烤腰果中丙烯酰胺、5-羟甲基糠醛（5-HMF）和AGEs的热生成：与香气活性挥发物的相关性及品质评估

《Food Chemistry》：Thermal generation of acrylamide, 5-HMF, and AGEs in roasted cashews: Correlation with aroma-active volatiles and quality evaluation

系统研究了130-170℃烘烤对腰果中热诱导有害物质（AA、5-HMF、AGEs）及芳香成分（吡嗪、醛类、呋喃）的影响，发现高温下两者同步增加且存在共享反应途径，建立AHP模型平衡安全、风味与色泽。

　　

刘宇伟|黄一伦|胡慧宇|陈毅|李畅|于强|王玉婷

中国-加拿大食品科学与技术联合实验室（南昌），南昌大学，食品科学与资源国家重点实验室，中国南昌市南京东路235号，330047

摘要

热处理对于提高坚果的感官品质至关重要；然而，它同时也会促进热诱导污染物的形成。本研究系统地研究了在130、150和170℃下烘烤腰果时丙烯酰胺（AA）、5-羟甲基糠醛（5-HMF）和晚期糖基化终产物（AGEs）的生成情况。这些污染物的浓度随温度的升高而显著增加，同时伴随着α-二羰基中间体（3-脱氧葡糖酮、乙二醛和甲基乙二醛）的积累。相关性分析表明，有害化合物和香气活性挥发物的变化是同步的。高温短时间烘烤显著增强了关键的香气化合物，尤其是吡嗪、醛类和呋喃类物质，这些物质赋予了坚果独特的焦糖风味；而低温烘烤则抑制了污染物的形成和风味的发育。基于层次分析法（AHP）建立了一个综合评估模型，以平衡安全性、香气和色泽属性。这些发现为优化腰果烘烤条件提供了定量依据，以确保既具有理想的风味又保证化学安全性。

引言

腰果（Anacardium occidentale L）是一种全球广泛消费的坚果，因其独特的香气和营养价值而受到重视（Liaotrakoon等人，2016年）。热处理，特别是超过120℃的烘烤，是确保腰果微生物安全性和提升感官品质的关键步骤。这一过程会引发美拉德反应、焦糖化作用和脂质氧化，这些都是产生金黄色和特征香气（包括醛类、烷基吡嗪和呋喃类）的主要途径（Liu等人，2022年）。然而，这些反应也会促进热诱导有害化合物的形成，如丙烯酰胺（AA）、5-羟甲基糠醛（5-HMF）和晚期糖基化终产物（AGEs），例如羧甲基赖氨酸（CML）和羧乙基赖氨酸（CEL）。最近的研究证实，包括腰果在内的坚果在烘烤过程中容易积累这些化合物，引发了食品安全方面的担忧。商业腰果产品中这些化合物的含量范围分别为：AA 35至81 μg/kg，5-HMF 13.6–25.4 μg/kg，CML 7.1–17.1 mg/kg，CEL 9.3–31.0 mg/kg，这突显了严格控制工艺的必要性（Liu等人，2023年）。

重要的是，许多这些有害化合物与关键香气化合物具有相同的前体物质和形成途径，这凸显了感官品质与化学安全之间的根本权衡。虽然热处理食品中危害物质和风味物质的独立形成已有充分记录，但它们在坚果中的同步变化及其潜在的相互关系仍不甚清楚。其他系统的证据也表明了这种联系：例如，炸草鱼的CML和5-HMF含量增加与挥发性化合物的增加同时发生（Hu等人，2023年），而咖啡叶的热风干燥则提高了α-二羰基化合物（GO、MGO）和香气活性醛类及醇类的含量（Huang等人，2024年）。尽管有这些发现，但很少有研究全面探讨了坚果烘烤过程中危害物质和香气化合物的共同演变过程。

为填补这一空白，本研究调查了在130℃、150℃和170℃下烘烤腰果时热诱导危害物质（AA、5-HMF、CML、CEL）和香气化合物的形成情况。进一步探讨了关键前体物质（蔗糖、天冬酰胺、赖氨酸）、反应中间体（3-脱氧葡糖酮、GO、MGO）与最终危害物质和香气产物之间的相关性。最后，使用层次分析法（AHP）（Lyu等人，2015年）建立了一个全面的质量评估模型，整合了危害物质、香气化合物和色泽参数。

这项工作加深了人们对腰果加工过程中感官品质与安全性的权衡理解。从工业角度来看，它为优化烘烤条件提供了理论基础和实际指导，以生产出既具有理想风味又保证化学安全性的腰果。

化学物质和试剂

丙烯酰胺（AA）、5-羟甲基糠醛（5-HMF）、羧甲基赖氨酸（CML）和羧乙基赖氨酸（CEL）的分析标准品购自加拿大多伦多研究化学品公司（安大略省北约克）。内部标准品¹³C₃-AA、¹³C₆^?5-HMF、d₄-CML和d₄-CEL也来自同一家供应商。乙腈和甲醇（HPLC级）购自德国达姆施塔特的默克公司。MgSO₄、NaCl、CHCl₃和NaBH₄购自中国上海的中国医药化学试剂有限公司。蒸馏水来自香港的Watson集团有限公司。

腰果烘烤过程中的水分变化

随着烘烤程度的加剧，水分含量逐渐下降（表S1），从开始时的约5.6 g/100 g降至长时间/高温下的约2.1–3.2 g/100 g。例如，在150℃下，水分含量从5.63 ± 0.52 g/100 g（3分钟）降至2.41 ± 0.68 g/100 g（15分钟）（表S1）。

水分损失很重要，因为它调节了低水分食品中的热反应环境。随着烘烤的进行和水分的减少（表S1），系统会向...

结论

本研究系统地研究了腰果烘烤过程中理想香气化合物与不希望产生的热诱导危害物质（AA、5-HMF、CML、CEL）的同步形成。我们的结果表明，较高的烘烤温度显著加速了这些有害化合物和关键香气活性挥发物（尤其是吡嗪、醛类和呋喃类）的生成。这种同步变化通过共享的前体和α-二羰基中间体得到了强烈的支持。

作者贡献声明

刘宇伟：撰写——初稿；数据整理。黄一伦：撰写——审稿与编辑。胡慧宇：撰写——审稿与编辑。陈毅：资金获取。李畅：概念构思。于强：项目管理。王玉婷：撰写——审稿与编辑、实验研究、资金获取。

未引用的参考文献

Ta?和G?kmen，2018

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国江西省自然科学基金（编号：20242BAB20329）、中国国家重点研发计划（编号：2024YFF1106100）以及南昌大学食品科学与资源国家重点实验室研究项目的支持（编号：SKLF-ZZB-202312）。