本發(fā)明涉及一種化合物的制備方法，具體涉及一種變溫水相制備Amadori化合物的方法。

背景技術(shù)：

美拉德反應(yīng)是一種常見(jiàn)的非酶褐變現(xiàn)象，是構(gòu)成加工食品、煙草等香味的重要來(lái)源。食品或煙草中的含氮化合物(蛋白質(zhì)、肽、游離氨基酸等)和羰基化合物(酮類、醛類、還原糖類)經(jīng)過(guò)復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質(zhì)類黑精。美拉德反應(yīng)作為影響食品風(fēng)味和色澤的重要反應(yīng)，近年來(lái)已經(jīng)成為食品，香料行業(yè)的研究熱點(diǎn)。目前的咸味調(diào)味品常用配料是完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，雖然風(fēng)味濃郁，但大多揮發(fā)性強(qiáng)，特別在烹飪、烘焙等高溫加工條件下，難以維持穩(wěn)定增香效果，香氣損失與香味不持久的問(wèn)題突出，應(yīng)用受到很大限制。采用揮發(fā)性低、儲(chǔ)存穩(wěn)定的美拉德反應(yīng)中間體制備加香產(chǎn)品，能夠使風(fēng)味在食品的加工過(guò)程中或卷煙的燃吸過(guò)程中受熱釋放，克服完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物易揮發(fā)損失的缺陷，特別是在烹飪過(guò)程中讓消費(fèi)者特別是年輕人通過(guò)簡(jiǎn)單操作體驗(yàn)到趣味性，產(chǎn)生成就感和愉悅感，是我國(guó)風(fēng)味工業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。

美拉德反應(yīng)的初級(jí)階段為氨基酸和還原糖的縮合反應(yīng)，含氨基的化合物和含醛基的化合物之間縮合形成希夫堿，經(jīng)Amadori重排生成1-氨基-1-脫氧-2-酮糖，被稱為Amadori重排產(chǎn)物(ARP)。ARP是一類極為重要的非揮發(fā)性風(fēng)味前體物，具有良好的致香穩(wěn)定性。同時(shí)，ARP還具有一定抗菌性、抗氧化性以及良好的降糖效果，還有報(bào)道表明其可作為重金屬的解毒藥物應(yīng)用于臨床治療，表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

在目前已有技術(shù)中，ARP主要在有機(jī)溶劑中加熱回流制備，通常選擇甲醇作為有效的反應(yīng)溶劑。甲醇作為反應(yīng)溶劑應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)具有較高的生產(chǎn)成本且不安全。甲醇遇熱、或氧化劑易著火，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸。甲醇還具有一定毒性，經(jīng)呼吸道、胃腸道或者皮膚吸收后主要作用于神經(jīng)系統(tǒng)，具有明顯的麻醉作用，可引起腦水腫。甲醇對(duì)視神經(jīng)和視網(wǎng)膜有特殊的選擇作用，易引起視神經(jīng)萎縮，導(dǎo)致雙目失明。此外，甲醇蒸氣對(duì)呼吸道粘膜還有強(qiáng)烈刺激作用，完全不適用于ARP的工業(yè)化生產(chǎn)。

因此有待出現(xiàn)一種水相合成ARP的工藝，實(shí)現(xiàn)其安全制備。以水為溶劑通過(guò)美拉德反應(yīng)制備ARP，反應(yīng)途徑復(fù)雜、副反應(yīng)較多，并且中間體分解速率較快，很難在常規(guī)的高溫美拉德反應(yīng)中將其捕獲，ARP在水相中形成的臨界條件不易確定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種變溫水相制備Amadori化合物的方法，利用半胱氨酸可以與ARP結(jié)合從而抑制美拉德反應(yīng)褐變的原理，以水作溶劑，將氨基酸和糖在一定條件下加熱反應(yīng)，采用二階段變溫美拉德反應(yīng)確定中間體形成的臨界條件，在該臨界條件水相制備中間體。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種變溫水相制備Amadori化合物的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、溶液制備：取一定質(zhì)量份比的氨基酸和糖，加水溶解并調(diào)節(jié)pH制成溶液；

S2、低溫美拉德反應(yīng)：將上述溶液分為若干等份，分別倒入美拉德反應(yīng)瓶中，進(jìn)行低溫美拉德反應(yīng)，得到反應(yīng)液；

S3、高溫美拉德反應(yīng)：冷卻上述反應(yīng)液，在每份反應(yīng)液中，按一定質(zhì)量份比加入半胱氨酸，并調(diào)節(jié)pH，進(jìn)行高溫美拉德反應(yīng)，冰浴冷卻后終止反應(yīng)，得到變溫反應(yīng)液；

S4、確定最適反應(yīng)條件：測(cè)定上述變溫反應(yīng)液在波長(zhǎng)420nm下的吸光度值，將所得吸光度值結(jié)合步驟S2的低溫反應(yīng)時(shí)間，描繪關(guān)系曲線；根據(jù)變溫反應(yīng)液吸光度值最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的低溫反應(yīng)時(shí)間，確定最適低溫反應(yīng)溫度和時(shí)間；

S5、根據(jù)步驟S4確定的最適低溫反應(yīng)溫度和時(shí)間，重復(fù)步驟S1-S3制得ARP變溫反應(yīng)液，經(jīng)低溫濃縮后可得到ARP固體化合物。

上述步驟S1中的氨基酸為賴氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、甘氨酸、丙氨酸或上述氨基酸鹽的一種或多種；所述糖為木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖的一種或多種。

上述步驟S1中糖：氨基酸：水的質(zhì)量份比為10：1-10：100-1000。

上述步驟S3中半胱氨酸與步驟S1中氨基酸的質(zhì)量份比為0.5-10：100。

上述步驟S1中PH為7-9。

上述步驟S2中反應(yīng)溫度為60-130℃，反應(yīng)時(shí)間為20-200min。

上述步驟S3中PH為7-9，反應(yīng)溫度為100-150℃，反應(yīng)時(shí)間為80-240min。

上述步驟S1中的等份數(shù)為5-8。

本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明的水相低溫制備Amadori化合物的方法相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、在現(xiàn)有的技術(shù)中，Amadori化合物大都在無(wú)水甲醇中合成，這種制備方法污染嚴(yán)重、成本較高，在生產(chǎn)中存在較大的安全隱患，無(wú)法滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需要。而本發(fā)明所述水相低溫制備技術(shù)是以水作為溶劑通過(guò)二階段變溫美拉德反應(yīng)確定中間體生成的臨界條件，進(jìn)而在低溫下水相制備Amadori化合物，大大降低了生產(chǎn)成本，滿足現(xiàn)代工業(yè)所提出的綠色發(fā)展的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)具有可食性，有望應(yīng)用于食品或卷煙產(chǎn)品中。

2、以半胱氨酸為示蹤劑，通過(guò)測(cè)定變溫美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的色澤來(lái)判斷ARP在水溶液中形成的臨界條件，是重要的理論創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，而且只需使用分光光度計(jì)就可確定對(duì)反應(yīng)液的分析，無(wú)需標(biāo)準(zhǔn)品及其他試劑或分析儀器，操作簡(jiǎn)單、成本低廉，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。另外，在復(fù)雜的食品體系如蛋白質(zhì)和肽的美拉德反應(yīng)中，由于美拉德反應(yīng)中間體的復(fù)雜性，很難利用高效液相色譜、質(zhì)譜及光譜等手段對(duì)其進(jìn)行有效分析，本發(fā)明所公開(kāi)的變溫美拉德反應(yīng)則體現(xiàn)出無(wú)可比擬的優(yōu)越性和普適性。

3、水相低溫制備Amadori化合物的方法是以現(xiàn)有美拉德反應(yīng)香精的加工工藝為基礎(chǔ)的技術(shù)創(chuàng)新，所采用的反應(yīng)方法、酸堿度調(diào)節(jié)方式、反應(yīng)溫度以及脫水溫度等參數(shù)都與現(xiàn)有工藝保持一致，本發(fā)明水相低溫制備ARP的技術(shù)可在低成本條件下直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的木糖-苯丙氨酸體系變溫美拉德反應(yīng)褐變關(guān)系圖(吸光度值與第一階段加熱時(shí)間的關(guān)系圖)。

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1的ARP的總離子流色譜圖(a)與質(zhì)譜圖(b)。

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1的ARP的核磁共振氫譜圖。

圖4為本發(fā)明的實(shí)施例1的ARP的碳譜圖。

圖5為本發(fā)明的實(shí)施例2的木糖-苯丙氨酸體系變溫美拉德反應(yīng)褐變關(guān)系圖(吸光度值與第一階段加熱時(shí)間的關(guān)系圖)。

圖6為本發(fā)明的實(shí)施例2的ARP的總離子流色譜圖(a)與質(zhì)譜圖(b)。

圖7為本發(fā)明的比較例3的不同反應(yīng)時(shí)間下木糖-苯丙氨酸體系的ARP濃度關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。

實(shí)施例1

取18kg苯丙氨酸和33kg木糖，加800kg水形成溶液。

調(diào)節(jié)溶液pH至7.4后，將溶液平均分為6份，分別倒入美拉德反應(yīng)瓶中，在80℃下加熱發(fā)生美拉德反應(yīng)，分別加熱50、60、70、80、90和100min后冰浴停止反應(yīng)，向反應(yīng)液分別加入1.6kg半胱氨酸，并調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至7.4，然后升溫至120℃進(jìn)行第二階段高溫美拉德反應(yīng)90min，冰浴冷卻后終止反應(yīng)，得到變溫美拉德反應(yīng)液。

測(cè)定所得到的每份變溫美拉德反應(yīng)溶液在波長(zhǎng)420nm下的吸光度值，描繪所得的吸光度值對(duì)應(yīng)于低溫反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線如圖1所示，根據(jù)變溫美拉德反應(yīng)液吸光度最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的低溫反應(yīng)時(shí)間為70min，確定變溫美拉德反應(yīng)水相制備ARP的最適低溫反應(yīng)溫度和時(shí)間，在此低溫反應(yīng)條件下制備ARP反應(yīng)液，進(jìn)一步經(jīng)低溫濃縮純化后得到ARP的固體產(chǎn)品。

將所得固體溶于水后通過(guò)高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析，得到總離子流色譜圖和質(zhì)譜圖如圖2所示；通過(guò)核磁共振技術(shù)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，得到的核磁共振氫譜圖3與碳譜如圖4所示。

實(shí)施例2

取18kg丙氨酸和40kg阿拉伯糖，加800kg水形成溶液。

調(diào)節(jié)溶液pH至7.4后，將溶液平均分為6份，分別倒入美拉德反應(yīng)瓶中，在90℃下加熱發(fā)生美拉德反應(yīng)，分別加熱40、50、60、70、80和90min后冰浴停止反應(yīng)，向反應(yīng)液分別加入1.6kg半胱氨酸，并調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至7.4，然后升溫至120℃進(jìn)行第二階段高溫美拉德反應(yīng)120min，冰浴冷卻后終止反應(yīng)，得到變溫美拉德反應(yīng)液。

測(cè)定所得到的每份變溫美拉德反應(yīng)溶液在波長(zhǎng)420nm下的吸光度值，描繪所得的吸光度值對(duì)應(yīng)于低溫反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線如圖5所示，根據(jù)變溫美拉德反應(yīng)液吸光度最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的低溫反應(yīng)時(shí)間為50min，確定變溫美拉德反應(yīng)水相制備ARP的最適低溫反應(yīng)溫度和時(shí)間，在此低溫反應(yīng)條件下制備ARP反應(yīng)液，進(jìn)一步經(jīng)低溫濃縮得到ARP的固體產(chǎn)品。

將所得固體溶于水后通過(guò)高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析，得到總離子流色譜圖和質(zhì)譜圖如圖6所示。

比較例3

取18kg苯丙氨酸和33kg木糖，加800kg水形成溶液。

調(diào)節(jié)溶液pH至7.4后，倒入美拉德反應(yīng)瓶中，在80℃下加熱發(fā)生美拉德反應(yīng)。取不同反應(yīng)時(shí)間的反應(yīng)液，利用高效液相色譜對(duì)其進(jìn)行定量分析，不同反應(yīng)時(shí)間的樣品中ARP的濃度如圖7所示。

由圖1可得，木糖-苯丙氨酸體系的ARP在水相中形成的臨界時(shí)間70min，與圖7所表現(xiàn)的臨界時(shí)間基本吻合。

根據(jù)圖2質(zhì)譜圖的離子碎片信息可知，離子碎片為分子離子脫水或脫羧基形成，推斷其分子離子峰MH⁺為298，該物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為297，分子式為C₁₄H₁₉O₆N，結(jié)合圖3中樣品的核磁共振信息，確定該物質(zhì)為木糖-苯丙氨酸體系的ARP。

由圖5可得，阿拉伯糖-丙氨酸體系的ARP在水相中形成的臨界時(shí)間50min。根據(jù)圖6質(zhì)譜圖的離子碎片信息可知，離子碎片為分子離子脫水或脫羧基形成，推斷其分子離子峰MH⁺為222，該物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為221，分子式為C₈H₁₅O₆N，確定該物質(zhì)為阿拉伯糖-丙氨酸體系的ARP。

上述實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)使用的水為蒸餾水，糖和氨基酸使用食品級(jí)，其余化學(xué)試劑均為分析純，高效液相色譜-質(zhì)譜分析實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)試劑均為色譜純。高效液相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)條件為：用于分析的分離柱是C₁₈反向高效液相色譜柱，使用的流動(dòng)相是超純水與乙腈，進(jìn)樣后用流動(dòng)相進(jìn)行梯度洗脫，流速為0.3mL/min，柱溫是45℃。質(zhì)譜分析選擇的離子方式為ESI⁺，毛細(xì)管電壓為3.5KV，錐孔電壓為20V，離子源溫度為100℃，脫溶劑氣溫度為400℃，脫溶劑氣流速為700L/h，錐孔氣流流速為50L/h，碰撞能量是6V，檢測(cè)器電壓是1800V。核磁共振分析時(shí)使用重水作溶劑。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。