨基酸和糖生成 挥发产物时磷脂的影响进行研究3 卜3 6 1 ，许多种氨基酸被用于实验，包括半胱氨酸。 因为核糖在肉味形成中已被确认的作用，核糖被选为还原糖，浓度与它们在肉中 的浓度大致相同。反应在p h = 5 6 磷酸盐缓冲水溶液中进行，于1 4 0 在封闭的 试管中进行。这一反应检验了磷脂对反应时挥发物生成的影响。在没有脂质的情 况下，反应得到包括糠醛、烷基吡嗪、吡咯、呋喃酮的混合挥发产物，从含有半 胱氨酸的反应得到的挥发产物由含硫杂环化合物决定，特别是噻吩类、噻吩并噻 吩、二硫代环己醇、二硫羟环戊酮、三硫杂戊烷和三硫杂己烷，还有2 甲基3 呋喃硫醇、2 呋喃甲基硫醇和2 甲基3 噻吩硫醇。 在磷脂存在时，这些化合物中的多种成分的生成量减少了，这符合磷脂对 m a i l l a r d 反应中生成杂环化合物的数量起抑制作用的观察结论。可以预见含有磷 脂的反应混合物可以生成许多从脂降解得到的挥发物，如烃、烷基呋喃、饱和和 不饱和醇、醛和烯酮，反应产物还包括几种脂质或其降解产物与m a i l l a r d 反应中 9 氧化脂肪对热反应香成分的影响及其超临界萃取分离 间产物反应得到的混合物。含有半胱氨酸、核糖和磷脂的反应混合物，反应产物 中含量最多的是2 一戊基吡啶、2 戊基噻吩、2 己基噻吩、和2 戊基2 ( h ) 一噻喃， 同时也发现少量的其它产物，如含有4 - 8 个碳的正烷基取代物的2 烷基噻吩取代 物、2 ( 1 己烯基) 噻吩、1 庚烷硫醇和1 辛烷硫醇。所有这些产物大概是由脂 质裂解产物与从半胱氨酸得到的硫化氢或氨发生反应得到，图1 5 说明了从 2 、4 癸二烯醛、2 戊基吡啶、2 己基噻吩和2 戊基( 2 h ) 噻喃的生成过程，2 , 4 癸二烯醛是聚不饱和脂肪酸的主要氧化产物。 0 i l f it l 0 、l 土h s o c 幽 土一弛。 队龇 h h c s h t j i i l _ h 2 0 图1 - 52 , 4 癸二烯醛与硫化氢和氨的反_ | 立【圳 与甘油三酯相比，磷脂的特殊作用也得n t i s , ) t 3 1 1 ，含有高度对称不饱和脂 肪酸结构的磷脂，特别是那些含有三个或更多双键，如花生四烯酸( 2 0 ：4 ) 。可以 预见，在加热时它们可以断裂，生成可以与m a i l l a r d 反应产物反应的物质。肉中 的甘油三酯只含有一个轻微对称的多不饱和脂肪酸，这或许可以对脱脂肉的观测 结论进行解释，说明磷脂在肉味产生中的重要作用。半胱氨酸和核糖反应混合物 与不同的脂质来制备：三磷酸甘油脂( b t g ) 和从牛肉中提取的磷脂( b p l ) ， 1 0 d 。 扣 q 睁 q 矗p q 北京一1 ：商大学硕+ 学位论文 商业鸡蛋的磷脂酰胆碱( p c ) 和磷脂酰乙醇胺( p e ) 。没有脂的反应混合物生成 如硫磺味、橡胶味的气味，但那是明显的基本肉味，是潜在的肉香味，加入牛肉 甘油三酯后气味并没有改变，但是，当加入牛肉磷脂后，肉香气味变得很浓，而 且硫磺味减轻了。同样，添加p c 或p e 使混合物的肉味加强，其中加入p e 的混 合物贝i 。v , 产生更强的肉味。脂质物质与反应混合物的差异在于他们作用方式与挥 发物不同。所有的磷脂都能生成2 戊基毗啶、2 戊基噻吡喃和2 烷基噻吩，但数 量差别很大。在含有甘油三酯的体系中只发现痕量的上述化合物。加入脂质时，