酱油生产过程中羧甲基赖氨酸和5-羟甲基糠醛的同步检测及其抑制研究

发布时间：2020-11-08 08:53

　　 酱油是我国国民日常生活中重要的调味品之一,其中危害性成分的检测和抑制对保障酱油品质安全具有重要意义。羧甲基赖氨酸(Nε-(carboxymethyl)lysine,CML)和5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,5-HMF)作为酱油中的危害性成分,有诱导人体多种慢性疾病乃至癌症的风险。因此,检测酱油中CML和5-HMF的含量并抑制其形成对于提高酱油产品的安全性十分重要。目前关于酱油中CML和5-HMF的检测方法准确率较低,且局限于成品酱油的检测,缺乏对酱油生产过程中危害性成分变化情况的监控。本论文采用高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)技术,建立了一种酱油中游离态CML和5-HMF同步检测的方法,有效提高了检测效率。测定并分析了酱油生产过程各环节CML和5-HMF的含量变化及其关键控制点,扩大了酱油中危害物的监测范围。同时,进一步探究了三种天然抗氧化剂(表儿茶素没食子酸,EC;表没食子儿茶素没食子酸酯,EGCG;抗坏血酸,VC)对于酱油模拟体系和真实体系中CML和5-HMF的抑制效果,为酱油生产及使用过程中CML和5-HMF的抑制提供了理论基础。本论文的主要内容及研究成果如下:(1)酱油中游离态CML和5-HMF同步检测方法的构建采用液相色谱-质谱联用系统,从前处理手段、色谱条件和质谱检测参数方面进行优化和筛选,建立了一种同步检测酱油中游离态CML和5-HMF的方法。该方法检测时间为5 min,CML和5-HMF最低检测限分别为0.3 ng/mL和6.0 ng/mL,二者回收率为98~102%,RSD在4~12%之间,表明该方法具有高效率、高灵敏度、高准确率和较优的精密度。(2)酱油生产过程中CML与5-HMF的检测及相关性分析测定了酱油原料、酱油发酵过程和多种成品酱油中还原糖、蛋白质和水分的含量及三项酱油品质指标,同时检测了各环节样品中CML和5-HMF的含量。将各项检测结果进行对比和Spearman相关性分析,结果表明:酱油原料、酱油调配环节和酱油种类是影响酱油中CML和5-HMF水平的关键控制点,其中酱油原料中CML的含量是影响酱油生产过程中CML水平的主要因素,调配环节是导致酱油样品中5-HMF水平升高的主要因素,不同成品酱油中CML和5-HMF水平的高低具有协同性。(3)天然抗氧化剂对模拟体系中的CML和5-HMF的影响建立不同类型的酱油模拟体系,探究加热时间、天然抗氧化剂的类型及其添加量对CML和5-HMF生成过程的影响。结果表明美拉德反应模拟体系中底物的差异、天然抗氧化剂的种类和添加量均会对体系中CML和5-HMF的含量产生影响。一定浓度的EC和VC可以抑制体系中5-HMF的形成,一定浓度的EGCG可抑制体系中CML的形成。VC对体系中已存在的CML和5-HMF的清除能力最强。(4)热处理和天然抗氧化剂对酱油体系中CML和5-HMF含量的影响以真实酱油体系作为研究对象,由于酱油在酿造及使用过程中均会有热处理环节,因此综合考察热处理手段和天然抗氧化剂对酱油体系中CML和5-HMF的影响。在真实酱油体系中EC、EGCG和VC均可以在一定条件下减少CML和/或5-HMF含量,作用效果会受到热处理过程和剂量浓度两方面的影响。本研究建立的酱油中游离态CML和5-HMF同步检测的HPLC-MS/MS方法,为各类液体调味品及饮料中危害物的检测提供了技术参考。天然抗氧化剂和热处理对酱油体系中CML和5-HMF水平的调控研究为降低真实食品体系中危害物含量提供可靠的理论基础。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS264.21;O657.63
【部分图文】：

图 1-1 2004~2018 我国酱油的产量Figure 1-1 The output of soy sauce in China from 2004 to 20181.1.2 酱油的生产工艺酱油的分类有多种方式，可以根据产品的生产工艺分为高盐稀态酿造酱油、低盐固态酿造酱油、配制酱油等；也可以根据原料差异分为黄豆酱油、海带酱油、草菇酱油等；还可以根据酱油的市场要素进行分类，如依照产品的市场定位和功能，可分为儿童酱油、凉拌酱油、寿司酱油、富铁酱油等。酱油中特殊成分含量会因为工艺不同或市场定位不同而有所差异，但衡量酱油品质的指标是统一的。根据现有标准，酱油品质的高低主要受三个指标影响：可溶性无盐固形物、全氮量（以氮计）和氨基酸态氮（以氮计）。不同的指标参数共同决定了酱油的等级（表 1-1），就酱油等级差异与酱油市场认可度而言，特级和一级酱油普遍被认定为高端酱油，二级

图 1-2 高盐稀态酱油的生产工艺Figure 1-2 The production process of high-salt soy sauce with liquid state1.2 美拉德反应概述1.2.1 美拉德反应历程美拉德反应（Maillard Reaction，RM）是氨基化合物（氨基酸、肽和蛋白质）与羰基化合物（糖类）发生的一系列复杂反应，广泛存在于食品加工、包装及储藏过程中最早由法国著名科学家 Louis Camille Maillard[3]于 1912 年提出。1953 年 Hodge[4]对美拉德反应的机理提出了系统的解释，将美拉德反应过程为三个阶段：Ⅰ 起始阶段1、还原糖（如葡萄糖）与具有游离氨基的化合物（如含有 ε-氨基的赖氨酸，末

处理方式均会对 5-HMF 的浓度产生影响[37]。针对 5-HMF 对人体的危害性，Capuano 等[38]研究表明在 Caco-2 细胞体系中，5-HMF 的转运和吸收效率随着浓度的增加而增加。通过使用同位素标记 5-HMF 进行的一些实验清楚地证明，饮食中的 5-HMF 主要通过尿液快速代谢和排泄，同时在肾脏、膀胱和肝脏中有少量共价结合[39]。高浓度的 5-HMF 具有细胞毒性，对眼睛、上呼吸道、皮肤和粘膜有刺激性已得到证实[40]。Janzowski 等[41]学者研究表明人体不可避免地会摄入 5-HMF，每人每日摄入量低于 60 mg 为宜。但目前，关于其致癌性仍具有一定争议。5-HMF 的形成途径主要包括美拉德反应和焦糖化反应，因此食品中 5-HMF 的含量与褐变程度具有高相关性[42]。食品加工过程中的诸多因素（pH、压力、温度等）和食物组成成分对 5-HMF 和糠醛生成量的均具有显著性影响[43, 44]，改变食品的加工温度和时间可以有效降低食品中 5-HMF 的浓度，但同时也会一定程度上影响产品最终的质量和消费者可接受程度。到目前为止，还没有专门针对降低食品中 5-HMF 的策略。
【参考文献】

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本文编号：2874559