加拿大麦吉尔大学食品科学与农业化学系 主任
国际美拉德反应学会 主席
Varoujan Yaylayan博士在加拿大阿尔伯塔大学获得食品化学博士学位并在该校从事碳水化合物化学博士后研究，后来加入麦吉尔大学。他的研究方向是利用13C、15N标记反应物跟踪食品相关模拟体系中高温化学反应、高温化学反应中稳定同位素掺入模式及裂解-气相色谱/质谱联用、四极杆飞行时间串联质谱、液质联用或傅里叶红外光谱法解析美拉德反应产物或有毒物质生成机理。他已在各类杂志中发表了160篇着作。
报告题目
食品加工过程中有毒物质生成反应途径的比较
摘 要
食品中发生美拉德反应会生成丙烯酰胺、呋喃、氯丙醇、杂环胺、羟甲基糠醛，但从机理看，美拉德反应与这些物质的生成并不相关。在特定氨基酸（如天冬酰胺）存在的条件下才能生成丙烯酰胺、杂环胺，而生成呋喃、羟甲基糠醛则不需要特定氨基酸。另一方面，氯丙醇的生成需要脂类和氯源。一般认为，蔗糖水解生成葡萄糖、果糖后可生成羟甲基糠醛。通过13C标记蔗糖分子中果糖部分C1，在高于250oC条件下实验结果表明，90%羟甲基糠醛来源于果糖部分，仅有10%来源于葡萄糖。利用酸性甲醇65 oC条件下热回流处理蔗糖，发现羟甲基糠醛全部来源于葡萄糖部分。此外，前体物质3-脱氧葡萄糖醛酮的羟甲基糠醛相对生成效率与葡萄糖、果糖、蔗糖进行了比较。其中，葡萄糖的转化率远低于3-脱氧葡萄糖醛酮，但果糖、蔗糖的转化率均远高于3-脱氧葡萄糖醛酮，因此3-脱氧葡萄糖醛酮不是果糖、蔗糖溶液中主要的羟甲基糠醛前体。基于实验结果提出了由蔗糖生成羟甲基糠醛的机理。根据这一论断，蔗糖可降解为葡萄糖和具有较强反应活性的fructofuranosyl阳离子。在无水条件下，该阳离子直接转化成羟甲基糠醛。另一方面，文献中确定了3 种重要的丙烯酰胺前体，即3-aminopropionamide（AP）及其希夫氏碱N-(d-glucosy-1-yl)-3’-aminopropionamide、AP ARP（N-(1-deoxy-d-fructos-1-yl)-3’-aminopropionamide）。合成了3 种前体并研究了干法和湿法加热条件下它们生成丙烯酰胺的能力，从而比较它们的重要性。在两种条件下N-(d-glucosy-1-yl)-3’-aminopropionamide转化为丙烯酰胺的能力均为最高。在干热条件下，它的转化能力约为AP、AP ARP的4 倍，而在湿热条件下为AP ARP的2 倍，为AP的20多倍。此外，为了进一步了解生成N-(d-glucosy-1-yl)-3’-aminopropionamide的脱羧步骤，利用傅里叶红外光谱法分析了氨基酸与糖类之间的反应，通过13C-1标记氨基酸发现波数移位40cm?1，说明生成了5-恶唑烷酮中间体（在1 770~1 810 cm?1范围内出现吸收峰）。利用模拟体系，通过热裂解-气质联用及13C标记糖类和氨基酸研究呋喃前体物质，表明呋喃主要通过3 种途径生成，即：己糖C3-C4-C5-C6碳链、某些氨基酸与糖类降解发生乙醛与乙醇醛缩合、抗坏血酸与脂类氧化。目前研究者已提出了4 种氯丙醇生成机理，这4 种形成机理均发生Cl?的SN2亲核攻击，但在底物本质或离去基方面有所不同。其中两种机理指出连接一个酯基或质子化羟基的甘油碳原子上的Cl?直接进行亲核攻击，另外两种机理提出在Cl?亲核攻击之前以环氧丙醇形式生成了环状烷基氢阳离子、环氧环等具有反应活性的中间产物。最后，本研究确定了肉类杂环胺的两种前体。其一是肉类本身存在的氨基酸（色氨酸、苯丙氨酸）或肌酸/肌酐，其二是热加工过程中通过美拉德反应和Strecker反应生成的吡嗪或吡啶及Strecker醛类。
