美拉德呈色反应苦涩味化合物的形成和抑制机理研究

Off-flavors, inter alia “bitter” and “astringent”, were always generated in the Maillard-type reaction, causing decline in food quality. To our knowledge, no literature elaborates off-flavor generation pathway or develops efficient means to decrease these off-flavor in the Maillard-type reaction. Thus, comprehensive studying the generation pathway of off-flavor, and developing effective inhibition methodologies may potentially improve the sensory of caramel-additive products. Here, we design to separate, isolate and analyze various off-flavors in amino induced glucose model Maillard reaction, and set up a database of chemical structure-off-flavor threshold (CSOFT) value. Furthermore, 3-5 off-flavors showing lower CSOFT values will be further studied in their generation pathway, and inhibition methodology by the addition of m-phenols, based on our preliminary results finding that m-phenols enabled the decrease of dicarbonyl compound and off-flavors. Theoretically, we also plan to detail the off-flavors degradation pathway after conjugating with m-phenols using phenol-isotopic tracing. It can be speculated that this project results will provide a database of CSOFT, and confirm the generation and m-phenol-inhibition pathway of 3-5 off-flavors showing lower CSOFT value, which can provide potential theoretical protocol in improving Maillard-type food quality.

美拉德呈色反应过程自发产生的苦涩味化合物，能破坏食品原有风味且难以抑制或去除。目前对该类苦涩味化合物的研究鲜有报道。系统并深入研究苦涩味化合物在美拉德反应过程中的形成和抑制将为改善美拉德呈色反应制备的食品辅料的品质提供理论依据。本课题研究葡萄糖-氨（铵）模式美拉德呈色反应产生的苦涩味化合物化学结构和阈值特征，建立美拉德反应形成的苦涩味化合物的结构图谱库和阈值数据库，筛选出3-5种较低阈值或/和较大权重的苦涩味化合物作为目标化合物。研究目标化合物形成机理以及m-酚类物质对苦涩味化合物的抑制机理。应用同位素示踪法，示踪m-酚类化合物参与抑制苦涩味化合物的反应，研究m-酚类化合物抑制苦涩味化合物形成以及促进苦涩味化合物降解后的反应中间产物和终产物。本课题预期建立美拉德苦涩味化合物的化学结构图谱库和阈值数据库，清晰阐述3-5种较低阈值苦涩味化合物的形成途径和抑制机理。

本项目系统地综述了MR及其相关食品中苦味物质的种类来源、生成途径、检测与调控方式等研究进展；分离鉴定了MR与焦糖色素中主要的苦异味物质；建立了焦糖色素中主要苦味物质的检测方法；研究了其中苦味的烯醇化产物的生成路径；研究了微波加热对MR中苦味和风味化合物的影响；利用酚酸对美拉德反应中的苦味进行调控；研究了极易发生MR的红烧肉体系中苦味、香味及有害物质的生成状况。主要研究工作如下：.利用连续溶剂萃取、制备液相分离纯化、结合TDA，分离纯化了焦糖色素中主要的苦味物质：DDMP、HMF、MF和糠醛。用气质联用、高分辨质谱和核磁共振对它们的结构进行了鉴定。基于化合物结构和焦糖色素的制备过程，提出了苦味化合物可能的生成途径。.利用QuEChERS萃取方法，结合HPLC-DAD-APCI-MS，建立了同时检测焦糖色素及MR体系中四种主要苦味化合物的方法。确立了合适的检出限、定量限和线性方程。并将其应用于多种焦糖色素和MR体系的检测。.选取了葡萄糖-甘氨酸/脯氨酸/赖氨酸的模型体系，研究加热相、氨基酸的含氮基团与水分含量对两种烯醇化产物的影响。发现湿热条件时，DDMP和HMF的形成主要是反应强度决定的。干热条件下，氨基酸性质决定了烯醇化的途径，DDMP更容易在葡萄糖-脯氨酸体系中生成。通过讨论不同状态下烯醇化前体产物1-DG和3-DG的含量变化，发现葡萄糖-脯氨酸体系中，水分含量的升高会降低反应强度，从而导致DDMP和HMF生成量的降低。.选取了没食子酸、咖啡酸和阿魏酸等酚酸，模拟烧烤模式下，酚酸对DDMP生成的调控,，结果表明，低浓度的没食子酸、咖啡酸会抑制DDMP生成，大于5.0 mM则促进其生成。阿魏酸由于没有邻苯二酚的存在一直为抑制效应。酚酸主要是通过抗氧化活性和释放氧原子共同竞争调控DDMP，其作用位点为ARPs氧化降解和1-DG降解。.检测了红烧肉在烹饪过程中AM、4-MI、呋喃和HAAs等有害美拉德产物和57种挥发性物质的生成情况，结果表明，苦味物质主要为HMF和氨基酸。 .. .