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油炸马铃薯制品(薯片、薯条等)是典型的丙烯酰胺(AM)高暴露食品,年全球贸易额接近400亿美元,消费人群以儿童和青少年为主,对人体健康的危害性显著。最新发现,除了AM以外,油炸马铃薯制品中还同时含有蛋白晚期糖基化终末产物(AGEs)、杂环胺(HAAs)等多种美拉德反应伴生危害物,尚未引起人们的关注。本文从马铃薯这种茄科作物原料的特殊性和油炸加工方式的特殊性两个角度切入,系统探讨油炸马铃薯制品高AM暴露的成因：使用模式反应体系确认马铃薯特有的糖苷生物碱(SGA)对AM形成具有促进作用,并探讨其机理；在油炸薯片体系中确认多不饱和脂肪酸(PUFA)对于AM形成有重要影响,并通过模式反应体系研究其形成规律以及使用油溶性抗氧化剂进行抑制的机理。最终,采用实际体系进行验证,在复合油炸薯片中采用4种油溶性天然抗氧化剂对美拉德反应伴生危害物——AM、羧甲基赖氨酸(CML,一种典型AGEs)和两种β-咔啉类HAAs的综合防控效果进行评价。现将主要研究内容及结果汇总如下：1.优化了已有的食品AM检测的UPLC-MS/MS方法,重点是对前处理过程进行简化,并优化了可同步检测食品中14种HAAs的UPLC-MS/MS方法；经方法学论证,证明此两种方法灵敏、稳定、可靠。2.建立了Asn-SGA的模式反应体系,探明SGA对马铃薯基食品的高AM暴露具有较显著影响,在整体水平上至少可使制品中多产生5%的AM。认为其作用机理如下：α-茄碱、α-卡茄碱上的糖基(葡萄糖、鼠李糖、半乳糖)在高温下脱落参与羰氨缩合反应；当α-茄碱与葡萄糖共存时表现出显著的协同增效作用,其机制是由于α-茄碱降低了葡萄糖与Asn生成AM反应的活化能,促进了AM的形成。3.针对油炸加工工艺在AM形成中的促进作用,选择了8种脂肪酸组成差异显著的煎炸用油,在180℃的连续加热条件下,监测油脂氧化导致的各项指标变化及其对复合薯片中美拉德反应伴生危害物形成的影响。发现：煎炸用油中的PUFA比例显著影响了AM和β-咔啉类HAAs的生成量,且随加热时间的延长而大幅增加。推测PUFA的氧化是油炸马铃薯制品中AM大量形成的关键因素之一。4.选择亚油酸、α-亚麻酸和γ-亚麻酸这三种食用油脂中最常见和最重要的PUFA建立模式反应体系,系统地研究PUFA影响AM形成的规律性；并采用响应面预测模型,优化了三种脂肪酸-Asn模式反应体系中AM形成的最适条件。5.选取6种常用的油溶性抗氧化剂：油溶性茶多酚(OTP)、油溶性竹叶抗氧化物(AOB-o)、油溶性迷迭香提取物(RE-o)、维生素E(VE)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)和p-胡萝卜素,采用亚油酸-Asn模式反应体系,研究不同的抗氧化剂对AM形成的影响及其作用机理,表明OTP、AOB-o、RE-o、VE及TBHQ具有抑制效果；进一步应用Logistic-Fermi和Logistic-指数动力学模型对动力学过程进行拟合,表明上述抗氧化剂的抑制作用位点在AM的形成阶段而非消除阶段。6.建立了油炸马铃薯制品生产过程中油溶性抗氧化剂对美拉德反应伴生危害物综合防控的“效价”评价体系。对复合薯片而言,当煎炸用油采用添加了0.01% AOB-o的金棕榈油,同时在面团调制过程中添加0.02%的AOB-AA(水溶性竹叶抗氧化物AOB-w与氨基酸复配,内含50%的AOB-w),可抑制成品中97%的AM、78%的CML和85%以上的HAAs形成,同时使油脂氧化稳定性延长58%,综合效价达到85.64,薯片的食用安全性大幅度提高。本研究结果表明,油炸马铃薯制品高AM暴露的成因除了公认的"Asn-还原糖”途径以外,煎炸油中PUFA的氧化产物与Asn的相互作用对AM的形成同样起到了十分重要的作用。同时,原料中SGA的存在也起到了一定的促进作用。故在全程安全控制的油炸马铃薯制品制造过程设计与构建中,可通过水、油两相中抗氧化剂的使用及煎炸油的选用,实现美拉德反应伴生危害物的综合防控和产品货架寿命延长的理想效果。