葡萄糖和果糖对反应型可可香料致香成分形成的影响

葡萄糖和果糖对反应型可可香料致香成分形成的影响 葡萄糖和果糖对反应型可可香料致香成分 形成的影响 食蠢加刑食品-盐锋坟 Vo1.28,.N'o.01,2007 致香成分形成的影响 吴跃',罗昌荣,陈正行' 【1.江南大学食品学院,江苏无锡214036;2.华宝食用香精香料(上海)有限公司技术中心】 擅?:选择苯丙氨酸,亮氨酸,缬氨酸,甘氨酸和精氨酸组成混 合物,以适当的氨基酸/还原糖配比,分别与葡萄糖,果糖 在12O?下反应15min制备得到可可香料.利用同时蒸馏 萃取法(SimultaneousDistillationandExtraction,SDE)对 可可香料进行萃取,然后利用气相质谱联用仪(Gas Chromatography—MassSpectroscopy,GC—MS)对可可香 料中的挥发性致香成分进行测定,比较了葡萄糖和果糖 对反应型可可香料的风味贡献.结果明,两种反应产物 中均具有可可的主要挥发性香气成分,如3一甲基正丁 醛,苯乙烯,甲基吡嗪,苯甲醛,苯乙醛,苯乙酮,5一甲基一 2异丙基一2一己烯醛,糠醛等.同时发现,果糖有利于能 产生更多的吡嗪类物质(如烷基吡嗪),而葡萄糖则有助 于醛类物质的形成. 美?谓:葡萄糖,果糖,反应型可可香料.挥发性成分,同时蒸馏萃 取.GC/MS法 Abstract:Themixturesofphenylalanine,leucine,valine, glycine,argininewereselectedtoreactwith glucoseandfructoserespectivelyatasuitable ratioofaminoacidtoreducingsugarunderthe temperatureof12Odegreefor15minutesandthe reactionCocoaflavorswereobtained.Thevolatlie compoundsweree)(fractedbyuseofSimultaneous DistillationExtraction(SDE)fromCocoaflavors anddeterminedbvGasChromatography—Mass Spectroscopy(GC-MS)methodologyThe contributionofglucoseandfructosetoflavor profileswascompared.It8howe8thatsame compounds.suchas3一mothyI—butanal,styrene, methyl—pyrazlne,benzaIdehyde, benzeneacelaIdehVde,acetophenone,5一methyl一2一 isopropyI-2一hexenal,furfura1.whichwas recognizedasmainaromaticcompoundsinnatural Cocoaflavor.werefoundinlhosetworeaction cocoaflavor.1naddition.fructosewasbeneficialto lhefOrmationofpyrazines.whilemorealdehydes producedinthereactionofglucose Keywords:glucose.fructose;reactioncocoaflavor;volatile aromaticcompounds;simultaneousdistillation extraction(SDE);gaschromatography/mass spectrometry 中图分类号:TS202-3文献标识码:A 文章编号:1002—0306(2007)01—0185—04 收稿日期:2oo6—06—21 作者简介:昊跃(1982-),女,硕士研究生,从事美拉德反应型香料的 制备. 国外T.A.RohanandT.F.Stewart用缬氨酸和 亮氨酸与葡萄糖加热反应生产类似巧克力香味lll. 同样,HerbertFoster揭示出加热苏氨酸或缬氨酸和 葡萄糖产生类似巧克力的香味【2J.M.J.Laneand byH.E.Nurstenin是加热丝氨酸或酪氨酸和葡萄 糖【3J.而也有报道,加热果糖和等浓度的亮氨酸,缬氨 酸和苯丙氨酸能够产生可可风味.本文主要目的是 选择合适的氨基酸和糖类物质及工艺条件制备反应 型可可香料,应用同时蒸馏萃取(sDE)提取其挥发性 香气成分,进行GC—MS的,比较两种还原糖对 可可风味的贡献,同时测定反应型可可香料挥发性 风味物质的组成和含量. 1材料与方法 1.1材料与仪器 正戊烷色谱纯99%,Lancaster公司;无水硫 酸钠化学纯,中国医药(集团)上海化学试剂公司; 氨基酸生化级,上海康捷生物科技发展有限公司; 无水乙醚(分析纯),葡萄糖(分析纯),果糖(生化 级)国药集团化学试剂有限公司. Agilent6890—5973气相色谱一质谱联用仪美 国Agilent公司;同时蒸馏萃取装置自制;ZX一98型 旋转蒸发器上海有机化学研究所;油浴HE一4德 国Julabo公司. 1.2实验方法 1.2.1反应型可可香料的制备本人通过Plackett— Burman实验和回归分析确定出几种主要氨基酸及其 用量:苯丙氨酸(1.2g),亮氨酸(1.Og),缬氨酸(1.2g), 甘氨酸(0.8g),精氨酸(0.2g)分别和11g果糖(或葡萄 糖)以80g的丙二醇为溶剂,120反应15min.冷却 后,反应产物保存在一20~C~箱内. 1.2.2同时蒸馏一萃取法(SDE)提取挥发性风味物 质称取美拉德反应产物20g,于500mL圆底烧瓶 中,加入10gNaCl和250mL蒸馏水,将其放在同时蒸 馏萃取器的低端,用可控制电压的电热套进行加热 匝 食品?业鲥妓 Scie礼ceandTechnologyofFooaI礼毒锐s扭 并接通冷凝水.同时蒸馏萃取装置的高端为装有 60mL的正戊烷:乙醚(2:1)的1oomL茄形瓶,当样品 开始沸腾时,把浓缩瓶浸于45oC水浴中.从沸腾开始 计时,蒸馏90min.所得萃取液加入无水Na>SO干燥 过夜.过滤,滤液倒入带刻度的浓缩瓶中.使用旋转蒸 发仪,39?水浴中蒸发浓缩到lmL,供GC—MS分析. 1.2.3GC—MS分析色谱柱:HP—Innowax(60m× 0.251xm~O.25mm)载气:He;流量:lmL/min;进样口 温度:250oC;分流比:50:1;进样量:1I,LL;程序升温: 180o(2lO~C/min220?/40 min;离子源: EI源;离子源温度:230~C;扫描范围:10,450amu;进 样条件:自动进样. 采用计算机和人工解析GC—MS图谱,把每个峰 同时与NISTLibrary和WileyLibrary相匹配检索定 性,确认其化学成分. 2结果与讨论 结合文献报道[5,61,确定3一甲基一正丁醛,苯甲醛, 苯乙醛,5一甲基一2一异丙基一2一己烯醛,甲基吡嗪,苯 乙烯,糠醛等是形成特征性可可风味的关键致香成 分的主要物质.从表1中可以看出,两种反应型可可 香料中均形成了这些主要的香气成分.国外用稀释 分析法对可可香气进行分析,其中风味稀释指数最 高的是具有麦芽香气的3一甲基丁醛阎.甲基吡嗪具有 浓郁的坚果香,已经被鉴定为烤花生的主要单羰基 化合物.苯甲醛可能是氨基酸的斯特雷克尔反应生 成的,具有令人愉快的杏仁香,坚果香和水果香.苯 乙醛有似风信子,紫丁香样的香气,有玫瑰杏仁底 蕴,香气强烈,留香非常持久嗍.5一甲基一2一异丙基一2一 己烯醛也称为可可醛,具有坚果香,可可香,青香.苯 乙烯.别名苏合香烯,具有刺激性芳香.在葡萄,咖啡, TIC:O604O7O.n 10,0020.0030.0040.0050.0060.0070,0080.00 Time 图1果糖反应型可可香料的挥发性致香成分气相色谱图 10.0020.003O.0040.0050.0060.0070.00 Time 图2葡萄糖反应型可可香料的挥发性致香成分气相色谱图 食露加刑 牛奶,茶中均有存在,美国FDA批准作为香料用于食 品[91.糠醛具有焦糖香,带有烘烤食品的气味嘲.总体来 说,所制备的两种反应型可可香料具有浓郁的可可风 味.从感官上评价具有浓郁的坚果香,焦甜香,可以用 于食品可可型香精,烟草可可型香精的原料. 同时结果表明,果糖的美拉德反应产物中吡嗪 占主要比重(45.46%),葡萄糖的美拉德反应产物中 醛类占主要比重(57.36%).果糖的美拉德反应产生 的四甲基吡嗪以及许多侧链烷基吡嗪是葡萄糖的产 物中所没有的.英国利兹大学的RronekWedziccha 也了果糖更趋向于产生吡嗪类物质.可可豆在 焙烤后,风味前体物质游离氨基酸还大量存在.而还 原糖已被完全利用t.因此,在未焙烤的可可豆中加 入更多的还原糖,可增强其风味的形成.但加入葡萄 糖对吡嗪类物质的生成没有显着影响【hA2]. 果糖属于酮糖,葡萄糖属于醛糖.在美拉德反应 中酮糖比醛糖更容易褐变,而吡嗪生成与褐变颜色 的加深有很大联系IA3Aa].增加反应中3一羟基一2一丙酮 的量能显着增加吡嗪类物质的生成,证明羟基酮是 糖和氮源形成吡嗪的重要中间产物.果糖能够形成 吡嗪是由于产生了3一羟基一2一丙酮I.本人猜测,果 糖,葡萄糖之间可通过烯醇式互相转化,葡萄糖能生 成吡嗪类物质是因为能够转化为果糖,进而生产二 羟丙酮.所以,果糖能够比葡萄糖更容易生产吡嗪类 的物质. 两种糖与氨基酸混合物的美拉德反应产物中均 含有1,3一二氧戊环(乙二醇缩甲醛)衍生物,其是相 应的醛与溶剂丙二醇的反应产物.具有令人愉快的 清甜香【6】.食用香料评审权威机构美国FEMA认定 4一甲基一2一戊基一1,3一二氧戊环为可食用合成香料【l71. 从感官上比较.果糖的美拉德产物气味更浓烈. 而葡萄糖的相对气味较薄弱.吡嗪是可可风味的重 要主分,特别是2,5一二甲基吡嗪和四甲基吡嗪【.因 此,本人认为在形成可可风味过程中.果糖的作用要 大于葡萄糖.这与Watterson在专利中的报道是一致 的【l91. 3小结 利用葡萄糖和果糖制备的两种反应型可可香料 中均具有可可的主要挥发性香气成分,如3一甲基正 丁醛,苯乙烯,甲基吡嗪,苯甲醛,苯乙醛,苯乙酮, 5一甲基一2一苯基一己烯醛,糠醛等.果糖有利于能产生 更多的吡嗪类物质(如烷基吡嗪),而葡萄糖则有助 于醛类物质的形成. 参考文献: [1】TARohan,TFStewart.TheBritishManufacturing IndustriesResearchAssociationResearchReports,1969,145:1~ 35. 1lllll65544332211?口量它目0 lll 目wPu{ 食景加刑t.28,N0.O1,2007 表1两种反应型可可香料的挥发性致香成分和相对含量 留间化合物(果糖反应) (rain)(%) 保 ( 留时间化合物(葡萄糖反应) ,min~min,(%), 4.271 4.728 4.954 5.358 5.453 5.745 5.795 6.024 6.398 6.688 7.449 7.689 8.583 9.O44 11.O41 l1.591 12.399 13.246 16.428 16.843 16.963 17.O61 19.972 20.311 21.315 22.272 23.514 23.861 24.523 26.912 27.854 28.356 28.561 29.782 29.994 30.684 30.887 31.61 31.799 32.457 35.806 37.209 37.585 37.835 38.105 38.629 39.185 40.667 41.454 42.813 47.868 50.057 50.434 51.606 53.944 54.444 58.616 60.955 68.101 69.869 70.116 80.633 0.993 1.054 0.143 0.459 0.026 0.464 5.713 0.521 0.075 0.056 0.019 0.085 0.996 0.361 0.147 0.O67 1.469 0.593 0.128 0.210 0.339 0.356 10.027 1.148 0.115 0.276 0.070 0.378 8.398 6.473 0.278 0.182 0.083 0.073 0.067 0.671 0.263 1.9O2 0.570 0.O96 0.190 0.192 0.142 0.217 0.061 10.656 14.598 0.641 0.289 0.234 0.379 0.592 1.318 0.426 1.O54 2.O50 0.157 9.249 0.155 0.124 4.436 0.238 2一丁醇 2一甲基一丙醛 2一甲基一3一戊醇 乙酸乙酯 2一丁基一1一辛醇 2一甲基一正丁醛 3一甲基一正丁醛 1,3一二氧杂环乙烷 2一甲基一1,3一二氧杂环乙烷 乙酸乙烯基酯 4一甲基一3一戊烯醛 2一乙基一4一甲基一1,3一二氧戊环 4一甲基一2一戊基一1,3一二氧戊环 4一甲基一2一十五基一1,3一二氧戊环 乙苯 p一二甲苯 2一丁基一4一甲基一1,3一二氧戊环 2一丁基一4一甲基一1,3一二氧戊环 4一乙基一1,3一环戊二酮 苯乙烯 2一烯醛 甲基毗嗪 2,5一二甲基一吡嗪 2,6一二甲基一吡嗪 2,3一二甲基一吡嗪 2一异丙基一5一甲基一2一己烯醛 2一乙基一6一甲基一吡嗪 2一乙基一5一甲基一吡嗪 三甲基吡嗪 3一乙基一2,5一二甲基一吡嗪 2一乙基一2,5一二甲基一吡嗪 糠醛 四甲基吡嗪 3,5一二乙基一2一甲基一吡嗪 2一乙烯基一5一甲基一吡嗪 一 乙酰呋喃酮 3,5一二乙基一2一甲基一吡嗪 3,5一二甲基-2-异丁基吡嗪 苯甲醛 2一甲基-6-(1-丙稀基)一,(E)一吡嗪 2一甲基一3一辛醇 2一异戊基一6一甲基吡嗪 2一丁基一3一甲基吡嗪 2,6一二甲基一3(2一甲基一1一丁基)吡嗪 2一异戊基一6一甲基吡嗪 苯乙醛 2,5一二甲基一3一(3一甲基丁基)一吡嗪 2,2一二甲基一3一正己醇 2,3,5一三甲基一6一丁基吡嗪 2,3,5一三甲基一6一异戊基吡嗪 4一甲基一戊酸 3一苯基一呋喃 2一甲基一2一(苯甲基)一1,3一二氧戊环 5一叔丁基一4一苯基-2-恶唑烷酮 一 乙缩醛一苯乙醛 一 (2一甲基亚丙基)一苯乙醛 2一苯亚甲基环己醇 5一甲基一2一异丙基一2一己烯醛 2,5一(1,1一叔丁基)一苯酚 喹啉 2,4,5一三乙氧基一甲酸 1,2一苯甲羧酸一丁辛酯 4.272 4.728 4.796 5.359 5.454 5.745 5.795 6.027 6.4 6.689 7.446 7.689 8.582 9.O45 11.O45 l1.6 12.4 13.oo2 13.057 13.139 13.248 16.847 16.961 17.066 18.729 19.989 20.327 0.92 1.29 0.03 0.49 0.07 1.34 14.75 1.o6 032 0.04 0.o9 0.25 4.48 1.88 0.18 0.08 8.14 0.21 0.21 0.03 4.27 0.21 0.54 0.10 0.17 0.49 0.14 2一丁醇 2一甲基一丙醛 甲酸乙酯 乙酸乙酯 1一十七烷醇 2一甲基一正丁醛 3一甲基一正丁醛 1,3一二氧杂环乙烷 2一甲基一1,3一二氧杂环乙烷 乙酸乙烯基酯 4一甲基一3一戊烯醛 2一乙基一4一甲基一1,3一二氧戊环 4一甲基一2一戊基一1,3一二氧戊环 4一甲基-2-十五基一1,3一二氧戊环 乙苯 p一二甲苯 2一丁基一4一甲基一1,3一二氧戊环 4一甲基一2一戊基一1,3一二氧戊环 2一丁基-4一甲基一1,3一二氧戊环 2一丁基一4一甲基一1,3一二氧戊环 苯乙烯 2一烯醛 甲基吡嗪 3一甲基2一烯醛 2,5一甲基一吡嗪 4,5一二甲基一嘧啶 22.2810.722-异丙基一5一甲基一2一己烯醛 24.528 26.896 0.57 0.25 三甲基吡嗪 3一乙基一2,5一二甲基一吡嗪 28.3561.00糠醛 30.6850.95一乙酰呋喃酮 31.806 34.667 38.626 39.19 40.675 47.848 50.O62 50.435 51.6o3 53.939 54.442 55.867 58.624 60.954 68.O99 0.46 0.50 18.93 0.91 1.53 苯甲醛 5一甲基一一呋喃甲醛 苯乙醛 2,5一二甲基-3-(3-~基丁基)一吡嗪 3一甲基一丁酸 1.104一甲基一戊酸 1.123一苯基一呋喃 3.242一甲基一2一(苯甲基)一1,3一二氧戊环 0.862一甲基一2一(苯甲基)一1,3一二氧戊环 2.58o/一乙缩醛一苯乙醛 2.26o/一(2一甲基亚丙基)一苯乙醛 0.111-(1H一吡咯一2一基)乙酮 0.222一苯亚甲基环己醇 12.735一甲基一2一异丙基一2一己烯醛 0.242,5一(1,1一叔丁基)一苯酚 80.6420.521,2一苯甲羧酸一丁辛酯 注:排除溶剂峰的面积百分比. ScienceandTechnologyofFoodIndustry [2]Foster,Herbert.TheManufacturingConfectioner,1978, May:51~59. 『3]3LaneMJ,HENursten,ACSSymposiumSeries,1983, 215:141—157. [4]NeyKH.Gordian,1985,85(5):88~92. 【5】JSerraBonvehi.Investigationofaromaticcompoundsin roastedcocoapowder[J].EurFoodResTechnol,2005,221:19~29. [6]AndrewJTaylor.Foodflavortechnology[M】.USA:CRC PressLLC.2Oo0. [7]7MasonME,JohnsonB,HammingMC.Volatile componentsofroastedpeanuts:themajormonocarbonylsand somenoncarbonylcomponents[J].JAcFoodChea,1967,l5: 66,7O. 【8】孙保国.食用调香术【M】.北京:化学工业出版杜,2003. [9]孙宝国,刘玉平.食用香料手册【M】.北京:中国石化出版社, 2004. 【101RohanTA,StewartT.rI1leprecursorsofchocolate aroma:changesinthesugarsduringtheroastingofcocoa beans[J].JFoodSci,1966,31:206--209. 【l1】ZieglederG.VerfahrenstechnischeEinflusseauf Kakaoaroma(II)『J].ZuckerSusswarenWirschaft,1993,46:131~ 133. -?—- +_-?—-+_??+?-+"+"+??—-+_ 食嵩加刑 [12]EdySdeBrito.Effectofuc0seandglycineaddition toCocoamassbeforeroastingonMaillardprecursor consumptionandpyrazineformation[J].JSciFoodAgric, 20o2.82:534~537. 【13】ZieglederG.ZLebensmUntersForsch,1991,192:521~ 525. 【14】JMAmes.Melanoidinsaspro-orantioxidants『J]. Cerevisia.20o1,26:210~216. 【15】WMColemanIII,SNLawson.Synthesisofmaterialsrich inpyrazinesemployingnosugar[J].JSciFoodAc,2000.80: 1262—1270. 【161李和.食品香料化学一杂环香味化合物【M】.北京:中国轻工 业出版社.1992. 【17】舒宏福.新合成食用香料手册【M】.北京:化学工业出版社, 20o5. 【18】Arnoldi,A.eta1.FlavorcomponentsintheMaillard reactionofdifierentaminoacidswithfructoseincocoabutter — water.QualitativeandQuantitativeanalysisofpyrazines[J].J AgTicFoodChem,1988,36:988-992. 【19】Watterson,eta1.Processofproducingcacaoflavorby roastingcombinationofaminoacidsandreducingsugars【P】. USA:5676993.1997一l1—14. (上接第175页) 3结论 碱法提取小米蛋白的过程中,小米蛋白质提取 的适合条件为:提取碱液浓度为0.1mol/L,提取时间 为2h,提取温度为25?,料液比为1:5,1:6.与碱法大 米蛋白质的提取工艺相比,小米蛋白质对提取温度 很敏感,小米蛋白质的提取时间2h比大米蛋白质的 4h短,其料液比也较大米蛋白质的低.小米蛋白质的 理化和应用功能特性,营养价值等研究工作在进行 中.开发具有营养保健功能的小米蛋白粉产品不仅 可以充分利用山西丰富的小米资源,也为提高其附 加值有积极的意义. 参考文献: [1】郭忠,邵德林.山西小米,小杂粮开发现状与思考[J】.中国农 业资源与区划,1999,20(2):37—41. 【2】王强,孙晓明,宋玉丽,张涛.小米资源的开发利用『J].资源与 生产,2000(6):26,27. 【3】毛丽萍,李凤翔,杨玲存.小米的营养价值和深加工[J】.河北 省科学院,1997,21:14—18. 『4】刘丽萍.小米营养及小米食品的开发[J].粮油加工与食品 机械,2003(1):48—49. 【5]5KasaokaS,Oh-hashiA,MorltaT,KiriyamaS. Nutritionalcharacterizationofmilletproteinc0ncentrates producedbyaheat—stable—amylasedigestion[J].Nutrition ???? Research,1999,19(61:899—910. 【6】NishizawaN,ShimanukiS.FujihashiH,WatanabeH, FudamotoY,NagasawaT.Prosomilletproteinelevates plasmalevelofhigh-densitylipoprotein:Anewfoodfunction ofprosomillet[J].BiomedicalandEnvironmentalScience, 1996,9(2—3):2O9—212. 【7】ChandanM,MattaNK.Characterizationofpearlmillet proteinfractions[J].Phytochemistry(Oxford),1990,29(11): 3395—3400. [8]8NishizawaN,OikawaM,NakamuraM,HareyamaS. Effectoflysineandthreoninesupplementonbiologicalvalue ofprosomilletprotein[J].NutritionReportshltemational, 1989,40(2):239—246. 【9】中华人民共和国国家标准GB2905—82.谷类,豆类作物种 子蛋白质测定法(半微量凯氏法). [1O】王多宁,赵雁武,田芙蓉.考马斯亮蓝微盘比色法测定蛋白 质含量【J].第四军医大学,2001,22(6):528—529. 【11】蔡金星,刘秀凤.论小米的营养及其食品开发【J].西部粮油 科技,1999,24(1):38—39. 【12】方奇林,丁霄霖碱法分离大米蛋白质和淀粉的工艺研究 [J].粮油深加工及食品,2004(12):22,24. 【131王立,姚惠源.大米淀粉生产,性质及其应用[J].粮食与油 脂.2004(7):4-7. 【14】王亚林,钟方旭,陶兴无,江贤君.大米糟渣碱法提取使用 蛋白质的研究[J].武汉化工学院,2001,23(3):7~10.