美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的質(zhì)量分布與主體香氣特征

朱龍杰,曹 毅,朱懷遠(yuǎn),吳 洋,張合川,陳晶波,王 瑞,張 華,張 媛,廖惠云

(江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心,江蘇南京 210019)

美拉德反應(yīng)是含游離氨基的化合物與還原糖或羰基化合物在常溫或加熱時(shí)發(fā)生的聚合、縮合等反應(yīng),最終生成棕黑色的大分子物質(zhì)類(lèi)黑精的一類(lèi)羰胺反應(yīng)[1-3]。除產(chǎn)生類(lèi)黑精外,反應(yīng)還會(huì)生成還原酮、醛和雜環(huán)化合物,其中有些物質(zhì)是食品色澤和風(fēng)味的主要來(lái)源,還有些物質(zhì)具有獨(dú)特的抗氧化性物質(zhì)[4-7]。因此,美拉德反應(yīng)產(chǎn)物成為研究的熱點(diǎn),在食品烘焙[8-9]、釀酒[10]、肉類(lèi)加工[11-12]、香精生產(chǎn)[13-15]、煙草加香[16]、醫(yī)藥[17-19]等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

關(guān)于美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的分析研究,目前集中于反應(yīng)條件的優(yōu)化及美拉德反應(yīng)產(chǎn)物分析與應(yīng)用[20-26],多數(shù)研究會(huì)選擇各自的美拉德反應(yīng)體系,以及選擇少數(shù)幾種糖和少數(shù)幾種氨基酸制備美拉德反應(yīng)產(chǎn)物[18-19,27-29]。但由于不同反應(yīng)體系下的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物主要組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在差異,且香氣濃度和風(fēng)味特征也經(jīng)常產(chǎn)生變化,因此很難根據(jù)文獻(xiàn)資料對(duì)不同反應(yīng)體系下的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的相關(guān)組分進(jìn)行整體類(lèi)比推導(dǎo),也很難對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的香氣濃度和香氣特征進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。

目前,關(guān)于美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)組分研究,一般是對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物中檢出的所有成分進(jìn)行定性或定量分析[18-21,23-27]。這通常適用于一種或幾種美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的研究分析,但如果要對(duì)多種糖和多種氨基酸制備的不同美拉德反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分析,就會(huì)使得工作量十分巨大。同時(shí),這種研究方法還缺少側(cè)重性,即美拉德產(chǎn)物中的成分非常復(fù)雜,很多檢測(cè)出的有機(jī)物盡管含量較大,但香氣卻較弱,如某些小分子的烷烴、醇、醚、酸等物質(zhì),對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的主體香氣特征貢獻(xiàn)較少,因此需要選擇具有較強(qiáng)風(fēng)味特征和較低香氣閾值的關(guān)鍵組分進(jìn)行重點(diǎn)研究分析。

美拉德反應(yīng)中存在的芳香族類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)和烯酮(醛)類(lèi)三大類(lèi)化合物,風(fēng)味特征明顯,其氣味強(qiáng)度高和香味閾值低,是具有典型香氣特征的化合物[30-31]。從天然產(chǎn)物中提取的許多芳香族類(lèi)物質(zhì)很多都會(huì)產(chǎn)出不同的香味特征,在某些氨基酸美拉德產(chǎn)物中,特別是含有苯環(huán)的氨基酸的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中具有很多芳香族類(lèi)化合物,為美拉德產(chǎn)物提供不同的香氣來(lái)源[31]。雜環(huán)類(lèi)化合物的分子中擁有與苯環(huán)類(lèi)似的不飽和的閉環(huán)共軛體系,也具有不同程度的芳香性,大多數(shù)雜環(huán)化合物有極高的氣味強(qiáng)度和極低的香味閾值,因此雜環(huán)化合物是美拉德產(chǎn)物的重要致香成分[32]。烯酮類(lèi)化合物分子中有不飽和雙鍵,根據(jù)電子振動(dòng)理論,其易受氧化還原酶作用,使人體嗅神經(jīng)末梢細(xì)胞產(chǎn)生嗅覺(jué)[33]。由于烯酮(醛)同時(shí)具有不飽和碳碳和碳氧雙鍵,因此烯醛(酮)類(lèi)化合物氣味閾值低,香氣更加突出。

本工作擬探討在一個(gè)合適的反應(yīng)體系下,制備多種糖類(lèi)和多種氨基酸的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物,選擇美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中雜環(huán)類(lèi)化合物、芳香族類(lèi)化合物和烯醛(酮)類(lèi)三類(lèi)官能團(tuán)化合物的進(jìn)行定性定量分析,獲取這三類(lèi)關(guān)鍵組分的質(zhì)量分布規(guī)律,并結(jié)合美拉德反應(yīng)產(chǎn)物主體香氣特征的感官評(píng)價(jià),準(zhǔn)確地解析美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的主體香氣特征,為其在食品、香料等行業(yè)的應(yīng)用體現(xiàn)出更好的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

D-葡萄糖、D-果糖、D-木糖、D-脫氧核糖、D-核糖、D-阿拉伯糖、L-甘氨酸、L-絲氨酸、L-蘇氨酸、L-丙氨酸、L-天冬氨酸、L-天冬酰胺、L-谷氨酸、L-谷酰胺、L-纈氨酸、L-亮氨酸、L-異亮氨酸、L-賴(lài)氨酸、L-精氨酸、L-組氨酸、L-脯氨酸、L-苯丙氨酸、L-酪氨酸、L-色氨酸、L-蛋氨酸、L-半胱氨酸 BR,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;碳酸鉀、無(wú)水硫酸鈉、丙二醇 AR,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;丙酸苯乙酯 >97%,阿法埃莎化學(xué)有限公司;超純水 電阻率≥18.2 MΩ·cm。

ME203電子天平 感量0.001 g,瑞士Mettler Toledo公司;S210型pH計(jì) 分辨率0.001,瑞士Mettler Toledo公司;ZNCL-G型智能恒溫磁力攪拌器 河南愛(ài)博特科技發(fā)展有限公司;R215型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士Buchi公司;6890N-5975C型氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 美拉德反應(yīng)體系的優(yōu)化 丙二醇是一種與水互溶、性質(zhì)穩(wěn)定且對(duì)環(huán)境友好的有機(jī)溶劑,在美拉德反應(yīng)中常用來(lái)控制反應(yīng)體系中水分的比例[14,23]。由于本實(shí)驗(yàn)溫度選擇在100 ℃,以及丙二醇與水組成的混合溶劑具有較高的恒沸點(diǎn),因此選擇丙二醇作為美拉德反應(yīng)的主要溶劑。

為解決美拉德反應(yīng)進(jìn)程中的酸化現(xiàn)象比較嚴(yán)重的問(wèn)題[34-35]和五碳糖、六碳糖的原料代表性問(wèn)題,根據(jù)前期研究結(jié)果,本實(shí)驗(yàn)使用碳酸鉀維持美拉德反應(yīng)體系的pH為堿性,以葡萄糖、果糖、木糖和脫氧核糖四種非互為光學(xué)異構(gòu)體的單糖作為美拉德反應(yīng)的糖類(lèi)原料,將其分別與20種不同氨基酸原料進(jìn)行兩兩組合反應(yīng),共計(jì)制備80種美拉德反應(yīng)產(chǎn)物。

1.2.2 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的制備 在50 mL的圓底燒瓶中加入5 mmol糖和5 mmol氨基酸,根據(jù)氨基酸的類(lèi)型加入適量碳酸鉀(原料為天冬氨酸、谷氨酸、半胱氨酸和酪氨酸時(shí),碳酸鉀的添加量為5 mmol;其他氨基酸時(shí),碳酸鉀的添加量為2.5 mmol),維持反應(yīng)液的pH為堿性。反應(yīng)溶液為20 mL丙二醇和5 mL超純水,升溫加熱至100 ℃,反應(yīng)時(shí)間為6 h。

1.2.3 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的檢測(cè) 取2 mL美拉德反應(yīng)液加入含有分液漏斗中,加入含有內(nèi)標(biāo)丙酸苯乙酯的二氯甲烷溶液,使用二氯甲烷與水相體系進(jìn)行振蕩萃取。有機(jī)相經(jīng)分離、無(wú)水硫酸鈉干燥、漏斗過(guò)濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后,采用GC/MS進(jìn)行檢測(cè)分析。

氣相色譜條件:色譜柱 Agilent DB-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm);載氣He;載氣流速1.0 mL/min;進(jìn)樣口溫度260 ℃;進(jìn)樣量1 μL,分流比為10∶1;升溫程序:60 ℃ 保持1 min,以10 ℃/min升溫至280 ℃,保持15 min。

質(zhì)譜條件:電離方式EI;電離能量70 eV;離子源溫度230 ℃;四級(jí)桿溫度150 ℃;質(zhì)量掃描范圍30～450 amu;溶劑延遲3 min。

1.2.4 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的主體香氣特征描述與感官質(zhì)量評(píng)分 取0.5 mL美拉德反應(yīng)液溶于5.0 mL乙醇溶劑中,將其存放在10 mL棕色玻璃瓶中,搖勻以備使用。用標(biāo)準(zhǔn)嗅香紙(長(zhǎng)140～150 mm,寬5～6 mm),不帶其他氣味。將嗅香紙浸入樣品1～2 cm深,離鼻腔2.5 cm通過(guò)鼻孔吸氣,每次2～3 s。評(píng)香應(yīng)在一定間隔時(shí)間內(nèi)進(jìn)行,蘸后即嗅。記錄每個(gè)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的香氣特征,用生活中常見(jiàn)的類(lèi)似物質(zhì)風(fēng)味特征作一般性描述詞語(yǔ),其中描述型詞語(yǔ)參考香料評(píng)價(jià)時(shí)常用的修飾詞語(yǔ)[28-31]。

表1 天冬酰胺-果糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中官能團(tuán)化合物種類(lèi)和質(zhì)量

根據(jù)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物主體香氣的令人愉悅程度和香氣強(qiáng)度兩項(xiàng)對(duì)其整體感官質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。在主體香氣感官質(zhì)量得分中,令人愉悅程度占0～5分,香氣強(qiáng)度為0～5分,滿(mǎn)分10分。當(dāng)香氣令人愉悅程度為0分時(shí),即香氣表現(xiàn)出不令人愉悅時(shí),香氣強(qiáng)度不參與評(píng)分,該香味物質(zhì)整體感官質(zhì)量為0分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用GC/MS工作站自帶的Nist 14和Wiley標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫(kù)檢索美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中各化合物質(zhì)譜數(shù)據(jù),結(jié)合化合物的質(zhì)譜離子裂解規(guī)律和保留時(shí)間,對(duì)能予以定性(匹配度大于850和可能性大于80%)且屬于三類(lèi)官能團(tuán)化合物的組分進(jìn)行探討。以?xún)?nèi)標(biāo)丙酸苯乙酯為基準(zhǔn)物質(zhì),采用半定量方法設(shè)定相關(guān)參數(shù)[23],利用峰面積歸一化法計(jì)算各化合物的相對(duì)質(zhì)量。通過(guò)公式(1)計(jì)算單一目標(biāo)化合物的質(zhì)量,通過(guò)公式(2)計(jì)算美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的總質(zhì)量。上述數(shù)據(jù)均使用Excel 2010數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行計(jì)算。

Mi=Ms×Ai/As

式(1)

MT=12.5×ΣMi

式(2)

式中:Mi:i組分的質(zhì)量;Ms:內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量;Ai:i組分的峰面積;As:內(nèi)標(biāo)物的峰面積;MT:美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的種類(lèi)分布

以天冬酰胺-果糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物為例,采用1.2.3的方法對(duì)該美拉德反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行GC/MS分析,得到了天冬酰胺-果糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物總離子流圖,見(jiàn)圖1。

圖1 天冬酰胺-果糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物總離子流圖

對(duì)圖1色譜圖中的各色譜峰進(jìn)行質(zhì)譜解析及標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)檢索定性,并計(jì)算得到天冬酰胺-果糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中屬于三類(lèi)官能團(tuán)化合物的物質(zhì)名稱(chēng)與質(zhì)量,參見(jiàn)表1。表1結(jié)果顯示,天冬酰胺-果糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中共鑒定出20種雜環(huán)類(lèi)官能團(tuán)化合物,主要為含氮化雜環(huán)化合物,包括占主要部分的17種吡嗪化合物以及3種吡啶類(lèi)化合物。

依次對(duì)制備的其他美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中的各組分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)對(duì)比和質(zhì)譜輔助解析,鑒定出屬于雜環(huán)類(lèi)、芳香族類(lèi)、烯酮(醛)類(lèi)三大類(lèi)官能團(tuán)化合物的香味物質(zhì)共有64種。對(duì)鑒定出的64種香味組分進(jìn)行匯總,根據(jù)每種化合物的分子骨架結(jié)構(gòu)特點(diǎn),歸納出美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能化合物的分子骨架圖,見(jiàn)圖2。圖2中Y基團(tuán)為三類(lèi)官能化合物分子骨架中某一(幾)點(diǎn)位上的不同取代基,當(dāng)化合物的分子骨架與不同Y基團(tuán)組合后,即為美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中已鑒定出的目標(biāo)化合物。

圖2 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的分子骨架圖

2.2 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的質(zhì)量分布情況和香氣特點(diǎn)

依據(jù)2.1中天冬酰胺-果糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的種類(lèi)鑒定和質(zhì)量計(jì)算方法,對(duì)制備的80種美拉德反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行種類(lèi)鑒別和質(zhì)量計(jì)算,得到美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的質(zhì)量與總質(zhì)量分布表,其中雜環(huán)類(lèi)化合物質(zhì)量包括氮雜環(huán)化物、氧雜環(huán)化合物和硫雜環(huán)化合物的質(zhì)量,詳情見(jiàn)表2～表5。

表2 葡萄糖與氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的質(zhì)量分布

表3 果糖與多種氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物質(zhì)量分布

表4 木糖與多種氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物質(zhì)量分布

表5 脫氧核糖與多種氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物質(zhì)量分布

表2～表5數(shù)據(jù)顯示,四種糖類(lèi)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中,含氮雜環(huán)類(lèi)化合物在所有制備的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中都有分布,且整體質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,在美拉德反應(yīng)產(chǎn)物三類(lèi)官能團(tuán)化合物中占有很大比重。鑒定出的含氮雜環(huán)化合物中以吡嗪類(lèi)化合物居多,其他還有一些吡啶類(lèi)和吡唑類(lèi)含氮雜環(huán)化合物(分子結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2A1)。在制備的含氮雜環(huán)化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中,大部分產(chǎn)物香氣豐富、令人愉悅,擁有比較突出的堅(jiān)果香、可可香、玉米香、烤土豆香、烘烤香等,代表性的化合物有2,5-二甲基吡嗪、2-乙?；拎骸?-乙?；拎さ取?/p>

含氧雜環(huán)化合物在六碳糖葡萄糖和果糖中略有分布,而在五碳糖木糖和脫氧核糖中比較少(分子結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2A2)。含氧雜環(huán)化合物一般擁有甜香、焦糖香,楓槭香、奶油香等的香氣特征[31,33],代表性的化合物有甲基環(huán)戊烯酮醇、3,5-二羥基-6-甲基-2H-吡喃-4(3H)-酮、4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮等。在制備的含氧雜環(huán)化合物的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中,大部分產(chǎn)物都能辨別出具有的特征甜糖香氣,其中葡萄糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的甜香要比果糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物更容易辨認(rèn)。通過(guò)對(duì)比表2和表3,分析這可能是因?yàn)槠咸烟敲览路磻?yīng)產(chǎn)物中氧雜環(huán)化合物的質(zhì)量要明顯多于果糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中氧雜環(huán)化合物的質(zhì)量。

含硫雜環(huán)化合物只存在一些特定的含硫氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中。盡管蛋氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量要整體高于半胱氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物,但是蛋氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中并沒(méi)有檢測(cè)出含硫雜環(huán)化合物。相反,三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量較少的半胱氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中卻檢測(cè)出了噻唑類(lèi)含硫雜環(huán)化合物(分子結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2A3)。由于蛋氨酸中的硫原子只生成開(kāi)鏈?zhǔn)降暮蚧衔?使得該美拉德反應(yīng)產(chǎn)物有明顯讓人不太愉悅的硫化物氣味。而半胱氨酸的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物由于生成了閉環(huán)的含硫雜環(huán)化合物,其香氣令人愉快、擴(kuò)散好、穿透性強(qiáng),具有烤面包香、爆玉米花、熟蛋香等香味特征,主要代表化合物為2-乙酰基噻唑。

芳香族類(lèi)化合物主要存在于苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中。其中苯丙氨酸和酪氨酸的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中小分子的含有苯環(huán)的化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)較為豐富(分子結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2B),這些芳香族類(lèi)化合物使得美拉德反應(yīng)產(chǎn)物透發(fā)出比較明顯的花香和辛香,代表性的化合物有苯乙醇、苯乙醛、苯乙酸乙酯等。而色氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中大分子類(lèi)芳香族類(lèi)化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高(分子結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2B),但該芳香族類(lèi)化合物種類(lèi)較為單一,含有苦杏仁氣味,香氣擴(kuò)散能力一般,香氣不夠飄逸,主要代表性的化合物為2-氨基苊-1(2H)-酮。

烯酮(醛)類(lèi)化合物主要分布在亮氨酸和異亮氨酸兩種氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中。其中在亮氨酸和異亮氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中主要是開(kāi)鏈?zhǔn)降南┩?醛)類(lèi)化合物(分子結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2C),其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較豐富,整體香氣也較濃郁,散發(fā)出獨(dú)特的藥草香、苔香、霉香等香氣,代表性的化合物有(E)-5-甲基-3-烯-2-庚酮、(Z)-2-乙基-2-烯-己醛和(E)-2-異丙基-5-甲基-2-烯-己醛。另一類(lèi)烯酮(醛)類(lèi)化合物以五元閉環(huán)形式存在于其他一些氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中(分子結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2C),如蛋氨酸、精氨酸等,其特點(diǎn)是質(zhì)量分?jǐn)?shù)少,造成香氣不夠突出。

2.3 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的主體香氣特征

組織專(zhuān)業(yè)從事香精香料調(diào)配人員,對(duì)制備的80種美拉德反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行香氣感官評(píng)價(jià)。選種一種或幾種常見(jiàn)香味物質(zhì)香氣作一般性描述詞語(yǔ),對(duì)所有美拉德樣品進(jìn)行香氣感官評(píng)價(jià),描述美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的香氣特征,評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 四種糖類(lèi)與多種氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的香氣特征

由表6可知,糖類(lèi)對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的香氣類(lèi)型改變不大,而氨基酸種類(lèi)則對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的整體香氣產(chǎn)生比較大的影響。不同氨基酸的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物香氣特征種類(lèi)較多,有些氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的香氣類(lèi)型比較相似,而有些則差異較大。在眾多香氣類(lèi)型中,甜香和堅(jiān)果香是美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中兩類(lèi)重要的香氣類(lèi)型。甜香香型在美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中分布較多,不同糖類(lèi)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的香氣大都帶有一定的甜香特征,但甜香種類(lèi)有所區(qū)別,其中葡萄糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物帶有甜糖香韻,果糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物帶有烤甜香韻,木糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物帶有清甜香韻,脫氧核糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物帶有弱甜香韻,其代表性美拉德反應(yīng)產(chǎn)物有:甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、谷氨酸和酪氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物。堅(jiān)果香是美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中吡嗪類(lèi)含氮雜環(huán)化合物的代表香味特征,當(dāng)該類(lèi)化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高時(shí)堅(jiān)果香氣會(huì)比較突出,其代表性美拉德反應(yīng)產(chǎn)物有:天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷酰胺、賴(lài)氨酸、組氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物。其余不同氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的香氣特征區(qū)別較大,各自擁有專(zhuān)屬的香味類(lèi)型,如藥草香、膏香、谷物香、花香、爆米花香、煙熏香等。

2.4 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物質(zhì)量和主體香氣感官評(píng)分

根據(jù)香味評(píng)審員對(duì)制備的80種美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的主體香氣感官評(píng)分,與美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的總質(zhì)量,從整體上評(píng)估兩者的關(guān)聯(lián)度,結(jié)果見(jiàn)表7。

從表7的 4種糖類(lèi)的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的橫向?qū)Ρ戎锌闯?果糖的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量高于其他糖類(lèi)的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物,其主體香氣評(píng)分對(duì)應(yīng)的也普遍較高,大部分得分處于6～10分區(qū)間。而脫氧核糖的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量較小,其主體香氣評(píng)分也較小,大部分得分處于1～5分區(qū)間。從表7的不同氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的縱向?qū)Ρ戎锌闯?亮氨酸、賴(lài)氨酸和苯丙氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中的三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量處于較高水平,其相應(yīng)的主體香氣評(píng)分也較高,得分集中于7～9分區(qū)間。而絲氨酸、蘇氨酸、精氨酸等其他氨基酸,由于三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量較低使得其主體香氣得分也低,得分集中于2～4分區(qū)間。表7還顯示,美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的累計(jì)總質(zhì)量大小關(guān)系為果糖>木糖>葡萄糖>脫氧核糖,而其主體香氣的累計(jì)得分大小關(guān)系依次為果糖>葡萄糖>木糖>脫氧核糖。表7的數(shù)據(jù)表明,美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的單項(xiàng)總質(zhì)量和累計(jì)總質(zhì)量與主體香氣評(píng)價(jià)得分有較好的關(guān)聯(lián)度。

從表7中可以發(fā)現(xiàn),盡管大部分美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量與其主體香氣評(píng)分的關(guān)聯(lián)度較好。但是含硫氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物較為特殊,其香氣的主體特征由含硫化合物的種類(lèi)決定。當(dāng)美拉德反應(yīng)中的硫原子沒(méi)有形成雜環(huán)化合物的時(shí)候,具有不令人愉悅的含硫氣味,如蛋氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物,雖然其三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量較為豐富,但由于產(chǎn)物中含有開(kāi)鏈?zhǔn)胶蚧衔锒赴l(fā)出咸菜味和硫化物氣息,主體香氣不令人愉悅,香氣評(píng)分為0分。

表7 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量與主體香氣評(píng)分

但當(dāng)美拉德反應(yīng)中的硫原子形成閉環(huán)含硫雜環(huán)化合物的時(shí)候,其反應(yīng)產(chǎn)物則具有令人愉悅的烤堅(jiān)果,爆米花氣味,評(píng)分則較高。例如,果糖-半胱氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物,其三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量雖然很少,但由于生成香氣閾值很低的閉環(huán)含硫雜環(huán)化合物,其香氣具有很強(qiáng)的擴(kuò)散性和穿透性,主體香氣令人愉悅,香氣評(píng)分達(dá)到了10分。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)制備的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的定性和定量分析,獲得了雜環(huán)類(lèi)、芳香族類(lèi)和烯酮(醛)類(lèi)三大類(lèi)官能團(tuán)化合物的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以及三大類(lèi)官能團(tuán)化合物的質(zhì)量分布規(guī)律。雜環(huán)類(lèi)化合物尤其是含氮雜環(huán)類(lèi)化合物種類(lèi)多,質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,是美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中最重要主體香氣來(lái)源。芳香族類(lèi)和烯酮(醛)類(lèi)化合物種類(lèi)不多,質(zhì)量分?jǐn)?shù)較少,主要分布于幾種特定的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中,其主體香氣具有各自的特點(diǎn)。

美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物的總質(zhì)量與主體香氣評(píng)分具有較好的關(guān)聯(lián)度。不同糖類(lèi)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物累計(jì)總質(zhì)量的順序依次為果糖、木糖、葡萄糖和脫氧核糖,其主體香氣的累計(jì)評(píng)分順序依次為果糖、葡萄糖、木糖、脫氧核糖。不同氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)官能團(tuán)化合物總質(zhì)量較高且主體香氣評(píng)分較高的有亮氨酸、賴(lài)氨酸和苯丙氨酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物。含硫氨基酸美拉德反應(yīng)產(chǎn)物比較獨(dú)特,其主體香氣評(píng)分與產(chǎn)物中含硫化合物的分子結(jié)構(gòu)形態(tài)密切相關(guān)。

以美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中三類(lèi)重要的官能團(tuán)化合物作為研究對(duì)象,獲得其質(zhì)量分布規(guī)律和美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的主體香氣特征,為香精香料和食品加工從業(yè)人員更好地應(yīng)用美拉德反應(yīng)產(chǎn)物提供了一個(gè)有用的技術(shù)支撐。