果葡 糖浆 又称 高 果 糖 浆 或异 构 糖 浆 ,是 以 酶 法 糖 化 淀粉所得 的糖化液经葡萄糖异构酶的异构化 ,将其中一部 分葡萄糖异构成果糖 ,以果糖和葡萄糖为主要组分组成 的混合糖浆 。

果葡糖浆具 有多方面 的独特性 质 ,如甜度 的协 同增效 ,冷甜爽 口性 ,高溶解度与高渗透压 ,吸湿性 ,保湿性 与抗 结晶 性 ,优 越 的发 酵性 与 加 工贮 藏稳 定性 ,显 著 的褐 变 反应等 ,目前作为蔗糖的替代品在食品加工领域的应用 日趋广泛。

在果葡糖浆生产过程中 ,其主要成分果糖 、葡萄糖 由于发生脱水 、缩合等一系列反应 ,产生多种微量杂质 ,其中有一 部分在超过一定感官 阈值 时会对产 品风味产生不 良影响嘲,通常 称 这 类 化 合物 为异 味 化 合 物 。

果 葡 糖 浆 中 可能 存在的异味化合物主要有 乙醛 、异戊醛 、2一氨基 乙酰苯 、糠 醛和 5一羟甲基糠醛等。

乙醛

理化 性 质

乙醛属羰基类化合物 ,在常温常压下为具有刺鼻水 果气 味 的无 色液 体 ,密度 比水 小 ,能 与水 、乙醇 、乙醚 以 意 比例 相溶 ,容 易氧 化 或还 原 。乙醛 的 沸 点 是 20.8℃ ,能 放 出 刺激性 蒸 气 ,极 易挥 发 和燃 烧 ,在 空 气 中放 置 能 自行氧 化 生成不稳定的过氧化物。

乙醛 的化学结构式如图 1所示。

果葡糖浆的坏处是什么(果葡糖浆中异味化合物的形成和影响控制)(1)

形 成 机 理

果葡 糖 浆 中 乙醛 的 产 生 途径 主 要 有 3个 :

一 是 丙氨 酸的斯特勒克降解 ,产生比丙氨酸少 1个碳原子的乙醛 ;

二是美拉德反应产物类黑素和多酚物质引起 的乙醇氧化嗍;

三是微 生 物 的 生化 反应 。

其 中微 生 物 代谢 途 径对 果葡 糖 浆 质 量的影 响最 大 。在 果葡 糖浆 的 生产 中 ,由于 有微生 物 以及 某 些酶的存在 ,果糖被分解成 乙醇 ,乙醇氧化生成 乙醛。乙醛在果葡糖浆中以 4,6-0一乙缩醛一D一葡萄糖的形式存在 ,4,6—0一乙缩醛一D一葡萄糖和磷酸在加热的状态下释放出乙醛 。

因此.乙醛含量的多少可以反映出生产工艺的洁净程度。

影 响 因素

01.

pH 值

pH 值 降 到 5.0时 开 始 产 生 乙 醛 ,pH 值 为4.5~5.5生成 加快 .pH值 为 4.3~4.4时产 生速 度最 大 ,之 后 生成量逐渐减少,pH值为 4.2时几乎不再产生乙醛同。

02.

温度

美拉德反应是果葡糖浆中产生乙醛的最主要原因。美拉德 反应随着温度的升高而加快 ,糖浆贮存温度较高会使乙醛的含量快速增加嗍。

03.

溶解氧

溶解氧含量高 ,糖浆中含有大量氧化态的类 黑 素和氧 化 态 的多酚 物 质 ,加速 乙醇 的氧化 反应 ,促 使 大量 乙醛 形成。

04.

抗 氧化 剂

在 过 滤时 添加 一定 量 的含硫 化 合物 作 抗氧 化剂 ,含 硫化 合 物分解 成 SO:,SO 能 与 乙醛结 合成 稳定 化合物 。从而降低果葡糖浆中的乙醛含量。

05.

发酵单胞菌

发酵单胞菌通过 ED途径进行酒精发酵 .产生大量 中间产物乙醛 ,进而导致果葡糖浆中乙醛含量偏高。因此 ,在生产过程 中控制微生物 的污染 ,特别是发酵单胞 菌 的污 染是 控 制成 品乙醛 含量 的措 施之 一 。

2

异 戊醛

理 化性 质

异 戊 醛在 常 温 常 压 下是 有 刺 激臭 味 的无 色 液 体 ,能 溶于乙醇 、乙醚 ,微溶于水 ,密度为 0.7845 m。,天然存在于薄 荷油 、丁 香 油 、玉树 油 中。其 化学 结构 式如 图 2所 示 。

果葡糖浆的坏处是什么(果葡糖浆中异味化合物的形成和影响控制)(2)

形 成机 理

食 品 中的 异戊 醛通 常认 为是 由美拉 德 反应 体 系 中亮 氨酸 发生 斯特 勒克 降解 产 生的嗍。

影 响 因素

01.

pH值

弱酸性或 弱碱性 的条件比中性 的条件更有利于异戊醛的形成。斯特勒克降解反应是氨基酸在 一二羰基类化合物的作用下发生脱氨和脱羧的反应 ,而美拉德反应体 系 中 一二 羰基 类 化合 物 的 形成 、脱 氨和 脱羧 的 反 应都 是酸 碱催 化 的 反应 。因此 中性 的 条件 不利 于异 戊 醛 的形成 嘲。

02.

温 度

反 应温 度 对 异 戊醛 的产 率 产 生 明 显 的影 响 ,温度越高越有利于异戊醛的形成 。

03.

糖液组成

六碳糖 (葡萄糖和果糖 )比五碳糖 (木糖和核糖)更有利于异戊醛的形成。

3

2一氨基 乙酰苯

理 化 性 质

2一氨基 乙酰苯 (英文缩写为 2AP或 AAP)在常温常压下是黄色立方 晶体或黄 色油状液体 ,溶于乙醚 ,不溶于水 ,熔点 20℃,沸 点 为 250 252℃,能 够 随 水 蒸 汽 一起 挥 发 ,其 化学结构式如 图 3所示。

果葡糖浆的坏处是什么(果葡糖浆中异味化合物的形成和影响控制)(3)

形 成 机 理

目前 ,对 于 2一氨基 乙酰 苯 的详细 形 成 过程 尚未 彻 底 确定 .但 是 大 多数 研 究 表明 2一氨 基 乙酰 苯 很 可 能 通 过 以 下 2个途 径产 生 。

1

\ 第 1个 途径 /

是一 种被 称为 吲哚一3一乙酸 (indole一3-aceticacid,IAA)的植 物 激 素 在 特 定 环 境 下 发 生 裂 解 反应。IAA主要来源于生产果葡糖浆的原料玉米淀粉 ,在过氧化基存在 的条件下先进行单 电子氧化 反应 ,IAA的吡咯环产 生开环现 象 ;然后在过 氧化基及羟基 (或游 离羟基阴 离子 )的作用下进行第二步氧化反应 ,最终产生 2AP。其反应过程如图 4所示。

2

\第 2个途径 /

是色氨酸及 其代谢 物被氧化产生 2AP。在碱性条件下 .色氨酸上的氨基先被催化氧化 ,产生中间体化合物 3一氨茴酰丙氨酸 ,这个中间体化合物被进 一 步降 解产 生 2A P。色氨 酸 降解 产 生 2AP的过 程如 图 5所 示 。

影 响 因素

01.

原料作物

生产淀 粉的农作物若 生长在低 雨量地区 ,或者生产地区的 日光非常强烈 ,农作物体 内就会发生有机 氮营 养缺 失 ,导致 “非典型 老化 ”现 象 (UntypicalAging,UTA),最终使生产出来的果葡糖浆具有不良风味。此外 ,过早收割未成熟 的作物比晚收割的 同类作物 发生 UTA现象的几 率高很 多 ,说 明农作物 生产 条件 的不利 影响会 导致2AP含 量 增 多。

02.

pH值

生成 2AP的 2个途 径 都 有 OH一的参 与 ,因此pH值较高的糖浆中 2AP含量较多。

果葡糖浆的坏处是什么(果葡糖浆中异味化合物的形成和影响控制)(4)

溶解氧浓度

03.

果葡糖浆中的溶解氧浓度高会增加过氧化基的存在几率 ,促进 IAA和色氨酸的氧化分解 ,进而增加糖浆中的 2AP含量。

4

糠 醛

糠 醛

是一种淡 黄色油状液体 ,具有类 似 杏 仁 油 的 味 道 ,沸 点 161.7℃,相 对 密 度 1.16,挥 发 性小 ,具 有 一定 毒 性 ,能 溶 于许 多有 机 溶 剂 ,与 水 部 分互 溶 而且溶解度随温度变化而改变。

醛具有醛基 、二烯基醚官能 团,因此具有醛 、醚 、-tg烃等化合物的性质 ,特别与苯甲醛性 质相似。糠醛的化 学性质非常活泼 ,可以通过氧化、缩合等反应制取大量衍生物。其 化 学结 构式 如 图 6所 示 。

果葡糖浆的坏处是什么(果葡糖浆中异味化合物的形成和影响控制)(5)

形成 机理

糠醛的形成途径有 2个 :

1

\ 途径一 /

由果葡糖浆中的戊聚糖在酸 的作用下水解产生戊糖 ,再用戊糖脱水环化而成 ,也可以直接由戊糖酸化脱水产 生 ;

2

\ 途径二 /

五碳糖参与的美拉德反应 中首 先形 成阿 姆德 瑞 重排 产物 ,然后 通 过 1,2一烯醇 化 、脱氨和脱水反应产生糠醛。

影响 因素

01.

pH值

戊糖 脱 水 生成 糠 醛 是在 酸性 条 件 下 发 生 的 ,pH值较低时糖浆中糠醛含量较高。

温度

02.

糠醛浓度随着温度的上升而增加 。

03.

糖液组成

糠醛是五碳糖 的脱水产物 ,而果葡糖浆中的主要成分是果糖 、葡萄糖等六碳糖 ,五碳糖含量较少 ,因此一 般 来说 ,果 葡糖 浆 中只含 有极 微 量 的糠醛 。

5

5一羟 甲基 糠醛

理 化性 质

5一羟 甲基 糠醛 又名 5一羟 甲基一2一糠醛 或 5一羟 甲基 呋 喃甲醛 ,英文简称 为 HMF,其化学结构式如图 7所示 。5一羟甲基糠醛的分子中含有 1个醛基和 1个羟基 ,可以发生加氢 、氧化脱氢 、酯化 、卤化 、聚合 、水解等多种化学反应。

果葡糖浆的坏处是什么(果葡糖浆中异味化合物的形成和影响控制)(6)

形成 机理

HMF的形成机理与糠醛相同,2种物质均为美拉德反应的中间产物 ,只是糠醛由戊糖生成 ,而 HMF由己糖生成。

影响 因素

01.

pH值

葡萄糖和果糖脱水降解生成 5一羟甲基糠醛是一 个典型的酸催化 反应,在酸性条件下 ,HMF生成量较多。

02.

温度

HMF含量 随热处理时间的延长而升高 ,其 上升 速 率随 热处 理温 度 的升 高而 加快。

03.

糖液组成

在酸性条件下 ,酮糖 (果糖)比醛糖(葡萄糖 )更容易发生脱水反应。

6

结语

果葡糖浆 中的异味化合物主要通过美拉德 反应和热降解 反应形成 ,因此控制这 2类反应可以有效降低 异味化合物 的含量 ,改善产品风味 。

美拉德 反应的机 制十分复杂 ,不仅与参与 的糖类等羰基化合物及氨基酸等氨基化合物的种类 有关 ,同时还受到温度 、氧气 、水分及金属离子等环境 因素的影响 。

目前来说 ,控制果葡糖浆美拉德 反应和热降解 反应较为有效的方法有去除蛋白质、添加亚硫酸盐 、去除金属离子 、低 温 贮藏 等 。

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