热加工食品中呋喃和2-烷基呋喃的形成与控制

摘要

呋喃及烷基化呋喃衍生物在大多数热加工食品中普遍存在，呋喃及2-甲基呋喃是已知的可能致癌物质。因此，本论文将呋喃和2-烷基呋喃的形成与食品加工过程相关联，按照从简单到复杂的逻辑顺序，从模拟体系开始，逐步扩展到半真实食品体系和真实食品体系，确定影响呋喃和2-烷基呋喃形成的主要因素，探明其形成规律，为呋喃和2-烷基呋喃的控制和消除策略提供理论依据。本论文主要研究内容与结果总结如下：
　　1.建立了热加工食品中呋喃和2-烷基呋喃的静态顶空-气相色谱-质谱检测方法，对测定方法进行了一系列优化，主要包括：①优化了顶空进样器的操作条件；②探讨了不同类型食品的基质效应；③采用AMDIS自动解卷积软件解析了色谱峰重合的2-乙基呋喃和2,5-二甲基呋喃。在此基础上，采用基质匹配标准校正法测定了市售的13大类食品中的呋喃和2-烷基呋喃（2-甲基呋喃、2-乙基呋喃、2,5-二甲基呋喃、2-丙基呋喃、2-丁基呋喃、2-戊基呋喃）。结果显示：呋喃和2-烷基呋喃的检出率为70.6％，浓度范围在0.5～789.4ng/g之间。本方法简单、快速、可靠，能有效地校正各类食品的基质效应。
　　2.建立了多不饱和脂肪酸模型体系，研究了热加工条件（加热温度、加热时间、pH值等）对模型体系中呋喃形成的影响。研究结果表明：①亚油酸和亚麻酸模型体系中呋喃的含量在pH7.0时最高，pH4.6次之，pH8.7最低；②高温和长时间加热促进了呋喃的形成；③ Fe3+能促进多不饱和脂肪酸氧化生成呋喃；④一定添加量的谷氨酸能够抑制呋喃的形成。
　　3.建立了三种单一模型体系（抗坏血酸、亚油酸、亚麻酸模型体系），同时考察了天然抗氧化剂和人工抗氧化剂对各模型体系中呋喃及2-烷基呋喃形成的影响。实验结果表明：①在抗坏血酸模型中，并非所有的抗氧化剂都能抑制呋喃和2-甲基呋喃的形成，有些抗氧化剂反而促进了呋喃和2-甲基呋喃的形成；随着抗氧化剂添加浓度的升高或降低，呋喃和2-甲基呋喃的生成量大多呈非线性变化趋势；②在多不饱和脂肪酸模型中，BHT、芝麻酚、槲皮素表现出较强的抑制呋喃和2-烷基呋喃形成的能力，但是这三种抗氧化剂中仅槲皮素具有螯合金属离子的活性位点，这说明抗氧化剂的清除自由基能力和螯合金属离子能力均能在抑制呋喃和2-烷基呋喃形成的过程中发挥重要的作用；③在单一模型体系中，随着加热时间的延长，抗氧化剂抑制呋喃形成的能力会而降低；此外，幂函数模型能较好地拟合呋喃的生成量与反应时间之间的关系。
　　4.建立了半真实食品体系—食品乳状液(O/W)模型体系，探讨了常用植物油（花生油、大豆油、葵花籽油、玉米油等）构成的乳状液中呋喃和2-烷基呋喃的形成，以及食用油脂、蛋白质、淀粉、抗氧化剂之间的相互作用对呋喃和2-烷基呋喃形成的影响。研究结果表明：①不同植物油构成的乳状液形成呋喃和2-烷基呋喃的能力各不相同，但是较难用多不饱和脂肪酸含量的高低来评判食用油乳状液形成呋喃和2-烷基呋喃的能力；②某些抗氧化剂（槲皮素、α-生育酚等）不仅没有抑制作用，反而促进了食用油乳状液体系中呋喃和2-烷基呋喃的形成；③食品乳状液体系中呋喃和2-烷基呋喃的形成是是体系中多组分相互作用的体现，而非各个组分单独作用的结果或这些结果的简单累加。
　　5.以真实的食品体系—罐装草莓果酱来研究原料、生产加工工艺条件对最终产品中呋喃和2-甲基呋喃含量的影响。实验结果表明：①糖类、柠檬酸的添加促进了草莓果酱中呋喃和2-甲基呋喃的形成；②高酸性环境下果糖形成呋喃的能力最强；③增稠剂类型对草莓果酱中呋喃的形成有一定影响；④浓缩温度对草莓果酱体系中呋喃和2-甲基呋喃的形成有一定影响；⑤杀菌时间和杀菌温度对草莓果酱中呋喃和2-甲基呋喃的形成无显著影响。在草莓果酱的实际生产过程中，可以从优化原料配方的角度来减少呋喃和2-甲基呋喃的产生，还可以控制合适的加热温度、合理使用柠檬酸调节体系 pH值，以达到抑制呋喃和2-甲基呋喃产生的效果。此外，应注意在尽可能保持产品原有风味和感官特性的前提下优化原料配方和加工参数。

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缩略语表

第1 章 绪论

1.1 概述

1.2 热加工食品中呋喃和2-烷基呋喃的国内外研究进展

1.3 本文研究的目的意义、主要内容和创新之处

第 2章顶空-气相色谱-质谱联用法（HS-GC-MS）同时测定热加工食品中的呋喃和2-烷基呋喃

2.1 引言

2.2 实验材料与仪器

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第 3章热加工条件对多不饱和脂肪酸模型中呋喃形成的影响

3.1 引言

3.2 实验材料与仪器

3.3 实验方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第 4章抗氧化剂对单一模型体系中呋喃和2-烷基呋喃形成的影响

4.1 引言

4.2 实验材料与仪器

4.3 实验方法

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第 5章食品乳状液模拟体系中呋喃和2-烷基呋喃的形成

5.1 引言

5.2 实验材料与仪器

5.3 实验方法

5.4 结果与讨论

5.5 本章小结

第6章 真实食品体系中呋喃和2-烷基呋喃的形成—以罐装草莓果酱为例

6.1 引言

6.2 实验材料与仪器

6.3 实验方法

6.4 结果与讨论

6.5 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 本研究主要结论

7.2 进一步的研究方向

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果