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        液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法結(jié)合主成分分析考察食品中前體物質(zhì)對雜環(huán)胺生成的影響

        2014-02-27 21:31:53陳潔等
        分析化學(xué) 2014年1期

        陳潔等

        摘要:為了考察不同溫度條件下前體物質(zhì)及其含量對雜環(huán)胺生成的影響,采用超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法定性定量分析了不同溫度(200 ℃, 230 ℃和270 ℃)、不同前體物質(zhì)種類(葡萄糖、肌酸、肌酸酐、苯丙氨酸、色氨酸和蘇氨酸)以及不同添加量(添加1倍和2倍原料牛肉中的含量)條件下, 烤牛肉餅中的17種極性和非極性雜環(huán)胺,采用主成分分析考察了溫度、前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響,并篩選出了受到影響的關(guān)鍵雜環(huán)胺。結(jié)果表明,3種溫度條件下雜環(huán)胺的生成具有較明顯的差異;200 ℃條件下前體物質(zhì)的種類對雜環(huán)胺生成的影響較小,而230 ℃和270 ℃條件下則有較大的影響;對于葡萄糖、肌酸、肌酸酐和蘇氨酸,3種溫度下添加量對雜環(huán)胺的生成均影響較??;而對于苯丙氨酸和色氨酸,200℃條件下添加量對雜環(huán)胺生成的影響較小, 230 ℃和270 ℃條件下添加量對雜環(huán)胺生成的影響則較大。由主成分分析載荷圖篩選出4種雜環(huán)胺(Harman、Norharman、MeIQx和PhIP)為溫度、前體物質(zhì)及其添加量影響的關(guān)鍵雜環(huán)胺。本方法可用于各種因素對雜環(huán)胺生成的影響研究以及相關(guān)關(guān)鍵雜環(huán)胺的篩選。

        關(guān)鍵詞:液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用;主成分分析;加工食品;前體物質(zhì);雜環(huán)胺

        1引言

        雜環(huán)胺為富含蛋白質(zhì)的食品在高溫加工過程中產(chǎn)生的一類有害物質(zhì),具有明顯的致癌致突變作用[1]。出于食品安全性的考慮,加工食品中雜環(huán)胺的生成機(jī)制及影響因素受到了廣泛關(guān)注[2]。雜環(huán)胺由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,其生成機(jī)制亦有較大差異, 如極性雜環(huán)胺PhIP由苯丙氨酸與肌酸酐反應(yīng)生成[3], 極性雜環(huán)胺IQ和IQx被認(rèn)為是由肌酸酐、糖、游離氨基酸以及一些二肽在加熱過程中通過美拉德反應(yīng)和Strecker降解生成[4],非極性雜環(huán)胺的生成則并不依賴肌酸酐作為前體物質(zhì),其生成機(jī)制比較普遍的一種假說是自由基反應(yīng) [5]。大量研究表明,加工方式[6]、加工時(shí)間、溫度和前體物質(zhì)[7]以及加工程度[8]等因素對雜環(huán)胺的生成具有較大的影響[8]。

        食品是一個(gè)非常復(fù)雜的分析體系,含有大量雜環(huán)胺的前體及其它相關(guān)物質(zhì),這些物質(zhì)如何影響雜環(huán)胺的生成,它們之間是否會產(chǎn)生相互作用,這些都是闡明雜環(huán)胺生成機(jī)制而需要解決的重要問題。關(guān)于前體物質(zhì)對雜環(huán)胺生成的研究已有文獻(xiàn)報(bào)道,如有研究表明,糖類物質(zhì)在苯丙氨酸和肌酸酐生成PhIP的過程中具有一定的作用,如葡萄糖盡管不是生成PhIP的必需前體物質(zhì)[9],但對該反應(yīng)有濃度依賴的促進(jìn)或抑制作用[10]。當(dāng)苯丙氨酸與肌酸酐溶于水并在37℃和60℃加熱時(shí),四糖(赤蘚糖)在PhIP的生成中具有最高的活性,而阿拉伯糖、核糖、葡萄糖和半乳糖則不具有活性[11]。然而,系統(tǒng)地考察加工食品中前體物質(zhì)及其添加量在不同溫度條件下對雜環(huán)胺生成的影響尚未見報(bào)道。雜環(huán)胺的定性與定量分析常采用高效液相色譜結(jié)合紫外[12]或熒光[13]檢測,氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用[14]或液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用[15,16],然而,由于雜環(huán)胺的含量通常很低,樣品預(yù)處理后仍然有較大干擾,紫外檢測難以準(zhǔn)確定性和定量,而熒光檢測則局限于可產(chǎn)生熒光信號的雜環(huán)胺,氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用則由于大部分雜環(huán)胺極性較大且難揮發(fā)而只適用于部分雜環(huán)胺的分析。因此,本研究采用超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法分析烤牛肉餅中17種極性和非極性雜環(huán)胺,并在此基礎(chǔ)上采用主成分分析探討不同溫度、前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響及關(guān)鍵雜環(huán)胺,能夠?yàn)榧庸な称分须s環(huán)胺的生成機(jī)制研究提供參考。

        2實(shí)驗(yàn)部分

        2.1儀器與試劑

        HP 1100高效液相色譜儀(美國Agilent公司);UPLCTQD 超高效液相色譜串聯(lián)四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Waters公司);固相萃取裝置(美國Supelco公司);MD2002型氮吹儀(金壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司);YDTD超聲清洗機(jī)(寧波新芝生物科技股份有限公司)。

        2.2原料牛肉中前體物質(zhì)的分析

        食品中葡萄糖的分析采用文獻(xiàn)[17,18]的方法;肌酸的分析采用文獻(xiàn)[19]的方法;肌酸酐的分析采用文獻(xiàn)[20]的方法;苯丙氨酸、色氨酸和蘇氨酸采用高效液相色譜法分析[21]。

        2.4液相色譜質(zhì)譜分析條件

        2.5化學(xué)計(jì)量學(xué)分析

        采用主成分分析考察溫度、前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響。本實(shí)驗(yàn)中共考察了3個(gè)溫度, 6種前體物質(zhì)和2個(gè)添加水平,共36個(gè)樣本,將17種雜環(huán)胺的含量作為變量,則本實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)構(gòu)成36×17階矩陣。將這個(gè)矩陣的中的36個(gè)行向量分別按照溫度、前體物質(zhì)種類以及添加量重新排列組合成3個(gè)36×17階矩陣,以考察溫度,前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響。主成分分析程序采用Matlab 7.0編寫,數(shù)據(jù)分析前進(jìn)行中心化處理。

        3結(jié)果與討論

        3.1牛肉中雜環(huán)胺及其前體物質(zhì)的分析

        3.2不同溫度條件下生成雜環(huán)胺的主成分分析

        為了考察在不同烤制溫度條件下牛肉餅中前體物質(zhì)對雜環(huán)胺生成的影響,將數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行主成分分析后按照牛肉餅的烤制溫度將樣品分成3組進(jìn)行分析,圖2為樣品的主成分分析得分圖。由圖2可知,3種溫度下生成雜環(huán)胺的樣品點(diǎn)在主成分1的方向上有較明顯的分離趨勢,200 ℃的樣品點(diǎn)分布在最左邊,270 ℃的樣本點(diǎn)在最右邊,而230 ℃的樣品點(diǎn)則在中間,表明在3種不同溫度下生成的17種雜環(huán)胺譜有較明顯的差異。另外,由于同一個(gè)溫度條件下的樣本點(diǎn)由不同前體物質(zhì)和不同添加量的樣本組成,而200 ℃的樣本點(diǎn)較緊密,230 ℃和270 ℃的樣本點(diǎn)較分散,表明200 ℃條件下前體物質(zhì)的種類及添加量的差異對雜環(huán)胺生成的影響較小,而在230 ℃和270 ℃條件下前體物質(zhì)的種類及添加量的差異對雜環(huán)胺生成的影響則較大。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),230 ℃和270 ℃分別有兩個(gè)點(diǎn)遠(yuǎn)離所屬的樣品簇,如圖2圈中標(biāo)記,分別為230 ℃條件下添加1倍量和2倍量葡萄糖的樣本以及270 ℃條件下添加1倍量和2倍量葡萄糖的樣本。結(jié)果表明,在230 ℃條件下添加葡萄糖生成的雜環(huán)胺譜更接近于200℃雜環(huán)胺的生成情況,而在270 ℃條件下添加葡萄糖則更接近于230 ℃的情況。

        3.3不同前體物質(zhì)種類條件下生成雜環(huán)胺的主成分分析

        將3.2節(jié)中主成分分析得分圖的樣本點(diǎn)按照葡萄糖、肌酸、肌酸酐、苯丙氨酸、色氨酸和蘇氨酸分成6組進(jìn)行分析,以考察前體物質(zhì)種類對雜環(huán)胺生成的影響(圖3)。為了區(qū)別不同溫度條件下的樣本點(diǎn),圈中分別標(biāo)示了兩個(gè)230 ℃和270 ℃的樣本點(diǎn),而方框中則為200 ℃的樣本點(diǎn),最右邊為270 ℃的樣本點(diǎn),而中間未標(biāo)出的則為230 ℃的樣本點(diǎn)。對于葡萄糖、肌酸、肌酸酐和蘇氨酸而言,3種溫度條件下不同添加量的樣本點(diǎn)之間的距離均較小,即對雜環(huán)胺生成的影響較小。苯丙氨酸和色氨酸在200 ℃條件下添加量對雜環(huán)胺的影響較小,而230 ℃和270 ℃條件下添加不同量前體物質(zhì)樣本點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn),表明對雜環(huán)胺的生成影響較大。

        摘要:為了考察不同溫度條件下前體物質(zhì)及其含量對雜環(huán)胺生成的影響,采用超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法定性定量分析了不同溫度(200 ℃, 230 ℃和270 ℃)、不同前體物質(zhì)種類(葡萄糖、肌酸、肌酸酐、苯丙氨酸、色氨酸和蘇氨酸)以及不同添加量(添加1倍和2倍原料牛肉中的含量)條件下, 烤牛肉餅中的17種極性和非極性雜環(huán)胺,采用主成分分析考察了溫度、前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響,并篩選出了受到影響的關(guān)鍵雜環(huán)胺。結(jié)果表明,3種溫度條件下雜環(huán)胺的生成具有較明顯的差異;200 ℃條件下前體物質(zhì)的種類對雜環(huán)胺生成的影響較小,而230 ℃和270 ℃條件下則有較大的影響;對于葡萄糖、肌酸、肌酸酐和蘇氨酸,3種溫度下添加量對雜環(huán)胺的生成均影響較小;而對于苯丙氨酸和色氨酸,200℃條件下添加量對雜環(huán)胺生成的影響較小, 230 ℃和270 ℃條件下添加量對雜環(huán)胺生成的影響則較大。由主成分分析載荷圖篩選出4種雜環(huán)胺(Harman、Norharman、MeIQx和PhIP)為溫度、前體物質(zhì)及其添加量影響的關(guān)鍵雜環(huán)胺。本方法可用于各種因素對雜環(huán)胺生成的影響研究以及相關(guān)關(guān)鍵雜環(huán)胺的篩選。

        關(guān)鍵詞:液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用;主成分分析;加工食品;前體物質(zhì);雜環(huán)胺

        1引言

        雜環(huán)胺為富含蛋白質(zhì)的食品在高溫加工過程中產(chǎn)生的一類有害物質(zhì),具有明顯的致癌致突變作用[1]。出于食品安全性的考慮,加工食品中雜環(huán)胺的生成機(jī)制及影響因素受到了廣泛關(guān)注[2]。雜環(huán)胺由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,其生成機(jī)制亦有較大差異, 如極性雜環(huán)胺PhIP由苯丙氨酸與肌酸酐反應(yīng)生成[3], 極性雜環(huán)胺IQ和IQx被認(rèn)為是由肌酸酐、糖、游離氨基酸以及一些二肽在加熱過程中通過美拉德反應(yīng)和Strecker降解生成[4],非極性雜環(huán)胺的生成則并不依賴肌酸酐作為前體物質(zhì),其生成機(jī)制比較普遍的一種假說是自由基反應(yīng) [5]。大量研究表明,加工方式[6]、加工時(shí)間、溫度和前體物質(zhì)[7]以及加工程度[8]等因素對雜環(huán)胺的生成具有較大的影響[8]。

        食品是一個(gè)非常復(fù)雜的分析體系,含有大量雜環(huán)胺的前體及其它相關(guān)物質(zhì),這些物質(zhì)如何影響雜環(huán)胺的生成,它們之間是否會產(chǎn)生相互作用,這些都是闡明雜環(huán)胺生成機(jī)制而需要解決的重要問題。關(guān)于前體物質(zhì)對雜環(huán)胺生成的研究已有文獻(xiàn)報(bào)道,如有研究表明,糖類物質(zhì)在苯丙氨酸和肌酸酐生成PhIP的過程中具有一定的作用,如葡萄糖盡管不是生成PhIP的必需前體物質(zhì)[9],但對該反應(yīng)有濃度依賴的促進(jìn)或抑制作用[10]。當(dāng)苯丙氨酸與肌酸酐溶于水并在37℃和60℃加熱時(shí),四糖(赤蘚糖)在PhIP的生成中具有最高的活性,而阿拉伯糖、核糖、葡萄糖和半乳糖則不具有活性[11]。然而,系統(tǒng)地考察加工食品中前體物質(zhì)及其添加量在不同溫度條件下對雜環(huán)胺生成的影響尚未見報(bào)道。雜環(huán)胺的定性與定量分析常采用高效液相色譜結(jié)合紫外[12]或熒光[13]檢測,氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用[14]或液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用[15,16],然而,由于雜環(huán)胺的含量通常很低,樣品預(yù)處理后仍然有較大干擾,紫外檢測難以準(zhǔn)確定性和定量,而熒光檢測則局限于可產(chǎn)生熒光信號的雜環(huán)胺,氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用則由于大部分雜環(huán)胺極性較大且難揮發(fā)而只適用于部分雜環(huán)胺的分析。因此,本研究采用超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法分析烤牛肉餅中17種極性和非極性雜環(huán)胺,并在此基礎(chǔ)上采用主成分分析探討不同溫度、前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響及關(guān)鍵雜環(huán)胺,能夠?yàn)榧庸な称分须s環(huán)胺的生成機(jī)制研究提供參考。

        2實(shí)驗(yàn)部分

        2.1儀器與試劑

        HP 1100高效液相色譜儀(美國Agilent公司);UPLCTQD 超高效液相色譜串聯(lián)四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Waters公司);固相萃取裝置(美國Supelco公司);MD2002型氮吹儀(金壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司);YDTD超聲清洗機(jī)(寧波新芝生物科技股份有限公司)。

        2.2原料牛肉中前體物質(zhì)的分析

        食品中葡萄糖的分析采用文獻(xiàn)[17,18]的方法;肌酸的分析采用文獻(xiàn)[19]的方法;肌酸酐的分析采用文獻(xiàn)[20]的方法;苯丙氨酸、色氨酸和蘇氨酸采用高效液相色譜法分析[21]。

        2.4液相色譜質(zhì)譜分析條件

        2.5化學(xué)計(jì)量學(xué)分析

        采用主成分分析考察溫度、前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響。本實(shí)驗(yàn)中共考察了3個(gè)溫度, 6種前體物質(zhì)和2個(gè)添加水平,共36個(gè)樣本,將17種雜環(huán)胺的含量作為變量,則本實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)構(gòu)成36×17階矩陣。將這個(gè)矩陣的中的36個(gè)行向量分別按照溫度、前體物質(zhì)種類以及添加量重新排列組合成3個(gè)36×17階矩陣,以考察溫度,前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響。主成分分析程序采用Matlab 7.0編寫,數(shù)據(jù)分析前進(jìn)行中心化處理。

        3結(jié)果與討論

        3.1牛肉中雜環(huán)胺及其前體物質(zhì)的分析

        3.2不同溫度條件下生成雜環(huán)胺的主成分分析

        為了考察在不同烤制溫度條件下牛肉餅中前體物質(zhì)對雜環(huán)胺生成的影響,將數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行主成分分析后按照牛肉餅的烤制溫度將樣品分成3組進(jìn)行分析,圖2為樣品的主成分分析得分圖。由圖2可知,3種溫度下生成雜環(huán)胺的樣品點(diǎn)在主成分1的方向上有較明顯的分離趨勢,200 ℃的樣品點(diǎn)分布在最左邊,270 ℃的樣本點(diǎn)在最右邊,而230 ℃的樣品點(diǎn)則在中間,表明在3種不同溫度下生成的17種雜環(huán)胺譜有較明顯的差異。另外,由于同一個(gè)溫度條件下的樣本點(diǎn)由不同前體物質(zhì)和不同添加量的樣本組成,而200 ℃的樣本點(diǎn)較緊密,230 ℃和270 ℃的樣本點(diǎn)較分散,表明200 ℃條件下前體物質(zhì)的種類及添加量的差異對雜環(huán)胺生成的影響較小,而在230 ℃和270 ℃條件下前體物質(zhì)的種類及添加量的差異對雜環(huán)胺生成的影響則較大。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),230 ℃和270 ℃分別有兩個(gè)點(diǎn)遠(yuǎn)離所屬的樣品簇,如圖2圈中標(biāo)記,分別為230 ℃條件下添加1倍量和2倍量葡萄糖的樣本以及270 ℃條件下添加1倍量和2倍量葡萄糖的樣本。結(jié)果表明,在230 ℃條件下添加葡萄糖生成的雜環(huán)胺譜更接近于200℃雜環(huán)胺的生成情況,而在270 ℃條件下添加葡萄糖則更接近于230 ℃的情況。

        3.3不同前體物質(zhì)種類條件下生成雜環(huán)胺的主成分分析

        將3.2節(jié)中主成分分析得分圖的樣本點(diǎn)按照葡萄糖、肌酸、肌酸酐、苯丙氨酸、色氨酸和蘇氨酸分成6組進(jìn)行分析,以考察前體物質(zhì)種類對雜環(huán)胺生成的影響(圖3)。為了區(qū)別不同溫度條件下的樣本點(diǎn),圈中分別標(biāo)示了兩個(gè)230 ℃和270 ℃的樣本點(diǎn),而方框中則為200 ℃的樣本點(diǎn),最右邊為270 ℃的樣本點(diǎn),而中間未標(biāo)出的則為230 ℃的樣本點(diǎn)。對于葡萄糖、肌酸、肌酸酐和蘇氨酸而言,3種溫度條件下不同添加量的樣本點(diǎn)之間的距離均較小,即對雜環(huán)胺生成的影響較小。苯丙氨酸和色氨酸在200 ℃條件下添加量對雜環(huán)胺的影響較小,而230 ℃和270 ℃條件下添加不同量前體物質(zhì)樣本點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn),表明對雜環(huán)胺的生成影響較大。

        摘要:為了考察不同溫度條件下前體物質(zhì)及其含量對雜環(huán)胺生成的影響,采用超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法定性定量分析了不同溫度(200 ℃, 230 ℃和270 ℃)、不同前體物質(zhì)種類(葡萄糖、肌酸、肌酸酐、苯丙氨酸、色氨酸和蘇氨酸)以及不同添加量(添加1倍和2倍原料牛肉中的含量)條件下, 烤牛肉餅中的17種極性和非極性雜環(huán)胺,采用主成分分析考察了溫度、前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響,并篩選出了受到影響的關(guān)鍵雜環(huán)胺。結(jié)果表明,3種溫度條件下雜環(huán)胺的生成具有較明顯的差異;200 ℃條件下前體物質(zhì)的種類對雜環(huán)胺生成的影響較小,而230 ℃和270 ℃條件下則有較大的影響;對于葡萄糖、肌酸、肌酸酐和蘇氨酸,3種溫度下添加量對雜環(huán)胺的生成均影響較?。欢鴮τ诒奖彼岷蜕彼?,200℃條件下添加量對雜環(huán)胺生成的影響較小, 230 ℃和270 ℃條件下添加量對雜環(huán)胺生成的影響則較大。由主成分分析載荷圖篩選出4種雜環(huán)胺(Harman、Norharman、MeIQx和PhIP)為溫度、前體物質(zhì)及其添加量影響的關(guān)鍵雜環(huán)胺。本方法可用于各種因素對雜環(huán)胺生成的影響研究以及相關(guān)關(guān)鍵雜環(huán)胺的篩選。

        關(guān)鍵詞:液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用;主成分分析;加工食品;前體物質(zhì);雜環(huán)胺

        1引言

        雜環(huán)胺為富含蛋白質(zhì)的食品在高溫加工過程中產(chǎn)生的一類有害物質(zhì),具有明顯的致癌致突變作用[1]。出于食品安全性的考慮,加工食品中雜環(huán)胺的生成機(jī)制及影響因素受到了廣泛關(guān)注[2]。雜環(huán)胺由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,其生成機(jī)制亦有較大差異, 如極性雜環(huán)胺PhIP由苯丙氨酸與肌酸酐反應(yīng)生成[3], 極性雜環(huán)胺IQ和IQx被認(rèn)為是由肌酸酐、糖、游離氨基酸以及一些二肽在加熱過程中通過美拉德反應(yīng)和Strecker降解生成[4],非極性雜環(huán)胺的生成則并不依賴肌酸酐作為前體物質(zhì),其生成機(jī)制比較普遍的一種假說是自由基反應(yīng) [5]。大量研究表明,加工方式[6]、加工時(shí)間、溫度和前體物質(zhì)[7]以及加工程度[8]等因素對雜環(huán)胺的生成具有較大的影響[8]。

        食品是一個(gè)非常復(fù)雜的分析體系,含有大量雜環(huán)胺的前體及其它相關(guān)物質(zhì),這些物質(zhì)如何影響雜環(huán)胺的生成,它們之間是否會產(chǎn)生相互作用,這些都是闡明雜環(huán)胺生成機(jī)制而需要解決的重要問題。關(guān)于前體物質(zhì)對雜環(huán)胺生成的研究已有文獻(xiàn)報(bào)道,如有研究表明,糖類物質(zhì)在苯丙氨酸和肌酸酐生成PhIP的過程中具有一定的作用,如葡萄糖盡管不是生成PhIP的必需前體物質(zhì)[9],但對該反應(yīng)有濃度依賴的促進(jìn)或抑制作用[10]。當(dāng)苯丙氨酸與肌酸酐溶于水并在37℃和60℃加熱時(shí),四糖(赤蘚糖)在PhIP的生成中具有最高的活性,而阿拉伯糖、核糖、葡萄糖和半乳糖則不具有活性[11]。然而,系統(tǒng)地考察加工食品中前體物質(zhì)及其添加量在不同溫度條件下對雜環(huán)胺生成的影響尚未見報(bào)道。雜環(huán)胺的定性與定量分析常采用高效液相色譜結(jié)合紫外[12]或熒光[13]檢測,氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用[14]或液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用[15,16],然而,由于雜環(huán)胺的含量通常很低,樣品預(yù)處理后仍然有較大干擾,紫外檢測難以準(zhǔn)確定性和定量,而熒光檢測則局限于可產(chǎn)生熒光信號的雜環(huán)胺,氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用則由于大部分雜環(huán)胺極性較大且難揮發(fā)而只適用于部分雜環(huán)胺的分析。因此,本研究采用超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法分析烤牛肉餅中17種極性和非極性雜環(huán)胺,并在此基礎(chǔ)上采用主成分分析探討不同溫度、前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響及關(guān)鍵雜環(huán)胺,能夠?yàn)榧庸な称分须s環(huán)胺的生成機(jī)制研究提供參考。

        2實(shí)驗(yàn)部分

        2.1儀器與試劑

        HP 1100高效液相色譜儀(美國Agilent公司);UPLCTQD 超高效液相色譜串聯(lián)四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Waters公司);固相萃取裝置(美國Supelco公司);MD2002型氮吹儀(金壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司);YDTD超聲清洗機(jī)(寧波新芝生物科技股份有限公司)。

        2.2原料牛肉中前體物質(zhì)的分析

        食品中葡萄糖的分析采用文獻(xiàn)[17,18]的方法;肌酸的分析采用文獻(xiàn)[19]的方法;肌酸酐的分析采用文獻(xiàn)[20]的方法;苯丙氨酸、色氨酸和蘇氨酸采用高效液相色譜法分析[21]。

        2.4液相色譜質(zhì)譜分析條件

        2.5化學(xué)計(jì)量學(xué)分析

        采用主成分分析考察溫度、前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響。本實(shí)驗(yàn)中共考察了3個(gè)溫度, 6種前體物質(zhì)和2個(gè)添加水平,共36個(gè)樣本,將17種雜環(huán)胺的含量作為變量,則本實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)構(gòu)成36×17階矩陣。將這個(gè)矩陣的中的36個(gè)行向量分別按照溫度、前體物質(zhì)種類以及添加量重新排列組合成3個(gè)36×17階矩陣,以考察溫度,前體物質(zhì)種類及其添加量對雜環(huán)胺生成的影響。主成分分析程序采用Matlab 7.0編寫,數(shù)據(jù)分析前進(jìn)行中心化處理。

        3結(jié)果與討論

        3.1牛肉中雜環(huán)胺及其前體物質(zhì)的分析

        3.2不同溫度條件下生成雜環(huán)胺的主成分分析

        為了考察在不同烤制溫度條件下牛肉餅中前體物質(zhì)對雜環(huán)胺生成的影響,將數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行主成分分析后按照牛肉餅的烤制溫度將樣品分成3組進(jìn)行分析,圖2為樣品的主成分分析得分圖。由圖2可知,3種溫度下生成雜環(huán)胺的樣品點(diǎn)在主成分1的方向上有較明顯的分離趨勢,200 ℃的樣品點(diǎn)分布在最左邊,270 ℃的樣本點(diǎn)在最右邊,而230 ℃的樣品點(diǎn)則在中間,表明在3種不同溫度下生成的17種雜環(huán)胺譜有較明顯的差異。另外,由于同一個(gè)溫度條件下的樣本點(diǎn)由不同前體物質(zhì)和不同添加量的樣本組成,而200 ℃的樣本點(diǎn)較緊密,230 ℃和270 ℃的樣本點(diǎn)較分散,表明200 ℃條件下前體物質(zhì)的種類及添加量的差異對雜環(huán)胺生成的影響較小,而在230 ℃和270 ℃條件下前體物質(zhì)的種類及添加量的差異對雜環(huán)胺生成的影響則較大。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),230 ℃和270 ℃分別有兩個(gè)點(diǎn)遠(yuǎn)離所屬的樣品簇,如圖2圈中標(biāo)記,分別為230 ℃條件下添加1倍量和2倍量葡萄糖的樣本以及270 ℃條件下添加1倍量和2倍量葡萄糖的樣本。結(jié)果表明,在230 ℃條件下添加葡萄糖生成的雜環(huán)胺譜更接近于200℃雜環(huán)胺的生成情況,而在270 ℃條件下添加葡萄糖則更接近于230 ℃的情況。

        3.3不同前體物質(zhì)種類條件下生成雜環(huán)胺的主成分分析

        將3.2節(jié)中主成分分析得分圖的樣本點(diǎn)按照葡萄糖、肌酸、肌酸酐、苯丙氨酸、色氨酸和蘇氨酸分成6組進(jìn)行分析,以考察前體物質(zhì)種類對雜環(huán)胺生成的影響(圖3)。為了區(qū)別不同溫度條件下的樣本點(diǎn),圈中分別標(biāo)示了兩個(gè)230 ℃和270 ℃的樣本點(diǎn),而方框中則為200 ℃的樣本點(diǎn),最右邊為270 ℃的樣本點(diǎn),而中間未標(biāo)出的則為230 ℃的樣本點(diǎn)。對于葡萄糖、肌酸、肌酸酐和蘇氨酸而言,3種溫度條件下不同添加量的樣本點(diǎn)之間的距離均較小,即對雜環(huán)胺生成的影響較小。苯丙氨酸和色氨酸在200 ℃條件下添加量對雜環(huán)胺的影響較小,而230 ℃和270 ℃條件下添加不同量前體物質(zhì)樣本點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn),表明對雜環(huán)胺的生成影響較大。

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