(E)-2-庚烯醛对半胱氨酸-木糖体系美拉德反应产物的影响*

徐永霞，赵洪雷，刘滢，姜程程，潘思轶

1(渤海大学食品科学研究院，渤海大学化学化工与食品安全学院，辽宁省食品安全重点实验室，“食品贮藏加工及质量安全控制工程技术研究中心”辽宁省高校重大科技平台，辽宁锦州，121013)2(华中农业大学食品科技学院，湖北武汉，430070)

脂质对肉香味产生贡献的途径之一是通过形成一些香味前体物质参与美拉德反应［1－2］。脂肪在加热降解、氧化过程中形成数百种挥发性物质，如烷烃、醛类、醇类、酮类、酯类和羧酸等，这些物质中有些能进一步参与美拉德反应进行后续反应。脂肪醛作为一类重要的脂肪氧化产物，由于其具有较高的反应活性，可能与氨基酸或美拉德反应中间产物相互作用，从而对美拉德反应产生重要影响［3］。

大量研究表明，脂肪是通过降低含硫等杂环化合物的含量，同时提供挥发性的羰基化合物或醇类物质等来改善肉香味［1，4－6］。其中含硫杂环化合物的减少很可能是由于脂肪氧化产生的醛类物质与H2S发生了反应，从而减少了含硫化合物的形成。同时，脂肪醛类还可以和NH3反应形成非挥发性的席夫碱，因此减少了用于合成吡嗪类物质的NH3数量。此外，脂肪氧化产物与美拉德反应相互作用形成了一些新的产物，如2-戊基吡啶、烯基噻吩、2-烷基噻吩和脂肪硫醇等。

目前，关于脂类尤其是磷脂对美拉德体系挥发性产物的影响报道较多，大多数的研究都采用模型系统来分析这2种类型反应之间的相互作用。而关于脂类氧化的产物脂肪醛类对美拉德反应挥发性产物的影响研究还很少。因此，研究脂肪醛类与美拉德反应之间的相互作用，可进一步认识复杂食品体系中发生的美拉德反应，对于更好的利用美拉德反应具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

L-半胱氨酸盐酸盐、D-木糖、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司;(E)-2-庚烯醛、环己酮均为色谱纯，德国Fluka公司。

6890N/5973气质联用仪，美国Agilent公司;固相微萃取装置(固相微萃取手动进样手柄、50/30 μm二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(DVB/CAR/PDMS)萃取头、20 mL顶空钳口样品瓶)，美国Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 磷酸盐缓冲液的配制

配制0.2 mol/L的Na2HOP4溶液和0.2 mol/L的 NaH2PO4溶液各 100 mL，将 0.2 mol/L的Na2HPO4溶液与0.2 mol/L的NaH2PO4溶液按一定的比例混合，调pH值至5.0备用。

1.2.2 样品制备

准确称取0.2 g半胱氨酸和0.2 g木糖于20 mL钳口瓶中，加入10 mL的磷酸盐缓冲液(0.2 mol/L，pH 5.0)，作为对照的标准样品。然后配制同样的反应体系，分别加入不同量的(E)-2-庚烯醛，混匀，用聚四氟乙烯隔垫密封，置于高压蒸汽杀菌锅内，控制反应温度120℃，反应60 min后取出，在流水中迅速冷却以终止反应，然后待检测分析。

1.2.3 挥发性成分的提取

于装有热反应产物的钳口瓶中加入50 μL内标物环己酮，加入磁转子，用聚四氟乙烯隔垫密封，于60℃恒温水浴磁力搅拌器中加热平衡20 min后，用已活化好的 50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头(270℃活化30 min)顶空吸附40 min后，将萃取头插入GC进样口，解析5 min。

1.2.4 GC-MS分析

GC条件:HP-5毛细管柱(30m ×320 μm，0.25 μm);进样口温度:250℃，不分流进样;升温程序:起始温度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条件:色谱-质谱接口温度280℃，离子源温度230℃，四极杆温度150℃;离子化方式:EI;电子能量70eV;质量扫描范围35～350u。

1.2.5 化合物鉴定及定量

样品挥发性成分经气相色谱分离，用质谱进行分析鉴定。分析结果利用计算机谱库(Nist/Wiley)进行初步检索及资料分析，结合相关文献，确认挥发性物质的化学组成。定量分析:采用内标法进行定量，内标物为环己酮。计算公式为:各挥发性成分的含量(μg/mL)=各组分的峰面积×内标物质量(μg)/(内标物峰面积×样品量(mL))。

2 结果与分析

2.1 热反应中间产物和终产物的变化

美拉德反应产生的中间产物通常用294 nm处的吸光值来表征，而420 nm处的吸光值可用来表征美拉德反应最终的褐变产物［7］，即反映褐变的程度。不同模型体系的热反应产物在294 nm和420 nm的吸光值变化如图1所示。

由图1可知，在L-半胱氨酸与D-木糖的反应体系中加入(E)-2-庚烯醛时，热反应产物在294 nm和420 nm处的吸光值均高于对照，其吸光值随着体系中(E)-2-庚烯醛浓度的增加而逐渐增大，当体系中(E)-2-庚烯醛含量为0.40 mg时吸光值达最大值。由于不饱和烯醛具有较高的反应活性，可能促进美拉德反应中间产物和褐变产物的生成，有利于美拉德反应的进行。Benjakul等［8］研究发现，在反应中间阶段一些无色前体物形成的同时可以促进美拉德反应褐变产物的形成。

2.2 美拉德反应过程中挥发性物质的变化

图1 (E)-2-庚烯醛对热反应中间产物和褐变产物的影响Fig.1 Effect of(E)-2-heptenal on overall intermediate and final products formed from the Maillard reaction

在L-半胱氨酸与D-木糖的体系中添加不同量的(E)-2-庚烯醛经美拉德反应产生的挥发性物质组成及含量如表1所示。在热反应体系中共检测出46种主要的挥发性成分，包括26种含氮、含硫及杂环类化合物，8种烃类物质，7种醇类物质，3种酯类物质和2种酮类物质。

由表1可知，在L-半胱氨酸与D-木糖的反应体系中加入(E)-2-庚烯醛时，检测到的含氮、含硫类化合物的含量明显减少，并且随着(E)-2-庚烯醛浓度的增大，其含量逐渐降低。有研究报道［9］，脂类及其氧化产物与美拉德反应相互作用，能抑制麦拉德反应体系中一些含硫化合物的形成，并且使其浓度保持在合适的范围内，同时提供一些小分子羰基类化合物或醇类等来改善肉的香味。Elmore等［10］研究了油酸和亚油酸对半胱氨酸和核糖的肉味模型体系中挥发性成分组成的影响，结果发现当脂类存在于体系时，来自于糖和氨基酸反应产生的含硫类化合物含量明显下降，有些物质甚至消失。

在美拉德反应中产生的含硫类杂环化合物是重要的风味物质，它们主要提供硫味、肉香、烤香味等［9］。如硫醇类化合物是美拉德反应中形成的一类重要物质，高浓度时具有很强的硫味和焦糊味，低浓度时具有明显的肉香味［11］。在热反应体系中共检测出4种硫醇类化合物，其中2-甲基-3-呋喃硫醇、2-糠硫醇是美拉德反应中形成的典型挥发物，由于(E)-2-庚烯醛的加入，其含量显著降低，并且随着(E)-2-庚烯醛浓度的增加，其含量逐渐降低。噻吩类化合物主要由硫化氢和羰基化合物反应产生的，其中2-烷基噻吩的形成可能有2种途径，可以由相应的呋喃在高温下和硫化氢反应生成，或者由硫化氢与不饱和烯醛反应产生。和对照相比，(E)-2-庚烯醛的存在对噻吩类化合物的形成具有明显抑制作用。其中3-甲基噻吩和2，5-噻吩二甲醛的含量明显减少，而5-甲基-2-甲氧基噻吩、3-巯基噻吩和2-甲酰基-2，3-二氢-噻吩在添加(E)-2-庚烯醛的热反应体系中未检出。然而，当反应体系中(E)-2-庚烯醛含量达0.8 mg/mL时检测出一些新的噻吩类物质，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］曾在煮牛肉中鉴定出化合物3-甲基噻吩醛和5-甲基-2-噻吩甲醛。

表1 (E)-2-庚烯醛对热反应产物挥发性成分的影响Table 1 Effect of(E)-2-heptenal on volatile compounds of Maillard reaction products

续表1

当L-半胱氨酸与D-木糖的模型体系中加入(E)-2-庚烯醛时，检测出醇类物质的含量明显增大，并且新增了α-松油醇、β-松油醇、4-萜烯醇和橙花醇。当体系中(E)-2-庚烯醛含量达0.8 mg/mL时，还检测出3种酯类，包括己酸己酯、丁酸辛酯和癸酸乙酯，此外还检出2种酮类物质，而在其他体系中均未检出。Xie等［13］在研究烤猪肉的挥发性风味物质组成时，曾鉴定出4-萜烯醇以及橙花叔醇。由于美拉德反应产物具有一定的抗氧化活性［14］，在美拉德反应的影响下，其中的醛类物质可能被还原为酮和醇，同时部分醛类可能发生热氧化生成酸，而酸类物质与醇进一步反应又可以生成酯类。

3 结论

在L-半胱氨酸与D-木糖的模型体系中加入(E)-2-庚烯醛时，其热反应产物在294nm和420nm处的吸光值均高于对照，且随着体系中(E)-2-庚烯醛含量的增加而逐渐增大，说明不饱和烯醛的加入有利于美拉德反应的进行。美拉德反应产物经GC-MS分析，发现(E)-2-庚烯醛的加入使热反应产物中含氮、含硫类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显下降。然而，随着体系中(E)-2-庚烯醛含量的增加，检测出一些新的噻吩类物质，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，与对照相比，加入(E)-2-庚烯醛的体系新增了一些的醇类、酮类和酯类物质。

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