(E)-2-庚烯醛對半胱氨酸-木糖體系美拉德反應產物的影響*

徐永霞，趙洪雷，劉瀅，姜程程，潘思軼

1(渤海大學食品科學研究院，渤海大學化學化工與食品安全學院，遼寧省食品安全重點實驗室，“食品貯藏加工及質量安全控制工程技術研究中心”遼寧省高校重大科技平臺，遼寧錦州，121013)2(華中農業大學食品科技學院，湖北武漢，430070)

脂質對肉香味產生貢獻的途徑之一是通過形成一些香味前體物質參與美拉德反應［1－2］。脂肪在加熱降解、氧化過程中形成數百種揮發性物質，如烷烴、醛類、醇類、酮類、酯類和羧酸等，這些物質中有些能進一步參與美拉德反應進行后續反應。脂肪醛作為一類重要的脂肪氧化產物，由于其具有較高的反應活性，可能與氨基酸或美拉德反應中間產物相互作用，從而對美拉德反應產生重要影響［3］。

大量研究表明，脂肪是通過降低含硫等雜環化合物的含量，同時提供揮發性的羰基化合物或醇類物質等來改善肉香味［1，4－6］。其中含硫雜環化合物的減少很可能是由于脂肪氧化產生的醛類物質與H2S發生了反應，從而減少了含硫化合物的形成。同時，脂肪醛類還可以和NH3反應形成非揮發性的席夫堿，因此減少了用于合成吡嗪類物質的NH3數量。此外，脂肪氧化產物與美拉德反應相互作用形成了一些新的產物，如2-戊基吡啶、烯基噻吩、2-烷基噻吩和脂肪硫醇等。

目前，關于脂類尤其是磷脂對美拉德體系揮發性產物的影響報道較多，大多數的研究都采用模型系統來分析這2種類型反應之間的相互作用。而關于脂類氧化的產物脂肪醛類對美拉德反應揮發性產物的影響研究還很少。因此，研究脂肪醛類與美拉德反應之間的相互作用，可進一步認識復雜食品體系中發生的美拉德反應，對于更好的利用美拉德反應具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

L-半胱氨酸鹽酸鹽、D-木糖、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司;(E)-2-庚烯醛、環己酮均為色譜純，德國Fluka公司。

6890N/5973氣質聯用儀，美國Agilent公司;固相微萃取裝置(固相微萃取手動進樣手柄、50/30 μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(DVB/CAR/PDMS)萃取頭、20 mL頂空鉗口樣品瓶)，美國Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 磷酸鹽緩沖液的配制

配制0.2 mol/L的Na2HOP4溶液和0.2 mol/L的 NaH2PO4溶液各 100 mL，將 0.2 mol/L的Na2HPO4溶液與0.2 mol/L的NaH2PO4溶液按一定的比例混合，調pH值至5.0備用。

1.2.2 樣品制備

準確稱取0.2 g半胱氨酸和0.2 g木糖于20 mL鉗口瓶中，加入10 mL的磷酸鹽緩沖液(0.2 mol/L，pH 5.0)，作為對照的標準樣品。然后配制同樣的反應體系，分別加入不同量的(E)-2-庚烯醛，混勻，用聚四氟乙烯隔墊密封，置于高壓蒸汽殺菌鍋內，控制反應溫度120℃，反應60 min后取出，在流水中迅速冷卻以終止反應，然后待檢測分析。

1.2.3 揮發性成分的提取

于裝有熱反應產物的鉗口瓶中加入50 μL內標物環己酮，加入磁轉子，用聚四氟乙烯隔墊密封，于60℃恒溫水浴磁力攪拌器中加熱平衡20 min后，用已活化好的 50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭(270℃活化30 min)頂空吸附40 min后，將萃取頭插入GC進樣口，解析5 min。

1.2.4 GC-MS分析

GC條件:HP-5毛細管柱(30m ×320 μm，0.25 μm);進樣口溫度:250℃，不分流進樣;升溫程序:起始溫度35℃保持5 min，然后以3℃/min升至130℃，再以5℃/min升至250℃，保持5 min。

MS條件:色譜-質譜接口溫度280℃，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃;離子化方式:EI;電子能量70eV;質量掃描范圍35～350u。

1.2.5 化合物鑒定及定量

樣品揮發性成分經氣相色譜分離，用質譜進行分析鑒定。分析結果利用計算機譜庫(Nist/Wiley)進行初步檢索及資料分析，結合相關文獻，確認揮發性物質的化學組成。定量分析:采用內標法進行定量，內標物為環己酮。計算公式為:各揮發性成分的含量(μg/mL)=各組分的峰面積×內標物質量(μg)/(內標物峰面積×樣品量(mL))。

2 結果與分析

2.1 熱反應中間產物和終產物的變化

美拉德反應產生的中間產物通常用294 nm處的吸光值來表征，而420 nm處的吸光值可用來表征美拉德反應最終的褐變產物［7］，即反映褐變的程度。不同模型體系的熱反應產物在294 nm和420 nm的吸光值變化如圖1所示。

由圖1可知，在L-半胱氨酸與D-木糖的反應體系中加入(E)-2-庚烯醛時，熱反應產物在294 nm和420 nm處的吸光值均高于對照，其吸光值隨著體系中(E)-2-庚烯醛濃度的增加而逐漸增大，當體系中(E)-2-庚烯醛含量為0.40 mg時吸光值達最大值。由于不飽和烯醛具有較高的反應活性，可能促進美拉德反應中間產物和褐變產物的生成，有利于美拉德反應的進行。Benjakul等［8］研究發現，在反應中間階段一些無色前體物形成的同時可以促進美拉德反應褐變產物的形成。

2.2 美拉德反應過程中揮發性物質的變化

圖1 (E)-2-庚烯醛對熱反應中間產物和褐變產物的影響Fig.1 Effect of(E)-2-heptenal on overall intermediate and final products formed from the Maillard reaction

在L-半胱氨酸與D-木糖的體系中添加不同量的(E)-2-庚烯醛經美拉德反應產生的揮發性物質組成及含量如表1所示。在熱反應體系中共檢測出46種主要的揮發性成分，包括26種含氮、含硫及雜環類化合物，8種烴類物質，7種醇類物質，3種酯類物質和2種酮類物質。

由表1可知，在L-半胱氨酸與D-木糖的反應體系中加入(E)-2-庚烯醛時，檢測到的含氮、含硫類化合物的含量明顯減少，并且隨著(E)-2-庚烯醛濃度的增大，其含量逐漸降低。有研究報道［9］，脂類及其氧化產物與美拉德反應相互作用，能抑制麥拉德反應體系中一些含硫化合物的形成，并且使其濃度保持在合適的范圍內，同時提供一些小分子羰基類化合物或醇類等來改善肉的香味。Elmore等［10］研究了油酸和亞油酸對半胱氨酸和核糖的肉味模型體系中揮發性成分組成的影響，結果發現當脂類存在于體系時，來自于糖和氨基酸反應產生的含硫類化合物含量明顯下降，有些物質甚至消失。

在美拉德反應中產生的含硫類雜環化合物是重要的風味物質，它們主要提供硫味、肉香、烤香味等［9］。如硫醇類化合物是美拉德反應中形成的一類重要物質，高濃度時具有很強的硫味和焦糊味，低濃度時具有明顯的肉香味［11］。在熱反應體系中共檢測出4種硫醇類化合物，其中2-甲基-3-呋喃硫醇、2-糠硫醇是美拉德反應中形成的典型揮發物，由于(E)-2-庚烯醛的加入，其含量顯著降低，并且隨著(E)-2-庚烯醛濃度的增加，其含量逐漸降低。噻吩類化合物主要由硫化氫和羰基化合物反應產生的，其中2-烷基噻吩的形成可能有2種途徑，可以由相應的呋喃在高溫下和硫化氫反應生成，或者由硫化氫與不飽和烯醛反應產生。和對照相比，(E)-2-庚烯醛的存在對噻吩類化合物的形成具有明顯抑制作用。其中3-甲基噻吩和2，5-噻吩二甲醛的含量明顯減少，而5-甲基-2-甲氧基噻吩、3-巰基噻吩和2-甲酰基-2，3-二氫-噻吩在添加(E)-2-庚烯醛的熱反應體系中未檢出。然而，當反應體系中(E)-2-庚烯醛含量達0.8 mg/mL時檢測出一些新的噻吩類物質，如2-己基噻吩、2-(1，1-二甲基乙基)-噻吩和 5-甲基-2-噻吩甲醛。Moon等人［12］曾在煮牛肉中鑒定出化合物3-甲基噻吩醛和5-甲基-2-噻吩甲醛。

表1 (E)-2-庚烯醛對熱反應產物揮發性成分的影響Table 1 Effect of(E)-2-heptenal on volatile compounds of Maillard reaction products

續表1

當L-半胱氨酸與D-木糖的模型體系中加入(E)-2-庚烯醛時，檢測出醇類物質的含量明顯增大，并且新增了α-松油醇、β-松油醇、4-萜烯醇和橙花醇。當體系中(E)-2-庚烯醛含量達0.8 mg/mL時，還檢測出3種酯類，包括己酸己酯、丁酸辛酯和癸酸乙酯，此外還檢出2種酮類物質，而在其他體系中均未檢出。Xie等［13］在研究烤豬肉的揮發性風味物質組成時，曾鑒定出4-萜烯醇以及橙花叔醇。由于美拉德反應產物具有一定的抗氧化活性［14］，在美拉德反應的影響下，其中的醛類物質可能被還原為酮和醇，同時部分醛類可能發生熱氧化生成酸，而酸類物質與醇進一步反應又可以生成酯類。

3 結論

在L-半胱氨酸與D-木糖的模型體系中加入(E)-2-庚烯醛時，其熱反應產物在294nm和420nm處的吸光值均高于對照，且隨著體系中(E)-2-庚烯醛含量的增加而逐漸增大，說明不飽和烯醛的加入有利于美拉德反應的進行。美拉德反應產物經GC-MS分析，發現(E)-2-庚烯醛的加入使熱反應產物中含氮、含硫類化合物的形成受到抑制，其中2-甲基-3-呋喃硫醇、2-糠硫醇、3-甲基噻吩和2，5-噻吩二甲醛等含硫化合物的含量明顯下降。然而，隨著體系中(E)-2-庚烯醛含量的增加，檢測出一些新的噻吩類物質，如2-己基噻吩、2-(1，1-二甲基乙基)-噻吩和 5-甲基-2-噻吩甲醛。此外，與對照相比，加入(E)-2-庚烯醛的體系新增了一些的醇類、酮類和酯類物質。

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