文档介绍：酶解小麦蛋白产物还原糖美拉德反应的光谱研究
作者:孙丽平庄永亮张莉汪东风
【摘要】采用紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究了酶解小麦蛋白产物与还原糖不同加热条件下的美拉德反应及其产物。美拉德反应在紫外区240和294 nm产生两个特征峰,荧光的最大激发和发射波长为347和450 nm;随反应进行,紫外光吸收和荧光强度迅速增加,表明美拉德反应进入高级阶段,产生的糠醛类、呋喃酮类、吡喃酮类、噻吩类及噻唑类等小分子物质表现较大的积累速率。温度升高,强度增加速率增大。在较高温度时,紫外光吸收出现最大平稳值;荧光强度则到达最大值后降低,表明小分子物质间或与肽聚合生成大分子黑素类物质,小分子物质的积累表现消除速率,反应进入终级阶段。
【关键词】水解植物蛋白,美拉德反应,Strecker降解,紫外可见吸收光谱,荧光光谱
1 引言
水解植物蛋白是指用酶、酸或碱水解大豆、小麦、玉米等植物蛋白得到的混合产物[1]。水解植物蛋白由于其价格低廉、质构功能性优良和较高的营养价值而被广泛应用于食品生产中。主要将其作为原料制备美拉德反应型香精料[1~3]或作为添加成分提升食品的感官和营养品质[4,5]。水解植物蛋白的这类应用是通过美拉德反应实现的。
利用水解植物蛋白制备香味的美拉德反应,主要是反应高级阶段糖降解和Strecker降解产生糠醛类、呋喃酮类、吡喃酮类、吡啶类、吡嗪类、噻吩类及噻唑类等挥发或半挥发性小分子气味物质[6];反应过程复杂,难于应用反应动力学对其进行设计和监控;反应产物种类繁多,已有的检测方法繁琐耗时[7]。因此,研究一种简单、快速、有效的美拉德反应程度监控方法,对于优化反应条件和控制生产是十分必要的。本研究以酶解小麦蛋白产物(wheat protein enzymatic hydrolysates,eWPH)为原料,设计了产生肉香味的美拉德反应,对不同温度时间组合下的美拉德反应进行了光谱学研究,以紫外可见吸光谱和荧光分析为指标,对反应程度和产物进行了表征和剖析。
2 实验部分
仪器、材料与试剂
UV2102PC紫外可见分光光度计(上海尤尼柯公司); F2500荧光分光光度计(日本Hitachi公司); Biofuge台式冷冻高速离心机(德国Heraeus公司); 螺口密封玻璃管(16 mm×160 mm,德国Schott公司); DKU
3恒温油槽(上海精宏公司)。小麦蛋白, 蛋白质含量>70%(青岛中际华兴国际贸易有限公司提供)。L半胱氨酸、木糖和葡萄糖(生化试剂,含量>%);碱性蛋白酶、Flavourzyme风味酶和α淀粉酶为生化试剂。其它试剂均为分析纯。
实验方法
酶解小麦蛋白产物的制备取40 g小麦蛋白配制10%(w/V)的悬浮液,,预热至50 ℃,加入碱性蛋白酶、Flavourzyme风味酶和α淀粉酶,%,恒温搅拌,水解8 h。水解结束后,升温至100 ℃,保持5 min,灭酶活。冷却至室温,以4000 r/min离心15 min,上清液即为酶解产物。作3个水解平行样品,合并上清液并定容至1200 mL。
酶解小麦蛋白产物分析采用凯氏定氮法测定蛋白含量; 3,5二硝基水杨酸比色法[8] 测定还原糖含量;甲醛滴定法[9]测定水解度;高效液相色谱法[1]测定产物分子量分布。
酶解小麦蛋白产物制备肉香味的美拉德反应设计文献[2]报道eWPH与还原糖和含硫化合物制备肉香味的美拉德反应参数主要是pH、温度、时间、还原糖和含硫物质种类和用量。本研究在文献[7,10]的基础上确定将5 g木糖/ g L半胱氨酸溶解于40 mL小麦蛋白水解液中, mol/L mol/L NaOH调节混合液pH 。样品在预定温度下加热一定时间后,取出,冰浴冷却。-40
℃冻存12 h,室温自然融解,12000 r/min离心60 min,除去反应产生的褐色不溶物质,上清液用于光谱分析。空白进行同样处理。
美拉德反应紫外可见吸收光谱的测定取所有样品上清液稀释100倍。以空白样品为基线,用1 cm石英比色皿于198~450 nm波长范围内测定不同条件下美拉德反应的紫外可见吸收光谱。记录特征吸收峰的波长和强度。
美拉德反应荧光分析取紫外可见吸收光谱的测试样液,参照文献[11]的方法,扫描确定eWPH与还原糖反应体系的最大激发(λex)和发射波长(λem),测定样品在此波长下的荧光强度。
3 结果与讨论
酶解小麦蛋白产物分析
,分析得到酶解小麦蛋白产物的蛋白质含