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骏枣(Zizyphus jujuba cv.Junzao)是新疆地区栽培面积最大的红枣品种,是支撑新疆地区农业经济发展的特色果品。然而新疆红枣产业发展相对较慢,目前加工技术以及管理模式相对粗放、落后,产品质量参差不齐,这严重制约了新疆红枣产业的现代化发展。目前,新疆骏枣主要干制方法为自然干燥和热风干燥,由于骏枣中含有丰富的碳水化合物和氨基酸,在热加工过程中会发生美拉德反应,产生大量的内源性污染物5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,HMF)。HMF对人类健康是否具有危害目前仍存在争议。如何在加工过程中有效控制HMF的形成,并开发其消减技术是当前食品加工与安全领域亟需解决的科学问题。鉴于此,本论文首先采用模式动物斑马鱼模型研究HMF的毒性作用,阐明其潜在的毒性效应与机制;其次,基于新疆骏枣特征营养成分和干燥工艺,构建骏枣中HMF的体外模拟体系,阐明新疆骏枣在加工贮藏过程中HMF的形成机制;进一步分析不同干制技术对新疆骏枣中HMF生成的影响,研究新疆骏枣干制过程中HMF的消减技术。主要结果如下:(一)HMF对斑马鱼的发育毒性影响。HMF(≥1 m M)暴露会造成斑马鱼出现死亡、孵出率降低、心包水肿、脊柱弯曲、鱼鳔发育缺陷、肝脏发育畸形和心率降低等情况,对斑马鱼发育有显著毒性作用,120 hpf时,HMF对斑马鱼LC50为2.3 m M。HMF(2 m M)暴露显著降低了斑马鱼的活跃度,光刺激结果揭示了HMF(1和2 m M)暴露会使斑马鱼表现出呆滞现象。此外,HMF暴露会诱使斑马鱼体内活性氧(ROS,reactive oxygen species)爆发(1和2 m M的HMF暴露斑马鱼体内ROS含量分别为156%和181%(对照组为100%)),造成氧化损伤;转基因荧光标记斑马鱼Tg(Flia:GFP)和Tg(Apo14:GFP)实验发现HMF暴露对斑马鱼血管发育无显著影响,然而HMF(1和2 m M)暴露会引起斑马鱼肝脏损伤。在此基础上,通过RT-q PCR实验进一步研究HMF对斑马鱼发育损伤的作用机制,研究发现HMF(2 m M)暴露会造成斑马鱼抗氧化(nrf2、keap1和gclm)、肝脏(lipca和lpin1)和心脏(myl7、vmhc、notch1b、notch1a、hand2和gata4)相关基因表达水平显著下调。(二)新疆骏枣加工贮藏过程中HMF及营养品质的变化规律。研究不同干燥温度对新疆骏枣中HMF含量的影响,干燥整枣在60、70和80℃下HMF含量分别为20.74、26.76和51.43 mg/kg DM(dry mass,干重),干燥枣片在50、60和70℃下HMF含量分别为0.28、0.58和2.62 mg/kg DM,HMF随新疆骏枣干燥时间和温度的增加而增加。探索新疆骏枣中HMF在不同贮藏温度(室温和-20℃条件)下的变化规律,研究发现HMF在贮藏过程中逐渐增多,与室温贮藏相比,低温(-20℃)可以显著减少骏枣贮藏过程中HMF的生成。骏枣的褐变指数与热风干燥时间呈正相关,热风干制时间越长,骏枣果肉的褐变指数越高;骏枣中有机酸、总多酚和原花青素随干燥时间的增加呈降低趋势;采用多种经典体外抗氧化方法(ABTS、DPPH、FRAP)研究发现骏枣干燥后抗氧化活性降低。骏枣中还有多种酚类化合物,如没食子酸、绿原酸、咖啡酸、儿茶素、儿茶酚、表儿茶素、原儿茶酸、对羟基苯甲酸、芦丁、槲皮素等,其中含量最高的物质为芦丁(212.33 mg/kg DM)。(三)新疆骏枣中HMF的形成途径与动力学机制。研究分析了新疆骏枣中糖类和氨基酸的组成与含量,基于新疆骏枣干燥工艺,以糖类(果糖、葡萄糖和蔗糖)和氨基酸(20种)作为反应底物来构建HMF体外模拟体系。研究发现骏枣中果糖相对于葡萄糖和蔗糖更有利于HMF的生成,3-脱氧葡萄糖醛酮(3-Deoxyglucosone,3-DG)为HMF形成过程中的中间产物,丙酮醛(Methylglyoxal,MGO)为3-DG的降解产物,糠醛(2-Formyl furan,FF)为HMF的降解产物;研究发现天冬氨酸、脯氨酸、谷氨酸、蛋氨酸和谷氨酰胺等显著促进HMF的生成;半胱氨酸和精氨酸抑制HMF的生成,组氨酸和赖氨酸促进3-DG的生成,抑制HMF的生成,同时未降解为MGO和FF。比较不同p H、温度和时间对HMF生成的影响,反应p H越低越有利于HMF的生成,温度越高越有利于HMF的生成,且温度大于70℃是显著促进HMF的生成。骏枣中HMF的形成符合一级动力学模型,其形成与糖和氨基酸的种类、温度和时间等因素相关。(四)新疆骏枣中5-羟甲基糠醛的消减技术。系统研究了不同干制技术(热风干燥、微波干燥、中短波红外干燥、热泵干燥和冷冻干燥)对新疆骏枣中HMF形成的影响,微波干燥时间较短,但是干燥骏枣中HMF含量最高,冷冻干燥骏枣无HMF产生,但是干燥时间最长。热泵干燥枣片中无HMF产生,热风干燥、中短波红外干燥和微波干燥枣片中HMF含量分别为3.74、2.14和944.08 mg/kg DM;热泵干燥、热风干燥、中短波红外干燥和微波干燥整枣中HMF含量分别为1.08、20.24、55.86和477.68 mg/kg DM。与传统化学预处理相比,进一步研究了新疆骏枣干燥前的绿色预处理技术。针对红枣干燥产品中最大的两类干燥产品(整枣和枣片)进行研究。1)整枣:应用冷等离子体、冷等离子体活化水、超声、热超声和热烫技术对骏枣进行预处理,发现冷等离子体和热超声预处理可以有效提升干枣的品质,减少HMF的生成。2)枣片:系统研究冷等离子体预处理对枣片中HMF含量和营养品质的影响,发现冷等离子体预处理15 s可以有效提高骏枣在60和70℃下的干燥速率,减少枣片中HMF的产生,减少枣片中多酚类物质的热降解,提升抗氧化能力。综合比较,相对于传统热风干燥,热泵干燥可以有效消减骏枣干燥过程中HMF的产生;对于整枣产品,采用冷等离子体和热超声预处理技术可以作为传统化学预处理的绿色替代方法,有效消减骏枣中HMF含量;对于枣片产品,短时间冷等离子体预处理可以有效消减干燥过程中HMF的产生。综上所述,本研究阐明了HMF对斑马鱼发育毒性的影响,以及加工贮藏过程中HMF的变化规律,揭示新疆骏枣中HMF的形成途径与动力学机制,确定了基于冷等离子体和热超声预处理技术的干制新疆骏枣中5-羟甲基糠醛的消减技术,为红枣加工品质控制提供了新的工艺方法和理论依据。