نوع قند موجود در یک سیستم غذایی یا صنعتی یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده است تشکیل HMF در طول گرمایش هگزوزها مانند گلوکز و فروکتوز، تحت واکنش های کم آبی کاتالیز شده با اسید قرار می گیرند تا HMF را تشکیل دهند. در این میان، فروکتوز بالاترین واکنش پذیری را به دلیل ساختار کتوهگزوز نشان می دهد، که انولیزاسیون سریع و کم آبی بعدی را تحت تنش حرارتی تسهیل می کند. گلوکز، یک آلدوهگزوز، HMF را آهستهتر تشکیل میدهد، زیرا گروه آلدهیدی قبل از بروز کم آبی نیاز به ایزومریزاسیون دارد. دی ساکاریدهایی مانند ساکارز قبل از اینکه به تشکیل HMF کمک کنند ابتدا باید به گلوکز و فروکتوز هیدرولیز شوند و فرآیند را اندکی به تأخیر بیندازند. در همین حال، قندهای پنتوز مانند زایلوز و آرابینوز تمایل به تولید فورفورال به جای HMF دارند. بنابراین، هم ترکیب و هم غلظت نسبی قندها، سینتیک، سرعت و بازده نهایی HMF را در طول پردازش حرارتی تعیین میکنند. درک پروفایل قند برای کنترل سطوح HMF در محصولات پخته شده، شربت ها، عسل و سایر محصولات فرآوری شده حرارتی ضروری است.
اسیدهای آمینه می توانند به طور قابل توجهی بر تشکیل HMF تأثیر بگذارند، در درجه اول از طریق دخالت آنها در واکنش میلارد ، یک مسیر رقابتی که قندهای کاهنده را مصرف می کند. در این واکنش، اسیدهای آمینه با گروه های کربونیل قند واکنش داده و محصولات میانی و ملانوئیدین های قهوه ای را تشکیل می دهند. برخی از اسیدهای آمینه مانند لیزین و آرژنین ، می تواند به طور غیرمستقیم تشکیل HMF را با تولید واسطه های اسیدی در طی واکنش های Maillard تسریع کند که باعث کاهش آب قند می شود. برعکس، اسیدهای آمینه مانند سیستئین یا متیونین که حاوی گروه های تیول نوکلئوفیل هستند، می توانند با خود HMF واکنش دهند و غلظت قابل تشخیص آن را در سیستم کاهش دهند. غلظت، نوع و نسبت اسیدهای آمینه نسبت به قندها تعیین می کند که آیا تجمع HMF افزایش یافته، سرکوب شده یا در ترکیب تغییر می کند. این فعل و انفعال پیچیده به ویژه در غذاهای غنی از پروتئین مانند محصولات پخته شده، قهوه بوداده یا محصولات لبنی مرتبط است.
مواد معدنی و یون های فلزی موجود در ماتریکس مواد غذایی یا محیط پردازش می توانند به عنوان یکی از این دو عمل کنند کاتالیزورها یا بازدارنده ها تشکیل HMF کاتیون های فلزی مانند Mg2+، Ca2+، یا Fe3+ تثبیت واسطه های واکنشی در طول کم آبی قند، تسریع تولید HMF. برعکس، برخی از فلزات می توانند با قندها یا مولکول های HMF کمپلکس تشکیل دهند و واکنش پذیری آنها را کاهش داده و تشکیل کلی را کندتر کنند. مواد معدنی همچنین بر PH محیط تأثیر میگذارند - یک عامل حیاتی زیرا تشکیل HMF در شرایط اسیدی مطلوب است. بنابراین، فلزات کمیاب که از تجهیزات پردازش، منابع آب یا محتوای مواد معدنی طبیعی منشأ میگیرند، میتوانند به میزان قابل توجهی نرخ تشکیل HMF را بسته به نوع و غلظتشان تغییر دهند. درک ترکیبات معدنی هم برای ایمنی مواد غذایی و هم برای بهینه سازی فرآیند حیاتی است.
در ماتریس های غذایی واقعی، قندها، اسیدهای آمینه و مواد معدنی به طور مجزا عمل نمی کنند. فعل و انفعالات آنها اثرات پیچیده ای بر تشکیل HMF ایجاد می کند. به عنوان مثال، در عسل یا محصولات پخته شده، وجود غلظت بالای فروکتوز، اسیدهای آمینه فعال و مواد معدنی اسیدی منجر به تعادل پویا می شود که در آن HMF به سرعت تشکیل می شود در حالی که برخی از واسطه ها به طور همزمان از طریق واکنش های Maillard یا کارامل سازی مصرف می شوند. محتوای رطوبت، pH و دمای پردازش بیشتر بر میزان و میزان تجمع HMF تأثیر میگذارد. بنابراین، کنترل سطوح HMF در غذاهای فرآوری شده حرارتی به جای تمرکز بر اجزای منفرد، نیازمند درک جامع این فعل و انفعالات است.
تأثیر قندها، اسیدهای آمینه و مواد معدنی بر تشکیل HMF پیامدهای مستقیمی برای هر دو دارد کیفیت و ایمنی مواد غذایی . سطوح HMF بیش از حد ممکن است نشان دهنده پردازش بیش از حد، طعم و مزه، یا نگرانی های بالقوه سلامت باشد، در حالی که تشکیل کنترل شده می تواند به عنوان یک نشانگر فرآیند برای کارامل سازی یا کارایی عملیات حرارتی. در کاربردهای صنعتی، بهینهسازی ترکیب قند، محتوای اسید آمینه و تعادل مواد معدنی به تولیدکنندگان اجازه میدهد تا سطوح HMF مطلوب را حفظ کنند و از انطباق با استانداردهای نظارتی و سازگاری محصول اطمینان حاصل کنند. این دانش در طراحی فرآیندهای حرارتی، انتخاب مواد خام و نظارت بر شرایط ذخیره سازی برای دستیابی به اهداف ایمنی و کیفیت حسی حیاتی است.
Copyright© Zhejiang Sugar Energy Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
