【文章內(nèi)容簡介】 還原糖與氨基化合物反應(yīng)經(jīng)歷了羰氨縮合和分子重排過程。首先體系中游離氨基與游離羰基發(fā)生縮合生成不穩(wěn)定的亞胺衍生物 薛夫堿，它不穩(wěn)定隨即環(huán)化為 N 葡萄糖基胺。 N 葡萄糖基胺在酸的催 化下經(jīng)過阿姆德瑞分子重排生成果糖基胺 ( 1氨基 1脫氧 2酮糖 ) 。初級反應(yīng)產(chǎn)物不會引起食品色澤和香味的變化，但其產(chǎn)物是不揮發(fā)性香味物質(zhì)的前體成分[19]。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 中級階段： 第 1 條途徑 : 在酸性條件下，果糖基胺進行 1， 2烯醇化反應(yīng)，再經(jīng)過脫水、脫氨最后生成羥甲基糠醛。羥甲基糠醛的積累與褐變速度密切相關(guān)，羥甲基糠醛積累后不久就可發(fā)生褐變反應(yīng)，因此可以用分光光度計測定羥甲基糠醛積累情況作為預(yù)測褐變速度的指標(biāo)。第 2 條途徑 : 在堿性條件下，果糖基胺進行 2， 3 烯醇化反應(yīng)，經(jīng)過脫氨后生成還原酮 類和二羰基化合物。還原酮類化學(xué)性質(zhì)活潑，可進一步脫水再與胺類縮合，或者本身發(fā)生裂解成較小分子如二乙酰、乙酸、丙酮醛等。第 3 條途徑 : 美拉德反應(yīng)風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生于此途徑。在二羰基化合物的存在下，氨基酸發(fā)生脫羧、脫氨作用，成為少一個碳的醛，氨基轉(zhuǎn)移到二羰基化合物上，這一反應(yīng)為斯特勒克降解反應(yīng)。這一反應(yīng)生成的羰氨類化合物經(jīng)過縮合，生成吡嗪類物質(zhì) [9]。 終級階段： 此階段包括兩類反應(yīng)。即醇醛縮合 : 兩分子醛自相縮合，進一步脫水生成更高級不飽和醛；生成類黑精的聚合反應(yīng) : 中級階段生成產(chǎn)物 [葡萄糖酮醛 、 3脫氧 Osulose (3 DG) 、 3， 4 二脫氧 O sulose (3， 4 2DG)、HMF、還原酮類及不飽和亞胺類等 ]經(jīng)過進一步縮合、聚合形成復(fù)雜的高分子色素 [10]。 美拉德反應(yīng)研究現(xiàn)狀及前景 影響美拉德反應(yīng)的因素 根據(jù)美拉德反應(yīng)的機理，影響美拉德反應(yīng)的因素很多，主要有以下幾種： (1)糖 從發(fā)生美拉德反應(yīng)速度上看，糖的結(jié)構(gòu)和種類不同導(dǎo)致反應(yīng)發(fā)生的速度也不同。一般而言，醛的反應(yīng)速度要大于酮，尤其是α、β不飽和醛反應(yīng)及α 雙羰基化合物；五碳糖的反應(yīng)速度大于六碳糖 ；單糖的反應(yīng)速度要大于雙糖；還原糖含量和褐變速度成正比關(guān)系 [11]。 (2)氨基化合物 常見的幾種引起美拉德反應(yīng)的氨基化合物中，發(fā)生反應(yīng)速度的順序為 : 胺 氨基酸 蛋白質(zhì)。其中氨基酸常被用于發(fā)生美拉德反應(yīng)，氨基酸的種類、結(jié)構(gòu)不同會導(dǎo)致反應(yīng)速度有很大的差別，比如 : 氨基酸中氨基在ε 位或末位這比α 位反應(yīng)速度快，堿性氨基酸比酸性氨基酸反應(yīng)速度快。 (3)溫度 溫度相差 10℃， 褐變速度就可相差 35 倍。當(dāng)溫度大于本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 30℃，褐變速度較快；小于 20℃，褐變速度較慢 [12]。 （ 4） pH pH39 范圍 內(nèi)，隨著 pH上升，褐變反應(yīng)速度上升； pH≤ 3，褐變反應(yīng)程度較輕微。在偏酸性環(huán)境中，反應(yīng)速率降低。因為在酸性條件下， N 葡萄糖胺容易被水解，而 N 葡萄糖胺是 Maillard 特征風(fēng)味形成的前體物質(zhì)。 （ 5）水分含量 10%15% 含水量，容易發(fā)生褐變，完全干燥的情況下，褐變難以進行 [18]。 （ 6）亞硫酸鹽 在美拉德反應(yīng)初期階段就加入亞硫酸鹽可有效抑制褐變反應(yīng)的發(fā)生。主要原因是亞硫酸鹽可以和還原糖發(fā)生加成反應(yīng)后再與氨基化合物發(fā)生縮合，從而抑制了整個反應(yīng)的進行。在實際生產(chǎn)過程中，根據(jù)產(chǎn) 品的需要， 要對美拉德反應(yīng)進行控制?；谝陨弦蛩匚覀兛梢钥偨Y(jié)出控制美拉德反應(yīng)程度的措施 : (1)除去一種反應(yīng)物 : 可以用相應(yīng)的酶類，比如葡萄糖轉(zhuǎn)化酶，也可以加入鈣鹽使其與氨基酸結(jié)合成不溶性化合物； (2)降低反應(yīng)溫度或?qū)?pH 調(diào)制偏酸性； (3)控制食品在低水分含量；(4)反應(yīng)初期加入亞硫酸鹽也可以有效控制褐變反應(yīng)的發(fā)生 [6]。 美拉德反應(yīng)的應(yīng)用 （ 1） 美拉德反應(yīng)與食品色澤 美拉德反應(yīng)賦予食品一定的深顏色，比如面包、咖啡、紅茶、啤酒、糕點、醬油，美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的顏色對于食品而言，深淺一定要控制好 ， 比如醬油的生產(chǎn)過程中應(yīng)控制好加工溫度，防止顏色過深。面包表皮的金黃色的控制，在和面過程中要控制好還原糖和氨基酸的添加量及焙烤溫度， 防止最后反應(yīng)過度生成焦黑色 [13]。 （ 2） 美拉德反應(yīng)與食品風(fēng)味 通過控制原材料、溫度及加工方法，可制備各種不同風(fēng)味、香味的物質(zhì)，比如 : 核糖分別與半胱氨酸及谷胱甘肽反應(yīng)后會分別產(chǎn)生烤豬肉香味和烤牛肉香味。相同的反應(yīng)物在不同的溫度下反應(yīng)后，產(chǎn)生的風(fēng)味也不一樣，比如 : 葡萄糖和纈氨酸分別在 100150℃及 180℃溫度條件下反應(yīng)， 會分別產(chǎn)生烤面包香味和巧克力香味；木糖和酵 母水解蛋白分別在 90℃及160℃反應(yīng)會分別產(chǎn)生餅干香味和醬肉香味 [14]。加工方法不同，同種食物產(chǎn)生的香氣也不同，比如 :土豆經(jīng)水煮可產(chǎn)生 125 種香氣，而經(jīng)烘烤可產(chǎn)生 250 種香氣； 大麥經(jīng)水煮可產(chǎn)生 75 種香氣， 經(jīng)烘烤可產(chǎn)生 150 種香氣。可見利用美拉德反應(yīng)可以生產(chǎn)各種不同的香精。目前，主要用于生產(chǎn)肉類香精。肉中的還原糖主要是葡萄糖和核糖，在加工過程中它們和肉中本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 的氨基酸、肽、蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)形成風(fēng)味物質(zhì)。這些風(fēng)味物質(zhì)主要是含氮、硫、氧的雜環(huán)化合物以及其他的含硫化合物，其中包括呋喃、吡嗪、吡咯、噻吩、 噻唑、咪唑、吡啶以及環(huán)烯硫化物。另外，在美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物中有一些二羰基化合物，它們可以進一步和脂質(zhì)以及硫胺素的降解產(chǎn)物反應(yīng)，生成具有肉香味的化合物。目前在制備肉味香味料時通常采用含硫的氨基酸如胱氨酸、半胱氨酸以及肽類，含硫氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)經(jīng)過斯特勒克爾降解會產(chǎn)生硫化氫和氨，為大量雜環(huán)風(fēng)味物質(zhì)的形成提供前體物質(zhì)。同時通過斯特勒克爾降解可產(chǎn)生氨基酮， 2 分子的氨基酮縮合會產(chǎn)生 1 分子二氫吡嗪，經(jīng)過氧化生成吡嗪。烷基吡嗪是一種重要的香味呈味物質(zhì) [15]。目前國內(nèi)已經(jīng)研究出利用美拉德反應(yīng)制備牛肉、雞肉、魚肉香料 的生產(chǎn)工藝。 課題研究的目的和意義 由上可蝦頭具有非常的營養(yǎng)，國內(nèi)現(xiàn)狀是利用不足，浪費了大量的資源。至于調(diào)味品行業(yè)，天然調(diào)味品的發(fā)展趨勢很大，所以開發(fā)一種天然調(diào)味品，市場空間很大。再加之，美拉德反應(yīng)的利用和研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，所以一種天然的調(diào)味品的出現(xiàn)既能滿足消費需求，又能合理利用資源，必然有著很大的利潤空間 [16]。 課題研究的內(nèi)容 此實驗分 5 個部分： （ 1）米曲霉的培養(yǎng)，得到長勢良好，純度高的米曲霉菌種。 （ 2）蝦頭的固體發(fā)酵處理，得到具有良好風(fēng)味的初產(chǎn)品，控制發(fā)酵條 件。 （ 3）發(fā)酵體的后處理，使蛋白質(zhì)分解更充分，脫去苦味，確定處理條件。 （ 4)美拉德反應(yīng)，確定良好風(fēng)味和色澤的工藝 （ 5）產(chǎn)品的最終處理，得到終產(chǎn)品。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第二章 實驗材料與方法 實驗儀器與試劑 實驗儀器 冰箱 RONSHENG 粉碎機 濟南市長清區(qū)黃河商場 恒溫水浴鍋 上海山連實驗設(shè) 備有限公司 離心機 北京醫(yī)用離心機廠 高壓蒸汽滅菌鍋 黃驊市卸甲綜合電器廠 霉菌培養(yǎng)箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司 恒溫恒濕培養(yǎng)箱 中華人名共和國重慶試驗設(shè)備廠制造 離心機 北京 醫(yī)用離心機廠 分析天平 FA20xx 上海華德衡器有限公司 電爐 黃驊市卸甲綜合電器廠 VIC222電子天平 上海華德衡器有限公司 另：三角瓶（ 250ml， 500ml）、離心管、容量瓶（ 500ml）、燒杯（ 500ml）、量筒（ 500ml、 100ml、 5ml）、吸耳球、酸度計、鐵架臺、升降臺、洗瓶、堿式滴定管、紗布（ 100目）、濾紙等。 實驗菌種及實驗試劑 米曲霉 山東輕工業(yè)學(xué)院實驗室提供 黃豆 山東輕工業(yè)學(xué)院實驗室提供 蝦頭 山東輕工業(yè)學(xué)院實驗室提供 葡萄糖 山東輕工業(yè)學(xué)院實驗室提供 食鹽 山東輕工業(yè)學(xué)院實驗室提供 氫氧化鈉 山東輕工業(yè)學(xué)院實驗室提供 pH為 山東輕工業(yè)學(xué)院實驗室提供 甲醛溶液 山東輕工業(yè)學(xué)院實驗室提供 復(fù)合風(fēng)味蛋白酶 山東輕工業(yè)學(xué)院實驗室提供 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 試驗方法 蝦頭調(diào)味品的生產(chǎn)流程 適量糖和鹽 ↓ 蝦頭→粉碎→發(fā)酵培養(yǎng)→滅菌→稀釋→酶解→滅酶→美拉德反應(yīng)→產(chǎn)品→品評 ↑取適量 煮黃豆→接種→培養(yǎng) 實驗操作內(nèi)容 米曲霉的培養(yǎng) （ 1）取三個 250ml 的三角瓶和紗布，經(jīng)過 20 分鐘的滅菌處理