1、 本科毕业论文 （ 20 届） 鱿鱼品质改良技术及其口香条的生产工艺研究 所在学院 专业班级 食品科学与工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录 摘要 1 ABSTRACT2 1 前言 3 1.1 美拉德反应研究进展 3 1.1.1美拉德反应的机理 3 1.2 食品中美拉德反应的影响因素 4 1.2.1氨基酸种类 4 1.2.2糖的种类 4 1.2.3 温度、 pH 值和水分活度 5 1.2.4金 属 离子及其 它 因素的影 响 5 1.3 美拉德反应的抑制及消除 5 1.3.1原料选择 5 1.3.2美拉德反应条件控制 5 1.3.3褐变抑制剂 6 1.4 美拉德反应对食
2、品品质的影响 7 1.4.1 香气和色泽 7 1.4.2营养价值 8 1.4.3 其它方面的影响 8 1.5 论文研究的内容、目的和意义 9 2实验材料和方法 9 2.1 实验材料 9 2.1.1 实验原料和试剂 9 2.1.2 实验仪器 9 2.2 实验方法 9 2.2.1 水分含量测定 9 2.2.2 样品鱿鱼口香条粉末的制备 9 2.2.3 pH值的测定 10 2.2.4水分活度测定 10 2.2.5色差测定 10 2.2.6 420nm 处吸光值的测定 10 2.2.7 亚硫酸氢钠、乳酸钙对鱿鱼口香条褐变的影响 10 2.2.8 混合添加物对鱿鱼口香条褐变的影响 10 2.2.9正交试
3、验 10 2.3.实验结果与讨论 11 2.3.1亚硫酸氢钠和乳酸钙对鱿鱼口香条褐变的影响 11 2.3.2 混合添加 物的协同作用 14 2.3.3 正交实验 15 3结论 15 参考文献 16 致谢 17 1 摘要 通过本实验研究影响鱿鱼口香条褐变反应的因素，包括 pH 值、水分活度、调味糖 类、抗褐变添加物等。实验结果显示 :在一定范围内，鱿鱼口香条的褐变反应速率随着 pH 值的升高而增大；鱿鱼口香条的褐变反应随着水分活度值的升高而加剧，但当水分活度值低于 0. 52时，它对褐变反应的影响不明显；调味时添加大量的还原糖乳糖，也加剧了褐变反应； 1.0%乳酸钙的添加，对鱿鱼口香条中褐变反应
4、有一定的抑制作用，亚硫酸氢钠与乳酸钙没有协同作用。并通过正交试验得出结论 :对于鱿鱼口香条贮藏过程中的褐变反应，各个因素的影响大小顺序为 :添加物 pH 值 水分活度的影响大。 关键词 鱿鱼口香条；褐变；褐变抑制剂 2 Squid and the mouth of quality improvement technology of the production process of the Hong article Abstract Experimental study of squid through the mouth of the Hong article browning of fac
5、tors, including pH, water activity, flavor sugar, anti-browning additives. Experimental results show that: within a certain range, squid chewing browning reaction rate with the article the increase of pH value; squid chewing the browning reaction article value increased as the water activity exacerb
6、ated, but When the water activity value lower than 0.52, the browning reaction that it was not obvious; add a lot of sugar when seasoning - lactose, also contributed to the browning reaction; 1.0% calcium lactate added, chewing on squid browning reaction of a certain article in the inhibition of cal
7、cium lactate and sodium bisulfite no synergy. Through orthogonal experiment concluded: Article for squid chewing the browning reaction during storage, each order of factors: Additives pH value of a large water activity. Key words Article squid gum； Browning reaction； Browning inhibition 1 前言 鱿鱼属软体动物
8、门头足纲，它具有生命周期较短、繁殖力强和资源恢复迅速等特性，从历年资料统计可以看出其产量和占渔获物比例有逐年上升的趋势，在当前世界渔业结构迅速变化的情况下，对其进行开发利用被人们高度重视 1。鱿鱼肉质、颜色、风味与鲍鱼类似，国外将鱿鱼加工成类似鲍鱼的罐头出售，因此被称为“穷人的鲍鱼”。鱿鱼营养丰富，高蛋3 白低脂肪， 富含多种人体必需氨基酸，且必需氨基酸组成接近全蛋蛋白，其营养价值毫不逊色于牛肉和金枪鱼。鱿鱼胴体的含脂量较低，主要成分是磷脂，为高度不饱和脂肪，有很强的生理功能。鱿鱼可食部分达 80%以上，比一般鱼类高 20%左右，是良好的水产品加工原料2 。 目前，我国鱿鱼的大规模加工是近年才
9、发展起来的，目前已成为国内水产品加工业的主要组成部分之一 3。我国鱼制品厂家除生产鱿鱼干外，或将鱿鱼原料作简单前处理，去除内脏剥皮后，冷冻或略为干燥脱水制成半成品进行销售；一些渔业公司积极开展鱿鱼半成品如鱿鱼胴棒、鱿鱼卷的 出口加工；另外其它鱿鱼加工制品如鱿鱼片、鱿鱼丸、鱿鱼丁、鱿鱼筒等也在走向市场。一些水产加工企业经过引进先进技术和设备，生产的鱿鱼丝等深加工产品，提高了经济效益。 近来，随着北太平洋鱿鱼产量的直线下降，以其为主要原料的鱿鱼丝产品受到很大冲击，为此需寻求北太鱿鱼原料的替代品。阿根廷鱿鱼、日本鱿鱼由十其价格较高，被排除在外；以墨西哥鱿鱼作为原料的生产的鱿鱼丝，虽然味道稍逊于北太鱿
10、鱼丝，但因其外观、色泽上的优势，受到各经销商的欢迎，但随着价格逐渐上升，供应量逐渐下降，已不能满足生产需要。于是人们将目光转向不 被当地人看好、资源丰富、价格低廉的未开发的鱿鱼 4。 因此，如何抑制或者延缓鱿鱼口香条在加工贮藏过程中的褐变反应已成为鱿鱼资源利用的当务之急。目前，国内对贮藏过程中鱿鱼制品的褐变研究非常少，而国外的研究大多集中在鱿鱼制品中某种氨基酸或还原糖上，很少见到对制品中复杂体系的研究。 酶促褐变和非酶促褐变是发生在食品中的主要褐变反应。而鱿鱼在加工成鱿鱼口香条的过程中经过长时间的高温蒸煮，因为高温作用鱿鱼肉中的酶大多失活，因此鱿鱼口香条中不存在酶促褐变。李玫琳 5等人的研究表
11、明 :鱿鱼中水溶性的肌浆 蛋白占总蛋白含量的12%-20%，其肌动球蛋白比一般鱼肉更易溶于低盐浓度的溶液中。因此，在加工、尤其是在调味渗透过程中，大量的水溶性蛋白质、氨基酸、小分子肤溶出十鱿鱼表面，为发生美拉德反应提供了必要的氨基化合物，另外，鱿鱼死后体内核酸分解可产生大量核糖，加上鱿鱼体内残存的葡萄糖、果糖以及调味料中乳糖以及蔗糖部分水解产生的葡萄糖等还原糖都为美拉德反应提供必需的羰基化合物。鱿鱼丝产品的水分含量在 20%左右， pH 值 7. 0 左右，这些又都恰恰是美拉德反应极易发生的条件。所以鱿鱼口香条在贮藏过程中发生的褐变反应应该属 于美拉德反应。 1.1 美拉德反应研究进展 1.1
12、.1 美拉德反应的机理 美拉德反应 (Maillard reaction)是由法国化学家 Maillard在 1912年首次发现提出的，是广泛存在于食品工业中的一种非酶褐变 (Nonenzymic browning)，也称为羰氨反应 (Amino - carbonyl reaction)。主要是蛋白质、肽和氨基酸等的游离氨基和还原糖及还原糖的分解物的羰基反应，反应经过缩合、裂解、聚合等复杂的历程，最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑精或称拟黑素 (Melanoidins)。是食品化学中最复杂的反应 6。 美拉德反应研究包括了醛、酮、糖与胺类、氨基酸、肽、蛋白质之间的反应。目前对该反应产生低分
13、子和中分子的反应机理比较清楚，而对产生的高分子聚合物的机理仍不能有4 满意的解释。食品化学家 Hodge7认为美拉德反应过程可划分为初期、中期和末期，每一阶段存在若干复杂的反应。反应的过程一般可以总结如下 6: 初期阶段 氨基化合物中游离氨基酸与羰基化合物的游离羧基缩合形成亚胺衍生 (Schiffs base)，该产物不稳定，随即环化成 N-糖基化胺 (N-substituted glycosylamino)。 N-糖基化胺在弱酸的催化下经 Amadori 分子重排生成有反应活性的 Amadori 产物 (ARP) 1-氨基 -1-脱氧 -2-酮糖 (1-amino-l-deoxy-2-ket
14、ose)，这个转化通常被认为是美拉德反应的关键步骤( the key step )。此外，酮糖也可与氨基化合物生成酮糖基胺，而酮糖基胺可以经过Heyenes 分子重排异构成 2-氨基 -2-脱氧葡萄糖。 Maillard 初级反应产物不会引起食品色泽和香味的变化，但其产物是产品色泽和呈味物质的前 体成分。 中期阶段 1-氨基 -1-脱氧 -2-酮糖的降解存在酸碱催化机制，在不同的 pH 条件下有不同的降解途径，如图 2 所示。 当体系 在中性或 偏酸性 时， ARP 易脱水生 成羟甲 基糖醛(hydroxymethylfurfural, HMF), HMF 的积累与食品褐变速度有显著相关性，当
15、 HMF 积累到一定程度后即发生褐变。 1-氨基 -1-脱氧 -2-酮糖在碱性环境中可以经过 2, 3-烯醇化生成 1-脱氧邻酮糖 (1-deoxyones)，最后生成羧酸类、还原酮类 (reductones)等中间产物。还原酮类中间产物化 学性质活跃，进一步脱水后可以与胺类缩合，亦可裂解成分子量较小的二乙酞、乙酸、丙酮醛等。经过中间阶段后开始初步形成无氮或含氮的褐色可溶性化合物。 末期阶段 Maillard 中间反应阶段形成大量有活性的中间体，如脱氧糖酮醛 (deoxyones)、糠醛类、还原酮类、二乙酞、丙酮醛、甘油醛及不饱和亚胺类等，可进一步互相聚合或与氨基酸反应，最终生成复杂的含氮的或
16、不含氮的类黑精色素等高分子物质。 1.2 食品中美拉德反应的影响因素 影响食品中美拉德反应的因素主要包括氨基酸种类、糖种类、水分、 pH 值、加工温度、加工时间以及添加剂的使用等因素。 1.2.1 氨基酸种类 8 因为每种食品中所含的氨基酸的种类差异比较大，所以氨基酸种类不同，导致不同食品发生美拉德反应后所产生的风味也不同，而且每种氨基酸发生美拉德反应的条件以及速率都不尽相同，碱性氨基酸易于发生美拉德反应，氨基酸的氨基在位或在末端，比在 位易褐变。蛋白质也可以与糖类发生美拉德反应，反应速率比肽和氨基酸缓慢。 1.2.2 糖的种类 因为糖是美拉德反应必不可少的一类物质，所以糖的种类以及含量的高低
17、也会影响美拉德反应。有资料 9表明 :单糖和 ARP 的呋喃或吡喃糖环更能直接脱水。这是因为 ARP 椅式吡喃果糖环是以半缩醛羟基和 C-3H 的反式消去的方式进行直接脱水，同时由于有 180 度的扭转角加之半缩醛羟基的不稳定性这些都使直接脱水更易进行。由此说明糖与氨基化合物能5 发生美拉德反应，而且环状 ARP 间接脱水后随着温度的升高形成共轭产物，这些共轭产物还可进行区域专一的再环化，形成 5、 6、 7 环杂环化合物，形成的杂环化合物有许多是重要的风味物质。而且 ,随着环状结构的增大，美拉德反应的速度逐渐减缓，即 7 环 阿拉伯糖 木糖。 1.2.3 温度、 pH 值和水分活度 温度对美
18、拉德反应有较大影响，有研究 8表明 :Tau 和 Pro-葡萄糖模拟体系在水分活度为 0.6 时反应 96h 后测其在 420nm 处的吸光值，无论是 Tau 还是 Pro 在温度低于 25时，与 Glucose 的反应速率非常缓慢；对于 Tau-Glucose 体系，在温度为 35的情况下，褐变速率开始明显增加 ， 96h 后褐变率为 25时的 7 倍，温度为 45时，褐变率则增加为 2 5 时的 34 倍；对于 Pro-Glucose 体系， 45和 35时的褐变率分别为 25时的 8 倍和 2.2倍。 1.2.4 金 属 离子及其 它 因素的影 响 10、 11 氧气的存在能加速褐变的进
19、行；金属离子如亚铁离子也能加速反应进度，而钙镁离子则对反应有一定的抑制作用。 1.3 美拉德反应的抑制及消除 美拉德反应是一个十分复杂的反应过程，中间产物众多，终产物结构十分复杂。完全抑制美拉德反应相当困难。又因为美拉德反应影响因素太多，抑制美拉德 反应必须是多种因素协同作用的结果。一般认为可采用以下方法抑制美拉德反应 10、 12： 1.3.1 原料选择 还原糖和氨基酸是参加美拉德反应的主要成分。还原糖提供了与氨基相作用的羰基，就美拉德反应褐变速度而言 :五碳糖 六碳糖 双糖。就氨基化合物而言，胺类较氨基酸易于发生褐变，氨基酸中以碱性氨基酸易于发生褐变，氨基酸的氨基在位或在末端的易于发生褐变
20、。因此，使用不易褐变的原料或去除诱发褐变的少量甚至微量反应物 (特别是糖 )，就能够减少美拉德反应的发生。例如 :在蛋粉生产中加入酵母，利用发酵法去除微量糖来减少 美拉德反应的发生。 1.3.2 美拉德反应条件控制 美拉德反应是一个十分复杂的反应，影响因素很多，主要有 :温度、 pH 值、水分活度、氧气、金属离子等。 降低温度 美拉德反应是一个吸热反应，随着温度的增加反应速率也随之加快。一般温度每升高10，反应速度大约增加 3 5 倍。例如 :100下 2 小时反应得到的甘氨酸和葡萄糖的色度，在 56条件下需要 250 小时。一般 30以上褐变较快，而在 20以下较慢。所以低温贮藏6 有利于抑
21、制食品的褐变。 降低 pH 值 pH 值是影响美拉德反应褐变速度的重 要因素。羰氨缩合是一个可逆的过程，在弱酸条件下，羰氨缩合产物很容易降解。羰氨缩合过程中封闭了游离的氨基，反应体系 pH 值就下降，所以碱性条件有利于羰氨反应。 pH 值在 3 以上时，褐变速度随 pH 值的增加而加快。因此降低 pH 值可以抑制美拉德反应。 调节水分活度 水分活度与褐变速度有较大关系。水分活度在 10% 15%时最容易发生褐变，一般情况下，褐变反应速度与基质浓度成正比。在完全无水的情况下，就几乎不发生褐变反应。这是因为氨基化合物和羰基化合物的分子完全无法运动的缘故。而在水分含量很高的情况下，反应基质浓度 很低
22、，美拉德反应也难于发生。 氧气 近些年来，研究已经证实 :室温下氧气的存在对美拉德反应的褐变速度起促进作用。因此容易褐变的物料，应尽量减少与氧的接触。 金属离子 一般认为 :铁和亚铁离子能促进美拉德反应的发生，而钙、镁离子能减缓美拉德反应的发生。 1.3.3 褐变抑制剂 13-15 食品生产过程中因为工艺流程过长，会不可避免的接触高温、酸性、碱性环境，然而温度、 pH 值、水分活度的调节空间有限。所以使用褐变抑制剂是抑制美拉德反应最有效的的方法。根据有机化学和近代波谱 理论 :有机物的颜色是由含共轭双键系统的生色团、发色团引起的。使用还原剂可与共轭双键形成加成物，使用氧化剂可有效破坏共轭双键体
23、系。因此，可用下列抑制剂抑制美拉德反应，降低色值。 还原剂 16 亚硫酸盐是被广泛使用且有效的美拉德反应褐变抑制剂。通常使用的亚硫酸盐包括了一组化合物，主要有 :亚硫酸钠 (Na2S03)、亚硫酸氢钠 (NaHSO3) 、焦亚硫酸钠 (Na2S2O5)、保险粉 (Na2S2O4)。 A 加成反应 :反应物的羰基可以和亚硫酸根结合形成加成化合物，其加成物能与氨基化合物缩合，但缩合产物不能 再进一步生成 Schiff 碱和 N-糖基化胺，阻止了美拉德反应的进一步发生，因而有明显的抑制效果。此外，亚硫酸根还能与中间产物的羰基结合形成加成化合物，这些加成化合物的褐变活性远低于氨基化合物和还原糖所形成的
24、中间产物，使得后面生成类黑精的反应难以发生。 加成的结果 :使有机物失去双键或减少双键，因而使颜色消退或变浅。因此亚硫酸盐抑制美拉德反应褐变，主要是因为亚硫酸盐捕获了强褐变活性的中间体，而生成了褐变活性很低的中间产物，从而抑制了美拉德反应。 B 还原反应 :由于亚硫酸盐是还原剂，能产生还原作用，阻 止或减缓某些中间反应，从而避免或减少色素的生成。 7 C 此外亚硫酸盐还能消耗氧和降低 pH 值，这些都间接的阻止了美拉德反应的发生。 但单一使用还原剂脱色效果不稳定，一些实际应用表明 :在有氧或氧化剂存在的条件下，已被还原的双键易恢复，体系中的还原剂含量因为氧化作用而减少，从而出现了回色现象。因此
25、，在使用还原剂脱色时，必须减少与氧的接触，或使用抗氧稳定剂。还原剂与稳定剂共同使用能让脱色效果较为稳定。 氧化剂 美拉德反应中产生了含有共轭双键结构的有色物。强氧化剂可以有效破坏羰基化合物及中间产物 中的双键结构，使共轭双键氧化发生断裂，将含有共轭双键的有色物分子破坏成为分子量低、双键含量少的物质。使得美拉德反应中强褐变活性的中间产物难以生成。改变了生色基的结构，减少了生色基和发色基的数量，达到抑制褐变的目的。一些效果较好的强氧化剂有 :次氯酸钠 (NaC1O)、过氧化氢（ H2O2）、臭氧（ O3）。在生产实际中，氧化剂使用不当会造成原料的破坏。例如 :在制糖工业中，使用过量臭氧 (O3)会
26、造成蔗糖的分解。 酶制剂 一些酶对美拉德反应有抑制作用，不过，这些酶的性质、抑制效果、作用机理仍在研究之中。 其 它消除方法 通过使用抑制剂，可阻止美拉德反应的发生。当美拉德反应发生时，可用其它方法进行后处理以消除美拉德反应的影响。吸附剂由于具有巨大的比表面积，表面自由能较高，能吸附色素和杂质，从而达到消除美拉德反应影响的目的通常使用活性炭和骨炭。活性炭具有芳香环式结构，能有效吸附脱除芳香族有色物，但不善于吸附无机离子。通常在低 pH 值下吸附脱除率较高，在高 pH 值下吸附脱除率较低。 美拉德反应的抑制是一个复杂的系统过程，必须协调原料、 pH 值、温度、时间、抑制剂等多方面因素，才能取得较
27、好的抑制效果。在生产和 贮藏过程中对褐变的发生进行系统的控制，从各个环节尽可能减少色素的生成，才能够有效抑制美拉德反应，减少美拉德反应对食品的影响。 1.4 美拉德反应对食品品质的影响 17, 18 1.4.1 香气和色泽 美拉德反应能产生人们所需要 (或不需要 )的香气和色泽，例如在高温条件下亮氨酸与葡萄糖反应，能够产生令人愉悦的面包香，而在板栗、鱿鱼等食品生产储藏过程中和制糖生产中，就需要抑制美拉德反应以减少褐变的发生，从而达到保持产品色泽。目前，我国利用美拉德反应制备肉类香精成为研究美拉德反应的一个热点。江秋安 18等人利用美拉 德反应制备肉类香精；艾萍 19等也研究了此方面的应用，并阐述了其形成机理，他们认为糖类和氨基酸通过美拉德和 Streche 降解反应能产生肉类香味料香味。 美拉德反应中产生对食品色泽有影响的两大类成分是 :一类分子量低于 1000 D的水可溶的小分子有色成分；一类分子量达到 100 000 D 的水不可溶的大分子高聚物质。非酶褐变反应中呈色成分较多且复杂，到目前为止，人们根据不同的模拟反应结果，得到水可溶的小分子呈色成分主要有下列几种 : a)木糖赖氨酸模拟美拉德反应体系中分离出一个三元环的黄色物质 21
