《美拉德產物中HMF和4-MeI的形成機理與反應過程控制研究》是依託華南理工大學，由於淑娟擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：美拉德產物中HMF和4-MeI的形成機理與反應過程控制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：於淑娟
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題以葡萄糖-胺（氨）類物質的美拉德反應體系為研究對象，以13C標記碳鏈上不同C原子的葡萄糖為起始反應物，分離亞胺、N-脫氧果糖基胺基酸、二羰基化合物、5-羥甲基糠醛（HMF）和4-甲基咪唑（4-MeI）等所有含13C標記的美拉德反應中間產物，監測各產物在反應過程中經歷的途徑；探索形成HMF和4-MeI的決定性前體化合物以及前體化合物衍生為HMF和4-MeI的機理,研究游離氨、伯胺和仲胺之間經美拉德反應形成HMF和4-MeI的差異性。根據電場極矩誘導美拉德反應過程中電子轉移等前期研究結果，運用物理與化學等具體技術調節和改變反應體系的環境，研究HMF和4-MeI的前體化合物降解形成HMF和4-MeI的過程機理。建立一套系統的葡萄糖-胺（氨）類物質美拉德反應體系的研究方法，為提高美拉德反應產物的安全性和功能性研究提供技術基礎，為食品加工學基礎領域的研究奠定理論基礎。
結題摘要
美拉德反應是食品加工中呈香呈色的主要原因，在食品中廣泛存在。近年研究發現美拉德反應除提供色香味外，還產生丙烯醯胺、5-羥甲基糠醛（HMF）、4-甲基咪唑（4-MeI）等對人體有害的化學物質。如麵包中HMF含量為3.2-220mg/kg；乾果中HMF含量為25-2900mg/kg；焦糖色素中HMF含量為9.5g/kg，4-MeI 含量為7~200ppm；咖啡中HMF含量大於420mg/L，4-MeI 含量為0.4~1.5 ppm；醬油中4-MeI 含量為0.3~3.0 ppm。因此，減少或去除因美拉德反應產生的有害物質是食品加工與安全急需解決的問題。 本項目按計畫書要求超額完成預期任務。在建立HMF和4-MeI檢測分析方法的同時，系統研究了HMF和4-MeI的形成及降解機理。在此基礎上，利用物理和化學法調控HMF和4-MeI的形成，揭示了不同方法的調控機制。主要簡述：HMF的形成主要是通過3-脫氧葡萄糖（3-DG）脫水環化而成，其與中間產物2,5-二 -(四-羥丁基)-吡嗪的形成有競爭關係；4-MeI形成的主要前體物質為丙酮醛（MGO），其在有甲醛和無甲醛參與反應的情況下形成路徑略有不同。利用超臨界萃取可去除焦糖色素中的HMF達到為86.98%。研究了超聲場、含氮官能團和糖蜜提取物對中間產物二羰基化合物的影響，結果為：超聲場可誘導長鏈二羰基化合物3-DG的產生，但3-DG沒有降解生成短鏈二羰基化合物，原因是長時間超聲作用使3-DG生成了更多的有機酸和類黑精；美拉德產物形成與官能團氨基結構相關，其中精氨酸的胍基可減少體系中MGO的生成，機制為精氨酸中的胍基能與葡萄糖分子發生分子內多重阿瑪多瑞重排反應，導致MGO的生成路徑受到抑制；糖蜜提取物能抑制MGO的形成是由於這些物質具有強抗氧化活性，能清除美拉德反應中產生的自由基，抑制氧化反應的進行，使MGO和乙二醛（GO）含量減少。二價金屬離子可抑制4-MeI的形成，機理是二價離子能與還原糖及其Heyenes重排產物等前體物形成複合物，抑制4-MeI前體物MGO的形成；亞硫酸根可以加速烯二醇化合物的1，2-烯醇-醛互變反應生成醛糖，促進醛糖C3-β-消去反應生成二羰基化合物3-DG進一步降解產生MGO，即增加了體系中4-MeI。本課題的研究可為企業和科研機構在相關領域的研究或套用提供理論依據。
