酪蛋白美拉德產(chǎn)物的制備、性質(zhì)及在煙草中的應(yīng)用研究.pdf

1、美拉德(Maillard)反應(yīng)是煙草特征香味形成的重要反應(yīng)之一,其產(chǎn)物是重要的香氣前體物質(zhì),反應(yīng)制備的美拉德產(chǎn)物在煙草燃燒時產(chǎn)生的香氣也與煙香非常協(xié)調(diào),因此美拉德反應(yīng)已成為煙草業(yè)減害增香的一項關(guān)鍵技術(shù);D-檸檬烯可以抑制煙草中致癌物質(zhì)的毒性,但由于易氧化和易揮發(fā),限制了其在煙草中應(yīng)用的有效性,采用美拉德產(chǎn)物包埋可以提高保留率,在卷煙燃吸時釋放降低煙氣毒害,同時美拉德產(chǎn)物(MRPs)可以增強煙草香氣,一定程度上解決了煙草減害增香的問題。<

2、br>　　 本論文制備了酪蛋白.葡萄糖美拉德產(chǎn)物,研究了其組成、性質(zhì)和在煙草中應(yīng)用的效果,主要內(nèi)容如下:
　　 分析了反應(yīng)參數(shù)對產(chǎn)物主要性質(zhì)(乳化性和抗氧化性)的影響,確定了加熱溫度、加熱時間和起始pH是主要影響因素,采用響應(yīng)面法優(yōu)化了制備工藝,在酪蛋白與葡萄糖質(zhì)量比為0.5,底物濃度20％(w/v),起始pH12.0,102℃下油浴回流加熱130分鐘時,得到的產(chǎn)物具有較高的抗氧化性和乳化能力;HPLC和SDS-PAGE分析表

3、明:相對分子質(zhì)量的分布從幾萬到幾百萬的組分在產(chǎn)物中占有較高比例,中等分子量組分較少,小分子產(chǎn)物占有一定比例。產(chǎn)物主要是大分子的蛋白黑素(melanoprotein)和蛋白質(zhì)與糖或糖降解產(chǎn)物反應(yīng)生成的物質(zhì);紅外光譜表明大分子的美拉德產(chǎn)物是蛋白質(zhì)與糖降解產(chǎn)物交聯(lián)形成的,這些交聯(lián)產(chǎn)物含有發(fā)色團,呈現(xiàn)明顯的棕褐色。
　　 研究了美拉德產(chǎn)物的溶解性、流變性質(zhì)、與風(fēng)味物質(zhì)的相互作用和抗氧化活性,美拉德反應(yīng)能夠提高酪蛋白的溶解性,使酪蛋白的等

4、電點向低pH移動,反應(yīng)得到的美拉德產(chǎn)物是一種典型的非牛頓型流體,存在剪切變稀性質(zhì);美拉德產(chǎn)物與大部分風(fēng)味化合物存在相互作用,加入食品能夠延緩風(fēng)味的釋放;
　　 氨基酸分析表明美拉德反應(yīng)主要發(fā)生在蛋白質(zhì)游離的賴氨酸和精氨酸側(cè)鏈上。反應(yīng)過程中游離氨基酸和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的分析結(jié)果表明在加熱過程中蛋白質(zhì)會部分降解成氨基酸,生成的氨基酸與糖或糖降解產(chǎn)物反應(yīng)生成揮發(fā)性物質(zhì)和其他復(fù)雜產(chǎn)物,蛋白質(zhì)能夠促進糖降解成為糖片斷,片斷分子參與了揮發(fā)性物

5、質(zhì)的生成,產(chǎn)生了酸、酮、醛和酯等物質(zhì),氨類化合物的strecker降解生成了醛和吡嗪類物質(zhì)。
　　 抗氧化結(jié)果表明MRPs具有較強的還原能力、金屬離子螯合能力、抑制脂質(zhì)氧化能力和清除自由基能力,在低濃度時具有量效關(guān)系。在美拉德產(chǎn)物中分子量大于50kDa的組分是主要MRPs;超濾組分的抗氧化結(jié)果表明:分子量大于50kDa的組分具有最強的還原能力和金屬離子螯合能力,小分子的產(chǎn)物具有最好的清除DPPH自由基的能力,而抑制脂質(zhì)氧化能力是

6、通過清除自由基和螯合金屬離子的協(xié)同作用,分子量5～10kDa和30～50kDa的組分具有較強的抑制脂質(zhì)氧化能力。
　　 采用凝膠過濾色譜(Sephadex G-75)分離分子量大于50kDa的組分,得到了兩個在220nm、280nm和420nm都有吸收的組分,分子量較大組分具有較強還原能力和金屬離子螯合能力;紅外光譜(FT-IR)結(jié)合酸水解單糖測定結(jié)果顯示蛋白黑素主要為發(fā)色基團(糖降解產(chǎn)物)與蛋白質(zhì)氨基基團共價結(jié)合的產(chǎn)物。蛋白黑

7、素酶解產(chǎn)物仍然具有還原能力和清除自由基能力,胃蛋白酶酶解物比胰蛋白酶酶解物具有較高清除DPPH能力。采用SDS-PAGE和HPLC測定了分子量分布,結(jié)果表明蛋白黑素對胰蛋白酶水解有一定抗性。RP-HPLC和UPLC-MALDI-TOF-MS顯示蛋白黑素和蛋白黑素酶解產(chǎn)物不能較好分離,產(chǎn)物是一系列的物質(zhì),發(fā)色團不是單一物質(zhì),結(jié)合裂解氣相色譜-質(zhì)譜(Pyrolysis-GC-MS)分析,發(fā)現(xiàn)蛋白黑素主要是酪蛋白與糖降解產(chǎn)物(如吡咯、呋喃和羰

8、基化合物等)共價結(jié)合的產(chǎn)物,產(chǎn)物中存在苯環(huán)結(jié)構(gòu),熱裂解生成苯酚和吲哚等苯衍生物。
　　 采用美拉德產(chǎn)物為壁材對D-檸檬烯進行了微膠囊化,將微膠囊水溶液添加到煙草中能夠提高D-檸檬烯的保留率,裂解試驗證明燃吸時能夠釋放進入煙氣。D-檸檬烯微膠囊化能夠提高穩(wěn)定性,優(yōu)化的工藝條件為:芯壁比0.125,壁材濃度20％(w/v),高速分散速度和時間分別為12000rpm和2min,均質(zhì)壓力和次數(shù)為45MPa和3次,干燥入口和出口溫度分別為

9、185℃和80℃;得到?jīng)]有明顯裂縫和空洞的球形微膠囊,干燥條件下存放具有較好穩(wěn)定性。
　　 酪蛋白-葡萄糖MRPs裂解產(chǎn)物與酪蛋白-葡萄糖混合物裂解產(chǎn)物相比,雜環(huán)化合物增加了,生成了分子量相對較大的揮發(fā)性產(chǎn)物,其中多數(shù)產(chǎn)物是煙草香味物質(zhì),如呋喃酮具有果香,吲哚增加了煙草的白肋煙香氣,鄰苯二甲酸二異丁酯具有微香,能夠增加煙草香氣,苯甲醛具有苦杏仁的特殊香氣,增強煙草自然香氣,含氮雜環(huán)化合物能夠增強煙草的烤香和焦甜香。美拉德產(chǎn)物在裂

10、解過程中不僅裂解產(chǎn)生大量堿性香氣物質(zhì),如吡嗪和吡啶類物質(zhì),而且還生成了許多的醇、醛、酮、酯和酸類成分,這些成分與煙草裂解成分相近,都是煙草煙氣中的關(guān)鍵致香成分或煙草調(diào)香常用的香料。從添加MRPs的煙草熱解化學(xué)成分來看,加入美拉德產(chǎn)物能夠降低醛類物質(zhì)、增加煙草的白肋煙香氣、增強煙草的烤香和焦甜香、提高煙氣濃度和煙氣中含氮類物質(zhì),使煙氣中游離煙堿濃度提高,增加煙氣勁頭,煙氣更加豐滿和協(xié)調(diào),添加的D-檸檬烯能夠釋放進入卷煙煙氣中,一方面緩和了