本發(fā)明涉及美拉德反應(yīng)領(lǐng)域，具體涉及一種利用紅外輻照縮短固相美拉德反應(yīng)時(shí)間的方法。

背景技術(shù)：

美拉德反應(yīng)非常普遍，是羰基化合物（尤其是還原糖）與胺、氨基酸、肽類、蛋白質(zhì)等氨基化合物之間發(fā)生的非酶褐變，經(jīng)過一系列復(fù)雜的反應(yīng)過程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質(zhì)——類黑精，所以美拉德反應(yīng)又稱羰氨反應(yīng)。

美拉德反應(yīng)應(yīng)用廣泛，在中藥加工炮制過程中，加熱會(huì)引起美拉德反應(yīng)，從而帶來中藥成分變化甚至新物質(zhì)生成，使中草藥炮制后有了更多的功效。煙草加工中通過固相美拉德反應(yīng)，可以降低煙草中的尼古丁含量，在保證煙草固有香味的同時(shí)還能增香（美拉德反應(yīng)研究進(jìn)展，李亞麗，2012）。

目前，美拉德反應(yīng)方式主要仍舊采用濕法反應(yīng)，需要溶劑參與以及干燥等加工操作，導(dǎo)致加工過程繁瑣。因此越來越多的研究者將目光轉(zhuǎn)移到了固相美拉德反應(yīng)。固相美拉德反應(yīng)，同樣是以蛋白、氨基酸、肽等含氨基化合物和葡萄糖、木糖等含羰基化合物進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度較高，有時(shí)高達(dá)200℃以上，反應(yīng)時(shí)間從幾十分鐘到數(shù)小時(shí)不等。食品加工中，美拉德反應(yīng)如此長時(shí)間高溫處理，不僅降低食品品質(zhì)、破壞食品營養(yǎng)、消耗大量能源，同時(shí)食品容易產(chǎn)生大量具有神經(jīng)毒性、遺傳毒性和潛在致癌性的對人體有害的化合物，如丙烯酰胺等（丙烯酰胺與類黑精生成量的相關(guān)性及其體外代謝初探，王亞君，2009）。因此，減少美拉德反應(yīng)過程中高溫處理的時(shí)間很有必要。

紅外加熱技術(shù)是一種快速強(qiáng)力輻射加熱技術(shù)，可通過熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射向物體傳遞熱量。首先，由于熱傳導(dǎo)、熱對流傳熱需通過介質(zhì)進(jìn)行，能量損失較大，而熱輻射傳熱是以電磁波形式傳遞熱量，熱效率較高，節(jié)省能源（論紅外加熱技術(shù)，夏繼余，1983）。其次，紅外輻射穿透能力強(qiáng)，能進(jìn)入物料內(nèi)部，其振動(dòng)光譜能夠加強(qiáng)分子振動(dòng)的振幅，促進(jìn)了分子的運(yùn)動(dòng)，提高了各基團(tuán)分子間的接觸頻率，加快了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程。再者，分子間摩擦次數(shù)的增加也導(dǎo)致內(nèi)部溫度短時(shí)間內(nèi)就能迅速上升，提高反應(yīng)效率，縮短反應(yīng)時(shí)間（紅外干燥蔬菜的試驗(yàn)研究及分析，張麗麗，2014）。這正好彌補(bǔ)了固相美拉德長時(shí)間高溫處理的缺點(diǎn)。目前已有紅外輔助美拉德反應(yīng)的研究，主要集中于紅外輔助氨基酸-糖類體系美拉德反應(yīng)，用于影響食品加工中風(fēng)味物質(zhì)生成的研究。多肽相比于小分子氨基酸，種類更多、組成更復(fù)雜，因此多肽參與的美拉德反應(yīng)與氨基酸-糖類體系有很大的區(qū)別，但是目前紅外輔助多肽-糖類體系美拉德反應(yīng)方面的研究，未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服濕法美拉德反應(yīng)操作繁瑣的缺點(diǎn)，提供一種固相美拉德反應(yīng)，同時(shí)為克服美拉德反應(yīng)長時(shí)間高溫作用的缺點(diǎn)，提供一種利用紅外技術(shù)輔助美拉德反應(yīng)，縮短美拉德反應(yīng)時(shí)間的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，其具體的技術(shù)方案如下：

紅外設(shè)備主要由燃?xì)饧t外發(fā)生器，紅外照射室，液化氣罐等組成。液化氣罐通過管道與紅外發(fā)生器相連，紅外發(fā)生器位于紅外照射室頂部，紅外作用發(fā)生時(shí)樣品置于紅外照射室底部

紅外發(fā)生器先通過電元件進(jìn)行預(yù)熱15min，然后通過氣體控制閥通入天然氣或液化氣。當(dāng)設(shè)備達(dá)到設(shè)定溫度后將樣品鋪放在玻璃培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)皿置于鐵絲網(wǎng)制成的樣品盤（直徑20cm）上，調(diào)整樣品盤在紅外照射室中的位置使樣品處于紅外發(fā)生器正下方。紅外發(fā)生器表面溫度為380±9.3℃。經(jīng)紅外照射5~30min后，取出迅速降溫以終止美拉德反應(yīng)。

草魚肉水解多肽干燥粉末的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：

將草魚肉用絞肉機(jī)絞成魚糜，取草魚魚糜按液固比4ml/g用蒸餾水溶解，在50℃、ph7.0條件下按酶底（e/s）質(zhì)量比1:100加入風(fēng)味蛋白酶，酶解7.8h，酶解物經(jīng)沸水浴滅酶（100℃，10min）和離心（4000r/min，10min）后得上清，將上清濃縮、凍干后即得草魚肉水解多肽干燥粉末樣品。

草魚肉水解多肽-葡萄糖混合干燥粉末由草魚肉水解多肽和葡萄糖按7：1（質(zhì)量比）比例充分混合而成。

其中所述混合方式可以是草魚肉水解多肽和葡萄糖按比例直接充分混合，也可以在低溫下將草魚肉水解多肽和葡萄糖按比例混合經(jīng)充分?jǐn)嚢枞芙夂螅ㄟ^噴霧干燥或者冷凍干燥等干燥手段，制出草魚肉水解多肽-葡萄糖混合干燥樣品。上述的草魚肉水解多肽可以由其他蛋白原料制備的多肽簡單代替。

其中所述葡萄糖可由其他還原糖簡單替代。

上述的燃?xì)饧t外發(fā)生器可以由電、蒸汽等紅外發(fā)生器簡單代替。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

（1）借助紅外輻射作用，縮短固相美拉德反應(yīng)時(shí)間，減少有害化合物的合成。草魚肉水解多肽-葡萄糖美拉德反應(yīng)體系，經(jīng)15min紅外輻射作用，類黑精生成量為19.33±1.39mmol/l，比40min沒有紅外照射的黑精生成量為17.81±1.75mmol/l，兩者類黑精生成量水平相當(dāng)。紅外作用使反應(yīng)時(shí)間減少25min，時(shí)間減少50%以上。

附圖說明

圖1為紅外設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，1為紅外發(fā)生器，2為紅外照射室，3為樣品盤，4為液化氣罐，5為壓力控制閥，6為壓力表。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明中所使用的術(shù)語，除非有另外說明，一般具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義。下面結(jié)合具體的實(shí)施例，并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。

在以下的實(shí)施例中，未詳細(xì)描述的各種過程和方法是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法。所用試劑的來源、商品名以及有必要列出其組成成分者，均在首次出現(xiàn)時(shí)標(biāo)明，其后所用相同試劑如無特殊說明，均以首次標(biāo)明的內(nèi)容相同。

本實(shí)施例和對照例所用草魚購買自江蘇省鎮(zhèn)江市學(xué)府路歐尚超市。

本實(shí)施例和對照例所用魚糜由草魚肉經(jīng)絞肉機(jī)絞肉制得。

本實(shí)施例和對照例所用風(fēng)味蛋白酶購買自無錫市聯(lián)合恒洲化工有限公司，酶活為500lapu/g。lapu指每分鐘水解1mmoll-亮氨酸-對硝基苯胺所需的酶量。

本實(shí)施例和對照例所用葡萄糖購買自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

本實(shí)施例和對照例所用的草魚肉水解多肽由以下方法制備：

（1）調(diào)節(jié)水浴鍋溫度50℃，待水浴鍋升溫到位。

（2）取2l燒杯，加入250g的魚糜，按照25%的底物濃度（m/v）加入蒸餾水，放入水浴鍋10min，同時(shí)機(jī)械攪拌，待燒杯中液體升溫到位，調(diào)節(jié)ph到6.75，再進(jìn)行酶解。

（3）按酶底（e/s）質(zhì)量比1:100加入風(fēng)味蛋白酶，保持機(jī)械攪拌，酶解7.8h。

（4）酶解結(jié)束，將酶解體系置于沸水浴以鈍化酶，冷卻后離心獲得上清液即得草魚肉水解液。

（5）經(jīng)過噴霧干燥后，得草魚肉水解多肽，于干燥皿中保存?zhèn)溆谩?/p>

本實(shí)施例和對照例所用的草魚肉水解多肽-葡萄糖混合干燥粉末由草魚肉水解多肽和葡萄糖按7：1（質(zhì)量比）比例充分混合而成。

本實(shí)施例所用紅外作用方法如下：

紅外發(fā)生器先通過電元件進(jìn)行預(yù)熱15min，然后通過氣體控制閥通入天然氣或液化氣。當(dāng)設(shè)備達(dá)到設(shè)定溫度后，將樣品鋪放在玻璃培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)皿置于鐵絲網(wǎng)制成的樣品盤（直徑20cm）中，調(diào)整鐵絲網(wǎng)在紅外照射室中的位置使樣品處于紅外發(fā)生器正下方。開啟紅外發(fā)生器，作用一定時(shí)間后，將培養(yǎng)皿中的樣品放于干燥皿中干燥保存，以備檢測。

本實(shí)施例所用褐變程度（類黑精）檢測方法如下：

類黑精是美拉德反應(yīng)終產(chǎn)物，類黑精濃度越高表明美拉德反應(yīng)進(jìn)行越徹底。

（1）取紅外作用結(jié)束后放干燥皿備測的樣品0.2g，加入蒸餾水4ml，充分溶解后，離心（4000r/m，10min），取上清液備測。

（2）每次測定樣品稀釋一定倍數(shù)，稀釋后取樣0.2ml加入3.5ml磷酸緩沖液（ph8.5，0.067mol/l），在420nm處測定吸光值a420。根據(jù)公式c=（a420/ε×n）/100計(jì)算類黑精濃度，其中n為稀釋倍數(shù)，ε取500l·mol^-1·cm^-1，c為類黑精濃度，單位為mmol/l，所有樣品以蒸餾水為空白，以不經(jīng)紅外作用的草魚肉水解多肽-葡萄糖反應(yīng)體系為對照進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

對照1

開啟油浴鍋，待溫度升到120℃。取2g樣品（草魚肉水解多肽-葡萄糖混合干燥粉末）置于帶蓋試管中，將試管浸入油浴鍋，加熱反應(yīng)5min后，取出冰浴，終止反應(yīng)。取試管中樣品0.2g，加入蒸餾水4ml充分溶解后，離心（4000r/m，10min），取上清液0.2ml加入3.5ml磷酸緩沖液（ph8.5，0.067mol/l），在420nm處測定吸光值a420。代入公式計(jì)算類黑精濃度。樣品中類黑精的濃度為3.60±1.18mmol/l。

對照2

開啟油浴鍋，待溫度升到120℃。取2g樣品（草魚肉水解多肽-葡萄糖混合干燥粉末）置于帶蓋試管中，將試管浸入油浴鍋，加熱反應(yīng)40min后，取出冰浴，終止反應(yīng)。取試管中樣品0.2g，加入蒸餾水4ml充分溶解后，離心（4000r/m，10min），取上清液0.2ml加入3.5ml磷酸緩沖液（ph8.5，0.067mol/l），在420nm處測定吸光值a420。代入公式計(jì)算類黑精濃度。樣品中類黑精的濃度為17.81±1.75mmol/l。

實(shí)施例1

紅外發(fā)生器先通過電元件進(jìn)行預(yù)熱15min，然后通過氣體控制閥通入天然氣或液化氣。當(dāng)設(shè)備達(dá)到設(shè)定溫度后，將2g樣品（草魚肉水解多肽-葡萄糖混合干燥粉末）置于紅外發(fā)生器正下方，開啟紅外發(fā)生器作用5min后，取出冰浴，終止反應(yīng)。取培養(yǎng)皿中的樣品0.2g，加入蒸餾水4ml充分溶解后，離心（4000r/m，10min），取上清液0.2ml加入3.5ml磷酸緩沖液（ph8.5，0.067mol/l），在420nm處測定吸光值a420。代入公式計(jì)算類黑精濃度。樣品中類黑精的濃度為10.49±1.52mmol/l。相比于對照1，類黑精濃度提高了1.91倍，達(dá)到對照2的58.90%。

實(shí)施例2

紅外發(fā)生器先通過電元件進(jìn)行預(yù)熱15min，然后通過氣體控制閥通入天然氣或液化氣。當(dāng)設(shè)備達(dá)到設(shè)定溫度后，將2g樣品（草魚肉水解多肽-葡萄糖混合干燥粉末）置于紅外發(fā)生器正下方，開啟紅外發(fā)生器作用10min后，取出冰浴，終止反應(yīng)。取培養(yǎng)皿中的樣品0.2g，加入蒸餾水4ml充分溶解后，離心（4000r/m，10min），取上清液0.2ml加入3.5ml磷酸緩沖液（ph8.5，0.067mol/l），在420nm處測定吸光值a420。代入公式計(jì)算類黑精濃度。樣品中類黑精的濃度為13.57±1.81mmol/l。相比于對照1，類黑精濃度提高了2.77倍，達(dá)到對照2的76.19%。

實(shí)施例3

紅外發(fā)生器先通過電元件進(jìn)行預(yù)熱15min，然后通過氣體控制閥通入天然氣或液化氣。當(dāng)設(shè)備達(dá)到設(shè)定溫度后，將2g樣品（草魚肉水解多肽-葡萄糖混合干燥粉末）置于紅外發(fā)生器正下方，開啟紅外發(fā)生器作用15min后，取出冰浴，終止反應(yīng)。取培養(yǎng)皿中的樣品0.2g，加入蒸餾水4ml充分溶解后，離心（4000r/m，10min），取上清液0.2ml加入3.5ml磷酸緩沖液（ph8.5，0.067mol/l），在420nm處測定吸光值a420。代入公式計(jì)算類黑精濃度。樣品中類黑精的濃度為19.33±1.39mmol/l。相比于對照1，類黑精濃度提高了4.37倍；相比于對照2，類黑精濃度提高了0.09倍。

實(shí)施例4

紅外發(fā)生器先通過電元件進(jìn)行預(yù)熱15min，然后通過氣體控制閥通入天然氣或液化氣。當(dāng)設(shè)備達(dá)到設(shè)定溫度后，將2g樣品（草魚肉水解多肽-葡萄糖混合干燥粉末）置于紅外發(fā)生器正下方，開啟紅外發(fā)生器作用20min后，取出冰浴，終止反應(yīng)。取培養(yǎng)皿中的樣品0.2g，加入蒸餾水4ml充分溶解后，離心（4000r/m，10min），取上清液0.2ml加入3.5ml磷酸緩沖液（ph8.5，0.067mol/l），在420nm處測定吸光值a420。代入公式計(jì)算類黑精濃度。樣品中類黑精的濃度為24.83±1.68mmol/l。相比于對照1，類黑精濃度提高了4.90倍；相比于對照2，類黑精濃度提高了0.19倍。

實(shí)施例5

紅外發(fā)生器先通過電元件進(jìn)行預(yù)熱15min，然后通過氣體控制閥通入天然氣或液化氣。當(dāng)設(shè)備達(dá)到設(shè)定溫度后，將2g樣品（草魚肉水解多肽-葡萄糖混合干燥粉末）置于紅外發(fā)生器正下方，開啟紅外發(fā)生器作用25min間后，取出冰浴，終止反應(yīng)。取培養(yǎng)皿中的樣品0.2g，加入蒸餾水4ml充分溶解后，離心（4000r/m，10min），取上清液0.2ml加入3.5ml磷酸緩沖液（ph8.5，0.067mol/l），在420nm處測定吸光值a420。代入公式計(jì)算類黑精濃度。樣品中類黑精的濃度為29.02±2.04mmol/l.相比于對照1，類黑精濃度提高了7.06倍；相比于對照2，類黑精濃度提高了0.63倍。