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摘要： 杂环胺(heterocyclic amines,HAs)是肉制品热加工过程中产生的一类具有极强致畸致癌活性的有毒化合物,其中2-氨基-3-甲基咪唑并[4,5-f]喹啉(2-amino-3-methyl-imidazo[4,5-f]-quinoline,IQ)和2-氨基-3,4-二甲基咪唑并[4,5-f]喹啉(2-amino-3,4-dimethyl-imidazo[4,5-f]-quinoline,MeIQ),2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶(2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]-pyridine,PhIP),1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚(1-methyl-9Hpyrido[3,4-b]indole,Harman)和9H-吡啶并[3,4-b]吲哚(9H-pyrido[3,4-b]indole,Norharman)3类HAs在热加工肉制品中较为常见且分布广泛。本文即围绕上述3类HAs,简要分析其形成的途径及机制,并详细阐述外源添加植物多酚抑制HAs形成的作用机制,最后依据现有研究归纳总结出多酚化合物抑制HAs与其化学结构之间的构效关联,为有效利用植物多酚控制热加工肉制品中HAs的形成提供理论指导。
关键词: 杂环胺 ；植物多酚 ；抑制机制 ；自由基 ；活性羰基化合物
被引量
8
摘要： 为了提高食品感官质量和保证饮食健康,人们通常会选择热加工的烹饪方式。在食品热加工过程中,除了赋予食品独特的风味与色泽外,高温还会导致一些有害物质的生成。杂环胺(heterocyclic aromatic amines,HAAs)是一类多在食品热加工过程中产生的有毒化合物,具有致癌性和致突变性,长期摄入还可能导致一些慢性病如帕金森综合征、阿尔兹海默症的发生。β-咔啉类杂环胺,9H-吡啶并[4,3-b]吲哚(Norharman)和1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚(Harman)是热加工肉制品中两种主要的HAAs。随着消费者对食品安全关注度的增加,关于HAAs的未知风险也得到了人们较多关注。本文从β-咔啉类杂环胺Norharman和Harman的形成途径出发,总结了这类物质的抑制方法以及近年来国内外对于β-咔啉类HAAs的分析检测方法研究进展,同时对其毒性研究进展进行了概述,以期为控制热加工肉制品中的β-咔啉类杂环胺生成以及带来的食品安全问题提供一定的理论支撑和参考。
关键词: 咔啉类杂环胺 ；热加工 ；肉制品 ；形成 ；抑制 ；毒性机制
被引量
4
摘要： 杂环胺常见于如禽肉、鱼肉等富含蛋白质的热加工肉制品中,是一类杂环芳香族化合物。杂环胺具有极强的致癌致突变性,通常在肉制品于100℃及以上的高温烹制过程中产生。长期摄入具有高含量杂环胺的肉制品,会增加消费者患肿瘤患癌的风险。天然抗氧化物质具有抗氧化活性,且毒性小,安全性高,现已普遍应用于肉制品加工领域。通过添加天然抗氧化物质抑制肉制品中杂环胺的生成是当前研究热点。本文简要介绍了杂环胺的分类、形成等,并重点综述了近10年天然抗氧化物质对肉制品杂环胺形成的影响研究进展,其中,重点围绕多酚类化合物、黄酮类化合物、香辛料3类具有代表性的天然抗氧化物质对肉制品中杂环胺形成的影响进行了详尽的阐述。最后对未来的研究提出了展望。
关键词: 杂环胺 ；天然抗氧化物质 ；形成 ；肉制品
被引量
8
摘要： 肉制品中杂环胺(heterocyclic aromatic amines,HAAs)主要是由其中的氨基酸、葡萄糖与肌酸(肌酸酐)在高温长时间加工处理下产生的一类多环芳香族化合物,该类物质具有强致癌、致突变作用以及神经、心肌毒性等。本文主要介绍HAAs的分类、危害、形成机制及影响因素,并综述植物提取物对肉制品中HAAs的抑制作用及研究进展,旨在为减控肉制品中的HAAs提供理论依据。
关键词: 肉制品 ；杂环胺 ；形成机制 ；植物提取物 ；抑制作用
被引量
10
摘要： 杂环胺是食品热加工过程中产生的一类有害物质,具有致癌、致突变和神经毒性,其带来的安全风险已经不可轻视。在热加工肉制品领域,针对杂环胺的研究已取得重大进展。然而,在传统植物油领域,尤其是对采用独特的热加工工艺（高温焙炒）的芝麻油,杂环胺的研究严重滞后。目前,芝麻油加工过程中杂环胺的产生规律尚不明确,同时,对杂环胺的减控策略及其作用机制也缺乏系统深入的研究。基于此,本研究以芝麻油中杂环胺为研究对象,探究了加工条件对其产生规律的影响;进一步提出了基于碱性氨基酸溶液和多酚溶液的杂环胺抑制策略,并揭示了其抑制机制;研究了芝麻油脱色过程中杂环胺的吸附脱除效果;最后,还利用吸附剂表面活性剂改性实现吸附增效并阐明了其吸附机制。本研究聚焦于芝麻油加工过程中杂环胺的产生规律和减控机理,致力于降低杂环胺污染风险,提升芝麻油安全性,助力产业健康发展。主要研究内容和结论如下: （1）研究了芝麻油中杂环胺的产生规律。通过建立芝麻和芝麻油中UPLC-MS/MS的杂环胺检测技术,分析了传统焙炒、微波处理、水分调节和压榨制油对杂环胺产生的影响。UPLC-MS/MS方法的回收率在60%–120%之间,相对标准偏差值均小于20%,适用于芝麻和芝麻油中杂环胺的检测。传统高温长时间焙炒会显著促进杂环胺的生成,而微波处理相比传统焙炒表现出更低的杂环胺含量,呈现出好的减控效果。将芝麻水分调节至15%可使焙炒和微波处理时杂环胺含量减少29.50%和45.85%。液压压榨油的杂环胺比螺旋压榨油低31.14%,液压压榨法更适合用于生成低杂环胺的芝麻油。因此,采用调节15%水分、微波处理及液压压榨的协同加工工艺能减少杂环胺的生成。 （2）研究了碱性氨基酸溶液处理对芝麻油中杂环胺的抑制机理。选择赖氨酸、精氨酸和组氨酸3种碱性氨基酸溶液对芝麻进行水分调节,然后焙炒和制油,以确定其对杂环胺的抑制效果,并借助模型体系揭示了抑制机理。碱性氨基酸溶液处理均能抑制杂环胺的形成,组氨酸抑制效果最强,1%添加量时可使芝麻油中杂环胺含量减少64.20%,赖氨酸次之,精氨酸较弱。模型体系显示,碱性氨基酸通过竞争前体物（色氨酸、葡萄糖）、清除活性羰基化合物（甲醛、乙醛）以及抑制中间体（THCA、MTCA）的生成发挥抑制效果。组氨酸对色氨酸的保留效果最佳,而赖氨酸对葡萄糖的消耗、活性羰基化合物清除和中间体抑制能力最优。此外,赖氨酸和精氨酸可通过调节pH值,组氨酸能直接清除杂环胺对杂环胺的抑制有所贡献。总体而言,碱性氨基酸主要通过竞争前体物和阻断中间体生成来抑制杂环胺的形成。 （3）研究了多酚溶液处理对芝麻油中杂环胺的抑制机理。选取五种多酚（绿原酸、表儿茶酸、阿魏酸、儿茶酸和对香豆酸）溶液,考察其对杂环胺的抑制效果,使用电子顺磁共振光谱、中间体检测、量子化学计算阐明其抑制机理。绿原酸和表儿茶酸抑制作用较好且呈剂量依赖性,阿魏酸和表儿茶酸次之,而对香豆酸的抑制效果不明显。0.015%添加量时,绿原酸和表儿茶酸对芝麻油中总杂环胺抑制率分别为86.52%和83.88%。电子自旋共振结果表明,其抑制作用主要归因于它们对自由基（包括碳中心自由基、羟基自由基、烷基自由基及单线态氧）的高效淬灭,进而阻断活性羰基中间体（甲醛/乙醛）及关键前体物（THCA/MTCA）的生成,实现杂环胺抑制。量子化学计算表明,绿原酸因更强的自由基清除能力和分子结合亲和力,抑制效能优于表儿茶酸。 （4）研究了芝麻油脱色过程中杂环胺的吸附脱除效果。考察了脱色过程中常用吸附剂对芝麻油中杂环胺、理化指标和营养成分的影响。结果表明,YS900活性炭对杂环胺的脱除效果最佳,脱除率达到93.93%,活性白土、ZSM-5分子筛、Naβ分子筛、Hβ分子筛和Norit8015活性炭的脱除率分别为75.66%、41.13%、80.84%、88.42%和47.63%,高岭土的脱除率最低（30.31%）。吸附性能与吸附剂添加量、吸附时间、温度、吸附剂的孔径、比表面积和官能团密切相关。吸附处理后,芝麻油的色泽、酸价、过氧化值均得到改善。营养成分保留方面,YS900活性炭在γ-生育酚、总酚和甾醇的保留率分别为81.19%、77.66%和79.84%,表现最优,芝麻木酚素的保留率也达到86.49%。因此,YS900活性炭适用于芝麻油脱色过程中杂环胺吸附脱除。 （5）研究了活性炭表面活性剂改性介导的杂环胺吸附增效机制。对YS900活性炭进行阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和阴阳离子复合表面活性剂改性,探究了其对芝麻油中杂环胺的吸附效果、吸附机制及品质的影响。改性后的活性炭具有高的比表面积（861.94 m2/g–951.2 m2/g）和合适孔径（3.0155 nm–3.0924 nm）,具有更丰富的官能团类型,提高了杂环胺的吸附能力。改性后,杂环胺的脱除率最高提升至97.75%,比未改性活性炭提高了14.02%。吸附过程符合拟二级动力学和Freundlich模型,具有物理吸附和化学吸附的双重作用的多孔非均相吸附机制。改性活性炭显著改善了油脂理化性质,并提升了营养成分的保留率。其中,阴阳离子复合改性活性炭综合性能最优,γ-生育酚、芝麻木酚素和植物甾醇含量分别提高了13.79%、17.66%和21.96%。因此,表面活性剂改性活性炭适用于高效脱除杂环胺,同时兼顾营养成分保留。 综上所述,本论文基于芝麻油加工过程中杂环胺的产生规律,优化加工工艺,进一步提出了应用天然抑制剂以及开发高效吸附剂的杂环胺控制策略,通过“工艺优化-抑制剂阻断-吸附脱除”多级防控生产工艺,为降低芝麻油中杂环胺含量、提升其安全性提供了系统的解决方案,有助于提升芝麻油安全性,助力芝麻油产业的健康发展。
关键词: 杂环胺 ；芝麻油 ；产生规律 ；抑制机理 ；吸附脱除
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。
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)
摘要： 随着肉制品消费量不断增加和人们健康观念的逐渐增强,肉制品热加工过程中杂环胺的检测和控制受到了众多相关研究人员的关注。目前肉制品中杂环胺的检测技术多种多样,主要包括气相色谱法（GC）、气相色谱-质谱法（GC-MS）、高效液相色谱法（HPLC）、液相色谱-质谱/质谱法（LC-MS/MS）、酶联免疫法（ELISA）以及毛细管电泳法（CE）等。应用LC-MS/MS,操作简单、省时、灵敏度高,可以达到在目标范围内杂环胺的测定,因此,LC-MS/MS技术在肉制品中杂环胺的分析确证中应用最为普遍。现阶段利用外源添加物作为抑制肉制品中杂环胺的形成是一种有效的方法;除此之外,通过选择合适的烹调方式和加工条件也能够一定程度的减少杂环胺的生成。基于此,本文首先建立了热加工牛肉饼中18种杂环胺的固相萃取-超高效液相色谱-四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱（SPE-UHPLC-Q-Orbitrap HRMS）检测方法,然后研究了不同热加工条件和含不同羟基数量的多酚对牛肉饼中杂环胺的影响,以期为热加工肉制品中杂环胺的检测和控制提供数据支撑和技术指导。本文的具体研究内容和结果如下:
（1）热加工牛肉饼中18种杂环胺的检测方法研究
建立了热加工牛肉饼中18种杂环胺的SPE-UHPLC-Q-Orbitrap HRMS检测方法。样品经Na OH溶液-乙腈均质,可实现样品中油脂的皂化水解和目标杂环胺的提取。提取液经Strata TM-X-C固相萃取小柱净化后,采用C18（2.1 mm×150mm,2.7μm）色谱柱分离,以乙腈1 mmol/L乙酸铵溶液（含0.05%甲酸）为流动相梯度洗脱,在电喷雾正离子、全扫描和数据依赖性扫描（data-dependent scan）的模式下检测,以保留时间、一级离子质量准确度、二级碎片与库匹配准确定性,以一级离子峰面积结合内标法定量。结果表明,18种杂环胺的质量精确度均小于3×10-6,在0.1-100μg/L的范围内线性良好,相关系数均大于0.997;方法检出限和方法定量限分别为0.02～0.6μg/kg和0.05～2.0μg/kg。加标回收率实验表明,18种杂环胺在3个加标浓度下的回收率为71.3%～114.8%。建立的SPE-UHPLC-Q-Orbitrap HRMS检测方法灵敏度高、结果准确可靠,可应用与热加工牛肉饼杂环胺的检测。
（2）加工条件对牛肉饼中杂环胺形成的影响
考察了不同热加工方式（烘烤、油炸、煎炸）下牛肉饼中杂环胺的种类和含量,重点研究了加热温度、加热时间、原料肉尺寸、锅具、油的种类、原料肉部位、肉饼尺寸等对杂环胺种类和含量的影响规律。结果表明,在烘烤条件下,随着烘烤时间和温度逐渐增加,牛肉饼中杂环胺的含量均呈上升趋势（p<0.05）。在油煎条件下,随着油煎时间的延长和温度的上升,牛肉饼中杂环胺的含量也逐渐增加,且杂环胺生成的种类也随之增加;不同油煎锅下形成的杂环胺含量从高到低依次是电磁炉>铁锅>复合涂层锅>不粘锅;不同油品煎制的牛肉饼中杂环胺总含量为大豆油>菜籽油>花生油>玉米油>橄榄油。采用不同油煎部位煎制的牛肉饼中杂环胺含量从高到低依次为背脊>霖肉>后腿>前腿;不同尺寸的油煎牛肉饼中杂环胺含量从高到低依次为4 cm>6 cm>8 cm>10 cm。在油炸条件下,随着油炸时间增加,牛肉饼中杂环胺的含量呈上升趋势（p<0.05）,不同油品油炸的牛肉饼中杂环胺含量从高到低依次依次为大豆油>菜籽油>花生油>玉米油>橄榄油。
（3）含不同羟基数量的多酚对牛肉饼中杂环胺形成的影响
本文以多酚的羟基数量为切入点,考察了山奈酚、杨梅黄酮、白黎芦醇、3-羟基黄酮、高良姜等5种含不同羟基数量的多酚对煎炸牛肉饼中杂环胺形成的影响。结果表明,在油煎、油炸条件下含不同羟基数量的多酚对IQx等9种杂环胺和杂环胺总量均具有明显的抑制作用,且随着3-羟基黄酮、高良姜、山奈酚、杨梅黄酮、白黎芦醇添加量的增加,其对杂环胺的抑制率持续增大。在油煎牛肉饼中,含不同羟基数量的多酚对杂环胺的抑制能力大小依次是白黎芦醇>3-羟基黄酮>杨梅黄酮>山奈酚>高良姜;在油炸牛肉饼中,含不同羟基数量的多酚对杂环胺的抑制能力大小依次是杨梅黄酮>高良姜>白藜芦醇>山奈酚>3-羟基黄酮。多酚中的羟基数量对杂环胺含量的影响规律及其作用机制仍需要进一步研究。
关键词: 杂环胺 ；检测方法 ；加工条件 ；多酚
摘要： 杂环胺（Heterocyclic aromatic amines,HAs）是富含蛋白质的食物在热加工过程中形成的一类致癌致畸性化合物。研究表明,天然产物是HAs抑制剂的重要来源。花椒叶（Zanthoxylum bungeanum Maxim.leaves）作为花椒的一大副产物,具有较高的食用价值和药用价值,但关于花椒叶对肉制品中HAs作用效果的研究尚未见报道。因此,本研究以花椒叶醇提物（Zanthoxylum bungeanum Maxim.leaves alcohol extract,ZME）为研究对象,探讨ZME对烤牛肉饼品质特性和HAs形成的影响,并针对ZME主要富含的3种多酚化合物,深入分析多酚化合物抑制HAs形成的机理,旨在为抑制肉制品热加工过程中HAs的形成提供理论依据。具体研究内容和结果如下:1.ZME对烤牛肉饼杂环胺形成的影响将ZME添加至烤牛肉饼中,探讨ZME添加量（0.15、0.30、0.45 g/kg）对烤牛肉饼的烤制损失、色泽、质构特性和HAs的形成及其前体物的影响。结果表明,ZME的添加显著降低了烤牛肉饼的烤制损失（P<0.05）;L*值、a*值和b*值均呈降低趋势（P<0.05）;硬度、咀嚼性提高（P<0.05）。在未添加ZME的烤牛肉饼中共检测出7种HAs,分别为2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶（2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]-pyridine,PhIP）、2-氨基-3-甲基咪唑并[4,5-f]喹啉（2-amino-3-methyl-imidazo[4,5-f]-quinoline,IQ）、2-氨基-3,4-二甲基咪唑并[4,5-f]喹啉（2-amino-3,4-dimethylimidazole[4,5-f]quinoline,Me IQ）、2-氨基-3,8-二甲基咪唑并[4,5-f]喹喔啉（2-amino-3,8-dimethyl-imidazo[4,5-f]-quinoxaline,8-Me IQx）、1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚（1-methyl-9H-pyrido[3,4-b]indole,Harman）、9H-吡啶并[3,4-b]吲哚（9H-pyrido[3,4-b]indole,Norharman）和2-氨基-9H-吡啶并[2,3-b]吲哚（2-amino-9H-pyrido[2,3-b]indole,AαC）,总HAs含量为6.17 ng/g。ZME对不同种类HAs形成的影响不同。其中,0.45 g/kg醇提物对PhIP、IQ、Me IQ、Harman和AαC的抑制率分别达到71.76%、78.02%、49.07%、35.82%和100%;而0.45 g/kg醇提物却促进了8-Me IQx和Norharman的形成。添加ZME显著抑制烤牛肉饼中总HAs的形成（P<0.05）,0.45 g/kg ZME对总HAs的抑制率最大,为39.87%。因此,在实际生产过程中,当以总HAs为评价指标时,建议选择0.45 g/kg的ZME添加量。进一步分析ZME对烤牛肉饼中HAs前体物的影响,结果显示前体物的消耗随着ZME添加量的增加呈降低趋势;相关性分析结果表明HAs的形成与多种游离氨基酸存在显著相关关系（P<0.05）,其中,PhIP的形成与Phe、Ala和His呈显著负相关关系（P<0.05）;IQ与Gly、Ala和His,Me IQ与Ala均表现出显著负相关性（P<0.05）。2.花椒叶主要多酚抑制PhIP形成及机制研究PhIP是热加工肉制品中最为常见的HAs之一,也是我国居民日均HAs摄入量的最大贡献者,ZME能够显著抑制烤牛肉饼中PhIP的形成,因此以PhIP为研究对象,分别建立真实肉品体系（烤牛肉饼）和化学模型体系（苯丙氨酸-肌酐-葡萄糖模型）,进一步探究ZME中的主要多酚化合物:绿原酸、金丝桃苷和槲皮苷对PhIP形成的影响,探索多酚化合物抑制PhIP形成的可能机制。结果表明,3种多酚化合物均能有效抑制PhIP的形成（烤牛肉饼中绿原酸处理组除外）。在两个体系中,金丝桃苷和槲皮苷对PhIP形成的抑制效果均随其添加水平的增加而逐渐增强,45μg/g金丝桃苷表现出最好的抑制PhIP形成的效果,最大抑制率分别为76.19%和63.86%。绿原酸能够显著抑制模型体系中PhIP的形成（P<0.05）,最大抑制率为61.77%;但较高添加量对烤牛肉饼中PhIP的形成却表现出显著的促进作用（P<0.05）。气相色谱-质谱联用（Gas chromatography-mass spectrum,GC-MS）分析表明,3种添加物均显著降低了模型体系中苯乙醛的含量（P<0.05）,其对苯乙醛的清除能力均随着添加量的增加而增强。相关性分析结果表明,金丝桃苷和槲皮苷在两个体系中对苯乙醛的清除能力与其对PhIP的抑制作用之间均呈现良好的相关性,而绿原酸的相关性较差。进一步的超高效液相色谱-串联质谱（Ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS）和碰撞诱导裂解（Collision-induced dissociation,CID）分析发现金丝桃苷和槲皮苷能够在其A环上的C-6和C-8位与苯乙醛发生亲电取代反应形成4种多酚-苯乙醛加合物,即8-C-（E-苯基乙烯基）金丝桃苷、6-C-（E-苯基乙烯基）金丝桃苷、8-C-（E-苯基乙烯基）槲皮苷和6-C-（E-苯基乙烯基）槲皮苷,从而清除苯乙醛,阻止其与肌酐反应,最终阻断PhIP的生成。3.花椒叶主要多酚抑制IQ和Me IQ形成及机制研究IQ型HAs（主要包括IQ和Me IQ）在Salmonella/microsomal活体检定试验中表现出最强的致突变活性,但目前国内外对IQ型HAs的研究多停留在抑制现象,关于植物多酚抑制IQ型HAs形成的作用机制尚不明晰。基于此,以IQ和Me IQ为研究对象,分别探究ZME中的3种主要多酚化合物对真实肉品体系（烤牛肉饼）和化学模型体系（甘氨酸-肌酐-果糖模型）中IQ和Me IQ形成的影响,探索可能的抑制机制。结果表明,3种多酚化合物在3个添加水平条件下均显著抑制两个体系中IQ和Me IQ的形成（P<0.05）,并且对于绿原酸和槲皮苷处理组,抑制活性均随其添加量的增加逐渐增强（模型体系中槲皮苷对Me IQ的抑制活性除外）;金丝桃苷对两种HAs的抑制活性则随添加量的增加呈现先减弱后增强的趋势。在烤牛肉饼中,15μg/g绿原酸对IQ和Me IQ形成的抑制效果最强,抑制率分别为74.58%和59.83%;在模型体系中,添加0.09 m M的金丝桃苷对IQ表现出最强的抑制作用（P<0.05）,抑制率高达76.58%;添加0.08 m M槲皮苷对Me IQ表现出最强的抑制作用,抑制率为76.73%。IQ型HAs的形成过程涉及到自由基的参与,本研究通过2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物（2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinyloxy,TEMPO）试验和N-叔丁基-α-苯基硝酮（N-tert-butyl-α-phenylnitrone,PBN）自由基捕获后的电子自旋共振（Electronic spin resonance,ESR）技术证实了IQ和Me IQ的形成过程中有自由基的参与;根据ESR波谱计算出超精细耦合常数a N=15.0 G,a H=3.71 G,表明加热过程中形成了碳中心自由基。3种添加物均能够显著抑制两个体系中碳中心自由基的生成,绿原酸对该自由基的清除活性相对最强,在两个体系中的最大清除率分别为54.58%和88.88%。除自由基外,由美拉德反应产生的吡啶和吡嗪也是IQ型HAs产生的基础,进一步采用GC-MS分析模型体系中该类衍生物的生成情况,共检测到2,5-二甲基吡嗪（2,5-Dimethylpyrazine,2,5-DMP）、2,6-二甲基吡嗪（2,6-Dimethylpyrazine,2,6-DMP）、2,3,5-三甲基吡嗪（2,3,5-Trimethylpyrazine,Tr MP）和2,3,5,6-四甲基吡嗪（2,3,5,6-Tetramethylpyrazine,TMP）4种吡嗪衍生物,3种多酚均表现出良好的抑制吡嗪衍生物形成的能力,抑制率均大于80%。上述结果表明绿原酸、金丝桃苷和槲皮苷抑制IQ和Me IQ形成的机制可能是通过清除碳中心自由基以及抑制美拉德反应产物吡嗪的形成来实现。
关键词: 花椒叶醇提物 ；烤牛肉饼 ；杂环胺 ；多酚 ；多酚-苯乙醛加合物
摘要： 红柳,用于烤羊肉和作为维吾尔族及哈萨克族等的传统药材,已有数百年的历史。受中华传统文化的启发,深入探究红柳对烤羊肉感官品质及安全性的影响,对弘扬中华传统文化和健康中国具有重要的历史意义和现实意义。本文选用已广泛人工种植的多枝柽柳为研究对象,首先研究了多枝柽柳皮提取物(Tamarix ramosissima bark extract,TRE)中的多酚组成、抗氧化及抗菌活性,探讨了 TRE对烤羊肉饼感官品质及有害物质形成的影响,尤其针对TRE及其3种主要多酚化合物抑制烤羊肉饼中杂环胺(Heterocyclic aromatic amines,HAs)形成的机制进行了探索,旨在为抑制肉制品热加工过程中杂环胺的形成提供理论依据。具体研究内容和结果如下:1.TRE的提取、多酚组成及抗氧化、抗菌活性研究采用超声波辅助萃取,获得TRE提取的最佳工艺条件为:乙醇体积分数为71.2%,料液比为1:20,超声功率为750 W,超声时间为30 min,在该试验条件下,TRE的多酚含量为323.45 mg/g,总黄酮含量为87.32 mg/g。通过超高效液相色谱-串联质谱(Ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)技术分析,主要得到13种多酚类化合物,其中含量最高的4种多酚化合物分别为异鼠李素(36.91μg/mg)、高车前素(28.79 μg/mg)、蓟黄素(13.35μg/mg)和槲皮素(4.21μg/mg),并且高车前素和蓟黄素是首次从柽柳属植物中分离获得。所得到的TRE表现出良好的抗氧化活性,TRE对DPPH自由基清除活性的IC50值为117.05μg/mL,还原力的EC50值为93.77 μg/mL;同时TRE对食源性病原菌也表现出有效的抑制活性,其中单核增生性李斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)对TRE最敏感,其最低抑菌浓度(MIC)值为5mg/mL,最小杀菌浓度(MBC)值为10mg/mL,其次是金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和志贺氏菌(Shigella castellani),并且TRE 对革兰氏阳性菌的抑制活性明显高于革兰氏阴性菌。2.TRE对烤羊肉饼品质的影响将TRE添加至烤羊肉饼中,探索其对烤羊肉饼水分含量、保水能力、嫩度、色泽、质构、蛋白质和脂肪氧化及风味特性的影响,并结合感官评定,对添加TRE的烤羊肉饼进行总体评价。TRE的添加显著增加了烤羊肉饼中的水分含量(P<0.05),显著降低了烤制损失率(P<0.05),提高了羊肉饼的保水能力;烤制25和35 min时,TRE处理组的剪切力值显著低于对照组(P<0.05),表明TRE的添加对羊肉饼的嫩度有一定的改善作用;随着TRE添加量的增加,羊肉饼的L*和b*值均呈降低趋势,而a*值则呈增高趋势;0.30 g/kg和0.45 g/kgTRE的添加显著降低羊肉饼的硬度（P<0.05),当烤制时间分别为15、25和35 min时,0.45 g/kg处理组烤羊肉饼的硬度比对照组分别降低了 32.64%、28.08%和9.12%;随着TRE添加量的增加,羰基含量和TBARS值呈显著降低趋势(P<0.05),而总巯基含量呈显著增高趋势(P<0.05),表明TRE的添加水平越高,蛋白质和脂肪的氧化程度越低;TRE添加后明显增加了挥发性风味物质的总种类数和总含量,并且也明显增加了烃类化合物和酯类化合物的种类,而对醇类、酮类、杂环类化合物的种类数量没有明显的影响;感官评分结果显示,TRE的添加对烤羊肉饼的色泽、嫩度和总体可接受度无显著影响(P>0.05),而显著增加了烤羊肉饼的风味评分(P<0.05),表明TRE的添加未对烤羊肉饼的感官品质产生不利影响,却使其风味更优。3.TRE对烤羊肉饼有害物质形成及其前体物的影响将TRE添加至烤羊肉饼中,探索其对烤羊肉饼HAs和多环芳烃类化合物(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)形成的影响,同时分析其前体物含量的变化情况。结果显示,3个浓度水平TRE的添加均能够显著降低烤羊肉饼中2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶(2-amino-l-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]-pyridine,PhIP)、2-氨基-3-甲基咪唑并[4,5-f]喹啉(2-amino-3-methyl-imidazo[4,5-f]-quinoline,IQ)、2-氨基-3,4-二甲基咪唑并[4,5-f]喹啉(2-amino-3,4-dimethyl-imidazo[4,5-f]-quinoline,MeIQ)和 2-氨基-3-甲基-9H-吡啶并[2,3-b]吲哚(2-amino-3-methyl-9H-pyrido[2,3-b]indole,MeAαC的形成(P<0.05),其中抑制率最高的处理组是烤制15 min,TRE添加量为0.30 g/kg,抑制率高达71.67%;其次为烤制25 min,TRE添加量为0.45 g/kg的处理组,抑制率为70.83%;总体上,TRE的添加表现出良好的抑制总HAs、极性 HAs 和国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer,IARC)认定致癌的4种HAs形成的能力;在实际生产过程中,当以总HAs为评价指标时,烤制15 min时TRE的添加量宜选择0.15 g/kg,而烤制25 min以上时,宜选择0.30 g/kg作为添加浓度。对于多环芳香烃类化合物,所有处理组均未检测到苯并(α)芘(低于最低定量限0.5 μg/kg)。对于前体物,3个烤制时间条件下添加0.15和0.45 g/kg TRE处理组的葡萄糖含量显著高于对照组(P<0.05),而羊肉饼中肌酐的浓度则随TRE的添加总体上呈显著降低趋势(P<0.05);烤制后所有处理组的游离氨基酸含量均显著降低(降低率为22.26%～77.18%),不同浓度TRE的添加对游离氨基酸的消耗有一定的减缓作用,尤其是 Asp、Thr、Ser、Phe、Lys、His 和 Arg。4.TRE抑制杂环胺形成的机制研究以PhIP为研究对象,分别研究TRE及其3种主要多酚类化合物(异鼠李素、高车前素和蓟黄素)在化学模型体系和烤羊肉饼中对PhIP形成的影响,探索TRE及其多酚化合物抑制PhIP形成的可能机制。结果显示,4种添加物在3个添加水平条件下均显著抑制烤羊肉饼和化学模型体系中PhIP的形成(P<0.05),并且除蓟黄素外,其他3组添加物对PhIP形成的抑制率呈浓度依赖性;在烤羊肉饼中,当TRE添加水平为0.15、0.30和0.45 mg/g时,PhIP的浓度分别为0.36、0.24和0.14 ng/g,相应的抑制率分别为25.00%、50.00%和70.83%;抑制效果最强的是添加0.45 mg/g TRE处理组,抑制率高达70.83%,其次是添加18.0 μg/g异鼠李素处理组,抑制率为69.82%;在化学模型体系中,3种多酚化合物对PhIP形成的抑制活性有一定差异,PhIP的生成量随异鼠李素和高车前素添加量的增加呈显著降低趋势(P<0.05),而蓟黄素的不同添加水平之间无显著差异(P>0.05),添加37.5和25.0 mg/mLTRE处理组表现出最高的抑制活性,抑制率分别为69.11%和72.85%,显著高于其他各组(P<0.05);4种添加物均能够显著减少模型体系中苯乙醛的含量(P<0.05),苯乙醛的残留量为0.02～0.14mmol/L,其对苯乙醛的清除能力均随着添加量的增加而增强,TRE具有相对最强的苯乙醛清除能力,3个添加水平对苯乙醛的清除率相应地分别为87.54%、82.16%和86.57%,并且各水平之间的清除率差异不显著(P>0.05)。相关性分析结果显示,TRE、异鼠李素和高车前素对苯乙醛的清除能力以及对化学模型和烤羊肉饼中PhIP的抑制效果均表现出良好的相关性,其中TRE和异鼠李素的相关性相对最强,TRE的R2值分别为0.9050和0.9147(P<0.01),异鼠李素的R2值分别为0.8495和0.9040(P<0.01),呈极显著正相关关系;高车前素对苯乙醛的清除以及对两个体系中PhIP的抑制效果也呈显著正相关关系,其相关指数R2值分别为0.7729和0.7710(P<0.05),而蓟黄素对两个体系中PhIP的抑制活性与其对苯乙醛的清除活性之间的相关性较差(P>0.05)。多酚类化合物能够通过与苯乙醛发生反应形成相应的加合物而将其捕获清除,进而抑制PhIP的形成,在本研究中,从化学模型体系中共分离获得3种多酚-苯乙醛加合物,分别为 8-C-(E-苯乙烯基)异鼠李素(8-C-(E-Phenylethenyl)isorhamnetin)、6-C-(E-苯乙烯基)异鼠李素(6-C-(E-Phenylethenyl)isorhamnetin)及 8-C-(E-苯乙烯基)高车前素(8-C-(E-Phenylethenyl)hispidulin),同时采用UPLC-MS/MS及碰撞诱导裂解(Collision-induced dissociation,CID)分析对其进一步结构鉴定,确认苯乙醛能够在异鼠李素A环C-6或C-8位以及高车前素A环C-8位发生亲电取代反应而生成3种多酚-苯乙醛加合物,而在同样的条件下未检测到蓟黄素与苯乙醛发生直接反应的加合物。上述结果证实,TRE、异鼠李素及高车前素抑制PhIP形成的机制能够通过捕获反应体系中的苯乙醛进而形成多酚-苯乙醛加合物实现,阐明在烤羊肉饼中TRE抑制杂环胺形成的机制之一是多酚-苯乙醛加合物的形成。
关键词: 多枝柽柳皮提取物 ；烤羊肉饼 ；杂环胺 ；多酚
被引量
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