脂肪醛對“半胱氨酸-木糖”美拉德反應(yīng)進(jìn)程及肉香物質(zhì)形成的影響

趙 健，趙夢瑤，曹長春，甄大衛(wèi)，王佳欣，李 力，謝建春,*

脂肪醛對“半胱氨酸-木糖”美拉德反應(yīng)進(jìn)程及肉香物質(zhì)形成的影響

趙 健1，趙夢瑤1，曹長春1，甄大衛(wèi)2，王佳欣1，李 力1，謝建春1,*

（1.北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，食品質(zhì)量與安全北京實驗室，北京市食品風(fēng) 味化學(xué)重點實驗室，北京工商大學(xué)，北京 100048；2.太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山西 太原 030024）

為研究脂肪醛對“半胱氨酸-木糖”美拉德反應(yīng)進(jìn)程及肉香物質(zhì)形成的影響，設(shè)計“半胱氨酸-木糖”及“半胱氨酸-木糖”中分別添加己醛、反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛的4 個反應(yīng)體系，在溫度90 ℃、pH 5.5條件下反應(yīng)5 h，液相色譜-蒸發(fā)光散射檢測監(jiān)測反應(yīng)原料（半胱氨酸、木糖）和初期反應(yīng)中間體（半胱氨酸的Amadori重排化合物（Cys-Amadori）、2-木糖化噻唑烷-4-羧酸）隨反應(yīng)時間的濃度變化，同時還監(jiān)測反應(yīng)液pH值及波長294、420 nm處紫外-可見吸光度隨反應(yīng)時間的變化，并且采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)機分析比較3 h反應(yīng)產(chǎn)物的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成。添加3 種脂肪醛后，形成的Cys-Amadori重排化合物、2-木糖化噻唑烷-4-羧酸中間體濃度均下降，表明均對“半胱氨酸-木糖”初期美拉德反應(yīng)有抑制作用，且相比之下抑制強弱為反-2-庚烯醛＞反,反-2,4-癸二烯醛＞己醛。但添加己醛時，反應(yīng)液于波長294、420 nm處的吸光度下降，表明中、末期美拉德反應(yīng)也受到抑制；而加入反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛時，反應(yīng)液于波長294、420 nm處的吸光度卻增加，表明中、末期美拉德反應(yīng)被促進(jìn)，且相比之下反,反-2,4-癸二烯醛的促進(jìn)作用大于反-2-庚烯醛。另外，比較揮發(fā)性風(fēng)味組成發(fā)現(xiàn)，加入反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛的體系，含硫化合物的總量增多，檢測到醛參與美拉德反應(yīng)或醛自身受美拉德反應(yīng)影響而形成的多種帶烷基側(cè)鏈的含硫化合物和呋喃化合物如2-己基噻吩和2-丙基呋喃。

脂質(zhì)氧化；美拉德反應(yīng)；肉香味；己醛；反-2-庚烯醛；反,反-2,4-癸二烯醛；Amadori重排化合物

脂質(zhì)氧化降解和美拉德反應(yīng)是肉香味形成的兩大反應(yīng)[1]。半胱氨酸是肉香味形成的重要前體，基于“半胱氨酸-還原糖”模型美拉德反應(yīng)，研究脂質(zhì)氧化降解對美拉德反應(yīng)肉香味形成的影響方面已有較多報道[2-9]，這些報道集中于對熱反應(yīng)產(chǎn)物揮發(fā)性物質(zhì)組成影響方面[4-10]。如Farmer等[7]采用“半胱氨酸-核糖”模型體系研究了磷脂和甘三酯的影響；Elmore等[9]采用“半胱氨酸-核糖”模型體系研究了多不飽和脂肪酸的影響，本課題組采用“半胱氨酸-葡萄糖”體系研究了雞脂和氧化雞脂的影響[4-6]。

圖1 pH 5～6條件下半胱氨酸和D-木糖反應(yīng)生成2--糠硫醇和2-甲基-3--呋喃硫醇Fig. 1 At pH 5-6, 2-furfurylthiol and 2-methyl-3-furanthiol are formed from the reaction of cysteine with D-xylose

按照Hodge[10]理論，美拉德反應(yīng)主要包括初期、中期、末期3 個反應(yīng)階段。如圖1所示，“半胱氨酸-還原糖”反應(yīng)時，初期美拉德反應(yīng)階段主要形成2-糖基噻唑烷-4-羧酸及半胱氨酸的Amadori重排化合物（Cys-Amadori）兩中間體。在受熱條件下，2-糖基噻唑烷-4-羧酸將不斷轉(zhuǎn)化成Cys-Amadori化合物，隨之Cys-Amadori化合物發(fā)生降解反應(yīng)包括1,2-或2,3-烯醇化等，產(chǎn)生2-甲基-3-呋喃硫醇、2-糠硫醇等含硫肉香化合物[11-12]。如上所述，盡管從揮發(fā)性物質(zhì)組成變化上，較多研究了脂質(zhì)氧化存在對“半胱氨酸-還原糖”間美拉德反應(yīng)的影響，但脂質(zhì)氧化究竟如何影響美拉德反應(yīng)進(jìn)程（基于3 個反應(yīng)階段），進(jìn)而影響熱反應(yīng)揮發(fā)性肉香味物質(zhì)的產(chǎn)生，還需進(jìn)一步研究。

己醛、反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛是脂質(zhì)（磷脂、脂肪）氧化降解產(chǎn)生的主要反應(yīng)活性物。本實驗基于“半胱氨酸-木糖”模型反應(yīng)體系，通過對比分析分別添加和不添加3 種脂肪醛時，反應(yīng)原料、初期反應(yīng)中間體、pH值及反應(yīng)產(chǎn)物的紫外-可見吸收等隨反應(yīng)時間的變化趨勢及添加醛后反應(yīng)產(chǎn)物的揮發(fā)性物質(zhì)組成變化，研究脂肪醛對“半胱氨酸-木糖”美拉德反應(yīng)進(jìn)程及肉香味物質(zhì)形成產(chǎn)生的影響。研究結(jié)果可為肉類食品烹制加工及熱反應(yīng)肉味香精的制備提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

L-半胱氨酸（純度99%）、D-（+）-木糖（純度99%）（生化試劑）、己醛、反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛（純度≥98%） 百靈威科技有限公司；磷酸二氫鈉、氫氧化鈉、甲酸銨（均為分析純） 國藥集團化學(xué)試劑北京有限公司；乙腈（色譜純） 德國Fisher Scientific公司；手動固相微萃取手柄、75 μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（carboxen/polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）萃取纖維、15 mL樣品瓶 美國Supelco公司；15 mL高溫耐壓反應(yīng)管 美國Synthware公司；AG 50W-X4 H-型陽離子交換樹脂 美國Bio-Rad公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890A/5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、1100高效液相色譜儀 美國Agilent公司；SEDEX75蒸發(fā)光散射檢測器法國Sedere公司；BS-100A自動液相色譜分離層析儀上海青浦滬西儀器廠；Parallel synthesis Poly-BLOCK4反應(yīng)器 英國HEL公司。

1.3 方法

1.3.1 模型反應(yīng)

在15 mL耐壓密封管中，加入5 mL緩沖溶液（氫氧化鈉滴加到磷酸二氫鈉溶液中配制，0.2 mol/L，pH 5.5）、L-半胱氨酸2 mmol（0.242 g）、D-（+）-木糖2 mmol（0.300 g）。然后3 種脂肪醛分別加入0.5 mmol，包括反-2-庚烯醛（0.061 g）、己醛（0.050 g）、反,反-2,4-癸二烯醛（0.076 g），90 ℃分別反應(yīng)0.5、1、2、3、4 h和5 h。

到達(dá)反應(yīng)時間后，迅速水流冷卻。測吸光度、pH值，以及木糖、半胱氨酸、2-木糖化噻唑烷-4-羧酸、Cys-Amadori的濃度。同時做空白實驗。每個體系平行3 次，結(jié)果取平均值。

1.3.2 吸光度及pH值的測定

反應(yīng)溶液在波長294 nm和420 nm處測吸光度，比色池光徑為1 cm。根據(jù)需要將反應(yīng)液進(jìn)行不同倍數(shù)稀釋到最佳測量范圍后測定。測得的結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)，記為吸光度結(jié)果。平行測定3 次，結(jié)果以平均值計。平行樣品實驗結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差在5%以內(nèi)。

取0.5 mL反應(yīng)溶液稀釋至3 mL，在室溫（25 ℃）條件下，測定溶液的pH值。

1.3.3 高效液相色譜-蒸發(fā)光散射檢測器分析

Waters Xbridge Amide色譜柱（4.6 mm×150 mm，3.5 μm）；流動相為0.01 mol/L甲酸銨水溶液（pH 6）與乙腈的混合溶液（25∶75，V/V），等度洗脫，流速1 mL/min，運行10 min，柱溫45 ℃。蒸發(fā)光散射檢測器檢測，蒸發(fā)管溫度40 ℃，霧化氣（空氣）流速3.5 bar，增益值5。0.45 μm濾膜過濾后，進(jìn)樣2 μL。

按照文獻(xiàn)[13]方法制備Cys-Amadori和2-木糖化噻唑烷-4-羧酸，作為標(biāo)準(zhǔn)品。反應(yīng)液中木糖、半胱氨酸、Cys-Amadori、2-木糖化噻唑烷-4-羧酸的濃度采用外標(biāo)法定量。工作曲線分別為：2-木糖化噻唑烷-4-羧酸，y=49 119x-4 516；Cys-Amadori，y=24 024.1x-143.9；木糖，y=61 719x-587.1；半胱氨酸，y=38 046x-311.57。y為峰面積；x為濃度（mol/L）?；貧w系數(shù)R2均大于0.99。

反應(yīng)液樣品采用同樣方法進(jìn)行高效液相色譜-蒸發(fā)光散射檢測器分析，所得峰面積按照標(biāo)準(zhǔn)曲線計算濃度（mol/L）。平行測定3 次，結(jié)果以平均值計。平行樣品實驗結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差在5%以內(nèi)。

1.3.4 固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜分析

萃取纖維提前老化。將反應(yīng)3 h的反應(yīng)液置于15 mL固相微萃取樣品瓶中，30 ℃電磁攪拌平衡10 min，然后30 ℃頂空吸附30 min，待氣相色譜-質(zhì)譜分析。

氣相色譜條件：HP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：起始溫度40 ℃，保持2 min，然后以2 ℃/min升至100 ℃，再以4 ℃/min升至150 ℃，保持2 min，再以20 ℃/min升至280 ℃。DB-Wax色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：起始溫度40 ℃，保持2 min；然后以3 ℃/min升至80 ℃，保持3 min；再以4 ℃/min升至120 ℃，保持2 min；再以10 ℃/min升至230 ℃，保持2 min。載氣為H e，流速1.0 mL/min。進(jìn)樣口溫度250 ℃，不分流模式進(jìn)樣，萃取纖維脫附5 min。

質(zhì)譜條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；質(zhì)量掃描范圍45～350 u。

在相同氣相色譜-質(zhì)譜分析條件下，進(jìn)樣C6～C30正構(gòu)烷烴，計算保留指數(shù)。根據(jù)檢索NIST 2011質(zhì)譜庫、人工解譜和保留指數(shù)鑒定化合物?；衔锏暮坑每傠x子流圖中峰面積表示。3 個平行樣品在HP-5MS、DB-WAX柱上的分析結(jié)果取平均值，記為實驗結(jié)果，平行樣品間標(biāo)準(zhǔn)偏差15%以內(nèi)。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 種脂肪醛對美拉德反應(yīng)進(jìn)程的影響

固定其他條件，對3 種醛的其他添加濃度如0.1 mmol進(jìn)行初步實驗，所得結(jié)論與添加0.5 mmol類似，但醛的添加量較多時，相對于空白體系，液相色譜檢測到木糖、半胱氨酸和初始中間體（2-木糖化噻唑烷-4-羧酸、Cys-Amadori）的濃度變化較大，使觀察的現(xiàn)象較為明顯，因此本實驗中3 種醛的添加量選擇0.5 mmol。

“半胱氨酸-木糖”體系中分別添加及不添加0.5 mmol的3 種脂肪醛，檢測到的各指標(biāo)隨反應(yīng)時間的變化曲線見圖2。

圖2 反應(yīng)液中木糖（a）、半胱氨酸（b）、pH值（c）、2-木糖化噻唑烷-4-羧酸（d）、Cys-Amadori（e）、294 nm吸光度（f）、4200 nnmm吸光度（g）隨時間的變化趨勢Fig. 2 Changes in the concentrations of xylose (a), cysteine (b), pH (c),2-threityl-4-carboxythiazolidine (d) and Cys-Amadori (e), and absorbance values at 294 nm (f) and 420 nm (g) in the reaction mixtures with or without aliphatic aldehydes as a function of reaction time

2.1.1 初期美拉德反應(yīng)

美拉德反應(yīng)中，反應(yīng)液的pH值下降與美拉德反應(yīng)初期階段氨基被消耗和高級階段有機酸的形成有關(guān)[14-16]。由圖2a～c可知，對于所有體系，在反應(yīng)開始0.5 h內(nèi)氨基酸和還原糖發(fā)生縮合反應(yīng)速率較高，因而氨基酸和還原糖的濃度迅速下降；同時因氨基被快速消耗，pH值也迅速下降。

Cys-Amadori和2-木糖化噻唑烷-4-羧酸為美拉德初期反應(yīng)階段形成的中間體，其濃度大小既與其生成速率有關(guān)，還與其降解或轉(zhuǎn)化的速率有關(guān)，因而可檢測到的僅為它們的積累量。由圖2d可知，對于所有體系，反應(yīng)開始0.5 h內(nèi)由于氨基酸和還原糖以較高速率發(fā)生縮合反應(yīng)，從而檢測到2-木糖化噻唑烷-4-羧酸的濃度也迅速上升。0.5 h后隨著半胱氨酸和木糖濃度降低到較低水平，2-木糖化噻唑烷-4-羧酸的濃度開始呈下降趨勢，表明此時轉(zhuǎn)化成Cys-Amadori的速率大于生成速率。由于Cys-Amadori是由2-木糖化噻唑烷-4-羧酸轉(zhuǎn)化形成，因而反應(yīng)0.5 h后才檢測到Cys-Amadori的存在（圖2e）。隨著2-木糖化噻唑烷-4-羧酸不斷地轉(zhuǎn)化成Cys-Amadori，Cys-Amadori的濃度呈升高趨勢。

脂肪醛也可與半胱氨酸發(fā)生“羰-氨”反應(yīng)，因而與空白體系相比，圖2b、c中無論加入哪種脂肪醛，半胱氨酸的消耗均增加、pH值下降幅度均增大。另一方面，脂肪醛與半胱氨酸結(jié)合時，與木糖存在競爭，從而對“半胱氨酸-還原糖”之間的縮合反應(yīng)有抑制作用。由于競爭性抑制的存在，與空白體系相比，加入醛后糖的消耗均減小（圖2a），檢測到的2-木糖化噻唑烷-4-羧酸的濃度均減?。▓D2d）。從糖的消耗減小看，反-2-庚烯醛的抑制作用最大，其次為反,反-2,4-癸二烯醛，而己醛的抑制作用最小。這是因為不飽和醛反應(yīng)活性高于飽和醛；而與反,反-2,4-癸二烯醛相比，反-2-庚烯醛分子由于空間位阻較小且親水性大于反,反-2,4-癸二烯醛，因此在含緩沖鹽的水相體系中反應(yīng)活性更大。

值得注意的是，相比空白體系，加入己醛后，檢測到的Cys-Amadori濃度降低，這是因為加入己醛時形成的2-木糖化噻唑烷-4-羧酸濃度降低造成。但與空白體系相比，加入反-2-庚烯醛或反,反-2,4-癸二烯醛后，檢測到的Cys-Amadori濃度卻升高，這可能是因為Cys-Amadori含有巰基、氨基等基團，反應(yīng)活性較高的烯醛也可與Cys-Amadori結(jié)合[17]，從而使Cys-Amadori的降解速率變慢造成。與反-2-庚烯醛相比，加入反,反-2,4-癸二烯醛時，Cys-Amadori濃度的升高更為顯著，這可能與反,反-2,4-癸二烯醛發(fā)生逆羥醛縮合反應(yīng)，可產(chǎn)生更多具有較高反應(yīng)活性的其他烯醛有關(guān)[18]。

2.1.2 中、末期美拉德反應(yīng)

波長294 nm處吸光度大小與美拉德反應(yīng)中期階段生成的無色中間體產(chǎn)物（如雙羰基化合物）的含量有關(guān)，波長420 nm處吸光度大小與美拉德反應(yīng)高級階段生成的褐變產(chǎn)物（類黑精）含量有關(guān)[16,19]。對于所有體系（空白體系及添加脂肪醛），隨著美拉德反應(yīng)進(jìn)行，中期階段產(chǎn)物和末期階段產(chǎn)物不斷積累，波長294、420 nm吸光度均一直呈升高趨勢[20-21]。圖2f、g中波長294 nm處吸光度曲線的變化趨勢與波長420 nm的相似，表明美拉德反應(yīng)中期階段生成的多數(shù)無色中間體產(chǎn)物，進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)時生成了類黑精物質(zhì)[16,22-23]。

圖3 反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛發(fā)生逆羥醛縮合反應(yīng)產(chǎn)生新的醛Fig. 3 Formation of new aliphatic aldehydes from (E)-2-heptenal and(E,E)-2,4-decadienal via hydration and retro-aldol reaction

與空白體系相比，添加己醛后，反應(yīng)液波長294、420 nm處的吸光度下降。這是因為初期階段己醛與木糖的競爭對“木糖-半胱氨酸”間美拉德反應(yīng)產(chǎn)生了抑制，使生成的2-木糖化噻唑烷-4-羧酸及Cys-Amadori濃度降低造成。而添加反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛后，反應(yīng)液294、420 nm處吸光度卻升高。這是因為反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛不僅易于參與美拉德反應(yīng)，還易于發(fā)生逆羥醛縮合反應(yīng)造成[18]。如圖3所示，反-2-庚烯醛發(fā)生逆羥醛縮合反應(yīng)時，可生成戊醛、乙醛；反,反-2,4-癸二烯醛發(fā)生逆羥醛縮合反應(yīng)時，可生成2-丁烯醛、己醛或2-辛烯醛、乙醛[18]。發(fā)生逆羥醛縮合反應(yīng)產(chǎn)生的新的脂肪醛與原有的反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛一樣是活性中間體，可進(jìn)一步發(fā)生類似的許多反應(yīng)，包括：自身或與其他醛發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)、與糖降解產(chǎn)生的雙羰基化合物和還原酮等產(chǎn)物發(fā)生縮合反應(yīng)、作用于氨基酸使氨基酸發(fā)生Strecker降解反應(yīng)[24-25]、與半胱氨酸降解產(chǎn)生的氨、硫化氫發(fā)生反應(yīng)等[1,18,26]。以上這些復(fù)雜反應(yīng)將造成體系中生成的無顏色中間體產(chǎn)物及類黑素等末期反應(yīng)產(chǎn)物增多，從而在波長294、420 nm處吸光度增大，表現(xiàn)為烯醛對中、末期美拉德反應(yīng)有促進(jìn)作用。反-2-庚烯醛與反,反-2,4-癸二烯醛相比，反,反-2,4-癸二烯醛含有2 個雙鍵，發(fā)生逆羥醛反應(yīng)時可生成更多種醛，反應(yīng)產(chǎn)物更為復(fù)雜，因而加入反,反-2,4-癸二烯醛體系于波長294、420 nm處吸光度又比加入反-2-庚烯醛大。

2.2 添加脂肪醛對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)形成的影響

由于反應(yīng)3 h時所得產(chǎn)物的氣味已較濃郁，且由圖2可知，反應(yīng)漸趨平穩(wěn)，為此采用極性、弱極性兩色譜柱，對3 h反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)機分析見表1。

表1 添加、不添加3 種脂肪醛反應(yīng)3 h產(chǎn)物檢測到的揮發(fā)性物質(zhì)Table 1 Volatile compounds found in the 3 h reaction mixtures with or without three aliphatic aldehydes by GC-MS

續(xù)表1

研究表明[4-9]，在脂質(zhì)氧化存在的“半胱氨酸-還原糖”模型反應(yīng)中，一方面脂質(zhì)氧化使產(chǎn)生于“半胱氨酸-還原糖”間美拉德反應(yīng)的2-甲基-3-呋喃硫醇、2-糠硫醇等含硫化合物含量降低，并有新的帶烷基側(cè)鏈的雜環(huán)化合物生成；另一方面，美拉德反應(yīng)使產(chǎn)生于脂質(zhì)氧化降解的脂鏈醇類、烷基呋喃類化合物含量升高。由表1可見，不加脂肪醛時，“半胱氨酸-木糖”美拉德反應(yīng)生成的含硫化合物包括硫醇類、硫醚類、噻吩類等，其中占主要含量（峰面積表示，下同）的為2-甲基-3-呋喃硫醇、2-糠硫醇及它們的二聚體雙（2-甲基-3-呋喃基）二硫醚和二糠基二硫醚。這4 個化合物是目前公認(rèn)的具有強勢氣味活性的肉香化合物[27-29]，尤其雙（2-甲基-3-呋喃基）二硫醚具有極低的氣味閾值，為0.02 ng/L（空氣）[30]。但從表1可知，加入己醛后，4 個化合物中僅有2-甲基-3-呋喃硫醇及其二聚體雙（2-甲基-3-呋喃基）二硫醚被檢測到，而加入反-2-庚烯醛和反,反-2,4-癸二烯醛后來源于“半胱氨酸-木糖”美拉德反應(yīng)形成的化合物均未檢測到。這與2.1節(jié)所述的反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛反應(yīng)活性高，對“半胱氨酸-木糖”間美拉德反應(yīng)的抑制作用強有關(guān)。

由表1可見，加入反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛后，由于醛參與美拉德反應(yīng)及醛本身的一些反應(yīng)，產(chǎn)生了帶有烷基鏈的新化合物，包括烷基含硫化合物（如1-丁硫醇、2-己基噻吩）和烷基呋喃類化合物（如2-丁基呋喃）。如圖4所示，含量較高的2-丙基噻吩、2-己基噻吩，可分別由反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛與半胱氨酸降解反應(yīng)產(chǎn)生的硫化氫作用形成[1]；含量較高的2-丙基呋喃、2-丁基呋喃可分別由反-2-庚烯醛、2-辛烯醛（由反,反-2,4-癸二烯醛逆羥醛縮合反應(yīng)生成）發(fā)生反應(yīng)形成[18,24-25]。由于烯醛類化合物發(fā)生逆羥醛縮合反應(yīng)產(chǎn)生的短鏈醛，還可進(jìn)一步發(fā)生縮合反應(yīng)生成其他種類的醛，因此添加反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛的體系檢測到了多種具有不同烷基側(cè)鏈的新化合物，其中添加反,反-2,4-癸二烯醛體系中的噻吩，可由反,反-2,4-癸二烯醛逆羥醛縮合反應(yīng)產(chǎn)生的2-丁烯醛與硫化氫反應(yīng)形成。而在“半胱氨酸-木糖”體系中，噻吩則可由木糖降解產(chǎn)生的丁二醛與硫化氫縮合形成，2-甲基呋喃可由Cys-Amadori經(jīng)烯醇化、環(huán)合、脫水等反應(yīng)形成（圖1）[31]。但己醛由于反應(yīng)活性低，加入己醛的體系，生成的帶烷基鏈化合物較少（表1）。這與2.1節(jié)所述的添加己醛時表現(xiàn)為對美拉德反應(yīng)的抑制，而添加反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛卻表現(xiàn)為對中、末期美拉德反應(yīng)的促進(jìn)作用相一致。

圖4 “半胱氨酸-木糖”中添加反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛反應(yīng)時檢測到的烷基呋喃（2-丙基呋喃、2-丁基呋喃）及烷基噻吩（2-丙基2-噻吩、2-己基噻吩）的可能形成途徑Fig. 4 Proposed pathways for the formation of the alkyl furanes,e.g. 2-propylfuran and 2-butylfuran, and alkyl thiophenes, e.g.2-propylthiophene and 2-hexylthiophene detected by GC-MS in the reaction systems with (E)-2-heptenal and (E,E)-2,4-decadienal

3 結(jié) 論

己醛、反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛均對“半胱氨酸-木糖”體系的初期美拉德反應(yīng)有抑制作用，抑制從強到弱順序為反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛、己醛。加入己醛的體系，初期美拉德反應(yīng)受到抑制后，隨之中、末期階段美拉德反應(yīng)速率低于“半胱氨酸-木糖”體系，從而造成產(chǎn)生的含硫肉香味物質(zhì)的總量大幅度減少。

反-2-庚烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛反應(yīng)活性高，可與半胱氨酸降解產(chǎn)生的硫化氫、氨作用，并可發(fā)生逆羥醛反應(yīng)產(chǎn)生其他種類有較高反應(yīng)活性的醛，從而對中、末期美拉德反應(yīng)表現(xiàn)促進(jìn)作用，其中二烯醛（反,反-2,4-癸二烯醛）的促進(jìn)效應(yīng)又大于單烯醛（反-2-庚烯醛）。揮發(fā)性化合物分析表明，這種促進(jìn)效應(yīng)尤其使較多具有烷基鏈的新含硫化合物生成，從而導(dǎo)致體系中的含硫肉香化合物總量大于單純“半胱氨酸-木糖”體系。

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Effect of Aliphatic Aldehydes on Maillard Reaction between Cysteine and Xylose and Meaty Flavor Formation

ZHAO Jian1, ZHAO Mengyao1, CAO Changchun1, ZHEN Dawei2, WANG Jiaxin1, LI Li1, XIE Jianchun1,*
(1. Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health, Beijing Laboratory for Food Quality and Safety,Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Technology & Business University (BTBU), Beijing 100048, China;2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)

The effect of aliphatic aldehydes on Maillard reaction and meaty fl avor formation was investigated i n cysteinexylose model systems. The Maillard reaction in the absence and presence of hexanal, (E)-2-heptenal, or (E,E)-2,4-decadienal,was carried out at 90 ℃, pH 5.5 for 5 h. Changes in the concentrations of xylose, cysteine, initial reaction intermediates(2-threityl-4-carboxythiazolidine and Amadori rearrangement product of cysteine (Cys-Amadori)) with reaction time were determined by high performance liquid chromatography with evaporate light scattering detection (HPLC-ELSD).Also, changes in the pH and absorbance values at 294 and 420 nm of the reaction mixtures were monitored. Volatile fl avor compounds in the 3 h reaction mixtures were compartaively analyzed by solid phase microextraction coupled with gas chromatography and mass spectrometry (SPME-GC-MS). As indicated by decreased concentrations of Cys-Amadori and 2-threityl-4-carboxythiazolidine in the presence of aliphatic aldehydes, all the three aldehydes showed inhibitory effects on the initial stage of the Maillard reaction, among which (E)-2-heptenal was the stongest inhibitor, followed by(E,E)-2,4-decadienal and hexanal. Additionally, hexanal also showed inhibitory effect on the intermediate and fi nal stages of the Maillard reaction, as indicated by decreased absorbance at 294 and 420 nm. However, (E)-2-heptenal and (E,E)-2,4-decadienal accelerated both the intermediate and fi nal stages, as indicated by increased absorbance values at 294 and 420 nm,with the latter being more effective than the former. On the other hand, the reaction systems in the presence of (E)-2-heptenal and (E,E)-2,4-decadienal produced a relatively greater amount of total volatile sulfur-containing compounds than the blank model system, and additionally produced some new alkyl chain sulfur-containing compounds and furane derivatives such as 2-hexylthiophene and 2-propylfuran as detected by GC-MS analysis, due to participation of the aldehydes in cysteine-xylose reaction and reaction of the aldehydes themselves in the buffered cysteine-xylose solution.

lipid oxidization; Maillard reaction; meaty flavor; hexanal; (E)-2-heptenal; (E,E)-2,4-decadienal; Amadori compound

TQ656.1

A

1002-6630（2017）20-0063-07

2017-03-23

國家自然科學(xué)基金面上項目（31371838；31671895）；北京市自然科學(xué)基金面上項目（6172004）；“十三五”國家重點研發(fā)計劃重點專項（2017YFD0400106）

趙健（1992—），男，碩士研究生，研究方向為食品風(fēng)味化學(xué)。E-mail：jian3597@163.com

*通信作者：謝建春（1967—），女，教授，博士，研究方向為食品風(fēng)味化學(xué)。E-mail：xjchun@th.btbu.edu.cn

趙健, 趙夢瑤, 曹長春, 等. 脂肪醛對“半胱氨酸-木糖”美拉德反應(yīng)進(jìn)程及肉香物質(zhì)形成的影響[J]. 食品科學(xué), 2017,38(20)∶ 63-69. DOI∶10.7506/spkx1002-6630-201720010. http∶//www.spkx.net.cn

ZHAO Jian, ZHAO Mengyao, CAO Changchun, et al. Effect of aliphatic aldehydes on Maillard reaction between cysteine and xylose and meaty fl avor formation[J]. Food Science, 2017, 38(20)∶ 63-69. (in Chinese with English abstract)DOI∶10.7506/spkx1002-6630-201720010. http∶//www.spkx.net.cn

DOI∶10.7506/spkx1002-6630-2017200010