高油脂食品加工及贮藏过程丙烯酰胺的形成机理与动力学控制

高油脂食品热加工过程中的丙烯酰胺安全性问题已经成为食品安全的热点之一。本课题拟通过食品加工过程安全控制技术、现代仪器分析连用技术、非线线模拟、有害成分最小值原理以及加工贮藏条件最优化理论等学科和技术的交叉，以油炸食品的典型代表-马铃薯粉为基体，并梯度添加天门冬酰胺、还原糖构成丙烯酰胺形成的新模拟体系，采用将丙烯酰胺形成途径与过程调控相结合的新思路，通过三种途径研究油炸食品中丙烯酰胺的形成规律、丙烯酰胺的控制、丙烯酰胺的贮藏特性，借助于数理统计和模糊系统建模手段，建立丙烯酰胺形成和分解的预测模型，确立其安全贮藏的关键参数，进一步完善高油脂食品油炸过程中丙烯酰胺的形成机理，研究油炸食品中丙烯酰胺在加工和贮藏过程中的变化规律，为解决目前高油脂食品热加工过程中普遍存在的安全性问题提供理论基础，同时也为促进我国传统食品工业的发展提供基础理论指导。

丙烯酰胺是一种对人体有神经毒性和潜在致癌性的物质，研究发现，高温加热的多种食品中含有高剂量的丙烯酰胺，这一问题已引起世界各国的普遍关注，研究热加工过程中丙烯酰胺的形成机理和影响因素，寻找有效的抑制途径，对于食品中丙烯酰胺危害的防护和食品安全性研究具有重要意义。然而，目前对油炸食品中丙烯酰胺形成机理的认识还局限在天冬酰胺途径，缺乏对其它途径以及不同途径相互之间的反应机理和动力学的深入分析。油炸食品中丙烯酰胺的抑制和降低措施也主要基于对天冬酰胺途径的认识，控制方法比较简单，很难满足实际需要。另外，目前尚未对油炸食品中丙烯酰胺在贮藏过程中的变化规律进行深入研究，因此，需要综合研究与加工及产品性质有关的丙烯酰胺形成机理和动力学，从而实现加工和贮藏过程中丙烯酰胺的有效控制。本项目系统地研究了食品在油炸热处理过程中以丙烯醛为标志性物质的丙烯酰胺生成途径，探讨丙烯酰胺的形成机理，研究高油脂食品在油炸过程中丙烯酰胺随原料特性、油炸参数的变化规律，研究外部添加体系对丙烯酰胺的抑制和阻断规律。. 项目首先建立了一种采用超高液相色谱-串联质谱法测定油炸食品中丙烯酰胺的方法，该方法的检出限为2μg/kg，回收率大于80%。检测方法精确度好，易操作，可用于油炸及焙烤食品丙烯酰胺含量的检测。. 其次，系统地研究了食品在油炸热处理过程中以丙烯醛为标志性物质的丙烯酰胺生成途径，探讨丙烯酰胺的形成机理。证实了油脂在高温加热过程中分解生成脂肪酸和丙三醇，脂肪酸的进一步氧化降解或丙三醇的进一步脱水均可产生小分子物质－丙烯醛，而丙烯醛经直接氧化生成丙烯酸；同时证实了天冬氨酸高温分解产生了氨气；丙烯醛再与氨作用，最终生成丙烯酰胺。. 然后，根据丙烯酰胺形成机理，研究丙烯酰胺的抑制和阻断规律，即去除食品原料中的天冬酰胺或者抑制美拉德反应的进行，热加工食品中丙烯酰胺的形成就会受到抑制。研究表明降低或抑制丙烯酰胺产生的途径有三种方法：第一种是改变热加工条件降低丙烯酰胺的含量，第二种是改变加工原料的特性降低丙烯酰胺的含量，第三种是添加其它组分来抑制丙烯酰胺的产生。. 最后，通过研究油脂指标与丙烯酰胺形成之间的相关性，建立丙烯酰胺与这些指标的关系模型，通过这些指示因子的含量变化来预测加工和贮藏过程中丙烯酰胺的的变化规律与形成趋势。