温和条件下的美拉德反应对干腌肉品风味的贡献

食品工业科技

Vol.29,No.07,2008

温和条件下的美拉德反应

对干腌肉品风味的贡献

宋　永,李冲伟,马长伟

(11中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京,100083;21黑龙江大学生命科学学院,黑龙江哈尔滨150080)

摘　要:为了研究干腌肉制品风味形成机理,建立了核糖与氨基酸(Leu,Ile,Val,Met)在温和(微酸性pH及非加热)条

件下的美拉德反应模型。经过SPME-GC/MS检测,表明产生的主要挥发性产物分别是3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2-丁酮、2-甲基-2-丁烯醛、2-甲基丙醛、二甲基二硫化物、3-甲基硫代丙醛,以上挥发性化合物已在一些不同的干腌火腿中检测到。

关键词:干腌肉制品,美拉德反应,挥发性化合物,固相微萃取,气/质联用

1,2

2

1,3

ContributionofmildMaillardreactiontoaromaprofileof

dry-curedmeatproducts

SONGYong,LIChong-wei,MAChang-wei

1,2

2

1,3

(11CollegeofFoodScienceandNutritionalEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China;

21CollegeofLifeScience,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China)

Abstract:MildMaillardreaction(undertinyacidicandunheatedconditions)modelsystemsconstitutedwithD-Riboseandaminoacid(Leu,

Ile,ValandMet,

respectively)wereestablishedinordertostudythe

mechanismofdry-curedmeatflavorformation1ThroughSPME-GC/MSdetection,keyvolatilecompoundsobtainedfromtheabovefourmodelsystemswere3-methylbutanal,2-Butanone,2-methylbutanal,2-methyl-2-butenal,2-methylpropanal,dimethyldisulfideand3-(methylthio)-propanal,compoundswerealreadydetectedindifferentdry-curedhams1

respectively1Thesevolatile

Keywords:dry-curedmeat;Maillardreaction;volatilecompounds;SPME;GC/MS

中图分类号:TS25115　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1002-0306(2008)07-0069-03　　风味是肉制品的重要品质特征,Maillard(美拉

德)反应、脂质氧化以及硫胺素的降解是形成肉类香味物质的主要途径。干腌肉制品经过长时间的加工贮存,形成深受消费者欢迎的特征风味,那么美拉德反应对生的干腌肉制品风味形成的贡献如何?有研

[1,2]

究者推测:Maillard反应的一个重要分支———Strecker氨基酸反应,可能是干腌火腿中一些支链醛形成的重要途径;但另一些研究者认为支链醛的产

[3]

生是微生物代谢支链氨基酸的结果。由于在复杂的食品体系中研究风味成分的来源是困难的,所以我们需要一个简化的模型系统。虽然已有对氨基酸和还原糖的美拉德反应模型系统的研究,但多是在

收稿日期:2008-02-22　3通讯联系人

作者简介:宋永(1976-),女,博士,讲师,主要从事畜产加工与食品化

学方面的研究。

基金项目:国家“十一五”科技支撑计划重大项目(2006BAD05A03);

黑龙江大学博士启动基金项目。

加热条件下进行的。鉴于干腌肉制品的pH在610左

右,其晾挂成熟在20～25℃左右,而在猪肉中发现的还原糖主要包括葡萄糖和核糖,故本实验设定在非加热温度(20±2℃)及pH610的条件下,研究葡萄糖/核糖与氨基酸的反应模型中挥发性化合物生成的情况,以期对干腌肉制品风味形成的机理研究提供一条新的途径。

1　材料与方法

111　材料与仪器

丙氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、酪氨酸、核糖　均为生化纯,为分装的Amresco产品;葡萄糖、NaH2PO4、Na2HPO4、NaOH、氯化钠　均为分析纯;蛋白胨,牛肉膏,琼脂,蒸馏水。

μm,CAR/SPME手柄(手动)、SPME萃取头(75

PDMS)、SPME专用样品瓶(15mL)　美国Supelco公

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ScienceandTechnologyofFoodIndustry

司;气相色谱　Agilent6820型;毛细管色谱柱　DB-1701;气相色谱/质谱联用仪　Agilent6890型/5973型;酸度计　北京屹源电子仪器公司,F-11型。

研究与探讨

SPME-GC也没有检测到挥发性化合物;而从反应产

112　实验方法

11211　反应模型的制备　等摩尔的葡萄糖/核糖分

别和各种氨基酸溶于012mol/L、pH610经灭菌的磷酸盐缓冲液中,最终溶液中氨基酸和还原糖的浓度分别为0102mol/L,以只含葡萄糖或核糖的反应体系为对照组。各取5mL以上溶液,分装于15mL的SPME专用样品瓶中(以上操作在超净工作台上进行),置于20±2℃的培养箱中,分别反应10、30d,以SPME-GC检测挥发性化合物。选择上述经SPME-GC检测有挥发性化合物生成的模型,用SPME-GC/MS鉴定挥发性化合物的组成。11212　顶空固相微萃取方法　取装有反应物的15mL的SupelcoSPME专用样品瓶,室温平衡30min,μm的CAR/PDMS萃取头于室温吸以涂层厚度为75

附30min。11213　气相色谱分析方法　用Agilent6820气相色谱进行分析,色谱柱为DB-1701(3010m×0132mm×μm);载气为氮气;流速1112mL/min;进样口温度250℃;FID检测器温度275℃。柱箱升温程序:38℃保持2min;以3℃/min升到90℃;以10℃/min升到220℃,保持3min;以20℃/min升到250℃,保持2min,共38183min,不分流进样,热解吸10min。11214　气相色谱/质谱联用分析方法　用Agilent6890型气相色谱/5973型质谱联用仪进行分离鉴

μm);载定,色谱柱为DB-1701(3010m×0132mm×1

气为氦气;流速114mL/min;进样口温度250℃。柱箱升温程序:35℃保持2min;以3℃/min升到90℃;以10℃/min升到220℃,保持3min;以20℃/min升到250℃,保持2min,共39183min,不分流进样,热解吸10min。GC/MS的接口温度250℃;扫描范围12～350amu;电子能量70eV。11215　挥发性化合物的鉴定　将挥发性化合物的质谱信息与NIST981L质谱数据库中标准化合物的质谱信息进行对比,以匹配度确定化合物的名称。11216　所选模型的微生物检测　由于微生物可以代谢氨基酸,产生挥发性化合物,故可用本实验筛选出来的模型的细菌总数来判断所选择的模型反应系统其挥发性化合物的生成是否与微生物有关。1121611　培养基的配制　蛋白胨10g、牛肉膏3g、氯化钠5g,溶于蒸馏水中,加15%的NaOH溶液约2mL,校正pH至712～714,加入琼脂12g,加热煮沸使琼脂溶化,分装于三角瓶中,121℃高压灭菌15min。1121612　菌落计数　取新鲜配制的和反应结束的所选模型原液和稀释倍数分别为10、100的样品各1mL,进行平板倾注计数,每个稀释度3个重复。30℃培养48h后,进行细菌计数。

物的色泽变化可以得知,核糖能够与19种氨基酸发

生反应,但SPME-GC检测结果表明,仅有由核糖分别与亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)、缬氨酸(Val)和甲硫氨酸(Met)的反应体系产生了挥发性化合物。

α-乳糖和有人研究了D-核糖、D-葡萄糖、D-果糖、

蔗糖与氨基酸在121℃加热条件下的褐变反应,发现蔗糖与所有氨基酸反应都没有产生可观察到的褐变,大多数的氨基酸最容易与α-乳糖加热发生褐

[4]

变,接下来依次为D-核糖、D-果糖、D-葡萄糖。本实验是在非加热条件下进行的,核糖仍具有与所有19种氨基酸发生褐变的反应活性,还与其中4种氨基酸(Leu,Ile,Val,Met)反应生成挥发性化合物,故我们选择这4种模型,进一步用GC/MS检测反应体系生成的挥发性化合物的种类。212　核糖与4种氨基酸反应生成的挥发性化合物图1～图4分别为核糖与Leu、Ile、Val、Met反应生成的挥发性化合物的GC/MS总离子流图。由图1可知,亮氨酸与核糖反应产生的主要挥发性产物是3-甲基丁醛(相对保留时间6155min),其峰面积占总挥发性化合物的8817%。由图2可知,异亮氨酸与核糖反应产生的主要挥发性产物是2-甲基丁醛(相对保留时间6174min),占总挥发性化合物的6317%,另外还有2410%的2-丁酮(相对保留时间4192min)和818%的2-甲基-2-丁烯醛(相对保留时间10187min)。由图3可知,缬氨酸与核糖反应生成的主要挥发性产物是2-甲基丙醛(相对保留时间3164min),占总挥发性化合物的9317%。由图4可知,甲硫酸氨酸与核糖反应生成的主要挥发性产物是二甲基二硫化物(相对保留时间9154min)和3-甲基硫代丙醛(相对保留时间21164min),分别占总挥发性化合物的8611%和1216%。

2　结果与讨论

211　葡萄糖/核糖与氨基酸反应模型的选择

实验结果表明,葡萄糖与19种不同的氨基酸在

温和条件下未发生反应,没有观察到褐变的发生,　　　　702008年第

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图2　异亮氨酸+核糖模型的挥发性产物总离子流图因本实验是在非加热条件下进行的,故每个模

型生成的挥发性化合物的种类较少,所生成的几种主要的挥发性化合物全部或部分地在Parma火腿、

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中检测到了Maillard反应生成的一些醛类(3-甲基

丁醛、2-甲基丁醛、2-甲基丙醛、3-甲基硫代丙醛、二甲基二硫化物),说明在酸性的条件下,有羰基供体时,氨基酸可以发生Strecker反应,生成支链醛,故在研究建立干腌肉品风味形成模型系统的反应机理时,应注意检测二羰基化合物的生成。

213　所选择模型的微生物检测结果

所选模型原液和不同稀释度的溶液经过细菌计数实验,均未发现菌落生长。

微生物可以代谢支链氨基酸,如亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸等,分别生成3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、苯甲醛及其醇、酸等衍生物,这些产物是发酵肉

[11]

制品干腌风味的重要组成成分。由本实验的微生物检测结果可以粗略判断,所选择的模型反应系统其挥发性化合物的生成应该与微生物无关。

参考文献:

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[7]章建浩,朱健辉,王莉,周光宏,等1金华火腿传统工艺过

名火腿的挥发性风味物质中检测到。

在猪肉中发现的糖主要包括葡萄糖和核糖,它们是由糖原和核苷水解生成的。核糖在肉中具有高

[2]

反应活性,且是重要的风味前体物。本实验表明,核糖与Leu、Ile、Val、Met反应可产生挥发性化合物,由此可以推断,在生的干腌肉制品中,核糖与上述4种氨基酸的反应对产品风味的形成具有重要作用,其机理可能是通过Strecker氨基酸反应生成挥发性

[9]

化合物,3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2-甲基丙醛、3-甲基硫代丙醛分别来自Leu、Ile、Val、Met的Strecker反应,二甲基二硫化物来自3-甲基硫代丙醛

[2]

的分解。

美拉德反应的一般过程为:起初,还原糖和氨基化合物缩合形成席夫碱(ShiffBase),席夫碱经环化生成N-取代糖基胺;随后,N-取代糖基胺经重排形成Amadori重排产物(ARP,1-氨基-1-脱氧-2-酮糖);接下来,ARP的降解路线依反应体系的pH而异,酸性条件下主要是经1,2-烯醇化反应,生成糠醛(戊糖参加反应时)或羟甲基糠醛(己糖参加反应时);而碱性条件下则主要是经2,3-烯醇化反应,产生还原酮类,例如4-羟基-5-甲基-2,3-二氢呋喃和一系列的裂解产物,包括1-羟基-2-丙酮、丙酮醛、二乙酰基等,这些都是高活性的中间体,还继续参与反应。羰基能与游离氨基缩合,这样就使最终产物中含氮,二羰基化合物能与氨基酸反应生成醛和α-氨基酮,这个反应称为Strecker反应。

本实验是在微酸性(pH610)条件下进行的,挥发性产物中主要是支链醛,这说明Strecker反应的存在。但其反应机理以及是否与碱性条件下的反应路线一致等问题还有待于进一步研究。

[10]

有文献报道:酒中存在的几种二羰基化合物(二乙酰、乙二醛、甲基乙二醛等)和两种羟基酮(3-羟基丁酮、1-羟基-2-丙酮)与酒中的氨基酸(如Leu、Ile、Val、Met等)分别在25℃,pH=315条件下反应4周,产生风味化合物,他们从其中几种反应模型

[3,5～8]

程挥发性风味物质的分析研究[J]1食品科学,2004,25(11):221～2261[8]QIAOFadong,MAChangwei,WUXiufang1AnalysisofuniqorflavorofChinesetraditionalXuanweiham[C]1Helsinki,Finland:50thICoMST,20041836～8391

[9]CremerDR,VollenbroekerM,EichnerK1InvestigationoftheformationofStreckeraldehydesfromthereactionofAmadorirearrangementproductswithα-aminoacidsinlowmoisturemodelsystems[J]1EurFoodResTechnol,2000,211:400～4031

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