婴幼儿罐装食品中危害物呋喃的形成机制研究

Furan is a potential carcinogen substance which generally exists in heat processed foods, and it has received considerable attention due to the relatively high content in infant canned foods. Studying the formation mechanism is the basis of reducing furan content in these foods. To this end, the molecular biosynthetic route from the precursor to furan in the simulation conditions (steam heating) was clarified, by using the stable isotope tracing to monitor changes of the composition in reaction through a combination of online and offline methods in the single precursor simulation system and more complex precursor simulation system. Then, the dynamics models were fitted to descript the relationship of furan and its key intermediates to precursor and processing conditions in the model system. Finally, the mathematical models describing furan formation and the key variables were developed and evaluated, by using the fuzzy neural network and genetic algorithm method, in the high content of furan infant canned pumpkin puree and tuna mud. Based on these models and the molecular biosynthetic route from the precursor to furan, the rule of the formation of furan in infant canned foods was clarified. The project aims to clarify the formation mechanism of furan in infant canned foods in molecular level, to improve the production process of infant canned foods for reducing the content of furan, and also to provide research ideas for the traceability of other harmful substances.

呋喃是热加工食品中普遍存在的潜在致癌物质，因其在婴幼儿罐装食品中的高含量而备受关注，研究其形成机制是降低食品中呋喃含量的基础。为此，本项目在单前体模拟体系和多前体复杂模拟体系中，模拟罐装食品的热加工工艺（蒸汽加热），采用稳定同位素示踪结合现代仪器分析技术，在线和离线检测中间体及呋喃，确证前体转化呋喃的分子路线；然后，采用动力学模型的方法，研究前体和加工条件对呋喃及其关键中间体含量的影响，阐明模拟体系中不同反应条件下呋喃生成的规律。最后，在高呋喃含量的婴幼儿罐装南瓜泥和金枪鱼泥中，采用模糊神经网络和遗传规划方法，建立描述呋喃的形成与关键变量之间的数学模型，进行模型的评价，预测呋喃的产生规律，阐明其形成机制。课题旨在从分子水平揭示婴幼儿罐装食品加工过程中呋喃的生成机制，为改进婴幼儿罐装食品的生产工艺，降低其中呋喃含量奠定基础，同时也为其它有害物质的溯源提供研究思路。

呋喃是一种常见于热加工食品中的环状烯醚，对人体具有潜在的致癌性，国际癌症研究机构(IARC)已将其定义为“2B”类致癌物。尽可能降低热加工食品中的呋喃含量，可有效提升食品的安全性，而阐明热加工食品中呋喃的形成机制，则是调控其中呋喃含量的前提和基础。本项目主要研究了罐装鱼泥中呋喃的生成机制，所做工作主要包括以下六方面：①检测了金枪鱼泥的基本成分及理化指标，在此基础上确定了模型中主要成分的组成和含量。②构建了四种氨基酸和两种糖的一元模型，证明在鱼泥罐装生产条件下，这几种单一成分对呋喃生成的贡献很小。③构建了四种乳糖-氨基酸模型，设计了二水平部分因子实验，系统地研究了灭菌时间、灭菌温度、pH 值、相态和缓冲体系对呋喃形成的影响。发现在四种乳糖-氨基酸模型中，各因素对呋喃的影响有相似的规律，即高温、长时间加热、中性环境、液态和磷酸盐促进呋喃的形成；灭菌时间、灭菌温度、pH 值、缓冲体系对呋喃生成量的影响较大，而相态的影响效果较小。④构建了四种蔗糖-氨基酸模型，发现温度、加热时间、基质和缓冲体系对呋喃生成量影响较大，pH的影响效果较小。相对于主效应，交互作用的影响较小。⑤对甘氨酸-乳糖模拟体系进行了动力学研究，对动力学方程进行了非线性拟合，得到Gauss Amp曲线方程，用于预测呋喃随时间的生成量。⑥构建了五种鱼油-氨基酸模型，系统研究了氨基酸种类、浓度、pH值、铁离子等因素对其中呋喃含量、体系状态以及挥发性成分的影响，探究呋喃含量、体系状态以及挥发性成分之间的内在联系。结果表明铁离子对脂氧化和呋喃形成的影响不大，而pH值对呋喃形成有显著影响。在pH为3时呋喃的生成量远高于pH为7时，高脂氧化并不意味着高呋喃含量。目前发表SCI期刊收录论文1篇，EI期刊论文2篇，中文核心期刊论文5篇。