糠氨酸

化学物质

“糠氨酸”是英文单词furosine的中文暂译名，也有人将其译为“呋喃素”，它是一种有机化合物的通俗名称，按照“国际纯粹和应用化学化合物系统命名法”，其学名是“ε-N-2-呋喃甲基-L-赖氨酸”。

简介

奶制品中的糠氨酸，是乳蛋白质在高温条件下与乳糖发生“美拉德反应”所产生的系列产物之一。国际奶业早在上世纪80年代就对它有了足够的认识并于1992年被欧盟各国政府所接受，作为判断液态奶成品质量优劣的一个重要指标；其检测方法于1996年被国际奶业联合会（IDF）正式确认，为国际标准化组织(ISO)认可的时间是2004年，颁布标准号：18329。

生鲜乳中的含量

生奶里的糠氨酸含量微乎其微，每公斤里约含0.15毫克，且不受奶牛处在正常饲养范围内的条件变化影响，但是在不同的奶制品成品里的含量变化却很大。巴氏杀菌奶、直接法超高温瞬间灭菌奶和间接法超高温瞬间灭菌奶（UHT）、以及保持法二次灭菌奶，依次分别约为：0.2、2.2和26、以及270（mg/L）；全脂奶粉兑水复原奶的糠氨酸含量一般在每公斤20-250毫克之间。含量幅度变化如此之大，其最主要的原因是生奶在不同的加工工艺过程中所经受热处理的强度不同，即高温和在此温度下保温时间的组合差异，不当的过热处理，其实比使用复原奶的后果更严重；而更进一步的研究表明，摄入过量的糠氨酸对人体健康有害。

当人们加热生奶，企图杀灭其中的致病菌、继而希望彻底杀灭所有细菌时，所利用的原理是：热量促使细菌细胞内的蛋白质变性而丧失活性。与此同时，生奶中的乳蛋白质也无可避免地发生了不同程度的改变，随着热杀菌的越来越彻底，营养物质的变化也越来越大，表观表现是牛奶的“色香味”变了，内在实质是美拉德反应逐步升级，产物越来越复杂，糠氨酸只是其中之一，属于这类产物的还有乳果糖、羟甲基糠醛等。在加热牛奶的过程中，早在梅拉德反应发生之初，对生命体具有重要营养功能的另一类物质，乳清蛋白质自身就已经变性而丢失其应有的生理活性了。如其中的“总-β-乳球蛋白”的变性率（%）：巴氏杀菌奶为0.48，直接法超高温瞬间灭菌奶为21.7，间接法超高温瞬间灭菌奶为95.6，保持法二次灭菌奶为99.9。再如乳清蛋白中具有“助睡眠”功能的“α-乳球蛋白”的变性率（%）：巴氏杀菌奶为0.32，直接法超高温瞬间灭菌奶为3.96，间接法超高温瞬间灭菌奶为61.8，保持法二次灭菌奶为99.9。比较上述两类物质的含量变化，就不难理解：为什么国际社会历来爱好“仅仅杀灭致病菌”的传统巴氏杀菌奶，以及灭菌奶生产和奶粉制造技术日趋向“直接法加热”“靠拢”的原因了。有意思的是，上世纪80年代起，自从人们感到有必要判断液态奶受热强度的测试以来，选所择的对象，都来自于这两类物质。国际奶业联合会和国际标准化组织已经颁布了近十个这方面的检验方法国际标准，在不同的热处理强度段使用时具有不同的敏感度和精确度，ISO-18329/2004是其中的一个。最近各地技术监督部门在“驻厂监管复原奶”期间，也首次运用国际标准检验方法对国内产品进行糠氨酸含量测试，其结果在显示“复原奶”标签方面存在一些问题的同时，也暴露了“过热”处理牛奶的另外一些问题。笔者认为，该是我们加强和规范技术基础工作的时候了！否则，以借助“一杯牛奶强壮一个民族”来推动我国农业产业结构调整的良好愿望，将会受到负面影响。

鉴定意义

试验研究了生乳与巴氏杀菌乳中糠氨酸含量及其测定方法,并提出糠氨酸作为巴氏杀菌乳中复原乳成分的标示物质,可鉴定巴氏杀菌乳中是否掺入复原乳。研究结果表明,生乳中糠氨酸含量应低于7 m g/100 g;乳粉中糠氨酸含量大于135 m g/100 g;不含复原乳的巴氏杀菌乳中糠氨酸含量应小于12 m g/100 g。使用高效液相色谱(HPLC)紫外检测糠氨酸平均偏差＜5%(n=5);回收率为98.2%。

通过改进液相色谱条件及样品前处理方式,优化乳品中糠氨酸含量的定量分析方法,并研究不同热处理温度与乳品中糠氨酸含量之间的关系。方法：采用液相色谱法检测乳品中糠氨酸含量,通过改进色谱条件缩短单个样品检测时间,并使用微波消解代替普通水解缩短样品前处理时间优化检测方法,同时比较不同温度的热处理对乳制品中糠氨酸含量的影响。采集不同乳品的中红外光谱图和不同浓度复原乳近红外谱图,建立红外精准模型实现乳品中复原乳含量的检测分析。结果：1.色谱条件实验结果表明：采用改进后的ISO18329色谱检测方法,糠氨酸保留时间短(3.59min)、单一样品检测时间短(25min),稳定性好(CV=0.088),糠氨酸回收率较好(89.9%)。2.微波消解实验结果表明：应用微波消解处理牛奶,可将水解时间由普通酸水解的24h大幅缩短到4h,且样品稳定性好(CV=0.013),糠氨酸回收率较高(90.0%)。当生鲜乳中掺入5%复原乳时,糠氨酸含量达到6.01mg/100g蛋白,超过国标规定生鲜乳中糠氨酸含量上限(5mg/100g蛋白),因此该法能够准确地检测出生鲜乳中是否含有复原乳。3.热处理实验结果表明：当热处理温度低于75℃时,复原乳中糠氨酸含量随温度变化缓慢,85℃时复原乳中糠氨酸检测含量为159.8mg/100g蛋白质。85℃时生鲜乳中糠氨酸检测含量为32.5mg/100g蛋白质,是未经过加热的生鲜乳中糠氨酸含量(5mg/100g蛋白质)的6倍。4.红外模型检测实验表明：糠氨酸在1724.0cm-1处存在羰基团特征峰,复原乳在此处特征峰比生鲜乳高。采用偏最小二乘法建立预测数学模型,定量模型的最佳光谱区间为7200.9cm-1-4481.76cm-1。采用光纤分析法建立复原乳近红外模型,稳定性好,相关系数为为0.984,预测均方差为0.045,计算均方差为0.075。结论：1.改进后的ISO18329色谱方法其保留时间及单一样品检测时间均明显缩短,样品稳定性好、回收率高。采用微波消解法替代普通水解法,样品前处理时间大幅缩短,样品稳定性好、回收率高,该种方法适于检测复原乳掺入量在5%以上的生鲜乳样品。2.生鲜乳、巴氏杀菌乳、UHT灭菌乳和复原乳中的糠氨酸含量随热处理温度升高而升高,其中生鲜乳中糠氨酸含量在85℃条件下明显超过国家规定的检测上限(5mg/100g蛋白质),过度加热容易导致生鲜乳中糠氨酸含量超标。3.红外建模确定糠氨酸在1724.0cm-1处存在羰基团特征峰,模型的最佳光谱区间为7200.9cm-1-4481.76cm-1,相关性良好。应用该方法样品不需预处理,能够快速分析乳制品中复原乳含量,并对生鲜乳中掺有5%以上的复原乳具有较好的检测能力。

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