油炸马铃薯制品高丙烯酰胺暴露的成因及危害物综合防控

发布时间：2017-08-29 05:34

  本文关键词：油炸马铃薯制品高丙烯酰胺暴露的成因及危害物综合防控

  更多相关文章： 马铃薯 糖苷生物碱 美拉德反应伴生危害物 丙烯酰胺 晚期糖基化终末产物 杂环胺 竹叶抗氧化物 综合防控

【摘要】：油炸马铃薯制品(薯片、薯条等)是典型的丙烯酰胺(AM)高暴露食品,年全球贸易额接近400亿美元,消费人群以儿童和青少年为主,对人体健康的危害性显著。最新发现,除了AM以外,油炸马铃薯制品中还同时含有蛋白晚期糖基化终末产物(AGEs)、杂环胺(HAAs)等多种美拉德反应伴生危害物,尚未引起人们的关注。本文从马铃薯这种茄科作物原料的特殊性和油炸加工方式的特殊性两个角度切入,系统探讨油炸马铃薯制品高AM暴露的成因：使用模式反应体系确认马铃薯特有的糖苷生物碱(SGA)对AM形成具有促进作用,并探讨其机理；在油炸薯片体系中确认多不饱和脂肪酸(PUFA)对于AM形成有重要影响,并通过模式反应体系研究其形成规律以及使用油溶性抗氧化剂进行抑制的机理。最终,采用实际体系进行验证,在复合油炸薯片中采用4种油溶性天然抗氧化剂对美拉德反应伴生危害物——AM、羧甲基赖氨酸(CML,一种典型AGEs)和两种β-咔啉类HAAs的综合防控效果进行评价。现将主要研究内容及结果汇总如下：1.优化了已有的食品AM检测的UPLC-MS/MS方法,重点是对前处理过程进行简化,并优化了可同步检测食品中14种HAAs的UPLC-MS/MS方法；经方法学论证,证明此两种方法灵敏、稳定、可靠。2.建立了Asn-SGA的模式反应体系,探明SGA对马铃薯基食品的高AM暴露具有较显著影响,在整体水平上至少可使制品中多产生5%的AM。认为其作用机理如下：α-茄碱、α-卡茄碱上的糖基(葡萄糖、鼠李糖、半乳糖)在高温下脱落参与羰氨缩合反应；当α-茄碱与葡萄糖共存时表现出显著的协同增效作用,其机制是由于α-茄碱降低了葡萄糖与Asn生成AM反应的活化能,促进了AM的形成。3.针对油炸加工工艺在AM形成中的促进作用,选择了8种脂肪酸组成差异显著的煎炸用油,在180℃的连续加热条件下,监测油脂氧化导致的各项指标变化及其对复合薯片中美拉德反应伴生危害物形成的影响。发现：煎炸用油中的PUFA比例显著影响了AM和β-咔啉类HAAs的生成量,且随加热时间的延长而大幅增加。推测PUFA的氧化是油炸马铃薯制品中AM大量形成的关键因素之一。4.选择亚油酸、α-亚麻酸和γ-亚麻酸这三种食用油脂中最常见和最重要的PUFA建立模式反应体系,系统地研究PUFA影响AM形成的规律性；并采用响应面预测模型,优化了三种脂肪酸-Asn模式反应体系中AM形成的最适条件。5.选取6种常用的油溶性抗氧化剂：油溶性茶多酚(OTP)、油溶性竹叶抗氧化物(AOB-o)、油溶性迷迭香提取物(RE-o)、维生素E(VE)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)和p-胡萝卜素,采用亚油酸-Asn模式反应体系,研究不同的抗氧化剂对AM形成的影响及其作用机理,表明OTP、AOB-o、RE-o、VE及TBHQ具有抑制效果；进一步应用Logistic-Fermi和Logistic-指数动力学模型对动力学过程进行拟合,表明上述抗氧化剂的抑制作用位点在AM的形成阶段而非消除阶段。6.建立了油炸马铃薯制品生产过程中油溶性抗氧化剂对美拉德反应伴生危害物综合防控的“效价”评价体系。对复合薯片而言,当煎炸用油采用添加了0.01% AOB-o的金棕榈油,同时在面团调制过程中添加0.02%的AOB-AA(水溶性竹叶抗氧化物AOB-w与氨基酸复配,内含50%的AOB-w),可抑制成品中97%的AM、78%的CML和85%以上的HAAs形成,同时使油脂氧化稳定性延长58%,综合效价达到85.64,薯片的食用安全性大幅度提高。本研究结果表明,油炸马铃薯制品高AM暴露的成因除了公认的"Asn-还原糖”途径以外,煎炸油中PUFA的氧化产物与Asn的相互作用对AM的形成同样起到了十分重要的作用。同时,原料中SGA的存在也起到了一定的促进作用。故在全程安全控制的油炸马铃薯制品制造过程设计与构建中,可通过水、油两相中抗氧化剂的使用及煎炸油的选用,实现美拉德反应伴生危害物的综合防控和产品货架寿命延长的理想效果。
【关键词】：马铃薯 糖苷生物碱 美拉德反应伴生危害物 丙烯酰胺 晚期糖基化终末产物 杂环胺 竹叶抗氧化物 综合防控
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS215
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 缩略词表14-21
• 第一章 绪论21-45
• 1.1 美拉德反应21-27
• 1.1.1 美拉德反应的路线21-24
• 1.1.2 美拉德反应的影响因素24-26
• 1.1.3 美拉德反应在食品工业上的应用26
• 1.1.4 美拉德反应伴生危害物26-27
• 1.2 丙烯酰胺(Acrylamide,AM)27-34
• 1.2.1 AM的危害27-29
• 1.2.2 AM在食品中的发现和暴露量29-30
• 1.2.3 AM的风险评估30-31
• 1.2.4 AM在食品中的形成机制31-32
• 1.2.5 AM的检测方法32
• 1.2.6 食品AM含量的控制32-34
• 1.3 晚期糖基化终末产物(Advanced Glycation End-products,AGEs)34-37
• 1.3.1 AGEs对人体健康的可能危害34-35
• 1.3.2 CML的形成机理35
• 1.3.3 CML的检测方法35-36
• 1.3.4 CML形成的影响因素和控制技术36-37
• 1.4 杂环胺(Heterocyclic Aromatic Amines,HAAs)37-42
• 1.4.1 HAAs的分类及其形成37-40
• 1.4.2 Norharman和Harman的潜在危害40
• 1.4.3 Norharman和Harman的检测方法40-41
• 1.4.4 Norharman和Harman形成的影响因素和控制技术41-42
• 1.5 竹叶抗氧化物(Antioxidant of Bamboo Leaves,AOB)42-43
• 1.6 本研究立题依据与目的意义43-45
• 第二章 丙烯酰胺和杂环胺的检测方法优化和分型数据库建立45-78
• 2.1 材料与方法45-53
• 2.1.1 材料与设备45-47
• 2.1.2 研究方法47-53
• 2.2 结果与分析53-77
• 2.2.1 适合于膨化休闲食品基质的UPLC-MS/MS快速检测AM方法优化53-60
• 2.2.2 UPLC-MS/MS检测AM的方法学论证60-63
• 2.2.3 适合于多种食品基质的UPLC-MS/MS快速检测HAAs方法优化63-65
• 2.2.4 杂环胺UPLC-MS/MS检测方法的方法学论证65-69
• 2.2.5 中国大陆市售膨化休闲食品的AM分型数据库建立和分析69-73
• 2.2.6 中国大陆市售膨化休闲食品的HAAs分型数据库建立和分析73-77
• 2.3 讨论77
• 2.3.1 本章建立的美拉德反应伴生危害物检测方法的特点77
• 2.4 本章小结77-78
• 第三章 马铃薯糖苷生物碱促进丙烯酰胺形成的作用研究78-96
• 3.1 材料与方法80-85
• 3.1.1 材料与设备80-81
• 3.1.2 研究方法81-85
• 3.2 结果与分析85-94
• 3.2.1 α-茄碱和α-卡茄碱促进AM形成的作用85-86
• 3.2.2 茄碱促进AM形成的量效关系研究86-87
• 3.2.3 茄碱热裂解产生AM的可能性87
• 3.2.4 模拟薯基实际体系的多元化底物形成AM的协同作用87-88
• 3.2.5 反应速率常数及表观活化能的计算88-90
• 3.2.6 模式反应体系中产物的TOF-MS鉴定90-94
• 3.3 讨论94-95
• 3.3.1 关于高温加工马铃薯食品中高AM含量的成因94-95
• 3.4 本章小结95-96
• 第四章 油品和煎炸过程对薯基食品高丙烯酰胺形成的影响96-124
• 4.1 材料与方法96-102
• 4.1.1 材料与设备96-98
• 4.1.2 研究方法98-102
• 4.2 结果与分析102-119
• 4.2.1 连续加热过程中不同油品对薯片AM含量的影响102-105
• 4.2.2 连续加热过程中不同油品对薯片CML含量的影响105-106
• 4.2.3 连续加热过程中不同油品对薯片HAAs含量的影响106-108
• 4.2.4 油品在连续加热(含间隙式煎炸)条件下脂肪酸组成的变化趋势108-112
• 4.2.5 油品在连续加热(含间隙式煎炸)条件下过氧化值的变化趋势112-113
• 4.2.6 油品在连续加热(含间隙式煎炸)条件下羰基价的变化趋势113-117
• 4.2.7 油品在连续加热(含间隙式煎炸)条件下α-生育酚的变化趋势117-119
• 4.3 讨论119-122
• 4.3.1 油脂种类以及氧化程度对AM形成的影响119-120
• 4.3.2 油炸薯片中除AM外其他美拉德反应伴生危害物120-121
• 4.3.3 油脂氧化促进薯片中HAAs形成的可能机理121-122
• 4.3.4 对食品工业界的启示122
• 4.4 本章小结122-124
• 第五章 丙烯酰胺形成的“多不饱和脂肪酸-天冬酰胺”模式反应体系的建立和优化124-148
• 5.1 材料与方法124-127
• 5.1.1 材料与设备124-125
• 5.1.2 研究方法125-127
• 5.2 结果与分析127-145
• 5.2.1 多不饱和脂肪酸-Asn模式反应体系形成AM的规律127-135
• 5.2.2 多不饱和脂肪酸-Asn模式反应体系生成AM的RSM拟合135-144
• 5.2.3 亚油酸-Asn模式反应体系的反应参数优选144-145
• 5.3 讨论145-147
• 5.3.1 多不饱和脂肪酸与Asn作用形成AM的机理145
• 5.3.2 多不饱和脂肪酸-Asn模式反应体系生成AM的规律145-146
• 5.3.3 硅胶模式反应体系的优势146-147
• 5.4 本章小结147-148
• 第六章 油脂抗氧化剂抑制模拟体系中丙烯酰胺形成的作用机理研究148-166
• 6.1 材料与方法149-154
• 6.1.1 材料与设备149-150
• 6.1.2 研究方法150-154
• 6.2 结果与分析154-162
• 6.2.1 油溶性抗氧化剂抑制亚油酸模式反应体系中AM形成的量效关系研究154-156
• 6.2.2 油溶性抗氧化剂抑制亚油酸模式反应体系中AM形成的动力学研究156-161
• 6.2.3 Logistic-Fermi和Logistic-指数动力学模型结果的比较及选择161-162
• 6.3 讨论162-164
• 6.3.1 关于油溶性抗氧化剂抑制模拟体系中AM形成的量效关系的讨论162-163
• 6.3.2 关于油溶性抗氧化剂抑制模拟体系中AM形成的动力学过程163
• 6.3.3 关于β-胡萝卜素促AM生成机理的探讨163-164
• 6.4 本章小结164-166
• 第七章 油炸薯类制品中美拉德反应伴生危害物的综合防控166-190
• 7.1 材料与方法166-173
• 7.1.1 材料与设备166-167
• 7.1.2 研究方法167-173
• 7.2 结果与分析173-185
• 7.2.1 不同油溶性抗氧化剂抑制油炸薯片中美拉德反应伴生危害物的量效关系173
• 7.2.2 不同油溶性抗氧化剂抑制AM的量效关系173-175
• 7.2.3 不同油溶性抗氧化剂抑制CML的量效关系175-176
• 7.2.4 不同油溶性抗氧化剂抑制HAAs的量效关系176-177
• 7.2.5 不同油溶性抗氧化剂对油炸薯片商品性指标的影响177-180
• 7.2.6 不同油溶性抗氧化剂对薯片油脂氧化稳定性的影响180
• 7.2.7 基于多指标综合考量的油溶性抗氧化剂筛选180-181
• 7.2.8 水油两相综合抑制油炸薯片中美拉德反应伴生危害物181-185
• 7.3 讨论185-189
• 7.4 本章小结189-190
• 第八章 总结、创新点与展望190-194
• 8.1 全文总结190-192
• 8.2 主要创新点192-193
• 8.3 研究展望193-194
• 参考文献194-204
• 附录204-208
• 作者简历208-209
• 读博期间成果209-211
• 致谢211

【参考文献】

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本文编号：751602