The Amino-Carbonyl Reaction in the Fructose-Glycine Mixture System

Fructose-Glycine 혼합계에 있어서 Amino-Carbonyl 반응

  • Lee, Jin-Ho (Department of Agricultural Chemistry, Chonbuk National University) ;
  • Han, Kang-Wan (Department of Agricultural Chemistry, Chonbuk National University)
  • 이진호 (전북대학교 농과대학 농화학과) ;
  • 한강완 (전북대학교 농과대학 농화학과)
  • Published : 1989.06.01

Abstract

This study was conducted to observe the physico-chemical exchange and effect of amino-carbonyl reaction between fructose and glycine . When various buffer solutions were added to equimolar mixture of fructose and glycine at pH 6.0 and $100^{\circ}C$, the browning effect was markedly observed by Mcllvaine buffer. Among the combinations of temperature and reaction time, the deep browning effect was obtained above $100^{\circ}C$, 3hr A marked browning effect obtained above pH 7.0 but little observed below pH 7.0. The browning effect was markedly increased at high fructose concentration. It required 4.0hrs and 32.9hrs to decrease 50% of initial concentration of fructose and glycine at $100^{\circ}C$ and pH 7 but 0.9hrs and 3.8hrs at $120^{\circ}C$, pH 7.0, respectively. The rate constant of fructose and glycine at $100^{\circ}C\;and\;120^{\circ}C$ were $1.78{\times}10^{-1},\;2.11{\times}10^{-2}\;and\;7.74{\times}10^{-1},\;1.83{\times}10^{-1}$, respectively. The formation of HMF was likely to follow the first order kinetics. The addition of 0.1M sodium sulfite, 0.1M sodium bisulfite and 0.1M calcium chloride to equimolar mixture (0.05M) surpressed the reaction up to 76.8%, 76.8% and 96.4%, respectively.

본 연구는 amino-carbonyl 반응물로서 fructose와 glycine을 model로 선정하여 완충액, 반응온도, 시간, pH, 농도 및 억제제의 영향에 의한 반응물 및 반응생성물의 물리. 화학적 변화를 측정하였다. Citrate buffer, Mcllvaine buffer, phosphate buffer 용액을 동일농도(0.1M)의 fructose-glycine 혼합물에 처리하여 pH6, $100^{\circ}C$에서 2시간 반응시켰을 때 인산과구연산이 들어 있는 Mcllvaine buffer혼합물에서 최고의 갈변효과를 나타내었다. Mcllvaine buffer용액(pH7) 중에서 동일농도(0.1M)의 fructose와 glycine을 온도 및 시간별로 반응시킨 결과 $100^{\circ}C$, 3시간 이상에서 현저한 갈변증가를 나타내었다. pH3-11의 영역에서 동일농도(0.1M)의 fructose와 glycine을 반응시켰을 매 pH 7 이하에서는 낮은 갈변반응이 나타났으며 pH7 이상에서는 급격하게 증가하였다. 0.02-0.2M의 각 농도별 glycine을 0.5M의 fructose와 0.02-0.2M의 각 농도별 fructose을 0.5M의 glycine과 pH7, 1$100^{\circ}C$에서 3시간 동안 각각 반응시킨 결과 fructose가 고농도일 때 더 높은 갈변도를 나타내었다. $100^{\circ}C$$120^{\circ}C$에서 경시적 반응에 대한 fructose와 glycine의 반감기는 각각 $100^{\circ}C$에서 3.96시간과 32.9시간, $120^{\circ}C$에서는 0.9시간과 3.8시간이었다. Fructose-glycine 혼합물을 pH7, 온도 100, $120^{\circ}C$에서 반응시켜 fructose와 glycine이 감소하는 경향을 알아보기 위해 반응속도상수, 반응차수, activation energy를 구한 결과, 반응속도상수는 $100^{\circ}C$에서 각각 $1.78{\times}10^{-1}hr^{-1}$$2.11{\times}10^{-2}hr^{-1}$이고 $120^{\circ}C$에서는 $7.74{\times}10^{-1}hr^{-1}$$1.83{\times}10^{-1}hr^{-1}$이었으며 activation energy는 21.7kcal $mol^{-1}$과 31.4 kcal $mol^{-1}$이었다. 또한 fructose(0.03M)과 glycine(0.03M) 혼합물을 pH5.2, $100^{\circ}C$에서 반응시켰을 때 HMF의 생성반응 속도상수는 $2.6{\times}10^{-2}hr^{-1}$이었고, fructose와 glycine의 감소반응 및 HMF의 생성반응은 모두 first-order의 반응으로 나타났다. Fructose와 glycine의 혼합물(0.05M)에 $Na_2SO_3,\;NaHSO_3,\;CaCl_2$를 농도별(0.02-0.1M)로 첨가하여 pH7, $100^{\circ}C$에서 반응시켜 갈변 억제효과를 비교한 결과 0.1M을 첨가하였을 때 $Na_2SO_3$$NaHSO_3$는 76.8%, $CaCl_2$는 96.4%의 억제호과를 나타내었다.

Keywords