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江南大学华欲飞课题组:揭示豌豆奶中异味化合物的合成机理

导  读

 

2020年7月3日,江南大学食品科学学院和食品科学与技术国家重点实验室张彩猛、华欲飞*等人在Food Chemistry(1区,IF:6.306)在线发表了题为“Key volatile off-flavor compounds in peas (Pisum sativum L.) and their relations with the endogenous precursors and enzymes using soybean (Glycine max) as a reference”的研究文章。该文发现醇类是豌豆奶中的主要风味分子,而在豆浆中却是醛类。吡嗪在豌豆奶中的OAV贡献率最高;而醛类在豆浆中的OAV贡献率最高;内源性前体和LOX途径酶是产生关键异味的重要因素,而脂质含量是影响异味的次要因素。





研究背景


在过去的20年中,豌豆蛋白因其功能,营养特性和非转基因而受到了全世界消费者的日益关注,并成为一种流行的替代蛋白来源。豌豆在人类中引起的过敏反应频率较低,并且抗营养成分(例如蛋白酶抑制剂和植酸)的含量较低。豌豆蛋白通常用作面粉,浓缩物和分离物,其蛋白质含量分别约为25%,50%和85%。豌豆粉和蛋白质浓缩物通过干法生产,而豌豆蛋白分离物经过湿法处理,其中从碾磨或浸泡的豌豆中提取水溶性蛋白,然后将水提物中所含的球状蛋白(豌豆奶)随后在等电点通过选择性沉淀步骤进行分离,中和并干燥。然而,由于豌豆蛋白具有不愉快的挥发性风味,因此目前将豌豆蛋白掺入食品是面临挑战。

 

与豌豆蛋白有关的挥发性异味部分是豌豆固有的,部分是在加工过程中产生的,根据感官评估和气相色谱-嗅觉-质谱法(GC- O-MS)分析,它们通常被描述为豆腥味,青草味,泥土味和干草味。青豌豆固有的三种不同的3-烷基-2-甲氧基吡嗪已经鉴定出来,即3-异丙基-2-甲氧基吡嗪,3-仲丁基-2-甲氧基吡嗪和3-异丁基-2-甲氧基吡嗪。此外,在黄豌豆粉和蛋白质分离物中发现了2-甲氧基-3-异丙基-(5或6)-甲基吡嗪。它们以低浓度存在,但是由于其极低的阈值,它们是豌豆蛋白中异味的重要来源。但是,豌豆中甲氧基吡嗪的合成机理仍不确定。据报道,除甲氧基吡嗪外,多种挥发性短链有机化合物(如醛,酮和醇)的组合还对豌豆蛋白异味产生影响,其中代表性的化合物为己醛,3,5-辛二烯- 2-酮,壬醇和1-己醇。这些挥发性化合物是通过不饱和脂肪酸(例如,亚油酸和亚麻酸)经由自氧化,光氧化和酶促反应而分解的产物。关于大豆蛋白中挥发性化合物的合成机理已广泛研究,并且脂氧合酶(LOX)催化的多不饱和脂肪酸的降解是产生不良味道的主要原因。研究已经证明,LOX的活性和亚油酸的含量与豆浆中挥发性化合物的含量和挥发性异味的总体感知强度显著相关。当大豆中缺乏LOX时,豆浆中挥发物的产量会大大降低。LOX是豌豆中最丰富的内源酶。但是,在豌豆蛋白中,内源酶与挥发物含量之间的关系尚未阐明,特别是对于LOX。

研究思路


在这项研究中,采用大豆作为对照。使用GC-O-MS鉴定并定量了豌豆奶和豆浆中挥发性化合物的差异,并通过感官评估和计算出的OAV确认了关键的气味活性异味化合物。然后,研究了豌豆和大豆之间内源异味前体含量的差异,以及内源LOX途径酶的组成和活性。结果进一步揭示了豆奶中异味化合物的合成机理。

研究结论


在本研究中,研究者分析了豌豆奶和豆浆之间关键的气味活性异味成分和感官特性的差异与成因。结果表明,泥土味和青草味分别是豌豆奶和豆浆中最突出的风味元素,这是由较高含量的2-甲氧基-3-异丙基-(5或6)-甲基吡嗪或醛引起的。豌豆和大豆的内源风味前体含量和LOX途径酶活性的不同是决定关键气味活性异味化合物含量的主要因素,而脂质含量的差异是次要因素。


华欲飞

 

华欲飞,男,1962年3月生,博士,江南大学食品学院教授,博士生导师。2001-2002在加拿大Guelph大学食品系和加拿大农业部食品研究中心做高级访问学者。

长期从事食品蛋白质领域的研究及教学工作。主持及参与国家及省部级以上项目20余项,授权发明专利近20件,发表学术论文300余篇,其中SCI论文100余篇。研究成果获教育部科技进步一等奖等多项国家、省部级科技奖励。此外还获得汕头市科技进步一等奖、无锡市科技进步奖以及中国粮油学会科技进步奖等。在学术任职方面,担任中国大豆产业协会理事,中国粮油学会油脂分会理事兼专家组成员,担任中国食品学会大豆蛋白分会理事,担任《中国粮油学报》、《大豆科学》等专业期刊编委。

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