非酶褐变反应指的是在没有酶参与的情况下发生的一系列氧化和聚合反应从而生成类黑素的过程,主要包括Maillard反应、抗坏血酸褐变及焦糖化反应,其中Maillard反应为非酶褐变反应中最重要的反应之一。Maillard反应是一类羰-胺缩合生成挥发性小分子及棕色大分子类黑精,对食品颜色、营养、风味有着明显影响的复杂反应。非酶褐变反应过程极其复杂,生成产物含量较少且不稳定,因此对非酶褐变反应过程的某一阶段进行系统研究或对其中某一产物的形成机理进行探究有一定的难度,而以动力学为手段的研究方法开辟了探究非酶褐变反应机理的新途径,从动力学角度控制非酶褐变反应进程并使其向着有利的方向进行。L-抗坏血酸(L-ascorbic acid)是继传统还原糖后又一种存在潜在羰基组分且与人们的生活息息相关的化合物,对其褐变或参与非酶褐变反应的研究具有非常重要的实际意义。本文以L-抗坏血酸、L-抗坏血酸/中性氨酸和碱性氨基酸为体系,对L-抗坏血酸的非酶褐变反应及其参与发生的Maillard反应进行了研究。首先考察了反应因素(时间,温度,pH等)对L-抗坏血酸自降解的影响,并对其自降解的动力学行为进行了探究,提出不同反应条件下L-抗坏血酸自降解可能的反应机理;其次,对基于L-抗坏血酸的Maillard反应进行了研究,特别考察微观环境对L-抗坏血酸/甘氨酸Maillard反应过程中底物消耗、无色中间体、褐变产物及挥发性产物生成的影响,同时对底物消耗和产物生成的动力学特征进行了分析,提出了不同环境条件下挥发性产物的生成机制;最后,对L-抗坏血酸与中性氨基酸/碱性氨基酸的非酶褐变反应进行了探究,得到了反应因素对此褐变过程的影响规律。主要研究内容如下:1.L-抗坏血酸自降解非酶褐变反应研究。考察了不同影响因素(时间、温度、pH值)对L-抗坏血酸自降解的影响,并对底物消耗及其生成物(无色中间体、褐变产物、挥发性产物)生成的影响进行了研究并考察了其动力学行为,提出了不同反应条件下L-抗坏血酸自降解可能的反应机理。结果显示:反应因素对L-抗坏血酸自降解有着不同的影响,其中以溶液pH值的影响最为显著,表现为当溶液初始pH值为6.8时,有利于L-抗坏血酸的自降解,此时主要生成的挥发性物质是呋喃类及酮类物质,且较利于褐变产物生成;而当溶液环境的pH值为4.5时,有利于无色中间体的生成,糠醛及呋喃并呋喃是其主要的挥发性产物。在各pH下,L-抗坏血酸的降解符合一级动力学特征;而生成物(无色中间体、褐变产物)的形成符合零级动力学特征。2.L-抗坏血酸/甘氨酸Maillard反应底物消耗的研究。以L-抗坏血酸/甘氨酸为研究体系,主要考察反应温度、时间、溶液环境(调变溶液初始pH值)对L-抗坏血酸、甘氨酸消耗的影响,并分析了L-抗坏血酸、甘氨酸消耗动力学行为。结果显示:温度升高,时间延长L-抗坏血酸的降解程度随之增大,其中溶液环境对L-抗坏血酸消耗的影响较为显著,且当pH为4.5时其消耗速率达到最大,然而各影响因素对甘氨酸的消耗影响不大明显。在L-抗坏血酸/甘氨酸反应过程中,研究了基于L-抗坏血酸的消耗动力学,发现L-抗坏血酸的消耗仍然符合一级动力学特征。3.L-抗坏血酸/甘氨酸Maillard反应生成物(无色中间体、褐变产物、挥发性物质)研究。考察不同溶液环境下无色中间体、褐变产物及挥发性物质随反应温度和反应时间的变化规律,并对L-抗坏血酸/甘氨酸Maillard反应体系动力学特征及挥发物生成的反应机理进行了研究。结果表明:无色中间体和褐变产物的生成受反应因素影响较大,反应条件会直接影响L-抗坏血酸/甘氨酸反应机制。表现为当溶液初始pH值为4.5时,有利于无色中间体和褐变产物的生成,主要的挥发性物质是糠醛类,且糠醛类物质的生成在较低温度下就能进行;在偏碱性的条件(pH为6.8,8.0,9.5)下,吡嗪类物质是主要的挥发性产物。然而吡嗪类物质在低温下生成量较少,随着温度的升高和时间的延长,其生成量随之增加;当环境初始pH值为8.0时,其生成量及种类均达到最大。无色中间体和褐变产物的生成均满足零级动力学特征。分析L-抗坏血酸/甘氨酸的反应机理,发现反应过程中,先发生L-抗坏血酸的自身热降解反应,其降解产物再与甘氨酸部分降解释放出的氨结合发生Maillard反应。4.L-抗坏血酸/中(碱)性氨基酸性非酶褐变反应研究。主要考察了反应因素对L-抗坏血酸/两种中性氨基酸(色氨酸、苏氨酸)及L-抗坏血酸/三种碱性氨基酸(赖氨酸、精氨酸、组氨酸)体系非酶褐变反应的影响。结果表明:随着反应时间的延长,温度的升高,各类氨基酸参与反应生成的无色中间体及褐变产物的量均有所增加,但以色氨酸和赖氨酸参与反应生成无色中间体和褐变产物的速率最快;同时各反应(赖氨酸除外)中无色中间体和褐变产物的增长速率均符合零级动力学特征。