12 1338-1340 工艺技术 3 超滤分离美拉德反应产的物特性研究

现代食品科技Modern Food Science and Technology2010, Vol.26, No.12

1338超滤分离美拉德反应产物的特性研究

徐献兵，于淑娟（华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640)摘要：以葡萄糖-醋酸铵模式为美拉德反应体系，样品经高温反应，超滤，冷冻干燥制得不同分子量段截留产物干粉，再通过紫外分光光度法，差示扫描量热法和马尔文激光粒度分析，对各分子量段截留产物特性进行测定和分析。结果表明，100~200 kDa分子量段截留产物在420 nm处有最大吸收（0.349），同时有较强的清除DPPH自由基的能力（26.3%）；各分子量段截留产物初始焓变温度都在120 ℃左右，300 kDa~0.22 μm分子段截留产物表现出较好的热稳定性。关键词：美拉德反应；超滤；抗氧化活性；差示扫描量热；粒度分布文章篇号：1673-9078(2010)12-1338-1340Characterization of the Maillard Reaction Products

Sepreated by UltrafiltrationXU Xian-bing, YU Shu-juan(College of Light Industry and Food Sciences, South China University of Technology, Guangzhou, 510000, China)Abstract: Ultrafiltration was applied for the separation of the production of glucose-C2H5O2NH4 model Mallard reaction. Results showed that, the compounds of the samples with molar weight of 100 kDa-200 kDa had the maximum absorption at 420 nm (i.e. 0.349), and showed the highest DPPH radical-scavenging activity (i.e. 26.3%). Moreover, DSC test showed that the initial Enthalpy temperatures of the compounds with various molecular weights after ultrafiltration treatment were about 120 ℃, and the compounds with the molar weight of 300 kDa~0.22 μm had high thermal stability.Key words: ultrafiltration; maillard reaction; antioxidant activity; DSC; size distribution 美拉德反应体系（Maillard reaction system）是一个复杂的反应体系[1~2]。据目前研

究报道，美拉德反应主要分为三个反应阶段：

初级阶段经过羰氨缩合及分子重排，生成一些

香味物质的前体成分，如果糖基胺（1-氨基-1-脱氧-2-酮糖）等；中间阶段存在三条反应途径，此阶段的前体成分通过进一步脱水，缩合或分解生成

呈色呈香类物质；高级阶段主要是一些复杂高

分子色素的形成过程[3~6]。

超滤是按分子量大小范围进行物质分离、

浓缩和提纯的一种膜分离技术。超滤将不同分子量美拉德反应产物进行分级分离，根据需要

取出某一分子量范围的级分进行利用[7]。通过

这种方法处理的美拉德反应产物，其品质均一，具有一定的利用价值。关于此方面的应用，

目前国内尚无明确报道。收稿日期：2010-08-13作者简介：徐献兵（1986-），男，在读硕士，主要从事功能碳水化合物材料理论技术研究通讯作者：于淑娟（1955-），女，教授，博士生导师，主要从事制糖工程、碳水化合物分子修饰研究本文采用葡萄糖和醋酸铵作为美拉德反

应体系中的反应底物，通过高温反应后，经超滤、冷冻干燥制得不同分子量美拉德反应产物的干粉样品，同时研究其热稳定性、粒度分布

、色值以及抗氧化活性，探索美拉德反应产物

特性随分子量分布的变化规律，以期为美拉德

反应产物的应用提供可行的依据。

1 材料与方法1.1 材料与试剂

葡萄糖（分析纯）、醋酸铵（分析纯）、DPPH（1，1-二苯基-2-三硝基苯肼）、蒸馏水。

1.2 仪器与设备

马尔文激光粒度仪（Malvern公司 Mastersizer 2000）、紫外可见分光光度计（北京普析UV181

0）、差示扫描量热分析仪（美国PE公司Pyris

Diamond）、冷冻干燥机（宁波新芝生物科技股份有限公司 Scientz-18N）、高压反应釜（美国PARR

4597）、螺旋平板膜小试设备（厦门福美科技有限公司 Flowmem-1015）、千分之一天平（梅特勒PL403）。1.3 方法1.3.1 样品制备工艺配制400 g/L葡萄糖溶液，醋酸铵的用量为葡萄糖质量

的6% (以NH4+质量计)，保温温度为

130 ℃，保温时间为1 h，样品制备工艺流程图如图1所示：

图1 样品制备工艺流程示意图Fig.1 The schematic diagram of ultrafiltration system超滤采用螺旋平板膜小试设备分级过滤，

过膜级数分别为：0.22 μm~300 kDa、300 kDa~200 kDa、200 kDa ~100 kDa、100 kDa~50 kDa、50 kDa~10 kDa、10 kDa~ 5 kDa、5 kDa~1 kDa。各级样品分别采用蒸馏水6次等体积过

膜清洗，所得截留液经冷冻干燥制得固体样品。1.3.2 美拉德反应中间产物及色值测定

参照文献[8]。准确称取一定量固体分级样品配制成0.1 g/L溶液，采用紫外可见分光光度计在294

nm，420 nm处测定吸光度。

1.3.3 抗氧化活性测定参照文献[9]方法。准确称取一定量固体分级样品配制成0.1 g/L样液，取400 μL该样液，加入2 mL 0.12 mmol/L

DPPH乙醇溶液，室温下暗处放置30 min，517

nm处测定吸光度。控制样液中以等体积去离

子水代替分级样液，按同样方法制备，空白样液以等体积无水乙醇代替DPPH乙醇溶液按同

样方法制备。DPPH自由基清除率计算公式如下：DPPH自由基清除率(%）=[1-(As-Ab)/Ac]100%其中：As-分子量段截留样液吸光度, Ab-空白样液吸光度,Ac-控制样液吸光度。1.3.4 DSC测定

采用差示扫描量热分析仪分别对固体分

级样品进行差示扫描量热测试，测试条件：升温速率为10 ℃/min，温度范围为30~200 ℃。1.3.5 粒度分布测定

参照文献[10]测定步骤，分别配制2 g/L样液，取1.3

mL该样液注入比色杯中，微振去除气泡，采用

马尔文激光粒度仪Mastersizer 2000测定粒度分布。1.3.6 数据分析采用 SPSS 11.0 统计软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析2.1 色值和紫外吸光度的变化

美拉德反应产物经超滤分级后，不同分子

量段的截留产物的褐变程度和在294 nm的吸光度有显著变化。截流产物294 nm吸光度变化如图2所示，随着分子量增加，

低于100 kDa截留产物294 nm吸光度呈增加趋势，大于200

kDa截留产物294 nm吸光度有所下降，而100~200 kDa截留产物在294

nm有最大紫外吸收（1.560）。图3显示了不同分

子量截留产物色值的变化，随着截留分子量增

加，截留产物色值呈上升趋势，在100~200 kDa达到最大值（0.349），其后色值变化不大。

图2 超滤分级样品294 nm吸光度Fig.2 Absorption of the ultrafiltrated samples at 294 nm

图3 超滤分级样品色值Fig.3 Browning intensity of the samples after ultrafiltration treatment2.2 抗氧化活性变化美拉德反应产物具有DPPH自由基清除能

力，不同分子量段截留产物其清除DPPH自由

基能力明显不同，如图4所示。随着截留分子

量增加，截留产物DPPH自由基清除率呈上升

趋势，在100~200 kDa达到最大值（26.3%），其后DPPH自由基清

除率略有下降。与图3比较发现，DPPH自由基

清除率变化和420 nm吸光度变化呈现相似的趋势。从而说明美

拉德反应产物的褐变程度与抗氧化活性呈正

相关。

图4 超滤分级样品DPPH自由基清除率Fig.4 DPPH radical-scavenging activity of the samples after ultrafiltration treatment2.3 热稳定性分析

图5显示不同分级样品其初始焓变都出现在120 ℃左右，比较不同分子段截流产物DSC曲线可以看出，300 kDa-0.22 μm分子段截留产物超过120 ℃后，其热流基本保持稳定，热裂解产物少，

说明该段截留产物在120 ℃后热稳定。其他分子段截流产物温度超过120 ℃，热流变化不稳定，热裂解产物多，其在120

℃后热稳定性差。

图5 超滤分级样品DSC曲线Fig.5 DSC diagram of the samples after ultrafiltration treatment2.4 粒度分布变化

图6 超滤分级样品粒径分布图Fig.6 The size distribution of the samples after ultrafiltration treatment

美拉德反应产物经过超滤分级后，各级分

子段截留产物粒度分布均一（图6）。从图中可

知，随截留分子量增加，截留产物平均粒径增

加，且数量比粒径分布曲线只出现单峰，这说明美拉德反应产物经超滤后粒径集中度高，呈

正态分布。

3 结论葡萄糖-醋酸铵模式美拉德反应产物经超滤后，截留组

分特性差异较为明显。通过分析发现，100 kDa~200 kDa分子段截留产物在420

nm处的吸光值较其他分子段截留产物高，且

有较强的DPPH自由基清除能力。各级分子段

截留产物初始焓变都在120 ℃左右，300 kDa~0.22 μm分子段截留产物表现出热稳定。各级分子

段截留产物粒度分布均匀且单一。

参考文献[1]Mastrocola D, Munari M. Progress of the Maillard reaction and antioxidant action of Maillard reaction products in reheated model systems during storage [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2000, 48: 3555-3559[2]Carabasa-Giribet M. & Ibarz-Ribas A. Kinetics of colour development in aqueous glucose systems at high temperatures [J]. Journal of Food Engineering, 2000, 44: 181-189[3]Baynes J W. & Thorpe S R. Role of oxidative stress indiabetic complications: a new perspective on an old paradigm [J]. 1999, 48: 1-9[4]吴惠玲,王志强,韩春,等.影响美拉德反应的几种因素研究[J].现代食品科技,2010,26(5):441-444[5]吴少雄,郭祀远,李琳,等.苹果汁中糖和氨基酸的美拉德反应动力学模拟研究[J].现代食品科技,2008,24(3):204-209[6]付莉,李铁刚.简述美拉德反应[J].食品科技,2006,12:9[7]赵眉飞,满瑞林.超滤膜分离研究[J].贵州化工,2004,29(5):3- 7