110 ℃下木糖半胱氨酸美拉德反应模型风味物质及杂环胺的形成

杜卿卿,彭增起,任晓镤,黄杨斌,张雅玮

(南京农业大学食品科技学院,江苏南京 210095)

美拉德反应过程可以产生大量的风味物质。Kwon等[1]将250 g牛肉加入5 L水中,450 ℃下加热1 h,再文火加热1 h制备牛肉汤,然后将木糖和谷胱甘肽在中性条件下150 ℃加热120 min后加入牛肉汤中,与同样条件下的葡萄糖和果糖相比,其牛肉汤的硫刺鼻味较淡,香气更浓。蛋白酶解产物的美拉德反应也会对烤肉香气产生一定的影响。Kang等[2]将碎牛肉在85 ℃下水煮10 min,冷却后加入蛋白酶和风味酶,制备出牛肉酶解产物。木糖与酶解产物在pH6.5、125 ℃加热2 h获得的美拉德反应产物具有浓郁的烤牛肉风味。Liu等[3]研究表明,pH为6.5时,木糖和鸡肉酶解产物在120～140 ℃获得的美拉德反应产物比80～100 ℃具有的烤鸡肉风味更浓。然而,高温加热产生风味物质的同时,也会产生大量的杂环胺等危害人类身体健康的物质。Shin等[4]发现,苯丙氨酸、肌酐和葡萄糖在180 ℃下反应30 min产生2-氨基-3-甲基咪唑并[4,5-f]喹喔啉(IQx)、2-氨基-3,4-二甲基咪唑并[4,5-f]喹喔啉(MeIQx)和2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶(PhIP);吕慧超等[5]发现葡萄糖-肌酸酐-甘氨酸模型体系,130 ℃加热1.5 h产生2-氨基-3,4-二甲基咪唑并[4,5-f]喹啉(MeIQ)。Linghu等[6]指出,180 ℃反应1 h,色氨酸和赖氨酸可以显著抑制葡萄糖-肌酐-苯丙氨酸模型中PhIP的形成,而对其风味特性未做研究。但是,继续降低美拉德反应模型的温度,能否既产生理想烤肉香气又能抑制杂环胺形成,此方面的研究鲜见报道。

因此,本研究以牛肉汤提取物为原料,通过添加不同质量浓度的木糖和半胱氨酸获得美拉德反应模型,以反应液的OD值和感官评分为评价指标,探究不同质量浓度下木糖和半胱氨酸在pH7、110 ℃加热70 min对美拉德反应模型的影响,并测定最优组中挥发性风味物质和杂环胺的种类和含量,以期获得较低温度下既具有理想的烤牛肉风味,又含有较少杂环胺的美拉德反应模型。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

牛背部最长肌 南京苏果超市;D-木糖、L-半胱氨酸 食品级,无锡宁维生物科技有限公司;甘氨酸-甘氨酸-酪氨酸-精氨酸(Gly-Gly-Tyr-Arg)标准品、12种杂环胺标准品:PhIP、2-氨基-3-甲基咪唑并[4,5-f]喹啉(IQ)、MeIQ、2-氨基-3,8-二甲基咪唑并[4,5-f]喹喔啉(8-MeIQx)、2-氨基-3,7,8-三甲基咪唑并[4,5-f]喹喔啉(7,8-DiMeIQx)、2-氨基-3,4,8-三甲基咪唑并[4,5-f]喹喔啉(4,8-DiMeIQx)、2-氨基-9H-吡啶并[2,3-b]吲哚(AaC)、2-氨基-3-甲基9H-吡啶并[2,3-b]吲哚(MeAaC)、1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚(Harman)、9H-吡啶并[3,4-b]吲哚(Norharman)、3-氨基-1,4-二甲基-5H-吡啶并[4,3-b]吲哚(Trp-P-1)和3-氨基-1-甲基-5H-吡啶并[4,3-b]吲哚(Trp-P-2) Sigma公司

T25高速匀浆机 德国IKA公司;Allegra 64R型高速冷冻离心机 美国Beckman Coulter公司;日立L-8900全自动氨基酸分析仪 日本日立有限公司;M2e型多功能酶标仪 美国MD公司;Bruker 320-MS气相色谱-质谱联用仪 美国Bruker Daltonics公司。

1.2 实验方法

1.2.1 牛肉汤提取物的制备 牛肉汤提取物的制备方法参照Liu[3]的方法,并做修改。选取牛背部最长肌,用绞肉机绞成肉糜。取100 g,加入等体积的去离子水匀浆,调节pH至6.5,50 ℃下加热60 min,然后在95 ℃下分别水浴加热30、50、70 min。冷却后,4 ℃离心10 min,转速为10000 r/min。取上清液,获得牛肉汤提取物,并测定其还原糖、氨基酸和多肽含量,每个试验重复3次。

1.2.1.1 牛肉汤提取物中还原糖含量的测定 牛肉汤提取物中还原糖含量的测定按照GB5009.7-2016《食品中还原糖的测定》直接滴定法[7]进行。

1.2.1.2 牛肉汤提取物中氨基酸含量的测定 牛肉汤提取物中氨基酸的测定参照GB 5009.124-2016 中《食品中氨基酸的测定》[8]。

1.2.1.3 牛肉汤提取物中多肽含量的测定 牛肉汤提取物中多肽含量的测定参照鲁伟等[9]的方法并稍作修改,2.5 mL样品溶液与等体积的10%(W/V)的三氯乙酸水溶液混合,静置10 min;4000 r/min离心15 min;将上清液转移到50 mL容量瓶中,用5%的三氯乙酸定容;取0.9与0.6 mL双缩脲试剂混合,静置10 min;2000 r/min离心10 min,取上清液测定540 nm处的OD值。用5%的三氯乙酸依次配制0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6和1.8 mg/mL的Gly-Gly-Tyr-Arg四肽标准溶液,在上述条件下反应并测定吸光度,得到标准曲线为y=0.0712x+0.0523(R2=0.9999)。

1.2.2 美拉德反应模型析因试验 取5.0 mL牛肉汤提取物,按照表1,加入木糖和半胱氨酸,混合均匀,将pH调至7.0,110 ℃下加热70 min,立即冰浴冷却15 min以终止美拉德反应。室温条件下放置30 min后,进行褐变程度的测定和感官评价,每个试验重复3次。

表1 美拉德反应模型析因试验因素水平表Table 1 Factors and levels of factorialexperiments of the Maillard reaction models

1.2.2.1 美拉德反应模型褐变程度的测定 根据Yu[10]的方法,用去离子水将美拉德反应液稀释40倍,在420 nm波长下测定其吸光度。

1.2.2.2 美拉德反应模型的感官评定 选取10名(5男5女)感官评定人员,采取双盲实验法对美拉德反应液进行十分制打分,评定过程中每位成员单独进行且互相零交流,每个样品之间的评定间隔1 min,感官评定细则如表2所示。

表2 美拉德反应模型感官评定表Table 2 Sensory evaluation of the Maillard reaction models

1.2.3 美拉德反应模型中挥发性风味物质的测定 按照曾茂茂等[11]的方法并稍作修改。取5 mL样品置于20 mL顶空瓶中,加入10 μL 50 μg/mL的2-辛醇内标溶液,立即密封,将老化后的50 μm CAR/PDMS/DVB萃取头插入样品瓶顶空部分,于45 ℃吸附30 min,吸附后的萃取头取出后插入气相色谱进样口,于250 ℃解吸3 min,同时启动仪器采集数据。

色谱条件:挥发性风味物质在DB-WAX毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)中进行分离;萃取头在进样口进行解吸附,进样口温度250 ℃;以氦气作为载气,采用恒流模式,流速为0.8 mL/min;升温程序:初始温度40 ℃,保持3 min,然后以5 deg/min速度加热至90 ℃,再以10 deg/min的速度升至230 ℃,保持7 min。

质谱条件:电离模式EI+;发射电流100 μA;电子能量70 eV;检测器电压1000 V;接口温度250 ℃;离子源温度200 ℃;扫面模式为全扫描,质量扫面范围33～495 m/z。

1.2.4 美拉德反应模型中杂环胺的测定 参考Zeng[12]的方法,并作适当修改。取3 mL液体样品加入30 mL 1 mol/L的NaOH溶液中,匀浆1 min;加入13 g硅藻土混合均匀;加入50 mL乙酸乙酯,超声处理30 min;4 ℃下以12000×g的转速离心10 min,取上清液,重复操作一次;将两次的上清液混合,取10 mL上样至预先用6 mL甲醇、6 mL水和6 mL盐酸活化的Oasis MCX(3 cm3/60 mg)柱中;用6 mL 0.1 mol/L的盐酸和6 mL甲醇淋洗;最后用6 mL甲醇和氨水的混合液(19∶1,v/v)进行洗脱;将洗脱液通过0.22 μm微孔滤膜,待UPLC-MS分析。将杂环胺标准溶液稀释成0.2、0.5、1、2、5、10、20 ng/mL的混标液,按下述条件进行上机分析,得到标准曲线。

色谱条件:Acquity UPLC BEH C18色谱柱(1.7 μm,2.1 mm×100 mm);柱温35 ℃,采用二元流动相梯度洗脱,流动相A为10 mmol/L的醋酸铵(pH6.8),流动相B为色谱纯乙腈;流速设定为0.3 mL/min,进样量为1 μL。流动相洗脱梯度为:0～0.1 min,10% B;0.1～18 min,10～30% B;18～20 min,30～100% B;20～20.1 min,100～10%B。

质谱条件:离子源:电喷雾离子源;扫描方式:正离子扫描;毛细管柱电压3.5 kV;离子源温度120 ℃;脱溶剂温度350 ℃;锥孔气(氮气)流速60 L/h;脱溶气体(氮气)流速650 L/h。

1.3 数据处理

使用SAS 8.1数据统计软件对试验结果进行数据统计与分析,数据显著性差异使用邓肯多重比较法(Duncan’s Multiple-rang test)进行分析;数据作图使用Origin Pro 9作图软件。

2 结果与分析

2.1 牛肉汤提取物中还原糖、氨基酸、多肽含量的变化

2.1.1 牛肉汤提取物中还原糖和多肽含量的变化 由图1可知,95 ℃水浴加热,随着加热时间的延长,牛肉汤提取物中还原糖的含量呈先上升后下降的趋势。加热30 min时还原糖的含量最高,为0.358 g/100 mL,加热至50 min时还原糖的含量降低至0.308 g/100 mL,加热至70 min时含量为0.208 g/100 mL,比0 min时下降了26.5%(P>0.05)。这可能是因为初始加热过程中,牛肉汤中的蛋白质和多肽加热分解产生还原糖,使之含量上升[3];随着还原糖含量的增加和加热时间的延长,美拉德反应占主导,还原糖的含量随之下降,50～70 min时,反应趋于平缓,还原糖含量变化不显著(P>0.05)。

图1 不同加热时间下牛肉汤提取物中还原糖和多肽浓度Fig.1 Reducing sugar and peptide contentsin beef broth extracts at different heating times注:不同小写字母表示相同指标不同处理组之间差异显著(P<0.05)。

95 ℃下加热30 min时,牛肉汤提取物中的多肽含量最高,为0.342 mg/mL,分别比0、50和70 min时高出66.0%、30.0%和40.2%(P<0.05),加热50和70 min后多肽含量显著高于对照组(P<0.05)。这与Zhang[13]所得结论一致,可能是由于牛肉汤中蛋白质在加热过程中产生中间产物多肽,使牛肉汤提取物中的多肽含量先增加;同时多肽发生降解和美拉德反应,一方面降解成最终产物氨基酸,另一方面与牛肉汤中的还原糖反应,多肽的消耗速率大于生成速率,使之含量又明显降低。牛肉汤提取物中既含有还原糖,又含有多肽等美拉德反应前体物质,能够赋予其理想的风味。

2.1.2 牛肉汤提取物中氨基酸含量的变化 如表3所示,随着加热时间的增加,17种氨基酸总量呈先上升后下降的趋势,加热30 min时氨基酸总量增加587.312 μg/mL(P<0.05)。随着加热时间的继续延长,总量又显著降低(P<0.05),加热50和70 min时氨基酸总量分别比30 min时降低2.66%和4.34%。与对照组相比,除天冬氨酸外,加热30、50、70 min三个试验组中的氨基酸含量均显著增加(P<0.05)。这可能是因为加热过程中,牛肉汤中的蛋白质和多肽在蛋白水解酶、氨肽酶等酶的作用下水解产生氨基酸,同时氨基酸也参与了美拉德反应,消耗量多于生成量时导致了最终含量的下降[14]。

表3 不同加热时间下牛肉汤提取物中氨基酸含量(μg/mL)Table 3 Amino acid content in peptide extracts at different heating times(μg/mL)

0 min时丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸、甘氨酸、丝氨酸和亮氨酸含量之和占氨基酸总量的55.89%,这是因为在50 ℃条件下加热60 min的过程中,组织蛋白酶处于最适反应温度,水解释放出部分游离氨基酸[15]。不同的加热时间下,半胱氨酸和甲硫氨酸的含量均较少,加热30、50、70 min后这两种氨基酸的总量分别只增加了23.354、18.895、21.213 μg/mL,这与谭斌[16]的研究结果相似,说明加热过程中,蛋白质和多肽水解产生较少的含硫氨基酸,而产生较多的丙氨酸、甘氨酸和谷氨酸等呈甜味和鲜味的氨基酸[17],它们是使牛肉汤呈现特殊风味的重要氨基酸。值得注意的是,Jones等[18]的研究表明在美拉德反应模型体系中脯氨酸和色氨酸共同作用可以加速对IQ类(MeIQx和7,8-DiMeIQx)杂环胺的抑制,也就是说,模型中不同氨基酸之间相互作用也会抑制杂环胺的形成。

由图1和表3的结果可以看出,加热30 min的试验组中还原糖、氨基酸和多肽的浓度均最高(还原糖含量0.195 g/100 g、总氨基酸含量1018.350 μg/mL、多肽含量0.342 mg/mL),所以本研究选取加热30 min的牛肉汤提取物作为美拉德反应的原液,不仅可以为美拉德反应提供了重要的前体物质,直接影响还原糖-氨基酸(多肽)的美拉德反应过程,从而影响其产生的风味物质[19-20],还可以影响杂环胺的形成。

2.2 底物浓度对美拉德反应模型褐变程度、色泽和风味的影响

2.2.1 底物浓度对美拉德反应模型褐变程度和色泽的影响 美拉德反应模型的褐变程度可以由吸光度值和色泽评分来表示。由表4可以看出,当木糖和半胱氨酸添加量均为0.2 g时,美拉德反应产物的色泽在6个试验组中的最受喜欢(P<0.01),呈现黄褐色、有光泽,与其相对应的OD值大小适中。0.6 g木糖的所有处理组的色泽评分均比0.2 g木糖的3个处理组低,呈现深褐色、稍有光泽,OD值也都比0.2 g木糖处理组高。当半胱氨酸添加量0.2 g,木糖0.6 g时体系的褐变程度最大,色泽最不受喜欢,呈现黑褐色、无光泽;与其相比,半胱氨酸增加至0.6和1.0 g时,OD值分别降低了18.41%和13.76%(P<0.01),色泽表现为深褐色、稍有光泽。值得注意的是,木糖的方差贡献(F=3240.614)是半胱氨酸的(F=145.710)22.24倍,即木糖对OD值的影响较半胱氨酸大。

表4 底物浓度对美拉德反应模型OD值、色泽和风味的影响Table 4 Effect of substrate concentrations on OD value,color and flavor of Maillard reaction models

由表5可以看出,木糖与半胱氨酸互作对美拉德反应模型的褐变程度和色泽有显著影响(P<0.05),木糖、半胱氨酸影响极显著(P<0.01)。随着木糖添加量由0.2 g增加至0.6 g,美拉德反应模型的OD值增加97.79%,色泽评分降低24.36%。0.2 g半胱氨酸处理组的OD值分别比0.6和1.0 g半胱氨酸处理组高26.45%和16.50%(P<0.01);色泽与0.6 g处理组无极显著差异,但都高于1.0 g处理组(P<0.01),分别高出11.76%和6.46%。MacDougall[21]指出不同浓度的木糖(1%、3%、5%)对木糖-甘氨酸/赖氨酸模型体系色泽作用效果不同;He等[22]研究表明分别在80、100、120和140 ℃下反应2 h,未添加半胱氨酸的油菜籽肽-木糖模型其OD值高于添加1%半胱氨酸的处理组,色泽更深;这两者与本实验研究结果一致。

表5 木糖、半胱氨酸及其交互作用的方差分析表Table 5 ANOVA for different contents of xylose,cysteine and their interaction

2.2.2 底物浓度对美拉德反应模型风味的影响 如表4所示,木糖和半胱氨酸添加量均0.2 g的美拉德反应模型烤香味浓郁纯正、焦糊味适中、几乎没有硫刺鼻味,在6个试验组中最受喜欢(P<0.01)。木糖添加量为0.2 g时,模型的烤香味随着半胱氨酸添加量的增加而越来越淡,焦糊味和硫刺鼻味则越来越浓。木糖添加量0.6 g,半胱氨酸0.2 g时,模型体系的烤香味和硫刺鼻味较淡,焦糊味较浓。随着半胱氨酸添加量的增加,烤香味、焦糊味和硫刺鼻味随之变淡。半胱氨酸分别为0.6和1.0 g时,木糖添加量由0.2 g增加至0.6 g,烤香味和焦糊味增加,硫刺鼻味降低。

木糖对硫刺鼻味具有极显著影响(P<0.01),半胱氨酸对这3个感官指标均具有极显著性影响(P<0.01)。木糖和半胱氨酸互作对烤香味和硫刺鼻味具有极显著影响(P<0.01)。因此,影响烤香味、焦糊味和硫刺鼻味得分的主效应排序为:半胱氨酸>木糖。木糖处理组中,0.2 g添加量的烤香味、焦糊味和硫刺鼻味分别比0.6 g低5.38%、12.88%和20.98%。对于半胱氨酸,0.2 g处理组比0.6 g的烤香味、焦糊味和硫刺鼻味分别高33.14%、30.73%和51.05%(P<0.01),比1.0 g处理组分别高51.01%、58.71%和108.59%(P<0.01)。

半胱氨酸与羰基化合物结合参与高温分解和strecker降解反应,产生多种杂环含硫化合物(如噻吩、噻唑),从而影响产物硫刺鼻味的形成,比如2-甲基-3-呋喃硫醇是热加工牛肉中重要的具有烤肉香味的化合物[22]。另外,还产生了多种含氮、氧化合物,最典型的是具有明显烤肉香气的吡嗪类物质,赋予产物烤香味;而含氮化合物具有较低的阈值,使产物具有焦糊味[24-25]。而且,牛肉汤提取物中成分复杂,含有多种还原糖和氨基酸等,同样引起模型体系的风味变化,如半胱氨酸和赖氨酸对鲜味具有正效应,丝氨酸、亮氨酸和精氨酸则抑制鲜味的形成。这些原因共同作用,从而导致模型产物风味的变化。这些结论与He等[22]的研究结果相同,油菜籽肽-木糖体系中,由于焦糖化反应,产生较多的含氧杂环化合物(如呋喃),阈值较高,产生较淡的焦糖风味;而油菜籽肽-木糖-半胱氨酸体系产生的呋喃衍生物具有肉香味。

由底物浓度对美拉德反应模型褐变程度、色泽和风味的影响结果可以得出,木糖添加量为0.2 g、半胱氨酸添加量为0.2 g(即质量浓度分别为0.04 g/mL)时,获得的美拉德反应产物色泽及风味均最受喜欢,所以获得的最优组的美拉德反应模型为:0.2 g木糖和0.2 g半胱氨酸添加至5 mL牛肉汤提取物中,中性条件下110 ℃反应70 min。

2.3 美拉德反应模型中挥发性风味物质测定结果

表6所示为反应体系中色泽和风味评分最高,即最优组(木糖添加量为0.2 g,半胱氨酸添加量为0.2 g)的模型产物中挥发性风味物种类和含量,检测到烷烃、酮类、醛类、醇类、酯类、呋喃、噻吩、吡嗪、噻唑、酸类、酚类共11类、52种挥发性风味物质,相对含量由大到小依次为:噻唑、酮类、吡嗪、呋喃、醛类、噻吩、醇类、酚类、酯类、酸类、烷烃类。噻唑、酮类、吡嗪和呋喃为主要的风味物质,占总挥发性风味物质含量的70%以上,吡嗪是烤香味的主要来源,呋喃能够产生甜味和焦糖香味[24]。在52种挥发性风味物质中,含量较高的有:4-甲基-5-羟乙基噻唑、二氢-2-甲基-3(2H)噻吩酮、3,3′-二硫代双(2-甲基)-呋喃、2-甲基吡嗪和3-甲基丁醛等,相对质量浓度分别为636.105、439.880、299.445、287.225、255.845 μg/L。

表6 美拉德反应模型中挥发性风味物质Table 6 Volatile flavor substances of the Maillard reaction models

本实验获得的模型产物中烷基吡嗪,如2,5-二甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪和2-乙基-3,5-二甲基吡嗪,相对质量浓度分别为24.895、55.235、14.870、14.245、2.830 μg/L,冯涛[26]和García-Lomillo等[27]发现这几种吡嗪类风味化合物均具有烤香味;呋喃类物质中2-甲基-3-巯基呋喃和3,3′-二硫代双(2-甲基)呋喃的相对质量浓度分别为6.715、299.445 μg/L,Specht等[22]和Bolton等[28]指出这两种物质可以赋予牛肉特殊的香气;噻唑类物质,如2-乙酰基噻唑的相对质量浓度为52.420 μg/L,可以产生烤牛肉香气[29];产物中羰基化合物如3-甲基丁醛的相对质量浓度为255.845 μg/L,壬醛和癸醛总相对质量浓度为40.395 μg/L,谭斌[16]指出羰基化合物3-甲基丁醛可能对烤牛肉香气非常重要,Van等[30]发现醛类物质有利于热加工牛肉风味的形成。

2.4 美拉德反应模型中杂环胺含量

12种杂环胺标准品(PhIP、IQ、MeIQx、8-MeIQx、7,8-DiMeIQx、4,8-DiMeIQx、AaC、MeAaC、Harman、Norharman、Trp-P-1、Trp-P-2)的色谱图和标准曲线方程分别如图2、表7所示,线性范围在0.2～110.3 ng/mL之间,相关系数在0.9933～0.9989之间,检出限在0.013～0.205 ng/mL之间。

表7 UPLC-MS检测12种杂环胺的分析特征Table 7 Analysis characteristics of 12 HCAs by UPLC-MS

图2 12种杂环胺标准品色谱图Fig.2 UPLC chromatograms of 12 HCAs standard product注:纵坐标代表百分比,具体指以峰面积最大Trp-P-1为100%,其他杂环胺所占的比例。

由图3可以看出,木糖添加量为0.2 g,半胱氨酸添加量为0.2 g的美拉德反应模型产物中共检测出10种杂环胺,分别是PhIP、IQ、8-MeIQx、4,8-DiMeIQx、AaC、MeAaC、Harman、Norharman、Trp-P-1、Trp-P-2,总质量浓度为2.660 ng/mL,主要杂环胺包括IQ、Norharman和PhIP,占总量的63.42%,其中IQ的含量显著高于其余杂环胺(P<0.05),共产生1.027 ng/mL,而MeIQ和7,8-DiMeIQx两种杂环胺未检出。

图3 美拉德反应模型中杂环胺的质量浓度Fig.3 Mass concentration of heterocyclicamines in Maillard reaction model注:不同小写字母表示不同处理组之间差异显著(P<0.05)。

Lee等[31]将2-甲基吡啶、肌酐和乙醛的水溶液在140 ℃下加热1 h,采用高效液相色谱-质谱联用法测定产生IQ 295 ng/g,而本研究模型产物中IQ的质量浓度为0.935 ng/mL,降低了99.7%。Lee等[32]对甘氨酸-肌酐-葡萄糖模型体系进行定性检测,发现产物中含有MeIQ和7,8-DiMeIQx,而本试验获得的模型产物中这两种杂环胺未检出。Shin等[33]研究结果表明,苯丙氨酸-肌酐-葡萄糖体系在180 ℃下反应30 min,产生杂环胺总量为4761 ng/mL,远远超过本研究模型中的杂环胺浓度。吕慧超等[5]采用固相萃取-高效液相色谱法测定葡萄糖-肌酸酐-甘氨酸模型体系中的杂环胺含量,发现130 ℃下加热1.5 h产生杂环胺总质量浓度19.8 ng/mL,是本研究模型中杂环胺浓度的7.44倍。Linghu等[6]采用同样的方法测出葡萄糖-肌酐-苯丙氨酸在180 ℃下加热1 h产生PhIP共2446 ng/g,高出此模型中PhIP浓度(0.238 ng/mL)10276倍。与这些结果相比,分别将0.2 g木糖和半胱氨酸加入到5 mL牛肉汤提取物中,在pH7、110 ℃下反应70 min,获得的美拉德反应产物中的杂环胺质量浓度最低,表明本研究中的牛肉汤提取物-木糖-半胱氨酸体系可以抑制杂环胺含量的生成。

3 结论

以牛肉汤提取物为原液,通过析因试验研究不同添加量的木糖和半胱氨酸的美拉德反应模型,得出pH7、反应温度110 ℃、时间70 min的条件下,木糖和半胱氨酸质量浓度均为0.04 g/mL时的模型产物其OD值、色泽和风味评分均最优。检测到此模型产物中含有噻唑、酮类、吡嗪和呋喃等共11类、52种挥发性风味物质,其中3,3′-二硫代双(2-甲基)呋喃、2-乙酰基噻唑、2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪等风味物质具有烤牛肉香气;共含有2.660 ng/mL的杂环胺,主要包括IQ、Norharman和PhIP,形成含量大幅减少。本试验获得的美拉德反应模型产物,进一步实现了美拉德反应的定向控制,降低杂环胺含量的同时产生理想风味;为其在烤牛肉中的应用及改善烤牛肉风味、提高烤牛肉品质提供一定的理论依据。