美拉德反應改性提高滸苔蛋白酶解液品質研究*

劉晨，呂峰，曹秋萍

（福建農林大學食品科學學院， 福建 福州 350002）

美拉德反應改性提高滸苔蛋白酶解液品質研究*

劉晨，呂峰*，曹秋萍

（福建農林大學食品科學學院， 福建 福州 350002）

以滸苔蛋白酶解液為反應液，基于單因素試驗結果，以滸苔蛋白酶解液美拉德反應產物（MRPs）的還原力及其感官評價為指標，通過L9(34)正交試驗優化滸苔蛋白酶解液美拉德反應關鍵工藝參數。結果表明，適合于滸苔蛋白酶解液美拉德反應的還原糖為木糖，當以反應溫度為110 ℃，反應時間為115 min，反應液pH為6.0，木糖添加量6.0%(w/v)為優化條件組合進行反應時，所得滸苔蛋白酶解液MRPs的還原力從0.788提高至2.523，比滸苔蛋白酶解原液提高了3.0倍。感官評價值為87.91分，滸苔蛋白酶解液MRPs的色澤呈誘人的黃棕色，香味愉悅，帶有淡淡的海鮮味。

美拉德反應；修飾；改善；抗氧化性能；感官品質

美拉德反應是一種廣泛存在于食品加工中的非酶褐變，是羰基化合物與氨基化合物之間發生的復雜化學反應，又稱為羰氨反應。美拉德反應能產生大量的具有特殊氣味和顏色的產物，以改變食品的色澤和香氣，故被廣泛應用于食品、香精、香料的生產中，特別是在香精、香料生產領域已經取得非常好的應用，達到了調配技術無法比擬的效果；此外，由于美拉德反應體系復雜，除了會產生類黑精外，還會產生還原性的醛、酮類物質以及含有氮、硫的雜環化合物，研究表明，這類物質具有一定的抗氧化[1、2]、抗過敏、抗菌性能[3-4]，其中某些物質的抗氧化強度甚至可以媲美食品中常用的抗氧化劑[5]。

許多食物體系中的天然的氨基酸、肽類物質或其蛋白酶解液經美拉德反應修飾后不但能提高該其抗氧化功能，還能賦予其特殊的香味，因此，在開發、制備具有抗氧化性食品的研究中，通過美拉德反應改性或修飾用以提高或改善食材或食品的抗氧化活性與感官品質已經引起業內人士的關注和青睞。

滸苔是一種大型綠藻，俗稱苔條、青海苔等，為綠藻門石莼目石莼科滸苔屬的藻類植物，其自然繁殖能力強，資源豐富，僅福建沿海每年產量（鮮重）可達10萬t以上[6]，具有很大的開發潛力。營養成分分析發現，滸苔是一種高蛋白、高膳食纖維、低脂肪、富含維生素和礦物質低污染的海洋食物資源，營養價值較高，其蛋白質含量約為10.91%-29.9%，且其氨基酸種類齊全，常作為一種優質的植物蛋白質資源[7、8]，被廣泛地應用食品加工。

研究在采用定向酶解技術制備具有抗氧化性能的滸苔蛋白酶解液基礎上，以其為試材，探究美拉德反應改性對滸苔抗氧化性能和感官品質的影響；并以滸苔蛋白酶解液美拉德反應產物（MRPs）的還原力以及感官品質為指標，基于確定其美拉德反應體系適宜還原糖，通過L9(34)正交試驗優化滸苔蛋白酶解液美拉德反應的關鍵工藝參數，以期提高和改善滸苔原料的抗氧化性能和感官品質，提高其經濟附加值。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 原輔材料

滸苔干粉：過80目篩，福建海興保健食品有限公司提供。

98%D-木糖（食品級），購于阿拉丁試劑(上海)有限公司；葡萄糖（食品級），購于國藥集團化學試劑有限公司；75%果葡糖漿（食品級），購于國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 滸苔酶解液制備

控制水解料液比為1∶30，堿性蛋白酶使用量為600 U . g-1，調節酶解液pH為8.0，在50 ℃下水浴提取90 min，沸水水浴10 min滅酶，控制其蛋白水解溫度在50 ℃左右，冷卻備用。

1.1.3 試驗試劑

磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、鐵氰化鉀、三氯乙酸、氯化鐵、檸檬酸、碳酸氫鈉，均為分析純。

1.1.4 主要儀器設備

HH-4型數顯恒溫水浴鍋：常州國華電器有限公司；Starter 3C型實驗室pH計：奧豪斯儀器（上海）有限公司；CP114型電子天平：奧豪斯儀器（上海）有限公司；LS-B50L高壓蒸汽滅菌鍋：上海醫用核子儀器廠；實驗室專用純水機：程度康寧實驗專用純水設備廠；UV-1800PC型紫外可見分管光度計：上海美譜達有限公司；DL-5-B型低速大容量多管離心機：上海安亭科學儀器廠。

1.2 試驗內容與方法

1.2.1 滸苔蛋白酶解液美拉德反應工藝流程

滸苔蛋白酶解液→添加還原糖→攪拌溶解→調節pH值→美拉德反應→冷卻→測定反應液的O2→清除率和還原力，評價其感官品質

1.2.2 滸苔蛋白酶解液美拉德反應適宜糖的確定

準確吸取一定體積的滸苔蛋白酶解液8組于錐形瓶中，其中一組不添加任何糖的為空白對照組，其余按其質量體積比的6%分別加入葡萄糖、果葡糖漿、木糖、葡（葡萄糖）∶木（1∶1）、木（木糖）∶果（果糖）（1∶1）、葡∶果（1∶1）、木∶果∶葡（1∶1∶1），混勻并使其溶解，調節各組反應液pH為5.5，并置于110 ℃高壓鍋中反應60min后，取出放入冰水中冷卻至室溫，測定反應體系MPRs的還原力和感官評價，確定適合于滸苔蛋白酶解液美拉德反應的還原糖。

1.2.3 滸苔蛋白酶解液美拉德反應工藝參數的優化

單因素試驗結果顯示，反應溫度、木糖濃度、反應時間、反應液pH是滸苔蛋白酶解液進行美拉德反應的主要影響因素，采用L9(34)四因素三水平正交試驗方案，以其MPRs的感官評分和還原力為評價指標，優化滸苔蛋白酶解液美拉德反應的關鍵工藝參數。試驗因素水平表見1。

1.3 指標與檢測方法

1.3.1 還原力測定

參考張澤生的方法[9]，并略作修改。

取1.0 mL處理過滸苔酶解液于試管內，加入2.5 mL 0.2 mol . L-1磷酸緩沖鹽溶液（pH=6.6）和2.5mL 1%的鐵氰化鉀混合均勻，與50 ℃水浴20 min，取出用流動水快速冷卻后，再加入2.5 mL 10%三氯乙酸，3000 rpm離心10 min后，于700 nm處測定其吸光值，每個樣品做3次平行試驗，取平均值。

1.3.2 感官評價方法

挑選接受過感官評定學習與訓練的同學10名（男女比例1∶1）組成感官評定小組對滸苔蛋白酶解液美拉德反應體系進行感官評價，總分值為100分，其中氣味占50分、滋味30分、色澤20分，具體評分標準如表2所示。

表1 L9(34)正交試驗因素水平表

表2 感官評分標準

1.4 統計分析方法

采用DPSv7.05軟件對試驗數據進行統計分析，各數據間的多重比較采用鄧肯新復極差法，色差測定各單因素均值間的顯著性檢測采用LSD多重比較標記字母法，顯著性臨界值：p＜0.01為極顯著差異，0.01＜p＜0.05為顯著差異，p＞0.05差異不顯著，對正交試驗數據進行極差分析與方差分析。

2 結果與分析

2.1 滸苔蛋白酶解液美拉德反應適宜還原糖確定

從圖1可以看出，木糖與滸苔蛋白酶解液的美拉德反應體系的還原力極顯著（p＜0.01）高于其他試驗組，其值為1.918±0.012，是空白組滸苔蛋白酶解原液還原力(0.788±0.31)的2.43倍。

產生這一結果原因可能是五碳糖褐變速率的是六碳糖的10倍，單糖反應速度比雙糖的快[10]。木糖是五碳糖，相對與六碳糖和雙糖來說，其碳鏈較短，碳架空間位阻效應小，故其參與美拉德反應的活性大[11]，Wang Wen-qiong等[12]采用乳清分離蛋白與6種糖（木糖、果糖、葡萄糖、乳糖、麥芽糖、蔗糖）發生美拉德反應，研究發現乳清分離蛋白與木糖反應體系的抗氧化活性最高，這與試驗結果較為一致。

由表3可知，當木糖單獨與滸苔蛋白酶解液進行美拉德反應時，與該反應體系MPRs的顏色呈黃棕色，香味濃郁，明顯改善了滸苔本身的腥、澀味，其他試驗組反應體系MPRs的顏色均有所變淺，香味寡淡，滸苔本身的腥、澀味仍然不同程度存在。因此，綜上考慮，試驗認為木糖是與滸苔蛋白酶解液進行美拉德反應的適宜糖品種。

2.2 滸苔蛋白酶解液美拉德反應工藝參數的優化

對表4 L9(34)正交試驗的結果，采用排隊評分法[13]先分別對滸苔蛋白酶解液MPRs的感官評價與還原力2指標的優劣，排序給出評分值，具體分析如下：對于還原力指標，第7組試驗樣品的指標值最高，為2.513，排第1名，得10分，第1組試驗樣品的指標值最低，為2.133，排在最后，得1分；而其它組試驗樣品該指標值Xi的得分，視其與該指標優秀值的差異按比例打分，具體計算步驟如公式如（1）所示：

同理，對于感官評價，第6組試驗樣品的分數最高，為87.52，排第1名，得10分；第9號試驗樣品的分數最低，為53.91，排在最后，得1分，而其它組試驗樣品的感官評價得分參考公式（1），將二指標的排序評分值加和作為綜合評價指標再進行最后的優化，結果如表5、表6和表7所示。

從表6中的極差分析可以看出，各因素對滸苔蛋白酶解液MPRs的綜合排序分值的影響顯著性為A＞D＞B＞C，即反應溫度＞反應液＞木糖添加量＞反應時間。最佳工藝方案是A2B2C3D2。

表3 糖的品種對滸苔蛋白酶解液美拉德反應體系感官品質的影響

表4 L9(34)正交試驗方案與結果

表5 排隊評分法結果

2.2.1 驗證性試驗

由于A2B2C3D2在正交表中未體現，為了確定試驗的客觀性，故以A2B2C3D2為條件，即以反應溫度110 ℃，木糖濃度6.0%（w/v），反應時間115 min，反應液pH6.0為條件進行擴大性試驗，試驗重復3次，結果表明，所得滸苔蛋白酶解液美拉德反應體系的平均還原力為2.523±0.079，感官評價值為87.91均高于正交試驗的9個組別，且樣品的香氣豐滿、和諧，顏色呈誘人的黃棕色。

3 結論

影響美拉德反應的各種因素有很多，包括參加反應的糖、反應溫度、時間及pH值等。糖的種類對于提高美拉德產物抗氧化性是很重要的因素篩選，通常多糖分子量較大，反應進程慢，故研究選擇葡萄糖、木糖、果糖以及其復配進行篩選試驗，同時它們均具有安全性高、成本低的特點，是食品加工中普遍使用的原料。通過比較美拉德產物還原力大小，確定木糖更加適合與滸苔蛋白酶解液反應。

表6 排隊分析法極差分析表

表7 正交試驗方差分析表

結果表明，木糖為參與滸苔蛋白酶解液進行美拉德反應的理想還原糖品種；而且滸苔蛋白酶解液-木糖體系的美拉德反應關鍵工藝參數的優化組合為A2B2C3D2，即反應溫度110 ℃，反應時間115 min，反應液pH6.0，木糖濃度6.0%（w/v），以此為條件進行擴大性驗證試驗，測得滸苔蛋白酶解液美拉德反應體系的平均還原力可達2.523±0.079，相比于空白組的滸苔蛋白酶解液0.788提高了3.0倍，而且反應體系的感官評價值為87.91，均高于正交試驗的9個組別，試驗樣品色澤呈誘人的黃棕色，香氣豐滿、和諧，并帶有淡淡的海鮮味，有效改善了滸苔原料原有的海藻腥味過重的缺陷。

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TS254.9

A

1007-550X（2016）05-0029-06

10.3969/j.issn.1007-550X.2016.05.001

海洋生物資源綜合加工及安全風險評估工程研究中心（612014043）。

2016-03-17

劉晨（1990-），女，碩士研究生，研究方向：農產品加工與貯藏工程。

呂峰（1964-），女，博士，教授，碩士生導師，研究方向：天然產物綜合利用，農產品加工與貯藏工程。