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《江南大学》 2018年
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牛肉香精中危害因子3-氯-1,2-丙二醇酯的检测方法和控制策略研究

柴晴晴  
【摘要】:3-氯-1,2-丙二醇(3-MCPD)酯是热加工过程中产生的广泛存在于油脂及含油食品中的污染物。因其潜在的毒性,3-MCPD酯的安全问题已引起社会的广泛关注。目前关于3-MCPD酯的研究主要集中在油脂领域,而同样具有有利形成条件的肉味香精中3-MCPD酯的研究报道很少。随着肉味香精在食品工业广泛应用的深入,肉味香精的安全问题也越来越受消费者的关注。因此,肉味香精生产过程中3-MCPD酯形成的研究,对控制肉味香精的安全生产和促进肉味香精行业的健康发展具有十分重要的意义。本文以牛肉香精为例,建立热反应肉味香精中3-MCPD酯的直接检测方法,并对牛肉香精制备过程中3-MCPD酯含量的变化规律进行分析,在兼顾热反应牛肉香精风味品质的同时,提出有效的措施以尽可能的降低其中3-MCPD酯的含量,最终确定制备热反应牛肉香精的最佳工艺,主要的研究内容和研究结果如下:1.利用UPLC-TQ-MS直接检测热反应牛肉香精样品中3-MCPD酯分析方法的建立。利用氨基固相萃取(SPE)柱并以二氯甲烷-异丙醇(1:1,v/v,8 mL)为洗脱溶剂对样品进行净化预处理;以ACQUITY UPLC~?BEH C_8作为分离色谱柱,甲醇+乙酸铵(3mmol/L)体系为流动相,流动相的流速为0.3 mL/min,利用UPLC-TQ-MS对3-MCPD酯进行定量检测。对建立的分析检测方法进行验证,结果显示:9种标准品的线性回归方程的相关系数R~2均大于0.99;加标回收率在80.5-113.7%之间;日内精密度和日间精密度分别在0.4-9.9%和2.4-13.8%之间;3-MCPD单酯和二酯的检测限(LOD)分别为1.0-5.0μg/kg和0.04-1.0μg/kg,定量限(LOQ)分别为4-16μg/kg和0.1-4.0μg/kg。2.考察牛脂酶解的条件对热反应牛肉香精风味及其中3-MCPD单酯/二酯分布情况的影响。结果表明,牛脂酶解的条件会对牛肉香精中3-MCPD单酯、二酯分布及其含量变化有显著影响。通过单因素实验,以热反应牛肉香精的感官属性及其中3-MCPD酯含量为指标,在保证牛肉香精风味品质条件下,尽可能减少3-MCPD酯尤其是3-MCPD单酯含量,最终确定牛脂酶解的最佳工艺:脂肪酶添加量为75 U/g牛脂,底物浓度为80%,酶解体系pH值为7.0,酶解反应时间为9.5 h。此时的热反应牛肉香精的特征牛肉风味突出且逼真度比较高,其中的3-MCPD二酯含量为269.10μg/kg,未检测到3-MCPD单酯。3.考察牛骨蛋白酶解条件对热反应牛肉香精风味及其中3-MCPD酯含量变化的影响。采用最佳酶解工艺对牛脂进行预处理,利用酶解牛脂和不同条件下的牛骨酶解液通过美拉德反应制备牛肉香精,分析结果表明牛肉香精中未检测到3-MCPD单酯。与对牛肉香精中3-MCPD二酯含量的影响相比,牛骨蛋白酶解条件对牛肉香精风味品质的影响比较大,故以牛肉香精风味的感官属性为主要评价指标,选择最佳的牛骨酶解工艺为:底物浓度为40%(w/w,湿基),木瓜蛋白酶添加量为6.3 U/mg蛋白,调解体系pH至6.0,在60℃的条件下反应3.0 h。4.考察热反应体系风味前体组成、热反应条件和氯化钠添加模式对热反应牛肉香精中3-MCPD酯含量变化规律的影响,结果表明:牛肉香精中仅检测到3-MCPD二酯,牛脂添加量对3-MCPD酯含量呈显著正相关;氨基酸、还原糖、植物水解蛋白(HVP)和酵母抽提物添加量对3-MCPD二酯含量有一定影响,但不显著;在热反应时间(60-180min范围内)与3-MCPD酯含量呈显著负相关,3-MCPD酯含量随反应时间延长而降低;氯化钠添加模式及添加温度对3-MCPD酯含量有显著影响,氯化钠(反应前添加)与3-MCPD酯含量呈显著正相关,而反应后添加氯化钠可以显著降低3-MCPD酯含量,且其含量随添加温度降低而减少。结合热反应产物的风味品质,通过单因素逐步优化的方式,选择牛肉香精制备工艺为:热反应体系中的风味前体组成为:酶解牛脂10%,牛骨酶解液50%,L-半胱氨酸1.2%,DL-蛋氨酸1.2%,HVP 6%,酵母抽提物6%,葡萄糖1.0%,木糖0.5%;反应条件为:通过高压装置控制反应温度,在反应温度为110℃和反应体系初始pH 7.0条件下反应100 min;并且在热反应结束后迅速降温至60℃后添加10%的氯化钠。通过本研究对牛肉香精制备工艺的优化,3-MCPD酯的总含量从825.73μg/kg降至22.47μg/kg,大约降低了97.3%,而且此时制备的牛肉香精样品具有比较浓郁的牛肉特征风味,逼真度也比较高。5.建立“甘油三酯+氯化钠+氨基酸+水”简单热反应模拟体系并考察模拟体系中影响3-MCPD酯形成的因素,结果表明:在三硬脂酸甘油酯和三油酸甘油酯热反应模拟体系中均只检测到3-MCPD二酯,而且在两个模拟体系中随甘油三酯添加量、氯化钠添加量、反应温度和反应时间的变化,3-MCPD二酯含量呈现相似的变化趋势。3-MCPD二酯含量随甘油三酯添加量增加而增加;随氯化钠添加量增加,3-MCPD二酯含量呈先增加后降低的趋势,并在添加量为21.43%时达到最大值;随反应温度升高和反应时间延长,3-MCPD二酯含量均呈先增加后降低趋势,3-MCPD二酯含量分别在反应温度120℃和反应时间45 min时达到最大值。L-半胱氨酸、DL-蛋氨酸、L-谷氨酸在低浓度添加时促进3-MCPD酯形成,高浓度添加时,可以与其发生衍生化反应降低3-MCPD二酯含量;L-脯氨酸对3-MCPD二酯的形成具有促进作用,随其添加量的增加,3-MCPD二酯含量逐渐升高。结合热反应模拟体系和牛肉香精制备过程中3-MCPD酯变化规律进行分析可知,可以通过选择合适的脂肪预处理工艺,在保证风味前提下尽可能降低脂肪添加量,热反应之前不添加氯化钠,在中性pH条件下进行美拉德反应结束后,低温添加氯化钠的方式减少3-MCPD酯形成,提高提高肉味香精食用安全性。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TS264.3

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