温和条件下美拉德反应产生香味物质的组成.doc

实验步骤
主要工作
所需试验材料
所需试验设备及条件
实验结论
样品的制备
将化学当量相同的羰基化合物和氨基酸溶于乙醇溶液（12%）中体积浓度为20mmol/L，然后用H3PO4（1/3）和NaOH(1M)将pH调节到3.5后，将溶液遮光保存于25℃。监测这混合物四周来的香气变化情况。
氨基酸（精氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、γ-氨基丁酸和谷氨酸）
羰基化合物（乙二醛、乙偶姻、2,3-戊二酮、二乙酰基、甲基乙二醛和羟基丙酮）
鉴定物质（烷基吡嗪、烷基噻唑、2-乙酰基噻唑、2-乙酰基-2-噻唑啉、三甲基恶唑和乙醛）
NaOH、H3PO4
乙醇、
遮光、25℃
1、反应混合液中关键香味物质的检测和反应产物的鉴定。
α-羟基酮类化合物和大多数氨基酸混合液，反应时间内，混合物中香气几乎不变，很少有带气味的化合物形成。但与缬氨酸(2-甲基丙醛、奶酪香气)、蛋氨酸(甲烷、二甲基二硫醚、甲硫醚、土豆和洋白菜香气)、半光氨酸（硫化氢、甲烷、臭鸡蛋香气）反应的香韵有所不同。2-甲基丁醛和3-甲基丁醛分别从亮氨酸、异亮氨酸从鉴定出来。
氨基酸和α-二羰基化合物反应时，含硫氨基酸存在的情况下变化有趣。由于其他氨基酸参与，反应中包括缬氨酸（奶酪香气）、亮氨酸（戊基）、异亮氨酸（水果香气）和苯丙氨酸（花香）。鉴定出的物质有乙醛（Strecker反应）、2-甲基丙醛（缬氨酸）、2-甲基丁醛（亮氨酸）、3-甲基丁醛（异亮氨酸）、苯乙醛（苯丙氨酸）。苯丙氨酸存在还会产生少量苯甲醛，Strecker反应容易产生吡嗪的前体——活泼的α-氨基酮。
所有蛋氨酸参与的反应都会释放不同强度的土豆和洋白菜香气，土豆香气主要是与methional有关，同时也鉴定出了甲硫醇和二甲基二硫醚。半胱氨酸参与反应时，香气较为复杂。头几个小时时，由于甲基乙二醛存在，具有强烈的爆米花香和烤香、大约四周后香气逐渐变成烤榛子香气。2,3-戊二酮具有强烈的硫磺和猫味、一周后变成烤面包香。二羰基和乙二醛的反应具有硫磺味香气，然后会演变成烤面包香气。
半胱氨酸和蛋氨酸两种含硫氨基酸参与反应，半胱氨酸生成的物质种类繁多，而蛋氨酸则较少，原因是半胱氨酸除了发生Strecker反应外，还可以发生去碳酸基反应，释放硫化氢和希夫碱。
2、基于pH的模型反应中三种羰基化合物和半胱氨酸降解的动力学研究。
针对在各种羰基化合物存在的情况下，半胱氨酸分贝在pH为3.5和8时的分解速率进行研究发现，pH=8时，半胱氨酸的分解速率大于pH=3.5时，尤其是在甲基乙二醛和二乙酰基存在的情况下。而在乙偶姻存在时，特别是在pH=3.5时，半胱氨酸的分解速率相对要慢。并且在两种pH条件下，和甲基乙二醛存在的情况下，两种反应物的颜色和香味都是不同的。在pH=3.5时，溶液释放爆米花香气和烤榛子香气，产物呈黄棕色。pH=8时，产物呈黄色，具有臭鸡蛋、洋白菜、和烤肉的香气。从反应产物方面分析，pH=3.5时，2-乙酰基噻唑和2-乙酰基-2-噻唑啉的含量较高，这说明酸性的酒中易产生这两种物质。
另外，对低浓度（2mM）的甲基乙二醛和半胱氨酸
在10℃和25℃时的反应结果对比，这个模型反应被选为在pH=3.5条件下的反应速度和2-乙酰基噻唑及其中间体的感官重要性。在25℃时，半胱氨酸降解速率较大，10min后，2-乙酰基-2-噻唑啉呈现了中间体反应的特征曲线，60min后达到了最大值，这物质是有连续不断产生的2-乙酰基噻唑氧化而成。在10℃时，反应速度较慢，至到180min2-乙酰基-2-噻唑啉才达到最大生成量，2-乙酰基噻唑的生成也推迟了。
仪器分析
1、GC/FPD
2、GC/NPD
3、GC/FID
4、GC/MS
5、HPLC
GC/FPD: HP、Carbowax CW20M(50m×0.25mm,0.25μm)
GC/NPD: HP、HP5(60m×0.32mm,0.12μm)
GC/FID: HP、HP5(60m×0.32mm,0.12μm)
GC/MS: HP、BP21(SGE)(50m×0.25mm,0.25μm)
HPLC: HP1050

GC/FPD: HP、Carbowax CW20M(50m×0.25mm,0.25μm)
GC/NPD: HP、HP5(60m×0.32mm,0.12μm)
GC/FID: HP、HP5(60m×0.32mm,0.12μm)
GC/MS: HP、BP21(SGE)(50m×0.25mm,0.25μm)
HPLC: HP1050

温和条件下美拉德反应生成香味物质的组成