美拉德反应改性提高浒苔蛋白酶解液品质研究*

刘晨，吕峰，曹秋萍

（福建农林大学食品科学学院， 福建 福州 350002）

美拉德反应改性提高浒苔蛋白酶解液品质研究*

刘晨，吕峰*，曹秋萍

（福建农林大学食品科学学院， 福建 福州 350002）

以浒苔蛋白酶解液为反应液，基于单因素试验结果，以浒苔蛋白酶解液美拉德反应产物（MRPs）的还原力及其感官评价为指标，通过L9(34)正交试验优化浒苔蛋白酶解液美拉德反应关键工艺参数。结果表明，适合于浒苔蛋白酶解液美拉德反应的还原糖为木糖，当以反应温度为110 ℃，反应时间为115 min，反应液pH为6.0，木糖添加量6.0%(w/v)为优化条件组合进行反应时，所得浒苔蛋白酶解液MRPs的还原力从0.788提高至2.523，比浒苔蛋白酶解原液提高了3.0倍。感官评价值为87.91分，浒苔蛋白酶解液MRPs的色泽呈诱人的黄棕色，香味愉悦，带有淡淡的海鲜味。

美拉德反应；修饰；改善；抗氧化性能；感官品质

美拉德反应是一种广泛存在于食品加工中的非酶褐变，是羰基化合物与氨基化合物之间发生的复杂化学反应，又称为羰氨反应。美拉德反应能产生大量的具有特殊气味和颜色的产物，以改变食品的色泽和香气，故被广泛应用于食品、香精、香料的生产中，特别是在香精、香料生产领域已经取得非常好的应用，达到了调配技术无法比拟的效果；此外，由于美拉德反应体系复杂，除了会产生类黑精外，还会产生还原性的醛、酮类物质以及含有氮、硫的杂环化合物，研究表明，这类物质具有一定的抗氧化[1、2]、抗过敏、抗菌性能[3-4]，其中某些物质的抗氧化强度甚至可以媲美食品中常用的抗氧化剂[5]。

许多食物体系中的天然的氨基酸、肽类物质或其蛋白酶解液经美拉德反应修饰后不但能提高该其抗氧化功能，还能赋予其特殊的香味，因此，在开发、制备具有抗氧化性食品的研究中，通过美拉德反应改性或修饰用以提高或改善食材或食品的抗氧化活性与感官品质已经引起业内人士的关注和青睐。

浒苔是一种大型绿藻，俗称苔条、青海苔等，为绿藻门石莼目石莼科浒苔属的藻类植物，其自然繁殖能力强，资源丰富，仅福建沿海每年产量（鲜重）可达10万t以上[6]，具有很大的开发潜力。营养成分分析发现，浒苔是一种高蛋白、高膳食纤维、低脂肪、富含维生素和矿物质低污染的海洋食物资源，营养价值较高，其蛋白质含量约为10.91%-29.9%，且其氨基酸种类齐全，常作为一种优质的植物蛋白质资源[7、8]，被广泛地应用食品加工。

研究在采用定向酶解技术制备具有抗氧化性能的浒苔蛋白酶解液基础上，以其为试材，探究美拉德反应改性对浒苔抗氧化性能和感官品质的影响；并以浒苔蛋白酶解液美拉德反应产物（MRPs）的还原力以及感官品质为指标，基于确定其美拉德反应体系适宜还原糖，通过L9(34)正交试验优化浒苔蛋白酶解液美拉德反应的关键工艺参数，以期提高和改善浒苔原料的抗氧化性能和感官品质，提高其经济附加值。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 原辅材料

浒苔干粉：过80目筛，福建海兴保健食品有限公司提供。

98%D-木糖（食品级），购于阿拉丁试剂(上海)有限公司；葡萄糖（食品级），购于国药集团化学试剂有限公司；75%果葡糖浆（食品级），购于国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 浒苔酶解液制备

控制水解料液比为1∶30，碱性蛋白酶使用量为600 U . g-1，调节酶解液pH为8.0，在50 ℃下水浴提取90 min，沸水水浴10 min灭酶，控制其蛋白水解温度在50 ℃左右，冷却备用。

1.1.3 试验试剂

磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、铁氰化钾、三氯乙酸、氯化铁、柠檬酸、碳酸氢钠，均为分析纯。

1.1.4 主要仪器设备

HH-4型数显恒温水浴锅：常州国华电器有限公司；Starter 3C型实验室pH计：奥豪斯仪器（上海）有限公司；CP114型电子天平：奥豪斯仪器（上海）有限公司；LS-B50L高压蒸汽灭菌锅：上海医用核子仪器厂；实验室专用纯水机：程度康宁实验专用纯水设备厂；UV-1800PC型紫外可见分管光度计：上海美谱达有限公司；DL-5-B型低速大容量多管离心机：上海安亭科学仪器厂。

1.2 试验内容与方法

1.2.1 浒苔蛋白酶解液美拉德反应工艺流程

浒苔蛋白酶解液→添加还原糖→搅拌溶解→调节pH值→美拉德反应→冷却→测定反应液的O2→清除率和还原力，评价其感官品质

1.2.2 浒苔蛋白酶解液美拉德反应适宜糖的确定

准确吸取一定体积的浒苔蛋白酶解液8组于锥形瓶中，其中一组不添加任何糖的为空白对照组，其余按其质量体积比的6%分别加入葡萄糖、果葡糖浆、木糖、葡（葡萄糖）∶木（1∶1）、木（木糖）∶果（果糖）（1∶1）、葡∶果（1∶1）、木∶果∶葡（1∶1∶1），混匀并使其溶解，调节各组反应液pH为5.5，并置于110 ℃高压锅中反应60min后，取出放入冰水中冷却至室温，测定反应体系MPRs的还原力和感官评价，确定适合于浒苔蛋白酶解液美拉德反应的还原糖。

1.2.3 浒苔蛋白酶解液美拉德反应工艺参数的优化

单因素试验结果显示，反应温度、木糖浓度、反应时间、反应液pH是浒苔蛋白酶解液进行美拉德反应的主要影响因素，采用L9(34)四因素三水平正交试验方案，以其MPRs的感官评分和还原力为评价指标，优化浒苔蛋白酶解液美拉德反应的关键工艺参数。试验因素水平表见1。

1.3 指标与检测方法

1.3.1 还原力测定

参考张泽生的方法[9]，并略作修改。

取1.0 mL处理过浒苔酶解液于试管内，加入2.5 mL 0.2 mol . L-1磷酸缓冲盐溶液（pH=6.6）和2.5mL 1%的铁氰化钾混合均匀，与50 ℃水浴20 min，取出用流动水快速冷却后，再加入2.5 mL 10%三氯乙酸，3000 rpm离心10 min后，于700 nm处测定其吸光值，每个样品做3次平行试验，取平均值。

1.3.2 感官评价方法

挑选接受过感官评定学习与训练的同学10名（男女比例1∶1）组成感官评定小组对浒苔蛋白酶解液美拉德反应体系进行感官评价，总分值为100分，其中气味占50分、滋味30分、色泽20分，具体评分标准如表2所示。

表1 L9(34)正交试验因素水平表

表2 感官评分标准

1.4 统计分析方法

采用DPSv7.05软件对试验数据进行统计分析，各数据间的多重比较采用邓肯新复极差法，色差测定各单因素均值间的显著性检测采用LSD多重比较标记字母法，显著性临界值：p＜0.01为极显著差异，0.01＜p＜0.05为显著差异，p＞0.05差异不显著，对正交试验数据进行极差分析与方差分析。

2 结果与分析

2.1 浒苔蛋白酶解液美拉德反应适宜还原糖确定

从图1可以看出，木糖与浒苔蛋白酶解液的美拉德反应体系的还原力极显著（p＜0.01）高于其他试验组，其值为1.918±0.012，是空白组浒苔蛋白酶解原液还原力(0.788±0.31)的2.43倍。

产生这一结果原因可能是五碳糖褐变速率的是六碳糖的10倍，单糖反应速度比双糖的快[10]。木糖是五碳糖，相对与六碳糖和双糖来说，其碳链较短，碳架空间位阻效应小，故其参与美拉德反应的活性大[11]，Wang Wen-qiong等[12]采用乳清分离蛋白与6种糖（木糖、果糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖）发生美拉德反应，研究发现乳清分离蛋白与木糖反应体系的抗氧化活性最高，这与试验结果较为一致。

由表3可知，当木糖单独与浒苔蛋白酶解液进行美拉德反应时，与该反应体系MPRs的颜色呈黄棕色，香味浓郁，明显改善了浒苔本身的腥、涩味，其他试验组反应体系MPRs的颜色均有所变浅，香味寡淡，浒苔本身的腥、涩味仍然不同程度存在。因此，综上考虑，试验认为木糖是与浒苔蛋白酶解液进行美拉德反应的适宜糖品种。

2.2 浒苔蛋白酶解液美拉德反应工艺参数的优化

对表4 L9(34)正交试验的结果，采用排队评分法[13]先分别对浒苔蛋白酶解液MPRs的感官评价与还原力2指标的优劣，排序给出评分值，具体分析如下：对于还原力指标，第7组试验样品的指标值最高，为2.513，排第1名，得10分，第1组试验样品的指标值最低，为2.133，排在最后，得1分；而其它组试验样品该指标值Xi的得分，视其与该指标优秀值的差异按比例打分，具体计算步骤如公式如（1）所示：

同理，对于感官评价，第6组试验样品的分数最高，为87.52，排第1名，得10分；第9号试验样品的分数最低，为53.91，排在最后，得1分，而其它组试验样品的感官评价得分参考公式（1），将二指标的排序评分值加和作为综合评价指标再进行最后的优化，结果如表5、表6和表7所示。

从表6中的极差分析可以看出，各因素对浒苔蛋白酶解液MPRs的综合排序分值的影响显著性为A＞D＞B＞C，即反应温度＞反应液＞木糖添加量＞反应时间。最佳工艺方案是A2B2C3D2。

表3 糖的品种对浒苔蛋白酶解液美拉德反应体系感官品质的影响

表4 L9(34)正交试验方案与结果

表5 排队评分法结果

2.2.1 验证性试验

由于A2B2C3D2在正交表中未体现，为了确定试验的客观性，故以A2B2C3D2为条件，即以反应温度110 ℃，木糖浓度6.0%（w/v），反应时间115 min，反应液pH6.0为条件进行扩大性试验，试验重复3次，结果表明，所得浒苔蛋白酶解液美拉德反应体系的平均还原力为2.523±0.079，感官评价值为87.91均高于正交试验的9个组别，且样品的香气丰满、和谐，颜色呈诱人的黄棕色。

3 结论

影响美拉德反应的各种因素有很多，包括参加反应的糖、反应温度、时间及pH值等。糖的种类对于提高美拉德产物抗氧化性是很重要的因素筛选，通常多糖分子量较大，反应进程慢，故研究选择葡萄糖、木糖、果糖以及其复配进行筛选试验，同时它们均具有安全性高、成本低的特点，是食品加工中普遍使用的原料。通过比较美拉德产物还原力大小，确定木糖更加适合与浒苔蛋白酶解液反应。

表6 排队分析法极差分析表

表7 正交试验方差分析表

结果表明，木糖为参与浒苔蛋白酶解液进行美拉德反应的理想还原糖品种；而且浒苔蛋白酶解液-木糖体系的美拉德反应关键工艺参数的优化组合为A2B2C3D2，即反应温度110 ℃，反应时间115 min，反应液pH6.0，木糖浓度6.0%（w/v），以此为条件进行扩大性验证试验，测得浒苔蛋白酶解液美拉德反应体系的平均还原力可达2.523±0.079，相比于空白组的浒苔蛋白酶解液0.788提高了3.0倍，而且反应体系的感官评价值为87.91，均高于正交试验的9个组别，试验样品色泽呈诱人的黄棕色，香气丰满、和谐，并带有淡淡的海鲜味，有效改善了浒苔原料原有的海藻腥味过重的缺陷。

[1]Plavsic M，Cosovic B，Lee C.Copper complexing properties of melanoidins and marine humic material[J].Science of the total environment，2006，366(1)：310-319.

[2]Rufián-Henares J A，Morales F J.A new application of a commercial microtiter plate-based assay for assessing the antimicrobial activity of Maillard reaction products[J].Food research international，2006，39(1)：33-39.

[3]Chang H L，Chen Y C，Tan F J.Antioxidative properties of a chitosan-glucose Maillard reaction product and its effect on pork qualities during refrigerated storage [J].Food chemistry，2011，124(2)∶ 589-595.

[4]Morales F J，Jiménez-Pérez S.Free radical scavenging capacity of Maillard reaction products as related to colour and fluorescence[J].Food Chemistry，2001，72(1)：119-125.

[5]Sun W，Zhao M，Cui C，et al.Effect of Maillard reaction products derived from the hydrolysate of mechanically deboned chicken residue on the antioxidant，textural and sensory properties of Cantonese sausages[J].Meat science，2010，86(2)∶ 276-282.

[6]张勇，刘鹏霞，程祥圣.浒苔的利用和研究进展[J].海洋开发与管理，2009，08：97-100.

[7]常巧玲，孙建义.海藻饲料资源及其在水产养殖中应用研究[J].饲料工业，2006，27(2)：62-64.

[8]何清等.东海绿藻缘管浒苔营养成分分析及评价[J].海洋科学，2006，30(1)：35-38.

[9]张泽生，贺伟，刘甜甜，史珅，李森.白藜芦醇的体外抗氧化活性[J].食品科学，2012，11∶266-268.

[10]项惠丹,许时婴,王璋. 蛋白质与还原糖美拉德反应产物的抗氧化活性[J]. 食品科学, 2008, 07∶52-57.

[11]Jing H，Kitts D D.Antioxidant activity of sugar-lysine Mailard reaction products in cell free and cell culture systems[J].Archives of Biochemistry and Biophysics，2004，429∶154-163.

[12]Wang W，Bao Y，Chen Y.Characteristics and antioxidant activity of water-soluble Maillard reaction products from interactions in a whey protein isolate and sugars system [J].Food chemistry，2013，139(1)∶355-361.

[13]苑玉凤. 多指标正交试验分析[J]. 湖北汽车工业学院学报, 2005, 04∶53-56.

TS254.9

A

1007-550X（2016）05-0029-06

10.3969/j.issn.1007-550X.2016.05.001

海洋生物资源综合加工及安全风险评估工程研究中心（612014043）。

2016-03-17

刘晨（1990-），女，硕士研究生，研究方向：农产品加工与贮藏工程。

吕峰（1964-），女，博士，教授，硕士生导师，研究方向：天然产物综合利用，农产品加工与贮藏工程。