本文關(guān)鍵詞：美拉德反應(yīng)中丙酮醛的形成與4-甲基咪唑的控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：銨法焦糖色素(III類和IV類)是食品中廣泛使用的天然食品著色劑,其主要生產(chǎn)工藝是還原糖與銨鹽通過(guò)美拉德(Maillard)反應(yīng)經(jīng)歷一系列氧化、脫水、環(huán)化、聚合等復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),最終得到大分子類黑精色素化合物。然而,銨法焦糖生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)致癌成分4-甲基咪唑(4-Me I)使焦糖色素在食品工業(yè)應(yīng)用中存在巨大安全隱患。本研究使用高效離子色譜法開發(fā)了高分離度和高靈敏度的檢測(cè)焦糖色素中4-Me I新方法,另外通過(guò)離子色譜與質(zhì)譜串聯(lián)使用,開發(fā)了能有效檢測(cè)互變異構(gòu)還原糖的新方法,為氫/氘(H/D)交換實(shí)驗(yàn)提供重要的技術(shù)手段。本文系統(tǒng)地研究了氨基結(jié)構(gòu),p H以及超聲場(chǎng)等外部環(huán)境對(duì)美拉德反應(yīng)過(guò)程中二羰基化合物形成的影響及其調(diào)控機(jī)理。同時(shí)采用同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)和H/D交換實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了IV類焦糖生產(chǎn)過(guò)程中亞硫酸根對(duì)二羰基化合物和4-Me I形成的影響,為銨法焦糖生產(chǎn)過(guò)程中調(diào)控4-Me I的生成提供新的理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。采用柱后加堿技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飲料和焦糖色素樣品中4-Me I的快速定性和定量分析,樣品經(jīng)固相微萃取前處理后,采用陽(yáng)離子交換柱CS12A作為分離柱分離4-Me I,提高目標(biāo)分析物與樣品雜質(zhì)的分離度(2.70)。該方法具有分離度高,穩(wěn)定,靈敏度高等特點(diǎn),線性范圍為0.05-10 mg/L(R20.997,4-Me I),HPCEC-PAD法檢測(cè)4-Me I能適用于飲料和焦糖色素中痕量4-Me I的常規(guī)分析�；诟咝ш庪x子交換原理,開發(fā)了一種高分離度并且能同時(shí)檢測(cè)美拉德反應(yīng)中互變異構(gòu)糖的新方法,通過(guò)鞘液技術(shù)引進(jìn)揮發(fā)性銨鹽改進(jìn)還原糖的質(zhì)譜信號(hào),極大地提高了質(zhì)譜分析還原糖的靈敏度。由于該鞘液采用質(zhì)譜推薦使用的揮發(fā)性銨鹽,因此長(zhǎng)期使用不會(huì)造成離子源無(wú)機(jī)鹽沉積和影響質(zhì)譜性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),采用鞘液加入銨鹽能有效促進(jìn)單糖和雙糖質(zhì)譜信號(hào)增加,能有效替代傳統(tǒng)的三通接口加入非揮發(fā)性鈉鹽增益質(zhì)譜信號(hào)方式,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度受緩沖液濃度和有機(jī)溶劑種類的影響。采用高效液相色譜-二極管陣列(HPLC-DAD)檢測(cè)丙酮醛(MGO)的鄰苯二胺衍生物定量反應(yīng)體系中二羰基化合物的變化,同時(shí)采用高效陰離子交換色譜-脈沖安培(HPAEC-PAD)檢測(cè)體系中還原糖和氨基酸的變化,最后對(duì)葡萄糖和精氨酸的反應(yīng)中間體進(jìn)行HPLC-MS/MS分離鑒定,提出精氨酸抑制丙酮醛生成的化學(xué)機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明丙酮醛的生成受p H和氨基酸氨基含量以及氨基活潑氫含量有關(guān),賴氨酸具有更高的反應(yīng)活性誘導(dǎo)丙酮醛的生成,同時(shí)丙酮醛的生成易受氨基結(jié)構(gòu)的影響,由于胍基胺的存在,精氨酸能與葡萄糖分子形成五元環(huán)化合物,從而抑制了體系中丙酮醛生成。超聲場(chǎng)作用下,改變了美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物糖胺化合物的變化歷程,采用氨基葡萄糖溶液(p H=8)在不同功率的超聲(2.62-10.7 W/cm2)作用下,體系中二羰基化合物種類和含量發(fā)生顯著變化,并且超聲場(chǎng)強(qiáng)化了堿性條件下的美拉德高級(jí)反應(yīng)產(chǎn)物生成。結(jié)果表明超聲空化效應(yīng)產(chǎn)生自由基是誘導(dǎo)美拉德反應(yīng)歷程變化的主要原因。通過(guò)葡萄糖-銨鹽模型反應(yīng)體系研究了亞硫酸根對(duì)丙酮醛和4-Me I形成的影響,葡萄糖-銨鹽(40 mmol/L,摩爾比1:1)溶液中分別加入不同濃度的亞硫酸鈉鹽(0,10,20,40,100,200和400 mmol/L),在110°C密閉加熱2小時(shí),采用HPLC-DAD檢測(cè)二羰基化合物,HPCEC-PAD聯(lián)用檢測(cè)4-Me I,同時(shí)通過(guò)氫氘交換實(shí)驗(yàn)和HPAEC-ESI-MS聯(lián)用檢測(cè)反應(yīng)體系中還原糖的互變異構(gòu)反應(yīng),并對(duì)亞硫酸根與還原糖的加成產(chǎn)物使用HPLC-MS聯(lián)用進(jìn)行定性鑒定。結(jié)果表明IV類焦糖色素生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)添加亞硫酸根,抑制了體系中氧化型二羰基化合物如葡萄糖醛酮,甘油醛酮等的生成;另外由于亞硫酸根具有很強(qiáng)的親核作用,通過(guò)H/D交換實(shí)驗(yàn)明確表明亞硫酸根可以加速烯二醇化合物的1,2-烯醇-醛互變反應(yīng)生成醛糖,進(jìn)而促進(jìn)醛糖C3-β-消去反應(yīng)生成二羰基化合物3-DG,進(jìn)一步降解產(chǎn)生丙酮醛。由于亞硫酸根是促進(jìn)丙酮醛生成的重要因素,最終解釋了亞硫酸根在焦糖色素生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)4-Me I的促進(jìn)作用。通過(guò)糖胺化合物模型反應(yīng)和葡萄糖-銨鹽模型反應(yīng)的對(duì)比研究,進(jìn)一步探討糖胺化合物對(duì)4-Me I形成的影響。采用氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖作為糖胺化合物反應(yīng)原料(40 mmol/L),對(duì)照模型反應(yīng)為葡萄糖-銨鹽反應(yīng)體系(40 mmol/L,摩爾比1:1),分別研究了不同亞硫酸根濃度(0,40 mmol/L)和p H(5,7,8)環(huán)境對(duì)于4-Me I形成的影響。結(jié)果表明使用糖胺化合物為原料,可以顯著抑制4-Me I的生成,特別是采用乙酰氨基葡萄糖為原料,體系中產(chǎn)生的4-Me I含量明顯低于其它反應(yīng)體系中4-Me I含量,而且在亞硫酸根存在的條件下,亞硫酸根對(duì)乙酰氨基葡萄糖體系中4-Me I的生成沒(méi)有明顯促進(jìn)作用。通過(guò)對(duì)4-Me I的形成機(jī)理研究和吡嗪化合物的研究,發(fā)現(xiàn)加速糖胺化合物的氨基乙酰化抑制還原糖的烯醇化反應(yīng),從而可以有效抑制丙酮醛和4-Me I生成。因此,使用糖胺化合物為原料制備焦糖色素不僅可以減少體系中游離銨的存在,同時(shí)可以降低體系中還原糖的焦糖化反應(yīng)產(chǎn)生丙酮醛,最終可以降低焦糖色素產(chǎn)品中4-Me I含量。
【關(guān)鍵詞】：美拉德反應(yīng) 丙酮醛 焦糖色素 4-甲基咪唑 同位素示蹤
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TS264.4;O657.72
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章緒論14-43
• 1.1 美拉德反應(yīng)簡(jiǎn)介14-15
• 1.2 美拉德反應(yīng)中二羰基化合物形成機(jī)理15-17
• 1.3 美拉德反應(yīng)中類黑精的形成及其結(jié)構(gòu)鑒定17-19
• 1.4 焦糖色素生產(chǎn)及其應(yīng)用19-20
• 1.5 焦糖色素中 4-甲基咪唑研究現(xiàn)狀20-22
• 1.6 離子色譜法分析美拉德反應(yīng)中高極性化合物22-24
• 1.6.1 離子色譜分離原理22-23
• 1.6.2 離子色譜脈沖安培分析氨基酸23-24
• 1.6.3 離子色譜脈沖安培分析碳水化合物24
• 1.7 超聲場(chǎng)在食品中的研究現(xiàn)狀24-25
• 1.8 同位素示蹤法與美拉德反應(yīng)機(jī)理研究25-28
• 1.9 氫/氘交換技術(shù)與美拉德反應(yīng)路徑跟蹤28-30
• 1.10 本研究的立題依據(jù)和意義30-31
• 1.11 本研究的整體技術(shù)路線圖31-33
• 參考文獻(xiàn)33-43
• 第二章陽(yáng)離子交換色譜-脈沖安培檢測(cè)焦糖色素中 4-甲基咪唑43-53
• 2.1 引言43
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法43-45
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器43-44
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法44-45
• 2.3 結(jié)果與討論45-50
• 2.3.1 柱后加堿與脈沖安培檢測(cè) 4-甲基咪唑45-46
• 2.3.2 樣品預(yù)處理?xiàng)l件優(yōu)化46
• 2.3.3 陽(yáng)離子交換色譜柱對(duì) 2-甲基咪唑和 4-甲基咪唑分離效果研究46-47
• 2.3.4 MS/MS聯(lián)用定性 4-甲基咪唑47-48
• 2.3.5 色譜方法性能評(píng)估48-49
• 2.3.6 食品中 4-甲基咪唑含量49-50
• 2.4 本章小結(jié)50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 第三章互變異構(gòu)糖的同時(shí)分析及其質(zhì)譜信號(hào)增益研究53-68
• 3.1 引言53-54
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法54-56
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器54-55
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法55-56
• 3.3 結(jié)果與討論56-64
• 3.3.1 糖的簇合離子與高效陰離子色譜分離條件56-58
• 3.3.2 鞘液條件優(yōu)化58-63
• 3.3.3 鞘液接口與三通接口信號(hào)增益比較63
• 3.3.4 分析方法性能評(píng)估63-64
• 3.4 本章小結(jié)64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 第四章氨基酸含氮基團(tuán)和p H對(duì)美拉德反應(yīng)中丙酮醛形成的影響68-83
• 4.1 引言68
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法68-71
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器68-69
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法69-71
• 4.3 結(jié)果與討論71-79
• 4.3.1 p H對(duì)丙酮醛形成的影響71-72
• 4.3.2 丙酮醛的含量變化72
• 4.3.3 吸光度的測(cè)定72-75
• 4.3.4 葡萄糖和氨基酸含量變化75
• 4.3.5 美拉德中間產(chǎn)物分離與多級(jí)質(zhì)譜碎裂結(jié)構(gòu)鑒定75-79
• 4.4 本章小結(jié)79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 第五章高強(qiáng)超聲誘導(dǎo)氨基葡萄糖降解產(chǎn)生 3-脫氧葡萄糖醛酮83-94
• 5.1 引言83
• 5.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法83-86
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器83-84
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)方法84-86
• 5.3 結(jié)果與討論86-91
• 5.3.1 HPLC-PAD分離鑒定二羰基化合物86-87
• 5.3.2 超聲作用下 3-脫氧葡萄糖醛酮的形成87-88
• 5.3.3 超聲作用下氨基葡萄糖的降解88-89
• 5.3.4 超聲作用下色值的變化89
• 5.3.5 超聲作用機(jī)制及其對(duì)美拉德反應(yīng)歷程的影響89-91
• 5.4 本章小結(jié)91
• 參考文獻(xiàn)91-94
• 第六章 IV類焦糖色素生產(chǎn)中亞硫酸根加速烯醇化反應(yīng)促進(jìn)丙酮醛和 4-甲基咪唑生成94-116
• 6.1 引言94
• 6.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法94-99
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器94-96
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)方法96-99
• 6.3 結(jié)果與討論99-111
• 6.3.1 亞硫酸根對(duì)二羰基化合物形成的影響99-101
• 6.3.2 亞硫酸根對(duì) 4-甲基咪唑形成的影響101-102
• 6.3.3 亞硫酸對(duì)美拉德反應(yīng)色值的影響102-104
• 6.3.4 亞硫酸根對(duì)烯醇化過(guò)程的促進(jìn)作用與丙酮醛形成的關(guān)系104-111
• 6.4 本章小結(jié)111
• 參考文獻(xiàn)111-116
• 第七章 同位素標(biāo)記研究丙酮醛生成機(jī)理及控制 4-甲基咪唑形成116-136
• 7.1 引言116
• 7.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法116-120
• 7.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器116-118
• 7.2.2 實(shí)驗(yàn)方法118-120
• 7.3 結(jié)果與討論120-132
• 7.3.1 III類焦糖色素中游離銨與氨基葡萄糖對(duì) 4-甲基咪唑形成的影響120-121
• 7.3.2 IV類焦糖生產(chǎn)中反應(yīng)原料對(duì) 4-甲基咪唑形成的影響121-122
• 7.3.3 美拉德反應(yīng)色值變化122-123
• 7.3.4 美拉德反應(yīng)丙酮醛的形成123-125
• 7.3.5 亞硫酸根對(duì)氨基葡萄糖降解的影響125-128
• 7.3.6 焦糖色素生產(chǎn)中吡嗪類化合物的生成128-130
• 7.3.7 碳同位素標(biāo)記與丙酮醛的形成機(jī)理130-131
• 7.3.8 糖胺化合物的聚合反應(yīng)路徑與 4-甲基咪唑形成機(jī)理131-132
• 7.4 本章小結(jié)132-133
• 參考文獻(xiàn)133-136
• 結(jié)論與展望136-139
• 一、結(jié)論136-137
• 二、本論文創(chuàng)新之處137
• 三、展望137-139
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果139-141
• 致謝141-142
• 附件142

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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  本文關(guān)鍵詞：美拉德反應(yīng)中丙酮醛的形成與4-甲基咪唑的控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：304942