高压脉冲电场对美拉德反应的影响

徐 茜，廖小军，胡小松，梁 峥，张 燕

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，农业部果蔬加工重点开放实验室，果蔬加工教育部工程研究中心，北京 100083)

高压脉冲电场对美拉德反应的影响

徐 茜，廖小军，胡小松，梁 峥，张 燕*

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，农业部果蔬加工重点开放实验室，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)模拟体系，从模拟溶液pH、电场强度、脉冲数、贮藏期四方面研究了高压脉冲电场对葡萄糖/甘氨酸模拟溶液美拉德反应的影响。结果表明:场强为28kV/cm，pH为7.96时，PEF处理对葡萄糖/甘氨酸模拟溶液的美拉德反应有显著的促进作用，这种促进作用与其热效应无关，若电场强度小于24kV/cm，PEF处理对美拉德反应无显著影响。不同脉冲个数对于反应的影响差异不显著。PEF处理后的模拟溶液美拉德反应程度随贮藏时间的延长和贮藏温度的升高而逐渐增强，且比未处理组显著。

高压脉冲电场，葡萄糖/甘氨酸(Glu/Gly)模拟溶液，美拉德反应

褐变是果蔬加工研究的三大问题之一，在果蔬汁加工时采用高温短时杀菌(HTST)、蒸发浓缩等热力加工工艺，产品很容易发生非酶褐变，导致果蔬汁颜色品质的劣变［1］。同时，果蔬浓缩汁在常温贮藏过程中，由于美拉德反应底物(如还原糖、氨基酸等)浓度较高，美拉德褐变反应也很严重［2］。高压脉冲电场技术(PEF)是一种新型的非热力加工技术，依赖其非热效应可实现果蔬汁的杀菌钝酶［3－5］，并减少温度对果蔬汁非酶褐变反应的促进，使产品保持较好的风味和颜色。前人研究结果表明［6－8］，PEF处理普遍较热处理使果蔬加工产品的褐变少，而且在贮藏期褐变增加也较少。但由于果蔬汁是一个极为复杂的体系，这些研究不能明确PEF对某一类型非酶褐变的影响。因此，有必要在模拟体系中开展PEF技术对非酶褐变的影响［9］。葡萄糖是一种广泛地存在于水果、蔬菜中的还原糖，且含量普遍较高;甘氨酸是中性氨基酸，较易发生美拉德反应，故选用葡萄糖/甘氨酸(Glu/Gly)模拟溶液。270nm处吸光值反映了一些中间物质，如吡嗪类物质的形成速率及浓度的变化，故选取其作为美拉德反应发生的指标［10］。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

D－葡萄糖、甘氨酸、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、冰醋酸、醋酸钠 均为分析纯，购自北京蓝弋化学试剂公司。

PEF处理装置 由中国农业大学食品科学与营养工程学院与清华大学电机系联合开发设计(专利申请号∶00420112379.7，已授权)，所用处理室为容量60mL的平板处理室，该设备的脉冲电容储能触发系统所生成的波形为单向指数衰减波，脉冲频率为1Hz，平板电极板间距4.5cm，在设定电场强度和脉冲时间下进行处理;868型pH计 美国奥立龙公司; EC275型电导仪 意大利HANNA公司;T6型UV－可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 Glu/Gly模拟溶液配制 以冰醋酸－醋酸钠和磷酸二氢钠－磷酸氢二钠为缓冲溶液，配制浓度为0.1mol/L，pH分别为4.02、6.12、7.14、7.96、8.86，电导率分别为2.11、2.01、1.94、2.04、1.83ms/cm的模拟溶液。样品置于0℃下贮藏。

1.2.2 实验方案

1.2.2.1 pH对Glu/Gly模拟溶液美拉德反应发生的影响 对pH分别为4.02、6.12、7.14、7.96和8.86的Glu/Gly模拟溶液进行PEF处理，电场强度为28kV/cm，处理脉冲数为300个。

1.2.2.2 电场强度对Glu/Gly模拟溶液美拉德反应发生的影响 0.1mol/L的Glu/Gly模拟溶液分别于16、20、24、28kV/cm的场强下进行处理，处理脉冲数为300个。

1.2.2.3 脉冲数对Glu/Gly模拟溶液美拉德反应发生的影响 0.1mol/L的Glu/Gly模拟溶液在28kV/cm的电场强度下，分别处理100、150、215、250、300个脉冲数。

1.2.2.4 PEF对贮藏期间Glu/Gly模拟溶液美拉德反应发生的后效应影响 对0.1mol/L的Glu/Gly模拟溶液进行PEF处理，电场强度为28kV/cm，处理300个脉冲。将所得样品分别在5、25、37℃下贮藏0、7、14、21d。

根据预实验，测定PEF处理样品溶液温度在40℃以下，考虑到这种程度的热升温可能引起的美拉德反应，将每个pH的未处理溶液40℃下水浴加热相同时间，作为热处理的对照组。同时，以未经处理的Glu/Gly模拟溶液作为一般对照。

1.2.3 测定方法 待测样品在室温下经2h温度平衡后，用紫外分光光度计测定270nm处吸光值的变化。

2 结果与讨论

2.1 pH对Glu/Gly模拟溶液美拉德反应发生的影响

由图1可知，28kV/cm电场处理下，pH对Glu/ Gly模拟溶液美拉德反应发生的影响呈钟形变化。其中pH为7.96时，美拉德反应程度最强，当pH小于7.96时，随着pH下降，美拉德反应程度变弱。当pH大于7.96时，随着pH升高，美拉德反应程度变弱。在同一pH下，电场处理则使模拟溶液的吸光值显著增加(P＜0.05)，表明不同pH下，电场强度均促进了模拟溶液美拉德反应的发生。但不同pH模拟溶液的热对照组与一般对照组相比，吸光值无显著差异(P＞0.05)，表明PEF处理对美拉德反应的影响，并不是通过热效应产生的。

2.2 电场强度对Glu/Gly模拟溶液美拉德反应发生的影响

图2为电场强度对Glu/Gly模拟溶液美拉德反应发生的影响。由图可见，当电场强度小于28kV/cm时，不同场强PEF处理后的模拟溶液与未处理组相比，美拉德反应程度无显著性差异(P＞0.05)，而经过电场强度为28kV/cm的PEF处理后，美拉德反应程度显著大于其它各场强水平处理组和未处理组(P＜0.05)。说明PEF处理存在临界电场强度，超过本临界电场强度，才会影响模拟溶液中美拉德反应的产生。

图1 不同pH对Glu/Gly模拟溶液美拉德反应发生的影响

图2 电场强度对Glu/Gly模拟溶液美拉德反应发生的影响

2.3 脉冲数对Glu/Gly模拟溶液美拉德反应发生的影响

图3为脉冲数对Glu/Gly模拟溶液美拉德反应发生的影响。由图可见，经60个脉冲处理，模拟溶液在270nm处的吸光值显著增大(P＜0.05)，但进一步增大脉冲数，模拟溶液的吸光值则无显著变化(P＞0.05)。

图3 PEF不同脉冲数处理对模拟溶液美拉德反应程度的影响效果

2.4 贮藏期PEF处理对Glu/Gly模拟溶液美拉德反应的后效应

由表1可知，PEF处理后的模拟溶液美拉德反应发生的程度都随着贮藏时间的延长、贮藏温度的增加而有所增强。同时，PEF处理后模拟溶液的美拉德反应程度均明显高于对照和热处理(P＜0.05)，可见，PEF处理对储藏期模拟溶液美拉德反应的后效应影响更强。

3 结论

场强为28kV/cm，pH为7.96时，PEF处理对葡萄糖/甘氨酸模拟溶液的美拉德反应有较为明显的促进作用，这种促进作用与其热效应无关。PEF处理脉冲数对于美拉德反应的影响显著。

美拉德反应程度随贮藏时间的延长和贮藏温度的升高而逐渐增强，与对照组相比，PEF处理对储藏期模拟溶液美拉德反应的后效应影响更强。

表1 PEF处理的Glu/Gly溶液在贮藏期的美拉德反应变化

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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 *通讯联系人

徐茜(1988－)，女，在读本科生，研究方向:非热加工。

教育部博士点新教师项目(200800191006)。