模型加工奶酪中加工污染物的形成：热处理和乳糖含量的影响

《International Dairy Journal》：Occurrence of processing contaminants in model processed cheese: The effect of heat treatment and lactose content

　　

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  开发了一种用于检测加工奶酪中杂环芳胺的新方法。
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  研究表明，加工奶酪的灭菌处理会增强美拉德反应的程度。
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  加工奶酪的灭菌处理导致pH值下降、硬度降低，并使加工奶酪发生褐变。
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  加工奶酪的灭菌处理未导致杂环芳胺的显著生成。

引言

加工奶酪（PC）是乳制品领域中的一个重要品类，因其多功能性、良好的感官特性和有利的营养特征而在全球范围内被广泛食用。此外，PC是优质蛋白质和生物可利用钙的重要膳食来源，对各类人群的营养贡献显著（Buňka等人，2024年；El-Bakry & Mehta，2022年）。尽管PC的保质期长于天然奶酪（通常可达六个月），但这些产品仍需在冷藏条件下储存，以确保微生物稳定性和保持感官质量。然而，在冷链储存受限或无法获得的情况下，例如危机情况、人道主义行动、军事任务或长期紧急储备等，冷藏要求可能带来重大的物流限制（Lazárková等人，2025年）。为应对这些限制，PC可在密封容器中进行热处理灭菌，从而在室温下储存长达两年。这种处理能有效灭活营养型微生物和细菌芽孢，确保长期储存期间的微生物安全性。因此，灭菌PC可作为紧急口粮和野外口粮的重要组分，是长保质肉类和植物基涂抹酱的营养丰富的替代品，即使在恶劣环境中也能提供必需氨基酸和钙的可获得来源（Foltin等人，2018年；Solhi，2022年）。

尽管具有这些优势，灭菌会引发一系列复杂的化学反应，特别是美拉德反应（MR），涉及还原糖与氨基酸或蛋白质的氨基之间的相互作用（Poojary & Lund，2022年；Xiang等人，2021年）。在高温下MR的进行会导致显著的感官变化，包括颜色、质地、风味和香气的改变，还可通过氨基酸降解和高级反应产物的形成来改变产品的营养价值（El Hosry等人，2025年；Fan等人，2023年）。在热诱导化合物中，尤其值得关注的是杂环芳胺（HAAs），因其具有突变性和致癌性潜力而受到关注（Dong等人，2020年）。通常，在100至300°C的温度下产生的HAAs被称为氨基咪唑并杂芳烃、咪唑并喹啉型（IQ型）HAAs或热性HAAs。HAAs的形成由羰胺反应以及与蛋白质和糖类热降解相关的其他途径驱动，在热处理食品中已被充分表征，在乳制品基质中同样具有重要的机制相关性（Li等人，2022年）。因此，用于评估乳制品热处理程度的常用化学标志物之一是5-羟甲基糠醛（HMF），它是MR的关键中间体。研究表明，HMF含量随热负荷增加而一致上升，灭菌和超高温处理牛奶中的浓度显著高于巴氏杀菌产品（Li等人，2023年；Morales等人，2000年）。先前专门针对灭菌PC的研究表明，乳糖含量可能影响MR进程。Lazárková等人（2010年、2011年）通过定量氨的生成量和生物可利用赖氨酸含量的降低来监测MR的发展，证明增加乳糖含量会加速美拉德相关的化学变化。

尽管HMF和HAAs等MR产物在超高温牛奶中已被广泛研究（Oz等人，2021年；Wu等人，2023年），但尚未有系统性研究评估灭菌PC基质中后一类过程污染物的形成。因此，本研究的目标是通过定量分析HMF和HAAs来表征巴氏杀菌和灭菌PC中MR的进行程度，同时评估产品组成，特别是乳糖含量如何影响它们的形成。此外，本研究的次要目标是设计、优化并验证一种用于PC中HAA测定的方法。研究结果旨在支持改进配方策略和技术优化，以提高长保质期PC的安全性和整体质量。

章节片段

材料

HMF标准品购自Carl Roth公司（德国卡尔斯鲁厄），2-氨基-3-甲基咪唑[4,5-f]喹啉（IQ）和2-氨基-3,4-二甲基咪唑[4,5-f]喹喔啉（MeIQx）标准品购自Cayman Chemical Company（美国安娜堡），其他HAA标准品：2-氨基-3-甲基咪唑[4,5-f]喹喔啉（IQx）；2-氨基-3,4-二甲基咪唑[4,5-f]喹啉（MeIQ）；2-氨基-1,6-二甲基呋喃[4,2-e]咪唑[4,5-b]吡啶（IFP）；2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑[4,5-b]吡啶（PhIP）；以及

5-羟甲基糠醛含量

联用可变波长检测的高性能液相色谱法已用于PC中HMF的定量分析验证（表2）。由于HMF在水溶液中稳定性较低，储备液储存于甲醇中。在-20°C时，甲醇可能发生了轻微蒸发，导致表观收率偏高（表2）。样品储存于-70°C。

总体而言，HMF含量的结果见表3。在未添加乳糖的巴氏杀菌PC和灭菌PC中，HMF未

结论

经热处理灭菌保存的PC可能是人道主义危机期间易腐乳制品的合适替代品。然而，热处理可能通过MR诱导有害物质（包括HAAs）的产生。因此，应通过测定HMF含量来监测MR的程度。为了监测两种热处理方式（巴氏杀菌和灭菌）以及乳糖含量对PC中MR程度的影响，针对HMF和HAAs的

CRediT作者贡献声明

Zuzana Lazárková：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，正式分析，数据整理。Kate?ina Dadáková：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，验证，监督，方法学，调查研究，正式分析，数据整理，概念构思。Hana Urbancová：撰写 – 初稿，验证，方法学，调查研究，资金获取。Markéta Pětová：撰写 – 审阅与编辑，方法学，资金获取，概念构思。Tomá? Gryger：

资金支持

本研究由马萨里克大学拨款机构资助[项目编号 MUNI/A/1684/2024和MUNI/C/0116/2024]；由捷克斯克大学兹林分校内部拨款机构资助[项目编号IGA/FT/2026/007]；以及由捷克共和国国防部资助，[拨款INTAL：将新技术和程序实施到捷克共和国军队的后勤支持中]。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能被认为会影响本文所报告的工作。

Zuzana Lazárková|Kate?ina Dadáková|Hana Urbancová|Markéta Pětová|Tomá? Gryger|Tomá? Ka?parovsky|Richardos Nikolaos Salek