奶糖中內(nèi)源性甲醛生成機(jī)理研究.pdf

1、2007年,在菲律賓發(fā)現(xiàn)上海冠生園的大白兔奶糖、福建晉江的浪漫魚牛奶糖、東莞Balron的葡萄餅干及永康的葡萄餅干四款食品中含甲醛。盡管事后查明其甲醛并非外源性添加,但是此次事件仍給中國(guó)糖果的出口造成嚴(yán)重的負(fù)面影響和經(jīng)濟(jì)損失,使得乳制品中的甲醛問題成為各級(jí)政府部門和消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)。因此,闡明奶糖中甲醛的來源途徑,研究有效的奶糖中甲醛控制技術(shù)已迫在眉睫。
　　 鑒于此,本研究建立了適用于奶糖等乳制品的甲醛檢測(cè)方法,調(diào)查了市售糖果

2、中甲醛含量,分析了奶糖及其主要原料在高溫和貯藏過程中甲醛的含量變化,闡明奶糖中甲醛形成的關(guān)鍵成分;并在此基礎(chǔ)上,研究了牛乳中甲醛形成與美拉德反應(yīng)的相關(guān)性,明確乳制品中內(nèi)源性甲醛的主要形成因子,篩選了高溫條件下甲醛形成的促進(jìn)劑和抑制劑。進(jìn)一步通過建立甲醛體外反應(yīng)體系,研究并驗(yàn)證其高溫反應(yīng)特性和反應(yīng)動(dòng)力學(xué),以闡明奶糖中內(nèi)源性甲醛產(chǎn)生的機(jī)理。得到主要結(jié)果如下:
　　 1、針對(duì)奶糖及乳制品的甲醛殘留問題,建立了一種靈敏、快速和有效的HP

3、LC(高效液相色譜)乳制品中甲醛檢測(cè)方法。用TCA(三氯乙酸)提取牛奶和奶粉樣品中的甲醛,同時(shí)在奶糖中另添加乙酸鋅和亞鐵氰化鉀進(jìn)行輔助處理,用1 mg/mL的DNPH(2,4-二硝基苯肼),在60℃條件下衍生30 min,后用ODS2-C18色譜柱進(jìn)行分離測(cè)定,以外標(biāo)法定量。該方法對(duì)乳制品平均加標(biāo)回收率在95％以上,日內(nèi)精密度和日間精密度在5％以下,甲醛含量在0.03μg/mL～4.00μg/mL范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系,檢出限和定量限分

4、別為0.03μg/mL和0.10μg/mL,對(duì)常見醛類和醇類有較好的抗干擾性。因此該方法操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)。
　　 2、對(duì)4類共18種市售糖果的甲醛本底調(diào)查結(jié)果顯示,所有糖果中均含有甲醛,其中奶糖中甲醛含量相對(duì)較高。通過分析熱處理過程中奶糖及其原料的甲醛產(chǎn)生規(guī)律,發(fā)現(xiàn)隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)和溫度升高奶糖中甲醛含量有明顯增加趨勢(shì),呈現(xiàn)明顯溫度依賴性。在120℃加熱下奶糖原料中的奶粉和煉乳甲醛含量增加40％以上,而蔗

5、糖無顯著變化。且普通市售奶粉高溫處理下甲醛生成均十分顯著,且奶粉中高溫甲醛消長(zhǎng)趨勢(shì)與奶糖基本相似。可見,乳制品原料是奶糖加工過程中甲醛形成的關(guān)鍵物質(zhì),通過比較脫脂奶粉和全脂奶粉的甲醛生成情況,還排除了乳脂肪是造成奶糖中內(nèi)源性甲醛增加的可能性。
　　 3、探討了乳制品高溫過程中甲醛形成與美拉德反應(yīng)的關(guān)聯(lián)。在高溫處理過程中,牛乳中甲醛檢出量增加的同時(shí),游離氨基酸和還原糖顯著降低,并產(chǎn)生了明顯的美拉德反應(yīng)。牛乳上清經(jīng)加熱處理后還原糖(

6、半乳糖、葡萄糖、乳糖)和游離氨基酸(甘氨酸、天冬氨酸、賴氨酸和谷氨酸)含量下降明顯。還原糖和氨基酸添加試驗(yàn)中,牛乳和緩沖液對(duì)照體系中甲醛表現(xiàn)相似的變化趨勢(shì),Gly(甘氨酸)、Lys(賴氨酸)、Lac(乳糖)、G(葡萄糖)、Gal(半乳糖)自身在高溫條件下不能通過裂解產(chǎn)生甲醛。Gly與三種還原糖都能顯著促進(jìn)甲醛生成,其中Gly和Lac反應(yīng)最明顯。因此,Gly和Lac是牛乳中甲醛形成的關(guān)鍵因子之一,而Gly和LaC通過Strecker降解生

7、成甲醛是牛乳中內(nèi)源性甲醛生成的途徑之一。
　　 4、通過比較各種乳制品中金屬離子和添加成分的差異因子,發(fā)現(xiàn)Ca2+、Zn2+、VE和Cys(半胱氨酸)對(duì)高溫過程中Gly/Lac的甲醛生成具有一定的抑制作用,其中Ca2+和Cys抑制效果較為明顯;Fe2+、Mg2+、Vc和牛磺酸則對(duì)Gly/Lac的甲醛的產(chǎn)生有一定的促進(jìn)作用,其中Vc和Fe2+的作用最為顯著。將Cly/Lac體系與不同濃度的Fe2+、Vc、Ca2+和Cys分別進(jìn)行體

8、外模擬反應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)Fe2+和Vc主要通過促進(jìn)Gly/Lac美拉德反應(yīng),從而進(jìn)一步促使甲醛含量增加;而Cys主要通過有效抑制牛乳中美拉德反應(yīng),來減少內(nèi)源性甲醛的形成,Ca2+可能是通過促使中間產(chǎn)物甲醛繼續(xù)反應(yīng),以減少甲醛的檢出。
　　 5、研究了Gly/Lac模擬體系在熱處理下甲醛形成的特性和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。高溫條件下,Gly/Lac體系中甲醛的生成與甘氨酸和乳糖的濃度呈現(xiàn)正相關(guān);pH＞5時(shí)Gly/Lac體系中甲醛的生成量顯著增加,

9、甲醛的生成表現(xiàn)一定的溫度依賴性;Cly/Lac體系高溫過程中甲醛形成的規(guī)律與乳制品中一致,可以作為乳制品在高溫下生成內(nèi)源性甲醛的模擬體系。將高溫過程中甲醛生成的變化進(jìn)行動(dòng)力學(xué)方程擬合,發(fā)現(xiàn)在本試驗(yàn)條件下甲醛的生成曲線符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程,溫度是Gly/Lac模擬體系中甲醛含量變化的重要因素,尤其是高溫可以促進(jìn)模擬體系內(nèi)大量甲醛的積累。隨著反應(yīng)物濃度的升高,其表觀活化能不斷減小,即反應(yīng)對(duì)溫度的敏感程度不斷降低。因此,為了能有效的控制奶制