摘要

烘烤過程和顏色發(fā)展已被認(rèn)為能增強烘烤麥芽的抗氧化活性。然而，烘烤也會導(dǎo)致形成具有促氧化效應(yīng)的高分子量化合物，在基于鐵和銅催化的Fenton反應(yīng)系統(tǒng)中增加自由基水平。因此，本研究在基于Fenton反應(yīng)的模型啤酒系統(tǒng)（5.8%乙醇，v/v）中評估了三種不同烘烤程度麥芽（pilsner、melano和black）的整體抗氧化和促氧化性質(zhì)。通過自旋捕獲和電子自旋共振檢測，發(fā)現(xiàn)黑麥芽的自由基淬滅能力比淺色麥芽和melano麥芽低50%。這些差異與烘烤程度和高分子量褐變化合物的形成有關(guān)。從黑麥芽麥汁中分離出的高分子量化合物（分子質(zhì)量范圍在4×10^6至10^9 g/mol）在Fenton反應(yīng)中導(dǎo)致自由基增加約40%，并能在啤酒模型中加速金屬催化氧化，表現(xiàn)為溶解氧減少近11%。盡管黑麥芽整體能減少Fenton反應(yīng)產(chǎn)生的自由基水平，但高分子量化合物通過還原性氧化還原循環(huán)催化量的鐵，產(chǎn)生了相反的效果。

引言

根據(jù)顏色，大麥麥芽可分為淺色（拉格）和深色（特種）麥芽。淺色麥芽是啤酒生產(chǎn)的主要原料，在60至95°C的溫和溫度下加熱。通常，淺色麥芽在常規(guī)烘干爐中在低于100°C的溫度下干燥，以達(dá)到低水分含量（約4-5%）。深色麥芽分為顏色釀造麥芽、焦糖麥芽和烘烤麥芽。顏色釀造麥芽使用高達(dá)105°C的溫度生產(chǎn)，而焦糖麥芽和烘烤麥芽則通過烘烤綠麥芽（已發(fā)芽但未干燥）或淺色麥芽（已烘干）在高達(dá)160°C和220-250°C下分別烘烤2-2.5小時生產(chǎn)。烘烤麥芽用于啤酒生產(chǎn)以提供額外的顏色和風(fēng)味，通常使用量較小（通常<5%），與淺色麥芽（》95%）相比，因為特種麥芽的使用會導(dǎo)致麥汁中可發(fā)酵糖和氨基酸水平較低。在麥芽的熱處理過程中，會發(fā)生非酶褐變，即Maillard反應(yīng)，由于Maillard反應(yīng)產(chǎn)物（MRPs）的形成，對啤酒顏色和風(fēng)味產(chǎn)生重大影響。

MRPs由還原糖的羰基基團(tuán)與氨基酸、肽或蛋白質(zhì)的氨基基團(tuán)反應(yīng)形成，產(chǎn)生具有不同分子量的復(fù)雜混合物化合物。在Maillard反應(yīng)的后期階段，低分子量（LMW）化合物可能聚合成高分子量（HMW）化合物，也稱為melanoidins（MLD）。最近研究表明，從深色麥芽中分離出的大于300 kDa的MLD是麥芽顏色的主要貢獻(xiàn)者。而淺色麥芽和焦糖麥芽主要含有LMW化合物，顏色較淺，分子量低于10 kDa。

MLD對許多食品和飲料的質(zhì)量和特性很重要，不僅因為其顏色和香氣，還因為其健康益處和抗氧化性質(zhì)。實際上，烘烤過程和顏色發(fā)展已被報道能增強烘烤麥芽的抗氧化活性。由于MLD的金屬螯合特性、還原能力和自由基清除能力，它們可能對麥汁和啤酒的氧化穩(wěn)定性產(chǎn)生積極影響。

然而，MLD也可能發(fā)揮促氧化效應(yīng)，在鐵和銅催化的Fenton反應(yīng)重要的系統(tǒng)中導(dǎo)致自由基水平增加。啤酒的感官特性和質(zhì)量在儲存和陳化過程中會發(fā)生變化，這是各種化學(xué)、物理和感官轉(zhuǎn)變的結(jié)果。氧氣在老化反應(yīng)中扮演重要角色，導(dǎo)致啤酒風(fēng)味快速惡化。氧氣通過Fenton和Haber-Weiss反應(yīng)與亞鐵離子（Fe2?）反應(yīng)，導(dǎo)致活性氧物種（ROS）如羥基自由基的產(chǎn)生。自由基能與乙醇（啤酒中含量第二豐富的成分）反應(yīng)，形成異味和啤酒變質(zhì)。MLD被認(rèn)為是良好的還原劑，因此能夠?qū)⒋呋康娜齼r鐵離子還原為二價鐵離子，后者通過Fenton反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基。此外，也有研究表明MLD和黑啤酒在Fenton反應(yīng)assay中能夠淬滅自由基，但不能在基于Fenton的模型系統(tǒng)中將Fe3?還原為Fe2?并誘導(dǎo)自由基形成。

本研究的目的是深入了解三種不同烘烤程度麥芽（pilsner、melano和black）在鐵催化Fenton assay中的整體抗氧化和/或促氧化性質(zhì)的競爭，以獲得關(guān)于烘烤麥芽對啤酒質(zhì)量影響機制的新知識。通過尺寸排阻色譜（SEC）從黑麥芽中分離出HMW褐變化合物，并使用光散射表征其分子質(zhì)量分布。通過電子自旋共振（ESR）光譜評估自由基清除能力，以評估樣品中促氧化和抗氧化效應(yīng)的競爭。進(jìn)一步通過測量O?攝取量，評估不同麥芽麥汁和HMW組分對涉及Fenton反應(yīng)的模型啤酒氧化穩(wěn)定性的影響。