高壓脈沖電場對美拉德反應的影響

徐 茜，廖小軍，胡小松，梁 崢，張 燕

(中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點開放實驗室，果蔬加工教育部工程研究中心，北京 100083)

高壓脈沖電場對美拉德反應的影響

徐 茜，廖小軍，胡小松，梁 崢，張 燕*

(中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點開放實驗室，果蔬加工教育部工程研究中心，北京 100083)

建立了葡萄糖/甘氨酸(Glu/Gly)模擬體系，從模擬溶液pH、電場強度、脈沖數(shù)、貯藏期四方面研究了高壓脈沖電場對葡萄糖/甘氨酸模擬溶液美拉德反應的影響。結果表明:場強為28kV/cm，pH為7.96時，PEF處理對葡萄糖/甘氨酸模擬溶液的美拉德反應有顯著的促進作用，這種促進作用與其熱效應無關，若電場強度小于24kV/cm，PEF處理對美拉德反應無顯著影響。不同脈沖個數(shù)對于反應的影響差異不顯著。PEF處理后的模擬溶液美拉德反應程度隨貯藏時間的延長和貯藏溫度的升高而逐漸增強，且比未處理組顯著。

高壓脈沖電場，葡萄糖/甘氨酸(Glu/Gly)模擬溶液，美拉德反應

褐變是果蔬加工研究的三大問題之一，在果蔬汁加工時采用高溫短時殺菌(HTST)、蒸發(fā)濃縮等熱力加工工藝，產(chǎn)品很容易發(fā)生非酶褐變，導致果蔬汁顏色品質(zhì)的劣變［1］。同時，果蔬濃縮汁在常溫貯藏過程中，由于美拉德反應底物(如還原糖、氨基酸等)濃度較高，美拉德褐變反應也很嚴重［2］。高壓脈沖電場技術(PEF)是一種新型的非熱力加工技術，依賴其非熱效應可實現(xiàn)果蔬汁的殺菌鈍酶［3－5］，并減少溫度對果蔬汁非酶褐變反應的促進，使產(chǎn)品保持較好的風味和顏色。前人研究結果表明［6－8］，PEF處理普遍較熱處理使果蔬加工產(chǎn)品的褐變少，而且在貯藏期褐變增加也較少。但由于果蔬汁是一個極為復雜的體系，這些研究不能明確PEF對某一類型非酶褐變的影響。因此，有必要在模擬體系中開展PEF技術對非酶褐變的影響［9］。葡萄糖是一種廣泛地存在于水果、蔬菜中的還原糖，且含量普遍較高;甘氨酸是中性氨基酸，較易發(fā)生美拉德反應，故選用葡萄糖/甘氨酸(Glu/Gly)模擬溶液。270nm處吸光值反映了一些中間物質(zhì)，如吡嗪類物質(zhì)的形成速率及濃度的變化，故選取其作為美拉德反應發(fā)生的指標［10］。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

D－葡萄糖、甘氨酸、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、冰醋酸、醋酸鈉 均為分析純，購自北京藍弋化學試劑公司。

PEF處理裝置 由中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院與清華大學電機系聯(lián)合開發(fā)設計(專利申請?zhí)枴?0420112379.7，已授權)，所用處理室為容量60mL的平板處理室，該設備的脈沖電容儲能觸發(fā)系統(tǒng)所生成的波形為單向指數(shù)衰減波，脈沖頻率為1Hz，平板電極板間距4.5cm，在設定電場強度和脈沖時間下進行處理;868型pH計 美國奧立龍公司; EC275型電導儀 意大利HANNA公司;T6型UV－可見分光光度計 北京普析通用儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 Glu/Gly模擬溶液配制 以冰醋酸－醋酸鈉和磷酸二氫鈉－磷酸氫二鈉為緩沖溶液，配制濃度為0.1mol/L，pH分別為4.02、6.12、7.14、7.96、8.86，電導率分別為2.11、2.01、1.94、2.04、1.83ms/cm的模擬溶液。樣品置于0℃下貯藏。

1.2.2 實驗方案

1.2.2.1 pH對Glu/Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的影響 對pH分別為4.02、6.12、7.14、7.96和8.86的Glu/Gly模擬溶液進行PEF處理，電場強度為28kV/cm，處理脈沖數(shù)為300個。

1.2.2.2 電場強度對Glu/Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的影響 0.1mol/L的Glu/Gly模擬溶液分別于16、20、24、28kV/cm的場強下進行處理，處理脈沖數(shù)為300個。

1.2.2.3 脈沖數(shù)對Glu/Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的影響 0.1mol/L的Glu/Gly模擬溶液在28kV/cm的電場強度下，分別處理100、150、215、250、300個脈沖數(shù)。

1.2.2.4 PEF對貯藏期間Glu/Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的后效應影響 對0.1mol/L的Glu/Gly模擬溶液進行PEF處理，電場強度為28kV/cm，處理300個脈沖。將所得樣品分別在5、25、37℃下貯藏0、7、14、21d。

根據(jù)預實驗，測定PEF處理樣品溶液溫度在40℃以下，考慮到這種程度的熱升溫可能引起的美拉德反應，將每個pH的未處理溶液40℃下水浴加熱相同時間，作為熱處理的對照組。同時，以未經(jīng)處理的Glu/Gly模擬溶液作為一般對照。

1.2.3 測定方法 待測樣品在室溫下經(jīng)2h溫度平衡后，用紫外分光光度計測定270nm處吸光值的變化。

2 結果與討論

2.1 pH對Glu/Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的影響

由圖1可知，28kV/cm電場處理下，pH對Glu/ Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的影響呈鐘形變化。其中pH為7.96時，美拉德反應程度最強，當pH小于7.96時，隨著pH下降，美拉德反應程度變?nèi)?。當pH大于7.96時，隨著pH升高，美拉德反應程度變?nèi)?。在同一pH下，電場處理則使模擬溶液的吸光值顯著增加(P＜0.05)，表明不同pH下，電場強度均促進了模擬溶液美拉德反應的發(fā)生。但不同pH模擬溶液的熱對照組與一般對照組相比，吸光值無顯著差異(P＞0.05)，表明PEF處理對美拉德反應的影響，并不是通過熱效應產(chǎn)生的。

2.2 電場強度對Glu/Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的影響

圖2為電場強度對Glu/Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的影響。由圖可見，當電場強度小于28kV/cm時，不同場強PEF處理后的模擬溶液與未處理組相比，美拉德反應程度無顯著性差異(P＞0.05)，而經(jīng)過電場強度為28kV/cm的PEF處理后，美拉德反應程度顯著大于其它各場強水平處理組和未處理組(P＜0.05)。說明PEF處理存在臨界電場強度，超過本臨界電場強度，才會影響模擬溶液中美拉德反應的產(chǎn)生。

圖1 不同pH對Glu/Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的影響

圖2 電場強度對Glu/Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的影響

2.3 脈沖數(shù)對Glu/Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的影響

圖3為脈沖數(shù)對Glu/Gly模擬溶液美拉德反應發(fā)生的影響。由圖可見，經(jīng)60個脈沖處理，模擬溶液在270nm處的吸光值顯著增大(P＜0.05)，但進一步增大脈沖數(shù)，模擬溶液的吸光值則無顯著變化(P＞0.05)。

圖3 PEF不同脈沖數(shù)處理對模擬溶液美拉德反應程度的影響效果

2.4 貯藏期PEF處理對Glu/Gly模擬溶液美拉德反應的后效應

由表1可知，PEF處理后的模擬溶液美拉德反應發(fā)生的程度都隨著貯藏時間的延長、貯藏溫度的增加而有所增強。同時，PEF處理后模擬溶液的美拉德反應程度均明顯高于對照和熱處理(P＜0.05)，可見，PEF處理對儲藏期模擬溶液美拉德反應的后效應影響更強。

3 結論

場強為28kV/cm，pH為7.96時，PEF處理對葡萄糖/甘氨酸模擬溶液的美拉德反應有較為明顯的促進作用，這種促進作用與其熱效應無關。PEF處理脈沖數(shù)對于美拉德反應的影響顯著。

美拉德反應程度隨貯藏時間的延長和貯藏溫度的升高而逐漸增強，與對照組相比，PEF處理對儲藏期模擬溶液美拉德反應的后效應影響更強。

表1 PEF處理的Glu/Gly溶液在貯藏期的美拉德反應變化

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Effects of high－voltage pulsed electric field on Maillard reaction

XU Qian，LIAO Xiao－jun，HU Xiao－song，LIANG Zheng，ZHANG Yan*
(College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University Engineering Research Centre for Fruits and Vegetables Processing，Ministry of Education，Key Laboratory of Fruits and Vegetables Processing，Ministry of Agriculture，Beijing 100083，China)

The effects of high－voltage pulsed electric field(PEF)technology on non－enzymatic browning of fruit and vegetable juices were studied from the solution pH，electric field strength，pulse number and storage period，using glucose/glycine(Glu/Gly)model solution and heat treatment as control.The results showed that when the field strength was 28kV/cm and pH was 7.96，PEF treatment promoted the Maillard reaction significantly which had nothing to do with its thermal effect.If the electric field strength was less than 24kV/cm，PEF treatment showed no effect.Different pulse number had no significant effect on the reaction.The Maillard reaction after PEF treatment became stronger with the storage time and temperature increasing，and becoming significantly higher than untreated group.

high－voltage pulsed electric field;glucose/glycine(Glu/Gly)model solution;Maillard reaction

TS201.2

A

1002－0306(2011)11－0098－03

2010－09－15 *通訊聯(lián)系人

徐茜(1988－)，女，在讀本科生，研究方向:非熱加工。

教育部博士點新教師項目(200800191006)。