谷氨酸—木糖美拉德中间体的水相制备及其在桃酥中的应用 徐慢;孙福犁;崔和平;于静洋;张晓鸣
【摘 要】以谷氨酸和木糖为原料,研究反应时间、反应物配比、初始反应pH及真空脱水对谷氨酸—木糖美拉德反应中间体转化率的影响.结果表明,脱水过程可显著提高谷氨酸—木糖美拉德中间体的转化率至75.11％.为研究中间体在烘焙食品中的应用,将中间体以不同比例添加到桃酥中,通过GC/MS及感官评定等方法分析其对桃酥的风味影响,研究发现,中间体的添加可显著提高桃酥中吡嗪、吡咯的含量,丰富焙烤香气.随着中间体添加量的增大,桃酥中挥发性风味物质的总量提高,结合感官评定的结果,最终确定添加0.3％谷氨酸—木糖美拉德中间体时,整体增香效果最好. 【期刊名称】《食品与机械》
【年(卷),期】2019(035)004
【总页数】7页(P7-13)
【关键词】谷氨酸—木糖;美拉德中间体;水相制备;真空脱水;风味
【作 者】徐慢;孙福犁;崔和平;于静洋;张晓鸣
【作者单位】江南大学食品学院,江苏 无锡 214122;江南大学食品学院,江苏 无锡 214122;江南大学食品学院,江苏 无锡 214122;江南大学食品学院,江苏 无锡 214122;江南大学食品学院,江苏 无锡 214122
【正文语种】中 文
美拉德反应是羰基和氨基化合物脱水缩合最终形成褐聚合物类黑精[1]的一种非酶促褐变反应，产生的醛、酮、吡嗪、呋喃等挥发性物质赋予食物令人愉悦的香气，在香精工业中得到广泛的应用[2]。完全美拉德反应香精风味浓郁，但香气损失快[3]；而美拉德反应中间体(Maillard reaction intermediate，MRI)作为风味化合物前体，具有稳定的化学性质，本身无香味也不会褐变，但可通过后续热加工过程继续发生美拉德反应而产生风味[4]，这使得MRI具有代替完全美拉德香精应用于食品中的潜力。
对于无羟基保护的MRI的合成，目前集中在以甲醇作为溶剂的研究中[5-6]，该方法操作简单、转化率高，但因成本较高不适合工业化生产而仅适用于实验室研究，还会带来环境问
题[7]。以水作为溶剂可缓解环境问题，但水相中的美拉德反应是一系列的多级联反应，会产生多种副产物而导致MRI产量较低。而谷氨酸的两个羧基抑制其美拉德反应的活性，降低了反应速率及MRI产量，限制了谷氨酸作为美拉德反应原料的应用[8]。
Zhou等[9]发现当谷氨酸的比例较高时，美拉德反应产物可产生较强的烘烤和坚果香，为谷氨酸美拉德反应在烘焙食品中的增香提供了新思路。以谷氨酸为原料的美拉德反应主要用于改善肉的风味和鲜味[10-11]，而缺乏应用于烘焙食品的研究。桃酥作为一种中式糕点，口感酥脆、味道香甜、做法简便，广受消费者喜爱[12]，且仅由面粉、糖、油组成，体系相对简单，因此，选择桃酥体系研究MRI对烘焙食品的增香作用。
本研究拟以谷氨酸和木糖为原料，优化水相中制备MRI的工艺条件，通过热反应与真空脱水耦联的方法提高谷氨酸MRI的转化率；并将其应用于桃酥体系，通过GC/MS及感官评定等方法研究其对桃酥风味的影响，为谷氨酸MRI在烘焙食品中的应用及开发提供理论支持。
1 材料与方法
t5荧光灯1.1 材料与仪器
1.1.1 材料与试剂
D-木糖、L-谷氨酸：食品级，上海源叶生物科技有限公司；
L-半胱氨酸、氢氧化钠、甲酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；
乙腈：HPLC级，国药集团化学试剂有限公司；
1,2-二氯苯：标准品，国药集团化学试剂有限公司；
谷氨酸—木糖MRI纯品：纯度为98.33%，实验室自制；
正构烷烃C6～C26：标准品，美国Sigma公司；
低筋面粉、拉油、鸡蛋、白砂糖、小苏打、泡打粉：市售。2012上海中考数学
1.1.2 仪器与设备
紫外可见分光光度计：UV-1800型，岛津-GL(上海)有限公司；
超高效液相谱串联四极杆质谱仪：MALDI SYNAPT MS型，美国沃特世公司；
全数字化核磁共振波谱仪：Aduance Ⅲ 400MHZ型，德国布鲁克AXS有限公司；
旋转蒸发仪：BUCHI R-210型，上海岛通应用科技有限公司；
冻干机：SCIENTZ-18N型，宁波新芝生物科技有限公司；
三重四级杆气质联用仪：TSQ Quantum XLS型，美国赛默飞世尔科技公司；
奇猴1.2 方法
1.2.1 MRI水相制备 木糖和谷氨酸以2∶1的摩尔比溶于去离子水(总浓度为0.026 g/mL)，NaOH溶液调节pH至7后转移到美拉德反应瓶中，在90 ℃加热10～180 min 后冷却，得到谷氨酸—木糖MRI溶液。
1.2.2 MRI的表征和检测 将1.2.1得到的MRI溶液使用超高效液相谱串联四极杆质谱联用仪(UPLC-ESI-MS)进行检测。谱条件：谱柱CSH C18(1.7 μm，2.1 mm×150 mm)；流动相为乙腈-0.1%甲酸；梯度洗脱程序为20 min内流动相2～100%线性梯度；流速0.3 mL/min；进样量1 μL；质谱条件：电喷雾离子源，正离子模式；毛细管电压3.5 kV；锥孔
电压20 V；离子源温度100 ℃；去溶剂温度400 ℃；气流量700 L/h；锥孔气体流速50 L/h；碰撞能量为6 V；扫描范围m/z 20～1 000，扫描时间1 s，扫描延迟0.1 s；探测器电压1 800 V。
MRI溶液通过半制备高效液相谱进行纯化，谱条件：Xbrige® BEH Amide (4.6 mm×250 mm，5 mm)谱柱；流动相为乙腈-0.1%甲酸/超纯水-0.1%甲酸梯度洗脱；流速1 mL/min；进样量200 μL。纯化后的样品通过冻干后得到固体纯品，通过上述UPLC-ESI-MS及NMR进行定性分析。将纯化的后的MRI(纯度为98.33%)作为标准品用于后续样品的定量，通过计算不同浓度标准品的峰面积得到标准曲线：y=6.265 6x-1.052 2，R2=0.997 5。
高校教师1.2.3 MRI转化率随时间变化曲线的测定 将木糖和谷氨酸以2∶1的摩尔比溶于去离子水，调节pH至7，在90 ℃ 下加热10～190 min，每隔10 min取样，用UPLC-ESI-MS测定MRI峰面积，根据1.2.2中的标曲计算MRI浓度，通过MRI摩尔浓度与初始谷氨酸浓度百分比来计算MRI的转化率，以转化率为纵坐标，反应时间为横坐标作图，即可得到MRI转化率随时间变化的曲线。
1.2.4 反应物配比对MRI生成的影响 将木糖和谷氨酸以不同摩尔比(2∶1，1.5∶1，1∶1，1∶1.5，1∶2)溶于去离子水，调节溶液pH至7，分别于90 ℃反应140 min，冷却后测定MRI转化率，研究反应物配比对MRI转化率的影响。
1.2.5 溶液初始pH对MRI生成的影响 将木糖和谷氨酸以2∶1的摩尔比溶于100 mL去离子水后，将溶液pH分别调节为5，6，7，8，9，于90 ℃下反应140 min后立即冷却，测定MRI的转化率，研究溶液初始pH对MRI生成的影响。
1.2.6 真空脱水对MRI转化率的影响 根据MRI生成的临界条件，将木糖和谷氨酸以2∶1的摩尔比溶于去离子水，pH调至7，90 ℃下反应140 min后，使用旋转蒸发仪在85 ℃下分别脱水5，10，15，20 min，测定MRI转化率，研究脱水过程对MRI转化率的影响。
1.2.7 桃酥的制备 按上述条件得到MRI转化率最高的条件制备谷氨酸—木糖MRI样品，经冷冻干燥后得到粉末，按0.1%，0.3%，0.5%，0.7%(相对于面粉质量)的添加量添加到桃酥体系中，以未添加的体系作空白对照，研究不同MRI添加量对桃酥风味的影响。桃酥的制作参考汪晓琳等[12]的方法并将配方稍作修改：低筋面粉210 g，拉油90 g，白砂糖70 g，鸡蛋液30 g，泡打粉2 g，小苏打1 g，添加MRI粉末的样品相应减少面粉的量。制作方
法：原料混合，揉成面团，塑型，烤箱中200 ℃烤制15 min。
1.2.8 风味分析 使用顶空—固相微萃取(HS-SPME)—气相谱串联质谱(GC/MS)技术分析挥发性风味物质。HS-SPME条件：样品粉碎后称取2.0 g于20 mL 顶空瓶中，加入饱和NaCl溶液3 mL及0.015 μg/μL 的1,2-二氯苯内标10 μL后立即密封。样品在50 ℃ 水浴平衡5 min后插入已老化的萃取头(75 μm；CAR/PDMS)于顶空瓶中距离样品上方1 cm左右处，萃取30 min后进样，进样口250 ℃，解吸7 min。GC/MS：采用DB-Wax毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，参考Pasqualone等[13]报道的检测曲奇饼干香气成分的方法。
1.2.9 感官分析 感官评定小组由20名经验丰富的感官评定员(20～50岁，8男12女)组成，感官评分标准见表1。
表1 桃酥感官评分标准Table 1 The sensory evaluation standards of walnut cookie项目评分标准分数形态起泡,不完整,破碎严重,无龟裂1～7完整,龟裂少,不明显龟裂过度,表明多孔8～14完整,无缺损,龟裂均匀、明显,表明无明显气孔15～20泽表面发白或发黑等异常1～7表明浅黄,泽不均匀,或颜偏深8～14表明呈金黄,均匀,无烤焦,有油滑感15～20气味无香味,有异味1～7焙烤香味不明显,无异味8～14具有焙烤特有的香味,无异味15～20口
电气控制柜感偏硬或偏软,口感粗糙,粘牙1～7口感紧实不细腻,不融化颗粒少8～14酥松香脆、细腻,不粘牙不碜牙,口感纯正无不融化颗粒15～20滋味甜度较淡或过甜,油腻且有焦糊味或味道寡淡1～7甜度适中,稍油腻,香味偏淡或香气持续时间较短8～14甜度适中不油腻,透发感强,余味绵长15～20
1.2.10 数据分析 使用SPSS 19.0进行显著性差异分析，数据存在显著性差异时P<0.05。GC/MS数据由Xcalibur软件处理，未知物质经计算机检索后与NIST谱库和Wiley谱库进行匹配。使用软件Excel 2016制表和绘图。
2 结果与分析
2.1 低温反应过程MRI转化率随时间变化曲线
通过测定MRI的浓度，研究在90 ℃加热谷氨酸—木糖溶液不同时间后MRI转化率的变化情况，结果如图1所示。
图1 低温反应时间对MRI转化率的影响Figure 1 Effect of low temperature reaction time on the conversion of MRI
接触未来
从图1可以看出：谷氨酸—木糖MRI的转化率随着低温反应时间的延长逐渐增加，在140 min时达到最大(1.85%)，之后基本保持不变。由于随着加热时间的增加，MRI逐渐产生，同时也继续进行美拉德反应而被消耗掉，在140 min后MRI生成速率和消耗速率基本持平而达到动态平衡状态，因此MRI的转化率基本不变。
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