酪蛋白美拉德產物的制備、性質及在煙草中的應用研究.pdf

1、美拉德(Maillard)反應是煙草特征香味形成的重要反應之一,其產物是重要的香氣前體物質,反應制備的美拉德產物在煙草燃燒時產生的香氣也與煙香非常協(xié)調,因此美拉德反應已成為煙草業(yè)減害增香的一項關鍵技術;D-檸檬烯可以抑制煙草中致癌物質的毒性,但由于易氧化和易揮發(fā),限制了其在煙草中應用的有效性,采用美拉德產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.葡萄糖美拉德產物,研究了其組成、性質和在煙草中應用的效果,主要內容如下:
　　 分析了反應參數(shù)對產物主要性質(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,采用響應面法優(yōu)化了制備工藝,在酪蛋白與葡萄糖質量比為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:相對分子質量的分布從幾萬到幾百萬的組分在產物中占有較高比例,中等分子量組分較少,小分子產物占有一定比例。產物主要是大分子的蛋白黑素(melanoprotein)和蛋白質與糖或糖降解產物反應生成的物質;紅外光譜表明大分子的美拉德產物是蛋白質與糖降解產物交聯(lián)形成的,這些交聯(lián)產物含有發(fā)色團,呈現(xiàn)明顯的棕褐色。
　　 研究了美拉德產物的溶解性、流變性質、與風味物質的相互作用和抗氧化活性,美拉德反應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,反應得到的美拉德產物是一種典型的非牛頓型流體,存在剪切變稀性質;美拉德產物與大部分風味化合物存在相互作用,加入食品能夠延緩風味的釋放;
　　 氨基酸分析表明美拉德反應主要發(fā)生在蛋白質游離的賴氨酸和精氨酸側鏈上。反應過程中游離氨基酸和揮發(fā)性風味物質的分析結果表明在加熱過程中蛋白質會部分降解成氨基酸,生成的氨基酸與糖或糖降解產物反應生成揮發(fā)性物質和其他復雜產物,蛋白質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、質的生成,產生了酸、酮、醛和酯等物質,氨類化合物的strecker降解生成了醛和吡嗪類物質。
　　 抗氧化結果表明MRPs具有較強的還原能力、金屬離子螯合能力、抑制脂質氧化能力和清除自由基能力,在低濃度時具有量效關系。在美拉德產物中分子量大于50kDa的組分是主要MRPs;超濾組分的抗氧化結果表明: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,小分子的產物具有最好的清除DPPH自由基的能力,而抑制脂質氧化能力是

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)結合酸水解單糖測定結果顯示蛋白黑素主要為發(fā)色基團(糖降解產物)與蛋白質氨基基團共價結合的產物。蛋白黑

7、素酶解產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物不能較好分離,產物是一系列的物質,發(fā)色團不是單一物質,結合裂解氣相色譜-質譜(Pyrolysis-GC-MS)分析,發(fā)現(xiàn)蛋白黑素主要是酪蛋白與糖降解產物(如吡咯、呋喃和羰

8、基化合物等)共價結合的產物,產物中存在苯環(huán)結構,熱裂解生成苯酚和吲哚等苯衍生物。
　　 采用美拉德產物為壁材對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℃;得到沒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裂解產物與酪蛋白-葡萄糖混合物裂解產物相比,雜環(huán)化合物增加了,生成了分子量相對較大的揮發(fā)性產物,其中多數(shù)產物是煙草香味物質,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。美拉德產物在裂

10、解過程中不僅裂解產生大量堿性香氣物質,如吡嗪和吡啶類物質,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鍵致香成分或煙草調香常用的香料。從添加MRPs的煙草熱解化學成分來看,加入美拉德產物能夠降低醛類物質、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,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,添加的D-檸檬烯能夠釋放進入卷煙煙氣中,一方面緩和了