热反应肉味香精中5-羟甲基糠醛的形成机理及动力学研究

The saccharide could be degraded or reacted with amino acids into 5-hydroxymethylfurfural (HMF) during heating. HMF is a cytotoxicity compound. Although the HMF safety remains controversial, the HMF content has been limited in some foods by international organizations. Currently, the HMF formation in some sugar-rich foods, such as honey and fruit juice, has been studied at home and abroad. But the HMF formation in thermo-reaction meat flavours with rich in amino acids and peptides should be studied urgently and systematically. In our previous work for honey and cakes, the effects of sugar on HMF formation had been studied. Based on previous study, in this work, we intend to systematically study the kinetics and mechanism of HMF formation in thermo-reaction meat flavours. First, a suitable method for the determination of HMF in meat flavours should be established according to the literatures, and the HMF content is detected in the commercial meat flavours in order to understand the status of its industry. Second, the meat flavours reaction model system is designed including 3 thermo-reaction models. By detecting and analyzing the HMF and intermediates, the influencing factors for the HMF formation are investigated, such as saccharide, amino acids, peptides and reaction conditions. And then, the kinetics and mechanism of HMF formation is summarized. This work aims to provide a basis for the HMF limit of food in our country. It is significant to food safety and the healthy development of meat flavours industry.

在加热条件下，糖发生降解或与氨基酸反应产生5-羟甲基糠醛（HMF）。HMF具有细胞毒性。尽管HMF的安全性仍存在争议，但国际组织已开始对部分食品中HMF的含量进行限定。目前国内外已有对蜂蜜、果汁等高糖食品中HMF形成的相关研究，而对于富含氨基酸和肽的热反应肉味香精体系，急需进行系统研究。前期工作研究了蜂蜜和蛋糕中糖对HMF形成的影响，本项目拟在此基础上，系统地研究热反应肉味香精中HMF的形成机理和动力学。首先，结合文献调研，建立适合肉味香精中HMF的检测方法，并检测市售产品中HMF的含量，以了解行业现状。其次，设计包括3种热反应模型的肉味香精模拟体系，通过检测分析中间产物和HMF，逐步深入研究糖、氨基酸、肽、反应条件等因素对HMF形成的影响。最后，总结归纳出HMF的形成机理和动力学规律。本项目旨在为我国食品中HMF限量标准的制定提供依据，对维护肉味香精行业的健康发展及食品安全具有重要意义。

肉味香精在热反应加工过程中，能够发生焦糖化反应和美拉德反应，生成5-羟甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural, HMF）。当香精体系中5-羟甲基糠醛的含量高于限量时，会产生安全性问题。因此，通过建立肉味香精体系中HMF的检测方法，对HMF的形成机理及动力学规律进行分析，为提高肉味香精的安全与品质提供理论依据。利用建立的肉味香精中HMF定性定量分析高效液相色谱法（high performance liquid chromatography, HPLC），对糖-氨基酸、糖-酶解液和肉味香精3种热反应模型中的HMF进行检测分析，总结归纳出热反应肉味香精中HMF形成的影响因素、机理和动力学规律。.主要结果和结论如下：.（1）建立HPLC法分析肉味香精中HMF的含量，方法检出限为0.35μg/L，定量限为2.82μg/L；经验证，方法重复性、精密度、稳定性良好，相对标准偏差均小于5%，加样回收率为102.71%。.（2）建立6种糖-氨基酸模型体系，对体系中HMF形成的影响因素及动力学进行分析，发现：高温、低pH、长时间以及增加体系中糖和氨基酸（除半胱氨酸）含量均促进HMF的形成；试验条件下，HMF的形成符合一级动力学模型的共8组，符合零级动力学模型的共9组。通过对葡萄糖-谷氨酸模型体系中Amadori化合物的分析发现：在90-110℃，0-6h条件下，Amadori化合物的形成呈先快速增加后缓慢降低的趋势，且随着体系温度的升高，Amadori化合物的降低速度加快。.（3）建立6种糖-酶解液模型体系，对体系中HMF形成的影响因素及动力学进行分析，发现：高温、高糖及延长加热时间均促进HMF的形成；在6种模型体系（90-110 ℃，0-6 h）中，5-羟甲基糠醛的形成均符合零级动力学模型，且随加热温度的升高，速率常数逐渐增大；葡萄糖-酶解液体系中5-羟甲基糠醛含量的积累远高于蔗糖-酶解液体系。.（4）建立糖醋排骨风味香精热反应模型，对原料中HMF含量进行测定，同时考察各原料对香精体系中HMF形成的影响，发现：原料中HMF含量较高的为醋、白芷和大葱（干）；随着辛香料、HVP、酵母膏和醋添加量的增加，香精体系中HMF形成量也相应的增加，猪骨油对HMF的形成无显著影响。