胶原多肽对白酒中4 种醛类物质的反应机理

白酒发展的导向是健康与风味，2016年孙宝国团队首次提出健康白酒可以通过“内寻外加，自然强化”实现。随着检测技术的发展，白酒中多种健康成分已成功实现了分离鉴定。江南大学已经从白酒中检测出非挥发性脂肽类化合物地衣素和多肽，证实它们具有抗癌、抗病毒、溶纤、抑菌活性以及对白酒中挥发性成分具有选择性抑制作用。而胶原多肽由于具有抗氧化、能够预防动脉硬化、抗衰老易吸收等作用，已被广泛应用于食品和化妆品行业。白酒体系中适量的醛类挥发性成分可协调白酒的香气释放，但醛类物质 过量便会导致白酒入口粗糙、口感不佳甚至产生刺喉的感受，其中，糠醛能够赋予白酒异香，但浓度过大时会呈现严重的辣味甚至焦苦味。因此，胶原多肽与白酒体系中醛类物质的作用机理研究将为健康白酒的发展提供理论依据。

四川大学轻工科学与工程学院（皮革化学与工程教育部重点实验室）的刘娴、黄张君和廖学品*等人以模拟白酒体系为研究对象，通过紫外光谱、荧光光谱以及三维荧光光谱研究了胶原多肽与白酒中糠醛、苯甲醛、乙醛、异戊醛的相互作用，并提出了它们之间的反应机制。然后通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC-MS）技术分析胶原多肽对浓香型白酒中醛类物质含量的影响，揭示胶原多肽对白酒中挥发性成分及醛类物质的影响规律。

1 紫外光谱分析

本研究中，胶原多肽在波长198 nm处存在最大吸收峰，其与胶原多肽链上—C＝O的n—π*跃迁有关。如图1a、b所示，随着糠醛和苯甲醛浓度的逐渐升高，混合溶液在198 nm波长处的吸收峰均呈现增强现象。在糠醛-胶原多肽体系中，糠醛在224 nm波长处的峰随着糠醛浓度的增加产生红移现象；而在苯甲醛-胶原多肽体系中，苯甲醛浓度的升高使胶原多肽在198 nm波长处的吸收峰有明显红移的现象。上述结果表明，糠醛和苯甲醛这两种醛类物质能与胶原多肽产生相互作用。在图1c、e中，当乙醛和异戊醛浓度较低时，紫外吸收峰未产生明显变化，说明低浓度的乙醛和异戊醛与胶原多肽未发生相互作用。继续增加乙醛和异戊醛浓度，如图1d、f所示，胶原多肽在198 nm波长处的吸收峰强度逐渐增大，并且乙醛-胶原多肽体系在280 nm波长左右和异戊醛-胶原多肽体系在290 nm波长左右出现一个新的吸收峰，且该吸收峰的强度也随着乙醛和异戊醛浓度的增加呈明显增强趋势，说明当乙醛和异戊醛的浓度较高时，能与胶原多肽发生反应并形成复合物。可能是胶原多肽的氨基与醛基反应生成—C＝N—席夫碱结构，其反应机理如图2所示，通常生成席夫碱的反应是一个可逆反应，稳定性差，但由于芳香族醛具有一定的疏水性，能够与胶原多肽以疏水键结合，因此芳香族席夫碱比脂肪族席夫碱更稳定。因此，糠醛与苯甲醛更容易与胶原多肽发生反应，而乙醛和异戊醛只有浓度较高时，才能与胶原多肽形成复合物，从而在紫外光谱中表现出明显的差异。白酒中乙醛浓度仅在3.405 2～6.810 4 mmol/L之间，异戊醛浓度范围鲜有报道，但应该远少于白酒中乙醛的浓度，所以在白酒中加入的胶原多肽基本上不会与乙醛和异戊醛进行反应。

普遍认为糠醛是白酒中的苦味物质之一，本研究表明白酒中加入胶原多肽可与糠醛结合，从而降低白酒的苦味。另一方面，胶原多肽中含有多种对人体有益的活性肽。因此，在白酒中加入胶原多肽不仅可以减少苦味，还具有一定的保健功能。

2 荧光光谱分析

2.1 荧光猝灭光谱

由图3可知，随着糠醛、苯甲醛、乙醛和异戊醛4 种醛类物质浓度的增加，胶原多肽的荧光产生明显的猝灭现象，但未出现红移或蓝移。结果显示，当猝灭剂为糠醛和苯甲醛时，猝灭常数随着温度增高而降低，且Kq均远大于2×1010 L/（mol·s），说明发生的是静态猝灭，胶原多肽与糠醛和苯甲醛生成了复合物。当猝灭剂为异戊醛和乙醛时，猝灭常数随着温度升高而升高，且Kq均小于2×1010 L/（mol·s），说明在此浓度范围内发生动态猝灭，乙醛和异戊醛与胶原多肽未形成复合物。

2.2 相互结合的作用力分析

本研究通过热力学计算对它们之间的结合作用力进一步分析。由图4可见，双对数方程拟合结果具有良好的线性关系，可由此得到结合常数Ka及结合位点数n。结果显示，不同温度下苯甲醛与胶原多肽以及糠醛与胶原多肽的结合位点数约为1。大分子化合物和小分子化合物的结合力主要有4 种，分别为氢键、范德华力、疏水作用力、静电作用力。根据热力学规律可知，当ΔS＜0和ΔH＜0时，主要是氢键和范德华力；当ΔS＜0和ΔH＞0时，主要为静电作用力；当ΔS＞0和ΔH＞0时，主要为疏水作用力。结果显示，糠醛-胶原多肽体系和苯甲醛-胶原多肽体系的ΔG＜0，且随着温度的升高而降低，说明糠醛和苯甲醛与胶原多肽的反应都是自发进行的。熵变与焓变均大于0，说明它们之间主要以疏水作用力相结合，这与紫外光谱的分析结果一致。

3 三维荧光光谱

结果显示，随着醛的加入Peak 1的荧光强度均有减弱的现象，说明它们之间能够发生相互作用。当糠醛浓度仅为0.026 0 mmol/L时，即可看到明显的荧光猝灭；当苯甲醛浓度为0.188 5 mmol/L时，能看到明显的荧光猝灭；当乙醛和异戊醛浓度高达36.322 4 mmol/L才可看到明显的荧光猝灭。因此，这4 种醛类物质对胶原多肽相互作用强弱顺序为：糠醛＞苯甲醛＞异戊醛＞乙醛。三维荧光的分析结果进一步证明，胶原多肽能够与糠醛和苯甲醛发生明显的相互作用，而乙醛和异戊醛只有在高浓度下才可能与胶原多肽发生相互作用。

4 胶原多肽影响白酒中挥发性成分的HS-SPME-GCMS分析结果

本研究目的主要是考虑健康酒即配制酒。本实验在模拟体系的基础上，将不同含量的胶原多肽加入浓香型白酒中，采用HS-SPME-GC-MS分析技术定性和内标法定量，用真实体系验证上述模拟体系所得出的结果。对实际的白酒体系，采用HS-SPME-GC-MS分析共定性出30 种挥发性物质，其中22 种酯类化合物、3 种醛类化合物、1 种醇类化合物、2 种烷烃类、1 种酸类和1 种酚类化合物。加入胶原多肽后，白酒中挥发性成分含量均有不同程度的降低。其中醛类化合物含量降低较为明显，当加入的胶原多肽质量浓度为200.0 mg/L时，3-糠醛的质量浓度从0.179 9 mg/L降低至0.144 6 mg/L，苯甲醛的质量浓度从0.506 8 mg/L降低至0.350 4 mg/L，这表明胶原多肽能够与醛类物质发生相互作用。

结 论

本实验通过建立模拟白酒体系，利用紫外光谱、荧光光谱和三维荧光光谱研究胶原多肽对糠醛、苯甲醛、乙醛和异戊醛的相互作用，并使用HS-SPME-GC-MS技术分析胶原多肽对实际的清香型白酒挥发性成分的影响。研究发现，胶原多肽与糠醛和苯甲醛之间以疏水作用力形成复合物，且温度越高，疏水键作用越强；胶原多肽与低浓度的乙醛和异戊醛作用力较弱，但在高浓度下可观察到明显的相互作用；胶原多肽能够显著降低实际白酒中醛类物质含量。上述研究将为健康白酒以及配制酒的发展提供理论依据。

本文《胶原多肽对白酒中4 种醛类物质的反应机理》来源于《食品科学》2021年42卷6期31-38页，作者：刘娴，黄张君，李霞，廖学品，石碧。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20191229-336。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

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修改/编辑：袁月；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网

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