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亚硝化模拟体系中油脂对N-亚硝胺形成的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-18
核心提示:在肉制品的加工过程中加入亚硝酸盐不仅可以改善产品的风味、口感及色泽,对肉毒梭状芽孢杆菌的生长繁殖也能起到一定的抑制作用。然而肉制品中存在的亚硝酸盐也能与胺类物质经过一系列反应生成致癌物N-亚硝胺。
   在肉制品的加工过程中加入亚硝酸盐不仅可以改善产品的风味、口感及色泽,对肉毒梭状芽孢杆菌的生长繁殖也能起到一定的抑制作用。然而肉制品中存在的亚硝酸盐也能与胺类物质经过一系列反应生成致癌物N-亚硝胺。
 
  N-亚硝胺的种类较多,天津农学院食品科学与生物工程学院,国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心,天津市水产品加工及质量安全校企协同创新实验室的熊凤娇、马俪珍等人首先以肉制品中常检测到的2 种N-亚硝胺,即NDMA、N-二乙基亚硝胺(NDEA)为研究对象,提前将二甲胺盐酸盐(DMA·HCl)、二乙胺盐酸盐(DEA·HCl)分别与亚硝酸盐作为反应底物加入到亚硝化反应体系中,再加入不同种类(花生油、葵花籽油、亚麻籽油)和比例(0%~40%)的油脂,研究脂肪的种类及比例对N-亚硝胺(NDMA、NDEA)生成量的影响。并进一步研究亚硝化反应体系中某一种油脂存在条件下,底物浓度比、pH值、反应温度、反应时间对NDMA、NDEA和N-亚硝基吡咯烷(NPYR)形成的影响,为肉制品加工过程中各种工艺参数的确定以及进一步研究抑制N-亚硝胺生成的方法提供理论基础。
 
  1、不同种类及比例油脂的添加对N-亚硝胺生成量的影响
 
  在含有花生油、亚麻籽油和葵花籽油的亚硝化反应体系中,花生油和亚麻籽油的添加明显促进了NDMA和NDEA的形成,且随着添加比例的增加,NDMA和NDEA的生成量明显升高,当花生油的添加比例为30%时,NDMA和NDEA的生成量与未添加油脂(0.94、0.87 ng/μL)时相比分别增加了47%和42%;同样,当亚麻籽油的添加比例为30%时,NDMA和NDEA的生成量也分别增加了38%和29%;然而葵花籽油的添加几乎没有使体系中的NDMA和NDEA的生成量出现明显增加趋势。分析原因可能与油脂的脂肪氧化程度不同有关。本实验所使用的花生油和亚麻籽油的POV分别为(28.52±0.16)mmol/kg和(27.45±0.19) mmol/kg,显着高于葵花籽油((12.41±0.13) mmol/kg,P<0.05),花生油和亚麻籽油的脂肪氧化程度较高,势必会形成一定的脂肪氧化产物,而脂肪氧化产物对N-亚硝胺的形成会有一定的促进作用。
 
  2、底物浓度比对N-亚硝胺生成量的影响
 
  当NaNO2与DMA·HCl、DEA·HCl底物浓度比为2∶1时,乳化体系和水相体系中NDMA和NDEA的生成量最高,显着高于其他2 个浓度比(1∶1或1∶2)。而当比较底物浓度为1∶1或1∶2之间的变化时,1∶2的NDMA和NDEA的生成量略高于1∶1。与NDMA和NDEA的变化不同,当底物浓度NaNO2与PYR浓度比为2∶1时,NPYR的生成量并不是最高,反而是1∶2相对较高,这说明NPYR的形成机制与NDMA和NDEA有很大不同。
 
  3、pH值对N-亚硝胺生成量的影响
 
  在pH值变化初期(5.4~6.2)乳化体系中NPYR的生成量随着pH值上升显着下降,当pH值大于6.2时,NPYR的生成量基本保持不变,水相体系中NPYR的生成量受pH值的影响不大。并且,pH值在5.4~7.0范围内,乳化体系中NDMA(0.75~12.79 ng/μL)、NDEA(0.50~8.87 ng/μL)、NPYR(1.25~2.07 ng/μL)生成量始终高于水相体系中NDMA(0.60~8.89 ng/μL)、NDEA(0.30~8.0 6 ng/μL)、NPYR(0.50~0.82 ng/μL)的生成量。
 
  4、反应温度对N-亚硝胺生成量的影响
 
  乳化体系中N-亚硝胺生成量始终高于水相体系,且温度越高,2 种体系中N-亚硝胺生成量之间的差异越明显。如反应温度50 ℃时,NDMA在乳化体系中的生成量是水相体系的1.15 倍,而当温度升高到120 ℃时,升至1.79 倍。反应温度对所有的化学反应速率均有一定的影响,据范霍夫近似规律,温度每升高10 K,反应速率近似增加2~4 倍。因此,高温对亚硝化反应速率起到明显的促进作用,特别是油脂存在条件下,高温更有利于N-亚硝胺的形成。
 
  5、2 种亚硝化反应体系条件下反应时间对N-亚硝胺生成量的影响
 
  反应时间在1~2.5 h范围内,乳化体系和水相体系中NDMA、NDEA的生成量随着时间的延长呈现上升的趋势,当反应时间超过2.5 h后,NDMA和NDEA的生成量有略微下降的趋势,但差异不显着(P>0.05)。NPYR的变化趋势不同于NDMA和NDEA,反应时间在1~3 h范围内,水相体系中NPYR的生成量变化不明显,乳化体系只有当反应时间超过2.5 h后才有一个明显的上升趋势。
 
  结 论
 
  在含有油脂的亚硝化反应体系中,3 种油脂(花生油、亚麻籽油、葵花籽油)对NDMA和NDEA的形成均有一定的促进作用,但油脂的种类和比例影响N-亚硝胺的形成,且相对于添加葵花籽油而言,花生油和亚麻籽油的添加对N-亚硝胺形成的促进效果更好。
 
  比较亚硝化反应的水相体系和乳化体系,整体上乳化体系中NDMA、NDEA和NPYR的生成量均显着高于水相体系中,且相同反应条件下,三者的生成量依次是NDMA>NDEA>NPYR,说明油脂确实起到促进N-亚硝胺形成的作用。
 
  无论乳化体系还是水相体系,亚硝化反应条件(底物浓度、pH值、反应温度、反应时间)对N-亚硝胺的形成影响较大,NaNO2与DMA·HCl、DEA·HCl和PYR浓度比为2∶1时,NDMA和NDEA的生成量最大;pH值在5.4~7.0范围,NDMA和NDEA的生成量随着pH值的上升有下降的趋势。但pH值对NPYR生成量影响较小;反应温度越高,N-亚硝胺的生成量越大,当温度高于80 ℃时,NDMA和NDEA的生成量有明显上升的趋势,反应温度高于100 ℃时,NPYR才有明显的升高趋势;在1~2.5 h反应时间内,随着反应的进行,NDMA和NDEA的生成量有上升的趋势,当反应时间超过2.5 h后,NDMA和NDEA的生成量有略微下降的趋势。与NDMA和NDEA相比较,反应时间对NPYR生成量的影响较小。
 
  在高温、低pH值、高亚硝酸钠浓度和一定量的油脂存在的条件下,NDMA、NDEA的生成量较大,而对NPYR形成影响最大的因素是反应温度,因此在肉制品实际生产中可以通过控制这些因素从而降低N-亚硝胺的形成。
 
 
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