基于Maillard反应脱除河蚬酶解液腥味的研究
基于Maillard反应脱除河蚬酶解液腥味的研究[20200408180537]
摘要
本文是采用响应面方法探究美拉德反应脱除河蚬酶解液中腥味的最佳工艺条件。在单因素（水解时间、反应时间、pH和原料比）试验基础上，以产品风味综合评分（色差、糖香味和腥味）作为考察指标，以产品氨基态氮含量作为参考指标，根据Box-Behnken试验设计原理，通过响应面分析得到脱腥的最佳条件。结果表明，在水解时间为3.61h、反应时间为28.22min、pH值为7.51和果糖:赖氨酸为6.39:1的条件下，最佳风味预测值为10.6118，通过反复验证得10.5。
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关键字:河蚬美拉德反应脱腥
目录
1. 引言 1
1.1 河蚬酶解液脱腥的目的与意义 1
1.2 美拉德反应 1
2. 实验材料与仪器 3
2.1实验材料 3
2.1.1原料 3
2.1.2 试剂 3
2.3 主要设备 3
3. 实验方法 4
3.1 河蚬酶解液的制备 4
3.2河蚬酶解液氨基态氮含量的测定 4
3.3产品质量的感官评定 4
4. 实验设计 6
4.1 Maillard反应基本体系的确立 6
4.1.1河蚬水解时间对产品风味的影响 6
4.1.2还原糖的选择对产品风味的影响 6
4.1.3氨基酸的选择对产品风味的影响 6
4.2 Maillard反应工艺参数的确定 6
4.2.1 Maillard反应体系中pH对产品风味的影响 6
4.2.2 Maillard反应体系中反应时间对产品风味的影响 7
4.2.3 Maillard反应体系中反应物浓度对产品风味的影响 7
4.3响应面分析法 7
5. 结果与讨论 8
5.1Maillard反应基本体系的确立 8
5.1.1水解时间对河蚬酶解液产品风味的影响 8
5.1.2还原糖的选择对产品风味的影响 8
5.1.3氨基酸的选择对产品风味的影响 9
5.2 Maillard反应工艺参数的确定 9
5.2.1 Maillard反应体系中pH对产品风味的影响 9
5.2.2 Maillard反应体系中反应时间对产品风味的影响 10
5.2.3 Maillard反应体系中反应物浓度对产品风味的影响 10
5.3 响应面试验结果 11
5.4 验证试验 18
6. 结论 19
参考文献 20
致谢 21
1引言
1.1 河蚬酶解液脱腥的目的与意义
河蚬( Corbicula fluminea )是一种双壳类软体动物,又称黄蚬、金蚶、扁螺等，广泛分布在中国湖泊、江河中，天然资源丰富[1]。河蚬的养殖具有较高的产量高和较低的成本，且易捕捞，能够当年放养当年收获，具有的经济效益显著。河蚬肉质鲜美，营养丰富，不仅可以鲜食，还能够加工成罐头、冻蚬肉、蚬干或腌制成咸蚬。河蚬含有人体必需的七种氨基酸，其中包括两种人体半必需氨基酸，且蛋白质含量要高于牡蛎[2]、文蛤[3]、翡翠贻贝[4]、美洲帘蛤[5]。此外河蚬具有很高的药用价值，如醒酒、护肝药膳等；作为中药的药材，有开胃、通乳、明目、利尿、去湿毒、治肝病、麻疹退热、止咳化痰、解酒等功效[6~8]。是一类理想的药品或保健食品原料，由此受到了人们的普遍关注，并在医药和保健食品等行业中得到了一定的应用，具有较广阔的发展前景[9]。
河蚬拥有良好的营养价值和药用价值,但其本身具有令人讨厌的腥味，尤其是储存一段时间后,腥味更加凸显。为了脱除这种腥味,可以采用Maillard反应对产品处理，从而产生浓郁的焦糖香味，使得产品的风味达到可以接受的程度。本课题是基于Maillard反应脱除河蚬酶解液腥味的研究，通过对酶解时间以及反应时的pH、反应时间和水分含量等因素进行单因素控制实验，最后通过响应面的分析方法确定最佳脱腥条件。
1.2 Maillard反应
Maillard反应的研究在近几十年来一直是食品工艺学、食品化学、香料化学以及营养学等领域的热点[10]。由于Maillard反应是食品在加工和储存过程中色泽和浓郁芳香的各种风味的重要来源，尤其是对一些利用传统的加工工艺制作的食品，如咖啡、可可豆的焙炒、饼干、面包的烘烤以及肉类食品的蒸煮[11]。此外，Maillard反应对食物的营养价值也有很重要的影响，一方面，Maillard反应可能由于消耗了食物中的营养成分或降低了食物的可消化性从而导致食物营养价值的降低；另一方面，也可能在反应过程中生成抗氧化物质从而导致食物营养价值的增加。通过对Maillard反应机理进行深入研究，在食物的储藏和加工过程中，对控制食品的色泽、香味等风味的改变有利或使其反应向着有利于风味生成的方向进行，能够使得食品营养价值的损失降低，有利产物的积累增加，从而提高食物的品质。
Maillard反应就其本质而言是羰氨间的加缩反应。它能够在酮、醛、还原糖和脂肪氧化生成的羰基化合物与胺、肽、氨基酸、蛋白质乃至氨之间进行反应，其中发生的化学反应十分复杂。对于Maillard反应过程，食品化学家Hodge在早年作出了初步的解释，认为Maillard反应可分成三个反应阶段[12]：
(l)初阶反应:还原糖的羰基与氨基进行反应,反应物快速失去1分子水转化为希夫碱(shiff base),后经环化形成相应的N一取代的醛基胺,经Allladori重排转成有反应活性的1一氨基一1一脱氧一2一酮糖。Maillard的初阶反应不会引起褐变，也不会产生香味，但其中的产物是产生不挥发性香味的前提。
(2)高阶反应:在氨基醛酮和氨基醛糖等重要的不挥发性香味前驱物形成之后,Maillard反应变得更为复杂,经历还原酮路线、还原型葡糖醛酮和糠醛路线、strecker降解三条反应路线,产生还原酮、糠醛(HMF)和不饱和碳基化合物等,这些不同的化合物依次反应,开始形成无氮及含氮褐色可溶性化合物。
(3)最终反应:Maillard高阶反应中形成的众多活性中间体,如葡萄糖酮醛、3一脱氧Osulose(3一DG)、3,4一二脱氧Osulose(3,4一二DG)、HMF、还原酮类、不饱和醛亚胺等等,又可继续与氨基酸反应,最终都生成类黑精色素一褐色含氮色素,此过程包括醇醛缩合、醛氨聚合、环化合反应等。
目前，对最终反应阶段的反应过程的研究仍在继续,最终产物尚未完全清楚，生成的褐色色素被称为黑色素(类黑精类物质),没有有一定的分子结构,只知道是分子量很高的含氧、含氮化合物,由许多单位构成的非常复杂的结构。
Maillard反应的影响因素有pH、温度、水分活度以及反应时间等[13]。一般随着pH的升高Maillard反应加剧，在酸性环境中，Maillard反应受到抑制，在碱性介质中则反应加速[14]。在温度较高的环境中，低分子量的形成杂环化合物，有利于Maillard反应的进行。在水分活度为0.3~0.7的环境中Maillard反应速率较快[15]。
2实验材料与仪器
2.1 实验材料
2.1.1 原料
速冻河蚬肉（江苏省宿迁楠景水产品有限公司）
2.1.2 试剂
菠萝蛋白酶（500U/mg） 无锡新区太湖国际科技园生产
蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖、赖氨酸、丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸
氢氧化钠、盐酸、甲醛、酚酞、百里酚酞
2.3 主要设备
电子天平（EL104 梅特勒—托利多仪器有限公司）
冰箱（BCD-216TDXZA 青岛海尔股份有限公司）
离心机（80-2 金墰市榮华仪器制造有限公司）
水浴锅（HHS-11-2 江苏金坛宏凯仪器厂）
摘要
本文是采用响应面方法探究美拉德反应脱除河蚬酶解液中腥味的最佳工艺条件。在单因素（水解时间、反应时间、pH和原料比）试验基础上，以产品风味综合评分（色差、糖香味和腥味）作为考察指标，以产品氨基态氮含量作为参考指标，根据Box-Behnken试验设计原理，通过响应面分析得到脱腥的最佳条件。结果表明，在水解时间为3.61h、反应时间为28.22min、pH值为7.51和果糖:赖氨酸为6.39:1的条件下，最佳风味预测值为10.6118，通过反复验证得10.5。
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关键字:河蚬美拉德反应脱腥
目录
1. 引言 1
1.1 河蚬酶解液脱腥的目的与意义 1
1.2 美拉德反应 1
2. 实验材料与仪器 3
2.1实验材料 3
2.1.1原料 3
2.1.2 试剂 3
2.3 主要设备 3
3. 实验方法 4
3.1 河蚬酶解液的制备 4
3.2河蚬酶解液氨基态氮含量的测定 4
3.3产品质量的感官评定 4
4. 实验设计 6
4.1 Maillard反应基本体系的确立 6
4.1.1河蚬水解时间对产品风味的影响 6
4.1.2还原糖的选择对产品风味的影响 6
4.1.3氨基酸的选择对产品风味的影响 6
4.2 Maillard反应工艺参数的确定 6
4.2.1 Maillard反应体系中pH对产品风味的影响 6
4.2.2 Maillard反应体系中反应时间对产品风味的影响 7
4.2.3 Maillard反应体系中反应物浓度对产品风味的影响 7
4.3响应面分析法 7
5. 结果与讨论 8
5.1Maillard反应基本体系的确立 8
5.1.1水解时间对河蚬酶解液产品风味的影响 8
5.1.2还原糖的选择对产品风味的影响 8
5.1.3氨基酸的选择对产品风味的影响 9
5.2 Maillard反应工艺参数的确定 9
5.2.1 Maillard反应体系中pH对产品风味的影响 9
5.2.2 Maillard反应体系中反应时间对产品风味的影响 10
5.2.3 Maillard反应体系中反应物浓度对产品风味的影响 10
5.3 响应面试验结果 11
5.4 验证试验 18
6. 结论 19
参考文献 20
致谢 21
1引言
1.1 河蚬酶解液脱腥的目的与意义
河蚬( Corbicula fluminea )是一种双壳类软体动物,又称黄蚬、金蚶、扁螺等，广泛分布在中国湖泊、江河中，天然资源丰富[1]。河蚬的养殖具有较高的产量高和较低的成本，且易捕捞，能够当年放养当年收获，具有的经济效益显著。河蚬肉质鲜美，营养丰富，不仅可以鲜食，还能够加工成罐头、冻蚬肉、蚬干或腌制成咸蚬。河蚬含有人体必需的七种氨基酸，其中包括两种人体半必需氨基酸，且蛋白质含量要高于牡蛎[2]、文蛤[3]、翡翠贻贝[4]、美洲帘蛤[5]。此外河蚬具有很高的药用价值，如醒酒、护肝药膳等；作为中药的药材，有开胃、通乳、明目、利尿、去湿毒、治肝病、麻疹退热、止咳化痰、解酒等功效[6~8]。是一类理想的药品或保健食品原料，由此受到了人们的普遍关注，并在医药和保健食品等行业中得到了一定的应用，具有较广阔的发展前景[9]。
河蚬拥有良好的营养价值和药用价值,但其本身具有令人讨厌的腥味，尤其是储存一段时间后,腥味更加凸显。为了脱除这种腥味,可以采用Maillard反应对产品处理，从而产生浓郁的焦糖香味，使得产品的风味达到可以接受的程度。本课题是基于Maillard反应脱除河蚬酶解液腥味的研究，通过对酶解时间以及反应时的pH、反应时间和水分含量等因素进行单因素控制实验，最后通过响应面的分析方法确定最佳脱腥条件。
1.2 Maillard反应
Maillard反应的研究在近几十年来一直是食品工艺学、食品化学、香料化学以及营养学等领域的热点[10]。由于Maillard反应是食品在加工和储存过程中色泽和浓郁芳香的各种风味的重要来源，尤其是对一些利用传统的加工工艺制作的食品，如咖啡、可可豆的焙炒、饼干、面包的烘烤以及肉类食品的蒸煮[11]。此外，Maillard反应对食物的营养价值也有很重要的影响，一方面，Maillard反应可能由于消耗了食物中的营养成分或降低了食物的可消化性从而导致食物营养价值的降低；另一方面，也可能在反应过程中生成抗氧化物质从而导致食物营养价值的增加。通过对Maillard反应机理进行深入研究，在食物的储藏和加工过程中，对控制食品的色泽、香味等风味的改变有利或使其反应向着有利于风味生成的方向进行，能够使得食品营养价值的损失降低，有利产物的积累增加，从而提高食物的品质。
Maillard反应就其本质而言是羰氨间的加缩反应。它能够在酮、醛、还原糖和脂肪氧化生成的羰基化合物与胺、肽、氨基酸、蛋白质乃至氨之间进行反应，其中发生的化学反应十分复杂。对于Maillard反应过程，食品化学家Hodge在早年作出了初步的解释，认为Maillard反应可分成三个反应阶段[12]：
(l)初阶反应:还原糖的羰基与氨基进行反应,反应物快速失去1分子水转化为希夫碱(shiff base),后经环化形成相应的N一取代的醛基胺,经Allladori重排转成有反应活性的1一氨基一1一脱氧一2一酮糖。Maillard的初阶反应不会引起褐变，也不会产生香味，但其中的产物是产生不挥发性香味的前提。
(2)高阶反应:在氨基醛酮和氨基醛糖等重要的不挥发性香味前驱物形成之后,Maillard反应变得更为复杂,经历还原酮路线、还原型葡糖醛酮和糠醛路线、strecker降解三条反应路线,产生还原酮、糠醛(HMF)和不饱和碳基化合物等,这些不同的化合物依次反应,开始形成无氮及含氮褐色可溶性化合物。
(3)最终反应:Maillard高阶反应中形成的众多活性中间体,如葡萄糖酮醛、3一脱氧Osulose(3一DG)、3,4一二脱氧Osulose(3,4一二DG)、HMF、还原酮类、不饱和醛亚胺等等,又可继续与氨基酸反应,最终都生成类黑精色素一褐色含氮色素,此过程包括醇醛缩合、醛氨聚合、环化合反应等。
目前，对最终反应阶段的反应过程的研究仍在继续,最终产物尚未完全清楚，生成的褐色色素被称为黑色素(类黑精类物质),没有有一定的分子结构,只知道是分子量很高的含氧、含氮化合物,由许多单位构成的非常复杂的结构。
Maillard反应的影响因素有pH、温度、水分活度以及反应时间等[13]。一般随着pH的升高Maillard反应加剧，在酸性环境中，Maillard反应受到抑制，在碱性介质中则反应加速[14]。在温度较高的环境中，低分子量的形成杂环化合物，有利于Maillard反应的进行。在水分活度为0.3~0.7的环境中Maillard反应速率较快[15]。
2实验材料与仪器
2.1 实验材料
2.1.1 原料
速冻河蚬肉（江苏省宿迁楠景水产品有限公司）
2.1.2 试剂
菠萝蛋白酶（500U/mg） 无锡新区太湖国际科技园生产
蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖、赖氨酸、丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸
氢氧化钠、盐酸、甲醛、酚酞、百里酚酞
2.3 主要设备
电子天平（EL104 梅特勒—托利多仪器有限公司）
冰箱（BCD-216TDXZA 青岛海尔股份有限公司）
离心机（80-2 金墰市榮华仪器制造有限公司）
水浴锅（HHS-11-2 江苏金坛宏凯仪器厂）
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