红糖蒸发浓缩过程中美拉德反应产生香气的研究

【摘要】：甘蔗是广西重要的农作物之一,红糖因具有独特的风味和丰富的营养成分而受消费者喜爱。红糖香气是评价红糖品质的重要指标之一,当前相关研究主要集中在红糖主要香气成分分析、甘蔗品种与蒸发浓缩等加热工序对红糖香气影响、红糖储藏过程中香气变化等方面,但对红糖加工全过程中香气动态变化及其形成机制研究较少。本研究以膜清汁为原料,采用微真空蒸发浓缩工艺进行熬煮,定期采样分析样品香气成分,系统研究红糖加工过程中挥发性香气成分及其动态变化,通过多元分析手段及电子鼻对不同样品进行判别分析,并深入探讨红糖香气物质与其前体物质间的相关性,阐明红糖蒸发浓缩过程中美拉德反应香气的产生机制。主要研究内容及结果如下:(1)在蒸发浓缩过程中,不同样品中共有111种挥发性化合物,其中醛类、硫醚类、杂环类挥发性化合物的总含量随蒸发浓缩的延长明显增多,但酯类、醇类以及烷烃类挥发性化合物的含量呈下降趋势;酮类、酚类挥发性化合物的含量在整个过程波动较大,变化无明显规律;烯萜类和其它挥发性化合物的含量保持相对稳定。主成分分析(PCA)、热图(Heat map)、花瓣图(Flower plot)以及电子鼻数据结果表明,不同蒸发浓缩时间的样品具有差异性,其中0 min与240 min以及30～210 min(糖浆)的挥发性香气具有较大差异;结合电子鼻雷达图分析及与挥发性香气相关性分析,结果表明,甲基类、无机硫化物类、醛酮类、有机硫化物类的传感器响应值较高,并且与硫醚类、醛类、杂环类化合物的相关性较高;蒸发浓缩时间为180～240 min范围内,是红糖香气形成的主要阶段。(2)通过对红糖蒸发浓缩过程中锤度、水分、PH、吸光度、游离氨基酸及可溶性糖等影响美拉德反应产生香气因素变化规律进行研究,结果表明,水分含量在10%～20%,即蒸发时间为210～240 min产生的香气最多;可溶性固溶物的升高抑制反应物的相互作用,利于吡嗪类物质的产生;吸光度的增加与PH的下降与美拉德反应直接相关,导致美拉德反应的香气增加;对蒸发浓缩过程红糖挥发性香气物质与游离氨基酸、还原糖等前体物质相关性分析,结果表明红糖挥发性香气前体物质与半胱氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸以及羟脯氨酸,葡萄糖和果糖,表现了较高的相关性,可以判定为挥发性香气的前体物质。(3)半胱氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸与葡萄糖、果糖的单一氨基酸与单一糖的模式美拉德反应体系试验,发现98种香气物质,其中杂环类物质最多(37种),其次为酮类和醛类,验证表明红糖中的挥发性物质主要来自蒸发浓缩过程中的美拉德反应。(4)构建葡萄糖和赖氨酸的模式美拉德反应体系并研究加热温度对挥发性物质形成的影响。结果发现,模拟体系下与实际蒸发浓缩过程得到的挥发性物质中杂环化合物的变化规律一致,总含量随着温度的升高明显增加,而其它类物质随着温度的升高,总含量变化无规律;对醛类、吡嗪类、呋喃类进行动力学分析,计算出这些物质在不同温度条件下随时间的变化曲线及拟合动力学方程,结果表明,壬醛除95℃条件下拟合得到零级动力学方程之外,其它条件下(110℃、125℃、140℃)和癸醛一致拟合得到一级动力学方程;2-甲基吡嗪和2,6-二甲基吡嗪类物质在四个温度条件下通过拟合得出零级动力学方程;2,5-二甲基呋喃和2-甲基呋喃在110℃、125℃条件下拟合得到一级动力学方程,而在140℃条件下拟合得到了零级动力学方程。