食品组分对烤肠中PAHs生成的影响及其抑制研究

发布时间：2020-06-03 17:18

【摘要】：多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是烧烤肉制品中极易产生的一种“三致”有机化学污染物,探究肉制品中影响PAHs生成的重要因素,是解析肉制品中PAHs生成机理的理论基础,进而达到抑制肉制品中PAHs生成的目的,实现健康中国的宏伟目标。本文旨在探究烧烤肉制品中PAHs生成的主要影响因素及不同天然抗氧化剂对烧烤肉制品中PAHs的抑制作用,为解析烧烤肉制品中PAHs生成机理奠定理论基础,为肉制品安全加工提供理论指导。本文先以单一模拟体系为研究对象,分别探究脂肪酸的特性(碳碳双键数、碳链长度)、氨基酸的特性(酸碱性、极性和苯环结构)和碳水化合物的特性(分子量和R-基)对12种PAHs生成的影响,解析单一食品组分热解生成PAHs的规律。再以烤肠为研究对象,分别探究添加不同的脂肪酸、氨基酸和碳水化合物对烤肠中PAHs含量的影响,验证单一模拟体系中食品组分对烧烤肉制品中PAHs的生成规律。最后通过添加原花青素和白藜芦醇到烤肠中,探究天然抗氧化剂对烤肠中PAHs含量的影响,解析天然抗氧化剂对PAHs生成的影响规律。主要研究结果如下:(1)在98°C条件下,单一模拟体系中饱和脂肪酸(SFAs)几乎不能热解产生PAHs,但单不饱和脂肪酸(MUFA)(44.97μg/kg)和多不饱和脂肪酸(PUFA)(177.73μg/kg)能够热解产生少量的PAHs。当温度达到165°C时,在SFAs,MUFA和PUFA产生的PAHs分别为27.59μg/kg,142.8μg/kg和449.68μg/kg。与165°C条件下相比,240°C条件下SFAs,MUFA和PUFA产生的PAHs含量显著增加(P0.05),并且随着加热温度的增加,重环PAHs的比例增加;在相同的加热条件下,在单一模拟体系中PAHs的浓度随着脂肪酸双键数量的增加而增加。(2)单一模拟体系中,D-葡萄糖产生PAHs的总量(66.51μg/kg)显著高于D-果糖中PAHs的总量(39.89μg/kg)(P0.05);D-葡萄糖和D-果糖中PAHs的含量均显著高于麦芽糖和纤维素中PAHs的含量(P0.05)。这些结果表明:R-基为醛基的碳水化合物比R-基为酮基的碳水化合物更易生成PAHs;小分子量的碳水化合物相比大分子量的碳水化合物,更容易生成PAHs;而PAHs的生成与氨基酸的极性和酸碱性无关,与氨基酸的苯环结构有关,含有苯环结构的氨基酸更难生成PAHs。(3)在相同烤制条件下(约240℃),添加不同脂肪酸的烤肠中PAHs的含量随脂肪酸双键数的增加而显著增加(P0.05),脂肪酸的碳链长度对PAHs的生成没有显著性影响(P0.05);外源碳水化合物的分子量越小,越容易生产PAHs,并且R-基为醛基的碳水化合物相比R-基为酮基的碳水化合物更容易生成PAHs;烤香肠中PAHs的形成不受氨基酸极性的影响,但烤肠中添加碱性氨基酸相比酸性氨基酸更容易生成PAHs。(4)添加原花青素和白藜芦醇对烤肠的色泽、pH和质构均没有显著性影响(P0.05);但原花青素和白藜芦醇的添加均能显著提高香肠的抗氧化性,抑制香肠的脂质氧化,同时能够显著降低烤肠中PAHs的含量(P0.05);添加原花青素可以显著增强贮藏0-4d的鲜香肠抗氧化能力,降低烤制后PAHs的含量(P0.05);在贮藏8d后,添加原花青素的香肠中PAHs浓度显著高于对照组,此时香肠中自由基清除能力与对照组无显著性差异(P0.05),添加原花青素香肠中不饱和脂肪酸的含量显著高于对照组(P0.05)。论文研究表明不饱和脂肪酸、碱性氨基酸和小分子醛糖对肉制品中PAHs生成有重要影响,天然抗氧化剂(原花青素和白藜芦醇)能够通过抑制烤肠中的自由基反应进而抑制PAHs的生成。研究结果可为解析PAHs的生成机理提供理论依据,为肉类工业安全生产提供技术保障。
【图文】：

人类,途径

有两个或两个以上苯环的芳香族烷烃类化合物。在室温下，纯的 PAHs 通常色的结晶固体[1]，其物理性质随分子量和结构的变化而变化。PAHs 的蒸发沸点与其分子质量密切相关，分子质量越大，蒸发热越低，沸点越高[2]。含个及以下苯环的 PAHs 被称为轻质 PAHs，而含有四个以上苯环的 PAHs 称质 PAHs。轻质 PAHs 更易挥发，而重质 PAHs 更稳定，且毒性更大[3-4]。很前就有生物学家研究发现重质 PAHs 比轻质 PAHs 具有更强的生物毒性，PAHs 在生物体内通过一系列的生理代谢活动能够产生与细胞分裂过程中相结合的产物，这种代谢产物能够通过与 DNA 分子共价结合，进而导致细丝分裂过程中 DNA 复制和转录出现错误，诱发癌症[5-6]。人类主要通过环境物来摄入 PAHs 具体如图 1 所示。环境中的 PAHs 的主要来源于汽车尾气、厂、发电厂、垃圾燃烧、污水沉积、石油/汽油泄漏、烟草烟雾、烧烤烟雾炭生产等[7-8]。对于非吸烟人群来说，烧烤等高温加工食品是其摄入 PAH要途径，约占 PAHs 摄入总量的 88-98%[10]。食物中的 PAHs 是导致皮肤和的主要因素之一[11]。因此，食品加工过程中的 PAHs 受到人们的广泛关注

苯并芘,合成机理,乙炔

1.3 PAHs 的生成机理1.3.1 Badger-Howard 机理早在上个世纪 50 年代就已展开关于 PAHs 生成机理的探索。Badger[16]等在探索 PAHs 的生成机制时曾提出了大胆的猜想：他认为 PAHs 的生成首先脂肪烃在高温下热解生成碳氢自由基，然后在高温缺氧的条件下经过一系列氢生成不饱和烷烃（例如乙炔等小分子炔烃），这些小分子乙炔在高温下发氢形成乙炔自由基，乙炔自由基与乙炔分子经过加成反应形成乙烯基乙炔，基乙炔自身非常不稳定，极易在高温下聚合环化，形成已基苯等芳香族烷基物，已基苯与不饱和烷烃加成聚合进一步生成丁基苯和四氢化萘，，由于四氢一号碳上氢原子比较活跃，极易与丁基苯发生取代反应，生成一个复杂的中，而中间体的结构不稳定，在高温下经过一系列的反应最终生成 BaP，反应如图 1-2 所示。Badger 等人对于 PAHs 生成机制的猜想是从两分子碳链的脂开始的，而黄靖芬[17]等人认为 BaP 的生成可以由任意一个中间产物开始，定要从两分子碳链的脂肪烃开始。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS251.65

【参考文献】