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紫外照射下花椒油中辛辣物质的降解与转化机制

期刊:Food ChemistryDOI:10.1016/j.foodchem.2024.139674

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研究作者及机构
本研究的主要作者包括Ping Duan、Xiya Feng、Xiaowei Peng、Lu Wang、Hongwei Wang和Jianquan Kan。他们分别来自西南大学食品科学学院、农业农村部农产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室(重庆)、中匈食品科学合作研究中心以及川渝共建特色食品重庆市重点实验室。该研究于2024年5月20日在线发表在《Food Chemistry》期刊上,文章编号为139674。

学术背景
花椒油(Zanthoxylum bungeanum oil, ZBO)是中国食品工业中一种重要的调味油,以其独特的麻感和香气而广受欢迎。然而,花椒油在储存过程中,其风味成分(特别是麻感物质)会逐渐衰减,影响其品质和消费者体验。尽管已有研究表明花椒油中的麻感物质主要为烷基酰胺类化合物(如羟基-α-山椒素,hydroxy-α-sanshool, HαSS),但其在储存过程中的降解和转化机制尚未得到充分研究。因此,本研究旨在系统探讨不同储存条件下花椒油中麻感物质的稳定性,并揭示其在紫外线(UV)照射下的降解和转化机制。

研究流程
本研究主要包括以下几个步骤:
1. 材料准备与储存条件设置
研究使用由金龙鱼有限公司提供的花椒油作为实验材料。将100克花椒油样品置于不同储存条件下(如温度、光照、密封状态、包装材料等),并在0、2、4、8和12个月后取样分析。每种储存条件设置三个平行实验。

  1. 光照条件实验
    研究还探讨了不同波长光照(如红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、紫外光和混合光)对花椒油中麻感物质的影响。样品在2000勒克斯(lux)的光照强度下照射24小时,随后通过高效液相色谱(HPLC)分析其成分和含量变化。

  2. 紫外线诱导降解机制研究
    研究将标准麻感物质(如HαSS、HβSS、HεSS、HγSS和HγISS)溶解于油溶液中,并在紫外线照射下(2000勒克斯)分别照射0、12、24、36和48小时。随后通过HPLC和液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析其结构变化。

  3. 数据分析
    所有实验均进行三次平行,数据以均值±标准差(SD)表示,并使用IBM SPSS统计软件进行单因素方差分析(ANOVA)。数据可视化通过Origin 9.0软件完成。

主要结果
1. 储存条件对麻感物质的影响
研究发现,储存温度、光照、氧气和储存时间是影响花椒油中麻感物质降解的关键因素。在12个月的储存期内,HαSS、HγSS和总麻感物质含量在所有条件下均呈下降趋势,而HεSS和HβSS的变化则取决于具体储存条件。例如,在室温、自然光、未密封的玻璃瓶条件下(ZBS5),麻感物质完全损失;而在4°C、避光、密封的玻璃瓶条件下(ZBS1),麻感物质损失仅为3.15%。

  1. 光照条件对麻感物质的影响
    不同波长的光照对麻感物质的影响差异显著。紫外线照射下,HαSS和HγSS含量显著下降,而HεSS和HβSS含量则增加。在紫外线照射48小时后,HαSS损失率高达85.49%,表明紫外线是麻感物质降解的主要驱动因素。

  2. 紫外线诱导降解机制
    HPLC和LC-MS分析表明,HαSS在紫外线照射下部分转化为HβSS和HεSS,并进一步氧化生成其他化合物。此外,研究首次揭示了HγSS的降解转化模式:其与HγISS相互转化,并异构化为(2E,4E,8Z,10E,12Z)-N-(2-羟基-2-甲基丙基)十四碳-2,4,8,10,12-五烯酰胺。

结论
本研究系统探讨了花椒油中麻感物质在不同储存条件下的稳定性,并揭示了其在紫外线照射下的降解和转化机制。研究表明,低温、避光、密封的储存条件有助于保持花椒油的麻感品质,而紫外线是导致麻感物质降解的主要因素。此外,研究首次揭示了HγSS的降解转化模式,为花椒油的储存和保鲜提供了科学依据。

研究亮点
1. 首次系统研究了花椒油中麻感物质在紫外线照射下的降解和转化机制。
2. 揭示了HγSS的降解转化模式,填补了该领域的研究空白。
3. 通过HPLC和LC-MS技术,提供了麻感物质降解转化的详细数据支持。
4. 研究结果为花椒油的储存和保鲜提供了科学指导,具有重要的应用价值。

其他有价值的内容
研究还探讨了麻感物质的感官特性与其化学结构之间的关系,为未来研究花椒油的风味特性提供了新的思路。此外,研究中使用的高效液相色谱和液相色谱-质谱联用技术为类似研究提供了可靠的分析方法。


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