Effects of Catechin and Epicatechin on the Formation of Furan and Volatile Components in Maillard Reaction Model Systems

Abstract

본 연구에서는 환원당인 glucose, fructose와 아미노산인 alanine, serine, glycine을 가열 반응 시 furan 및 다른 휘발성 Maillard 반응 산물들의 생성에 미치는 catechin과 epicatechin의 영향을 고찰하였다. 두 가지 환원당과 serine, 그리고 fructose-glycine 모델 시스템에서 catechin과 epicatechin의 첨가 시 유의적으로 furan 생성량이 감소하였으며, fructose-serine 모델 시스템에서 furan의 감소량이 상대적으로 더 크게 나타났다. 반면, fructose-glycine 반응 모델에 epicatechin 첨가 시 furan 감소량이 3 %로 매우 낮게 나타났으며, fructose-alanine 모델에 catechin을 첨가한 반응 모델에서는 furan 감소 효과가 거의 나타나지 않았다. 또한, catechin과 epicatechin 간의 유의성을 검정한 결과 fructose-glycine 반응 모델에서만 두 가지 항산화제 간의 유의적인 차이를 나타냈다. Catechin과 epicatechin이 다른 Maillard 반응 산물들의 생성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 furan류, pyrazine류, pyrrole류, pyridine류 및 기타 당 분해 산물들을 비교분석하였다. 전체 모델 시스템 중에서 2-ethenyl-6-methylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine, 1-methyl-1H- pyrrole, 5-methyl-2-furfural, 2-ethyl-3-methylpyrazine, trimethylpyrazine과 같은 휘발성 성분들의 함량이 특이적으로 감소하였다. 특히, glucose-serine 반응 모델과 glucose-alanine 반응 모델에서는 catechin을 첨가하여 반응 시 furan류와 pyrazine류 성분들 모두 17～23 % 감소하였으며, epicatechin을 첨가한 경우에는 fructose-glycine 모델 시스템에서 pyrazine류 성분들이 가장 많이 감소하였다. 이에 비해 glucose-glycine 반응 모델 시스템에서는 catechin과 epicatechin 첨가 시 furan류와 pyrazine류 모두 19～23 % 가량 증가하는 경향을 보였다. 전체적으로 catechin과 epicatechin 첨가 시 pyrazine류에 비해서 furan류 성분들의 감소폭이 더 크게 나타났다. 또한, furan 외 다른 휘발성 Maillard 반응 산물들에 대한 catechin과 epicatechin의 차이를 분석한 결과 catechin을 첨가한 반응 모델 시스템에서 furan류와 pyrazine류 성분들의 감소 효과가 더 크게 나타났으며, 특히, glucose-serine 반응 모델에서 catechin과 epicatechin간의 차이가 가장 크게 나타났다.;In this study, the effects of polyphenolic antioxidants (+)-catechin hydrate and (-)-epicatechin, on the formation of furan and other Maillard-type volatile components in thermal reaction model systems of hexose (D-glucose, D-fructose) and amino acids (L-serine, L-alanine, L-glycine) were investigated. Volatile components generated in Maillard model systems (pH 7, 180 ℃, 90 min) were analyzed by SPME-GC-MS and furan was quantified by the use of stable isotope dilution (d4-furan) method combined by SPME-GC-MS. The results suggested that catechin and epicatechin reduced significantly furan formed in reducing sugars-serine and fructose-glycine model systems. The reduction of furan was much higher in the fructose-serine model systems compared to other model systems. The significant difference of catechin and epicatechin was observed olnly in fructose-glycine model systems. To study the effects of catechin and epicatechin on the formation of other volatile components, except for furan, in Maillard reaction model systems, the formation of derivatized furans, pyrazines, pyrroles and pyrridines were compared. The amounts of diverse Maillard-type volatile components, such as 2-ethenyl-6-methylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine, 1-methyl-1H-pyrrole, 5-methyl-2-furfural, 2-ethyl-3- methylpyrazine, trimethylpyrazine were decreased considerably. The addition of catechin to glucose-serine and glucose-alanine model systems had a significant inhibitory effect on the generation of furans and pyrazines. The reduction of pyrazine components was much higher in epicatechin added fructose-glycine model systems than the other model systems. However, both furans and pyrazines were increased with the addition of actechin and epicatechin in glucose-glycine model systems. Catechin and epicatechin showed the most significant difference in generating Maillard-type volatile components in glucose-serine model systems.