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香味是香稻的重要品質特征之一。香米較普通米多含一種類似于爆玉米花或茉莉花型的芳香味。由于香米深受人們的喜愛,香米在世界稻米市場上供不應求。這些使得水稻香氣成分的研究在理論和應用上都有十分重要的價值。香稻香氣的主要成分是易揮發、氧化的2-乙酰基-1-吡咯啉(2-acetyl-1-Pyrroline)。
目前全世界制備2-乙酰基-1-吡咯啉的方法主要有:1)由2-乙酰基吡咯在銠的催化下還原最后在碳酸銀的作用下合成2-乙酰基-1-吡咯啉。2)由吡咯烷在催化劑的作用下與氰氫酸合成氰基吡咯烷,最后通過格氏反應并水解合成2-乙酰基-1-吡咯啉。3)由BOC-L-脯氨酸通過四個步驟獲得2-乙酰基-1-吡咯啉。4)由脯氨酸通過酯化,氯化和格式反應并最終水解成2乙酰基-1-吡咯啉等。這些反應存在耗時時間長,成本高、高毒和耗能等缺點。
2-乙酰基-1-吡咯啉,縮寫為2AP,IUPAC名稱為1-(3,4-二氫-2H-吡咯-5-基)乙酮,是一種芳香化合物和香精,可提供白面包、茉莉香米和香米、香料香蘭(Pandanus amaryllifolius)和面包花(Vallaris glabra)的習慣氣味。許多觀察家將這種氣味描述為類似于“熱的,涂黃油的爆米花”,并將這種氣味釋放到熊貍(熊貓)尿液的氣味中。2-乙酰基-1-吡咯啉及其結構同系物,具有相似氣味的6-乙酰基-2,3,4,5-四氫吡啶,可以在食品加熱過程中通過美拉德反應形成,例如烘焙面包面團。
2-乙酰基-1-吡咯啉的合成方法,包括以下步驟:
1)將吡咯烷-2-甲腈鹽酸鹽溶于無機堿性溶液中進行中和反應,用有機萃取劑進行數次萃取,合并有機層,再向有機層中加入干燥劑干燥脫水,過濾,再除去濾液中的揮發性組分,得到中間產物;所述的吡咯烷-2-甲腈鹽酸鹽為(S)-吡咯烷-2-甲腈鹽酸鹽或(R)-吡咯烷-2-甲腈鹽酸鹽或(S)-吡咯烷-2-甲腈鹽酸鹽與(R)-吡咯烷-2-甲腈鹽酸鹽兩種異構體任意比例的混合物;即起始原料為S構型原料或R構型原料或S構型原料與R構型原料任意比例的混合物。
所述的無機堿性溶液為碳酸鉀溶液、碳酸氫鉀溶液、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液中的至少一種;堿性溶液的濃度為10-50wt%。
2)將上步得到的中間產物溶于有機溶劑中,滴加入次氯酸叔丁基酯進行鹵化反應,再加入叔丁醇鉀進行消去反應,過濾,再除去濾液中的揮發性組分得到吡咯啉-2-甲腈;
3)將吡咯啉-2-甲腈溶于有機溶劑中,加入格氏試劑進行格氏反應,再加入酸溶液進行水解,再用有機萃取劑進行數次萃取,合并有機層,再向有機層中加入干燥劑干燥脫水,過濾,再除去濾液中的揮發性組分,得到產物。
采用氣相色譜-質譜技術( GC-MS) 分析香稻特征化合物2-乙酰基吡咯啉。在香稻中加入內標物2,4,6-三甲基吡啶,密閉,經無水乙醇-二氯甲烷( 體積比為1∶1) 在80 ℃水浴中提取3 h。考察了溫度和時間對2-乙酰基吡咯啉提取的影響。提取液經毛細管氣相色譜柱HP-5MS( 30 m × 0. 25 mm × 0. 25 μm) 分離,全掃描監測模式GC-MS 測定。以內標物計,方法的平均回收率為82. 57%,相對標準偏差為5. 09%,最低檢出限為0. 01 mg /kg。
將該方法應用于11 份香稻育種材料中2-乙酰基吡咯啉的測定,結果表明,清香米、泰香R207、Texmati、桂香絲糯和中健2 號等5 個品種中含有2-乙酰基吡咯啉,含量分別為0. 097、0. 098、0. 699、0. 045 和0. 047 mg /kg。該方法樣品處理簡單、快速、靈敏、樣本和試劑消耗少,尤其適合于通過測定2-乙酰基吡咯啉含量進行香稻育種前的大批量品種篩選。
有研究采用物理浸漬法制備了聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDAC)-SPME 固相微萃取頭,并與氣相色譜(GC)聯用進行了大米中2-AP 的選擇性吸附測定。運用Nafion 和聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDAC)修飾點樣毛細管,以氣相色譜儀研究該修飾頭對大米中2-乙酰基吡咯啉的吸附作用。研究優化了影響2-乙酰基吡咯啉萃取的解吸溫度和時間等實驗條件,目標分子的線性范圍為0.50-8.00 ng/mL,方法的檢測限為0.10 ng/mL,將實驗結果應用于2 批大米樣品的實際測定。
[1] CN201410156786.62-乙酰基-1-吡咯啉的合成方法
[2] 氣相色譜-質譜技術分析香稻特征化合物2-乙酰基吡咯啉
[3] Nafion/PDDAC固相微萃取富集測定大米中2-乙酰基吡咯啉