辐照冷却肉脂肪氧化控制及特异性辐解产物（2-十二烷基环丁酮）变化机制研究

摘要

食品安全关系着消费者的身体健康，已经成为当今人类共同关心的焦点和热门话题。由于肉品易于感染大肠杆菌O157:H7、沙门氏菌、肉毒梭状杆菌等致病性细菌，关于肉品的食品安全事故频发。另外，由于肉品卫生质量不达标，给我国国内消费和国际贸易带来很大障碍。辐照技术，作为一种物理加工手段，能彻底杀灭肉品中的致病微生物、腐败性细菌等，从而可以提高肉品的卫生安全性，保障人们的健康安全。但是辐照同时提高了肉品中自由基的生成速度，会引发自由基的链式反应，加速脂肪氧化。由于辐照冷却肉存在的“脂肪氧化”问题，使得辐照技术的杀菌和安全保障优势无法在冷却肉等含脂食品上发挥，已成为抑制含脂辐照食品行业发展的技术瓶颈。 冷却肉等含脂辐照食品的商业化应用、国际贸易以及辐照食品的市场监管迫切需要检测鉴定的方法和标准。可是目前我国还未建立起含脂辐照食品的鉴定方法，对辐照食品的检测方法研究也比较匮乏。2-烷基环丁酮(2-Alkylcyclobutanones，2-ACBs)是含脂辐照食品的特异性辐解产物，研究表明是由食品中的脂肪酸或甘油三酸酯经辐照形成，并且其含量与辐照食品所吸收的剂量呈正比。迄今为止，仅在辐照的含脂食品中发现2-ACBs，任何未辐照食品中从未检测到此类化合物。因此可以利用2-ACBs检测含脂食品是否经过辐照，以及评估吸收的剂量。2-十二烷基环丁酮(2-dodecylcyclobutanone，2-DCB)是2-ACBs中的一种，是由食品中的棕榈酸和棕榈酸甘油酯辐解生成。它的烃基链较短且是饱和的，相对其它2-ACBs更为稳定，且由于存在于大部分食品中，棕榈酸是含量较高的饱和脂肪酸，因此用其辐解物2-DCB作为检测含脂辐照食品的主要标志性化合物尤显得更为实用。 本论文以辐照冷却肉脂肪氧化控制与特异性辐解产物2-DCB特性分析为主要研究目标，对影响辐照冷却肉脂肪氧化的主要因素进行了研究；同时对2-DCB的定量分析方法、辐解形成的变化规律以及产生机制进行了研究。论文的主要内容和研究成果具体如下： 1.确定了控制辐照冷却肉脂肪氧化的最佳综合处理工艺。通过微生物指标(细菌总数、大肠杆菌、沙门氏菌、李斯特菌等)，感官评价(颜色、风味、滋味等)，脂肪氧化指标(过氧化值、硫代巴比妥酸值等)，蛋白质指标(挥发性盐基氮值)等几个方面，综合分析确定了辐照冷却肉的最佳吸收剂量为2kGy～3kGy。在此剂量范围内，研究分析不同的抗氧化剂茶多酚、迷迭香、生育酚(VE)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)对抑制辐照冷却肉脂肪氧化的影响，研究表明茶多酚在抑制辐照冷却肉脂肪氧化方面具有独特的优势；通过四因素三水平正交实验筛选出控制辐照冷却肉脂肪氧化的最佳抗氧化剂组合；在前期实验基础上，分析不同的氧气浓度对辐照冷却肉脂肪氧化的影响；通过三因素三水平正交实验，最终得出50mg/kg茶多酚+真空包装+2kGy辐照处理能显著抑制辐照冷却肉中的脂肪氧化，形成有效延长冷却肉货架期和保持优良品质的最佳综合处理工艺。 2.建立了含脂类辐照食品的鉴定方法标准—2-十二烷基环丁酮的气相色谱(GC)/质谱(MS)分析法。通过考察洗脱剂类型、浓度及硅胶去活化程度对含脂辐照食品中辐解产物2-DCB的萃取效果，确定二元混合溶剂乙醚：正己烷(1:99)洗脱液和4％去活化程度硅胶作吸附剂为2-DCB提取的理想条件。此方法具有比欧盟标准EN1785方法操作成本更低、样品承载量更大、检测限更低的优点。 3.建立了简便、快捷的CO2超临界流体(SFE-CO2)萃取—GC/MS定量分析2-DCB的方法。优化了主要影响因素(萃取压力、萃取温度、萃取时间)及SFE-CO2流速对含脂辐照食品中辐解产物2-DCB萃取效果的影响作用，确定最佳的萃取条件为：萃取压力20MPa，萃取温度70℃，萃取时间30min，SFE-CO2流速1ml/min。并且采用相同的样品，从消耗时间、消耗溶剂、操作成本、提取效果等方面与欧盟标准方法EN1785进行了比较，结果表明，SFE-CO2方法不仅达到EN1785方法的萃取效果，操作时间缩短了近35％，溶剂用量减少60％，且操作成本更低。 4.首次系统地研究和分析了辐照剂量、贮藏温度、贮藏时间、包装形式及自由基清除剂主要影响条件对含脂食品辐解产物2-DCB的产生和变化的影响规律。研究表明，辐解产物2-DCB的浓度随着吸收剂量(0.5kGy-10.0kGy)的增大线性增加，而且贮藏一段时间后，这种线性关系依然存在；在一定温度下贮藏，2-DCB的浓度呈规律性下降；包装内的气氛(O2、N2、真空)对2-DCB的产生及贮藏过程中的稳定性没有显著影响。由此得到，在可控条件下，不仅可以利用2-DCB鉴定含脂食品是否经过辐照，而且可以评估其吸收剂量。研究还表明，采用尽可能小的辐照剂量、避光包装、低温下贮藏及添加自由基清除剂均可减少含脂辐照食品中2-DCB的含量。 5.首次采用向样品体系中加入不同自由基猝灭剂的方法，分析主要目标自由基在2-DCB产生过程中的影响作用，并依据前期实验得到的2-DCB的变化规律，得出含脂辐照食品中辐解产物2-DCB的产生是一个自由基参与反应的过程；且促使2-DCB形成的主导自由基除了脂肪分子本身接受辐照生成的烷基自由基还有水分子辐解产生的eaq-。

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文摘

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论文说明：图表目录、相关缩略词

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第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1辐照冷却肉脂肪氧化控制研究背景及意义

1.1.2 2-十二烷基环丁酮变化机制研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国内外辐照冷却肉的研究进展

1.2.2含脂食品特异性辐解产物2-DCB的研究进展

1.3目前国内外研究中存在的问题

1.4研究目的与主要研究内容

1.4.1研究目的

1.4.2主要研究内容

第二章食品辐照的理论基础

2.1引言

2.2食品辐照原理

2.2.1食品辐照物理学基础

2.2.2食品辐照化学原理

2.3辐照食品营养卫生与安全性

2.3.1辐照食品的安全性

2.3.2辐照食品的营养卫生

2.3.3辐照食品的卫生标准

2.4辐照食品的质量控制

2.4.1辐照工艺

2.4.2辐照质量控制

2.4.3辐照食品加工工艺标准

2.5辐照食品鉴定方法

2.5.1化学检测法

2.5.2物理检测法

2.5.3生物检测法

2.5.4我国辐照食品的鉴定标准

2.6小结

第三章辐照冷却肉脂肪氧化控制技术研究

3.1前言

3.2冷却肉中主要病源菌及细菌总数辐照杀灭效果的研究

3.2.1实验材料

3.2.2实验方法

3.2.3结果与讨论

3.3辐照处理对冷却肉贮藏效果的影响

3.3.1实验材料

3.3.2实验方法

3.3.3结果与讨论

3.4抗氧化剂对控制冷却肉脂肪氧化效果的研究

3.4.1实验材料

3.4.2实验方法

3.4.3结果与讨论

3.5包装形式对控制冷却肉脂肪氧化效果的研究

3.5.1实验材料

3.5.2实验方法

3.5.3结果与讨论

3.6控制辐照冷却肉脂肪氧化最佳因素组合的研究

3.6.1实验材料

3.6.2实验方法

3.6.3结果与讨论

3.7小结

第四章2-十二烷基环丁酮定量分析方法研究

4.1前言

4.2材料与方法

4.2.1实验材料

4.2.2主要实验设备与试剂、药品

4.2.3实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1硅胶柱——气质联用定量分析方法的建立

4.3.2超临界流体CO2萃取——气质联用定量分析方法的建立

4.3.3两种方法与欧盟EN1785方法的比较

4.3.4含脂类辐照食品的鉴定方法标准(2-十二烷基环丁酮气相色谱(GC)/质谱(MS)分析法)的制定与应用

4.4小结

第五章2-十二烷基环丁酮变化规律的研究

5.1前言

5.2材料与方法

5.2.1实验材料

5.2.2主要实验设备与试剂、药品

5.2.3实验方法

5.3结果与讨论

5.3.1辐照剂量对辐照样品中2-DCB浓度的影响

5.3.2贮藏时间对辐照样品中2-DCB浓度的影响

5.3.3贮藏温度对辐照样品中2-DCB浓度的影响

5.3.4包装形式对辐照样品中2-DCB的产生量及贮藏稳定性的影响

5.3.5自由基清除剂对辐照样品中2-DCB的产生量及贮藏稳定性的影响

5.4小结

第六章2-十二烷基环丁酮产生和变化机制初步研究

6.1前言

6.2 2-DCB产生机理分析

6.3促使产生2-DCB的主导自由基研究

6.3.1实验材料

6.3.2主要仪器设备与试剂、药品

6.3.3实验方法

6.3.4结果与讨论

6.4 2-DCB在贮藏过程中发生变化的原因分析

6.5小结

第七章结论与展望

7.1主要结论

7.2本文的创新之处

7.3展望

参考文献

附录

致 谢

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