丙烯酰胺在高温加工食品中的生成越来越受到人们的关注,因其具有一定致癌、神经和生殖毒性,为Ⅱ类致癌物,且在富含淀粉、碳水化合物等原料的高温加热食品中如薯条、油条、咖啡等含量较高,所以其含量控制具有非常重要的意义。因此,寻找安全、高效的控制措施来减少热加工食品中丙烯酰胺的生成、促进其消解降低其含量,减少人们食品中的丙烯酰胺暴露量,成为了科学家们的研究热点。本文研究了在低湿焙烤模式下,天冬酰胺/葡萄糖模拟体系中九头狮子草提取物对丙烯酰胺的抑制规律及量效关系,建立和分析了体系中丙烯酰胺形成/消除动力学模型,初步对体系中丙烯酰胺的形成机理进行了阐述。主要研究内容及结果如下:(1)浸提九头狮子草鲜草所得的95%乙醇提取物以及石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物、正丁醇萃取物和水萃取物在天冬酰胺/葡萄糖模拟体系中的丙烯酰胺抑制规律和量效关系研究。向模拟体系(天冬酰胺:葡萄糖=1.4 mmol:1.4 mmol)中添加100μL各提取物相应稀释液,于180℃中焙烤15 min,测其丙烯酰胺含量。结果表明:95%乙醇提取物和不同溶剂萃取物对丙烯酰胺的含量均有抑制作用,其浓度与丙烯酰胺含量均呈现非线性关系。各提取物的抑制效果由大到小依次为正丁醇萃取物、乙酸乙酯萃取物、石油醚萃取物、水萃取物、95%乙醇提取物,其最佳抑制浓度和抑制率相应为:3 mg/mL、56.78%,5 mg/mL、47.96%,4 mg/mL、46.49%,1×10~-55 mg/mL、47.26%和1×10~-99 mg/mL、41.22%。(2)研究丙烯酰胺抑制效果最佳的正丁醇萃取物层析分离后,研究所得的不同浓度乙醇洗脱物在天冬酰胺/葡萄糖模拟体系中对丙烯酰胺的抑制规律和量效关系研究。结果表明:正丁醇层萃取物经D101大孔树脂后的95%、60%乙醇洗脱物对丙烯酰胺均有更好的抑制效果,抑制效果由大到小依次为95%乙醇洗脱物、60%乙醇洗脱物、30%乙醇洗脱物,其最佳抑制浓度和抑制率相应为:5 mg/mL、64.20%,1×10~-22 mg/mL、61.99%和1.0×10~-99 mg/mL、26.50%,三种乙醇洗脱物与丙烯酰胺含量之间仍为非线性关系;低浓度的30%乙醇洗脱物对丙烯酰胺含量的抑制效果好于高浓度的,60%乙醇洗脱物在低浓度下的丙烯酰胺抑制效果较差,中高浓度的抑制效果好,高浓度下的95%乙醇洗脱物对丙烯酰胺含量的抑制率高于低浓度的,最佳抑制浓度为5 mg/mL,可从此部位分离提取丙烯酰胺抑制效果更好的抑制剂。(3)选择以上研究中丙烯酰胺抑制率最高的95%乙醇洗脱物,在其最佳抑制浓度5 mg/mL时对模拟体系中丙烯酰胺的形成/消除动力学过程的影响。结果表明,95%乙醇洗脱物试验组在5~7 min丙烯酰胺形成速率最快,在8 min时丙烯酰胺生成量达到最大值,对照组在7 min时达到最大,之后两个组的丙烯酰胺含量均呈现明显下降趋势,试验组与空白对照组之间存在显著差异(p<0.05)。采用Origin9.1对模拟体系下丙烯酰胺的动力学曲线进行拟合。经GaussMod模型曲线拟合后,空白组和试验组的R~2分别为0.9597和0.9439,曲线拟合程度较高,该模型能够很好的预测5 mg/mL 95%乙醇洗脱物在低湿焙烤模式下天冬酰胺/葡萄糖模拟体系中的丙烯酰胺的动力学过程,这对于指导在模拟体系下添加95%乙醇洗脱物条件下的丙烯酰胺含量预测具有重要意义。(4)通过研究0~20 min焙烤时间里不同反应时间段的天冬酰胺、葡萄糖、果糖、丙烯酰胺及类黑精等丙烯酰胺形成的前体物质、中间产物及其终产物的含量变化,分别绘制其动力学曲线,探讨正丁醇萃取物95%乙醇洗脱物抑制丙烯酰胺的机理。试验结果表明,在低湿焙烤模式下的天冬酰胺/葡萄糖模拟体系中,焙烤前期0~5 min时体系反应以葡萄糖异构化生成果糖反应为主,美拉德反应发生形成少量类黑精,此阶段类黑精生成丙烯酰胺无相关性。第5 min后,体系中葡萄糖、果糖均与天冬酰胺反应经丙烯醛途径生成大量丙烯酰胺,并继续大量生成类黑精,本阶段丙烯酰胺形成与类黑精形成具一定相关性。同时此阶段95%乙醇洗脱物能显著抑制丙烯酰胺的生成量和生成时间。第8 min后,丙烯酰胺进入消除大于生成的阶段,类黑精的生成依然快速上升,此过程95%乙醇洗脱物对丙烯酰胺的消除影响不明显。15~20 min时,丙烯酰胺的消除速率远大于生成速率,类黑精含量稳定保持在最大值,两者此阶段并无相关性。丙烯酰胺的形成机理与葡萄糖异构化反应,葡萄糖、果糖与天冬酰胺反应的丙烯醛途径和美拉德反应途径均密切相关,95%乙醇洗脱物能够影响模拟体系中的反应从而影响丙烯酰胺的生成量和生成时间。