鱟血水解液美拉德反應產物的揮發性成分研究

摘要：以制備鱟試劑產生的廢料血漿為原料，經鹽酸水解后，水解液進行美拉德反應，通過固相微萃取-氣相色譜-質譜法（SPME-GC-MS）測定反應產物中的揮發性成分，分析了其呈香機理。結果表明，鱟血水解液在pH為8.0，100 ℃加熱2 h，其美拉德反應的褐變程度最強，確定了39種揮發性成分，主要包括烴類5.13%、酮類1.47%、酸類2.64%、醛類14.08%、酯類1.24%、酚類0.84%、醇類4.33%及含氮化合物0.26%。該結果可為開發苯甲醛、食品香精及卷煙改良劑等方面提供參考。

關鍵詞：鱟血；水解液；美拉德反應；揮發性成分

中圖分類號：TS202 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）06-1471-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.049

Abstract： The waste blood of horseshoe crab， as the by-product of limulus reagent， was hydrolyzed by hydrochloric acid. The volatile components in Maillard reaction products of hydrolysate were detected with SPME-GC-MS. Its aroma mechanisms was studied. The results showed that the highest browning degree reached at pH 8 after incubating hydrolysate under 100 ℃ for 2 h. 39 compositions including 5.13% hydrocarbons，1.47% ketones，2.64% acids，14.08% aldehydes，1.24% esters，0.84% phenols，4.33% alcohols and 0.26% nitrogenous compound were identified in this hydrolysate. It will provide a reference for developing benzaldehyde， food flavor and cigarette ameliorant.

Key words： horseshoe crab′s blood； hydrolysate； Maillard reaction； volatile component

鱟（Limulus）亦稱馬蹄蟹，屬肢口綱劍尾目海生節肢動物，分為美洲鱟、東方鱟、巨鱟和圓尾鱟，常見于亞洲和北美東海岸，中國主要分布于廣東、廣西、福建沿海海域[1]。目前其血液廣泛用于細菌內毒素和真菌葡聚糖檢測，同時也導致大量鱟血廢料浪費，為提高該海洋資源的綜合利用率，近年已有開展鱟血液中的微量元素及活性蛋白的集中研究[2-5]，但美拉德反應尚未見報道。

美拉德反應（Maillard reaction）屬非酶促褐變反應，是氨基化合物（氨基酸、肽及蛋白質）與羰基化合物（糖類）發生的復雜反應，是加工食品色澤和各種風味的主要來源，也是目前食品化學、食品工藝學、營養學、香料化學等領域的研究熱點[6]，本試驗采用SPME-GC-MS法測定了鱟試劑生產廢血水解液美拉德反應產物中的揮發性成分，并分析研究了其呈香機理，初步探討了其應用領域，為開發利用鱟試劑的廢血提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鱟血，由湛江博康海洋生物有限公司提供；所用試劑均為分析純。

1.2 主要儀器

QP-2010型氣相色譜-質譜聯用儀（日本島津公司）；DK-98-ⅡA型電熱恒溫水浴鍋（天津市泰斯特儀器有限公司）；真空抽濾裝置（北京京輝凱業科技有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 主要工藝流程 鱟血→鹽酸水解→調節pH→美拉德反應→固相微萃取法富集揮發性成分→氣相色譜-質譜聯用儀（GC/MS）檢測。

1.3.2 鱟血水解液的制備 取鱟試劑產生的廢料血漿50 mL，用10倍體積3 mol/L的鹽酸沸水回流4 h。

1.3.3 褐變程度的測定 美拉德反應產生一類物質稱為類黑精，隨著美拉德反應時間的延長，顏色也越深，測定OD420 nm，以表示美拉德反應的褐變程度[7，8]。

1.3.4 pH對鱟血水解液美拉德反應的影響 取10 mL的鱟血水解液6份，靜置至室溫后，用6 mol/L NaOH溶液調節pH分別為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0，于100 ℃水浴加熱2 h，抽濾后，按“1.3.3”測定褐變程度。

1.3.5 溫度對鱟血水解液美拉德反應的影響 取10 mL的鱟血水解液6份，靜置至室溫后，用6 mol/L NaOH溶液滴定至pH為8.0，于50、60、70、80、90、100 ℃水浴加熱2 h，抽濾后，按“1.3.3”測定褐變程度。

1.3.6 時間對鱟血水解液美拉德反應的影響 取10 mL的鱟血水解液6份，靜置至室溫后，用6 mol/L NaOH滴定至pH為8.0，在100℃條件下，分別水浴0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h，抽濾后，按“1.3.3”測定褐變程度。

1.3.7 產物的香氣評價[9] 反應產物放置1 d后，將聞香紙浸入樣品1～2 cm，在離聞香紙2～3 cm處，吸聞3次，每次2～3 s，并用文字描述香氣特征。

1.3.8 美拉德反應產物揮發性成分分析 取樣品5 mL于20 mL 頂空密封樣品瓶中，55 ℃水溶，以固相微萃取纖維PDMS（使用前于250 ℃老化2 h）萃取40 min，200 ℃下3 min進樣。GC/MS條件：柱溫0～4 min為40℃，4～44 min以5 ℃/min升溫至240 ℃，44～49 min保持240 ℃，進樣口溫度250 ℃，不分流，He流速1 mL/min；離子源電壓70 eV。

2 結果與分析

2.1 pH對鱟血水解液美拉德反應的影響

pH對鱟血水解液美拉德反應的影響見圖1。由圖1可知，當pH<8.0時，隨著pH增大，褐變程度增強，在pH 8.0時吸光度最大，當pH>8.0時，隨pH值升高，褐變程度減弱，故最佳pH確定為8.0。

2.2 溫度對鱟血水解液美拉德反應的影響

溫度對鱟血水解液美拉德反應的影響見圖2。由圖2可知，在一定溫度范圍內，褐變程度隨著溫度升高而增強，考慮實際操作，確定最佳反應溫度為100 ℃。

2.3 時間對鱟血水解液美拉德反應的影響

時間對鱟血水解液美拉德反應的影響見圖3。由圖3可知，隨時間延長，美拉德反應的褐變程度先增大后穩定，2 h后，褐變程度變化不大，故選擇最佳反應時間為2 h。

2.4 反應產物分析

感官評價發現鱟血水解液的苦杏仁香味醇厚濃郁，果香味淡薄，但香味持久，愉悅感較強。鱟血水解液美拉德反應體系經GC-MS鑒定出的揮發性成分見表1。

用固相微萃取法富集鱟血水解液美拉德反應產物中的揮發性成分，經GC-MS鑒定出39種化合物，包括烴、酮、酸、醛、酯、酚、醇及含氮化合物等8大類。其中，烴類12種、酮類6種、酸類7種、醛類4種、酯類3種、酚類2種、醇類3種及含氮化合物2種，含量分別為5.13%、1.47%、2.64%、14.08%、1.24%、0.84%、4.33%、0.26%。

在上述成分中，醛類含量最高，其中苯甲醛占13.22%，是鱟血水解液美拉德反應產物的特征香氣成分，具苦杏仁味。該化合物在自然界中以苷形態存在，是天然苦杏仁油的主要成分，存在于核桃油、橙花油、廣藿香油、肉桂油等精油里面，是世界第二大香料，廣泛用于食品、飲料、煙草以及化妝品等行業，該化合物也是許多藥物的起始原料[10-12]。據預測，中國苯甲醛的需求量將以每年約7%速率遞增，因此，通過鱟血水解液的美拉德反應獲得苯甲醛可滿足相關產業需求[13]。此外，還有其他微量的醛類，其中丙酮醛具焦糖樣甜味，作為香料，可用于食品及食品添加劑[14]。壬醛是一種天然香料，其本身具有玫瑰香氣，還極微量用于食用香精[15]。這些產物大部分是通過Strecker降解，α-氨基酸與α-二羰基化合物反應，失去CO2降解為少一個碳的醛類，各種不同特殊醛類（亦稱Strecker醛類）是造成產物醇厚而不刺激的苦杏仁味的主要原因。烴類化合物具有較高的芳香閾值，一般不具有風味活性。酸類和酚類都可作為抗菌劑，增強了反應產物的安全性。酮類、酯類主要由多不飽和脂肪酸的熱氧化或降解、氨基酸降解產生，對香味的形成起到了修飾的作用[16]，酮類物質中的苯乙酮具有山楂水果清香，其產物香氣更具滲透性，可以起到矯正雜質氣味作用，此反應產物中少量的含氮類本是有一定刺激味，但因此而掩蓋。醇類物質中的柏木腦具有愉快而持久的柏木香味，增加了反應產物誘人的嗅香。

根據鱟血水解液美拉德反應產生的揮發性成分及呈香分析表明，鱟血水解液美拉德反應產物具有潛在的應用前景，如開發苦杏仁香味的食品香精。另外，由于用美拉德產物包埋可提高保留率，在卷煙燃吸時釋放降低煙氣毒害[17，18]，因此該產物對卷煙具有減害增香效果，可開發為卷煙改良劑。

3 結論

采用固相微萃取-氣相色譜-質譜法檢測出水解液美拉德反應產物的揮發性成分包括：烴類、酮類、酸類、醛類、酯類、酚類、醇類及含氮類等，形成了鱟血水解液美拉德反應后醇厚濃郁的苦杏仁香味，該結果可為挖掘鱟血在苯甲醛、食品香精及卷煙改良劑等方面的開發提供參考。

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