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间二羟基结构类多酚对杂环胺PhIP生成的抑制作用及机制研究认领

作者：

徐燕

学位授予单位：

仲恺农业工程学院

摘要：

杂环胺（heterocyclic aromatic amines,HAAs）是肉类等富含蛋白质的食物在热加工过程中常产生的一类具有强致癌性、致突变性化合物。其中,2-氨基-1-甲基-6-苯基-咪唑[4,5-b]吡啶（PhIP）是最常出现和含量相对较高的HAAs之一。国际癌症研究机构（IARC）在2017年就已将PhIP列为2B类致癌物,一些研究也表明PhIP的摄入和癌症的发生呈显著的正相关。因此,PhIP的减控受到了众多相关研究人员的关注。添加天然多酚或富含多酚的植物提取物是目前研究最多的抑制PhIP生成的最有效方法之一,但其选择具有较强的经验依赖性。此外,这些研究大部分只考察了多酚对PhIP的抑制效果,只有少数研究了其抑制机制。多酚抑制PhIP生成的机制,尤其是多酚结构与抑制PhIP生成效果之间的构-效关系仍未得到详细阐明。鉴于此,本文首先建立了模拟体系和烤猪肉饼体系中PhIP及其主要前体物和可能中间产物的检测方法;解析了加工条件对模拟体系和烤猪肉饼体系中PhIP及其前体物和中间产物的影响规律;研究了间二羟基结构类多酚对PhIP生成的抑制作用,并重点分析了间二羟基结构类多酚分子中的额外羟基数量和位置与抑制PhIP生成之间的构-效关系;采用液相色谱串联质谱、化学计量学多元统计等手段,通过解析PhIP及其前体物和中间产物的相关性,明确发生变化的关键前体物质和可能生成的中间产物并推测其转化途径,进而阐明间二羟基结构类多酚对PhIP生成的抑制机制。主要研究内容和结果如下: （1）PhIP及其主要前体物和可能中间产物检测技术体系的构建。基于HPLC-Q-Orbitrap-HRMS和GC-MS技术,建立了模拟体系中PhIP及其4种前体物（苯丙氨酸、肌酐、肌酸、葡萄糖）和可能中间产物（甲醛、乙醛、苯乙醛）的检测方法。结果表明,在优化后的前处理和仪器条件下,苯乙醛在50-200μg/kg范围的线性良好（R2≥0.9939）,其他7种目标物在1-5000μg/L的浓度范围内线性关系良好（R2≥0.9925）。8种目标物的仪器检出限（S/N=3）在0.3-15μg/kg之间,定量限在1-50μg/kg之间。化学模拟体系下,通过8种目标物的添加回收实验,回收率范围为86.3-119.2%,精密度RSD（n=6）范围为0.5-6.9%。将建立的方法应用于烤猪肉饼样品中8种目标物的检测,通过实际样品的添加回收实验,回收率范围为81.2-104.6%,精密度RSD（n=6）范围为1.4-7.8%。本方法准确、快速,前处理操作简单,适用于化学模拟体系和热加工肉制品中PhIP及其4种前体物和可能中间产物的检测和监控。（2）加工条件和间二羟基结构类多酚对PhIP及相关物质的影响规律研究。建立了葡萄糖/肌酸/肌酐/苯丙氨酸的化学模拟体系,研究了温度、时间和前体物浓度对模拟体系中PhIP及相关物质的影响规律;分析了加工条件（加热温度、时间、肥瘦比）和槲皮素、柚皮素、山奈酚三种间二羟基结构类多酚对烤猪肉饼中PhIP及相关物质的影响。结果表明,化学模拟体系中,加热温度和时间、四种前体物浓度对PhIP及其相关物质均具有显著性影响（P<0.05）,当加热时间为200min,温度为220℃,苯丙氨酸、肌酐、肌酸、葡萄糖四种前体物添加的浓度分别为10 mmol/L、20 mmol/L、20 mmol/L、20 mmol/L时,PhIP生成量最高。烤猪肉饼体系中,随着肥肉比例的增加,PhIP及其中间产物苯乙醛的含量也显著（P<0.05）增加。主成分分析显示,烤制温度和时间对烤猪肉饼中PhIP及其前体物和中间产物均产生明显的影响。槲皮素、柚皮素、山奈酚对PhIP、苯丙氨酸、苯乙醛、乙醛含量均有显著性影响（P<0.05）,且呈剂量依赖性,其中,1%的添加量对PhIP的抑制率可达99%以上。（3）间二羟基结构类多酚对PhIP生成的抑制机制研究。研究了8种间二羟基结构类多酚对化学模拟体系中PhIP及其前体物和中间产物含量的影响;分析了间二羟基结构类多酚结构以外,其他环上的羟基数目和位置对PhIP生成的抑制作用;进一步基于LC-MS技术分析并鉴定了化学模拟体系中发生变化的前体物质、关键中间产物及可能的加合物。结果表明,白藜芦醇、柚皮素、芹菜素、木犀草素、杨梅素、山奈酚、高良姜素、槲皮素8种间二羟基结构类多酚均对化学模拟体系中PhIP的生成产生显著的（P<0.05）抑制作用,且具有剂量依赖性。在5.0mg/m L的添加浓度范围内,同一浓度下,柚皮素对PhIP的抑制率最高,槲皮素和山奈酚抑制率次之。间二羟基结构类多酚对PhIP生成的抑制作用可能取决于其结构中羟基的位置而不是羟基的数量,其中多酚中C环3-位的羟基对PhIP生成的抑制显著增强,同时出现在B环3’-位置和C环3-位置的羟基会进一步增强其对PhIP生成的抑制作用。通过LC-MS对添加间二羟基结构类多酚后模拟体系中加合产物的分析表明,间二羟基结构类多酚主要通过与中间产物苯乙醛发生亲电芳香族取代反应,形成新的加合物,从而阻断由苯乙醛生成PhIP的途径,实现对PhIP生成的抑制。

摘要译文

关键词：

杂环胺; 生成途径; 间二羟基结构类多酚; 抑制机制; 主成分分析(PCA)

学位年度：

2023

学位类型：

硕士

学科专业：

食品加工与安全（专业学位）

导师：

董浩

中图分类号：

TS251.1[基础科学]

学科分类号：

0822[轻工技术与工程];083202[农产品加工及贮藏工程]

D O I：

10.27700/d.cnki.gzcny.2023.000015