ประเภทของน้ำตาลที่มีอยู่ในอาหารหรือระบบอุตสาหกรรมถือเป็นปัจจัยกำหนดที่สำคัญที่สุดประการหนึ่ง การก่อตัวของ HMF ระหว่างการทำความร้อน เฮกโซส เช่น กลูโคสและฟรุกโตส จะเกิดปฏิกิริยาคายน้ำที่เร่งปฏิกิริยาด้วยกรดเพื่อสร้าง HMF ในบรรดาสิ่งเหล่านี้ ฟรุกโตส แสดงปฏิกิริยาสูงสุดเนื่องจากโครงสร้างคีโตเฮกโซส ซึ่งเอื้อให้เกิดการแตกตัวอย่างรวดเร็วและการขาดน้ำในภายหลังภายใต้ความเครียดจากความร้อน กลูโคสซึ่งเป็นอัลโดเฮกโซสจะสร้าง HMF ได้ช้ากว่า เนื่องจากหมู่อัลดีไฮด์ต้องการไอโซเมอไรเซชันก่อนที่จะเกิดภาวะขาดน้ำ ไดแซ็กคาไรด์ เช่น ซูโครส จะต้องไฮโดรไลซ์เป็นกลูโคสและฟรุกโตสก่อน ก่อนที่จะมีส่วนทำให้เกิด HMF ซึ่งจะทำให้กระบวนการล่าช้าเล็กน้อย ในขณะเดียวกัน น้ำตาลเพนโตส เช่น ไซโลสและอาราบิโนส มีแนวโน้มที่จะสร้างเฟอร์ฟูรัลแทน HMF ดังนั้นทั้งองค์ประกอบและความเข้มข้นสัมพัทธ์ของน้ำตาลจะกำหนดจลนพลศาสตร์ อัตรา และผลผลิตสุดท้ายของ HMF ในระหว่างกระบวนการใช้ความร้อน การทำความเข้าใจโปรไฟล์น้ำตาลถือเป็นสิ่งสำคัญในการควบคุมระดับ HMF ในขนมอบ น้ำเชื่อม น้ำผึ้ง และผลิตภัณฑ์แปรรูปด้วยความร้อนอื่นๆ
กรดอะมิโนสามารถมีอิทธิพลต่อการก่อรูป HMF อย่างมีนัยสำคัญ โดยหลัก ๆ ผ่านการเข้าไปเกี่ยวข้องใน ปฏิกิริยาเมลลาร์ด ซึ่งเป็นเส้นทางการแข่งขันที่บริโภคน้ำตาลรีดิวซ์ ในปฏิกิริยานี้ กรดอะมิโนจะทำปฏิกิริยากับกลุ่มน้ำตาลคาร์บอนิลเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ระดับกลางและเมลาโนดินสีน้ำตาล กรดอะมิโนบางชนิด เช่น ไลซีนและอาร์จินีน สามารถเร่งการก่อตัวของ HMF โดยอ้อมโดยการผลิตตัวกลางที่เป็นกรดในระหว่างปฏิกิริยา Maillard ซึ่งกระตุ้นการขาดน้ำของน้ำตาล ในทางกลับกันกรดอะมิโนเช่น ซีสเตอีนหรือเมไทโอนีน ซึ่งมีหมู่นิวคลีโอฟิลิกไทออล สามารถทำปฏิกิริยากับ HMF ได้เอง โดยลดความเข้มข้นที่ตรวจพบได้ในระบบ ความเข้มข้น ชนิด และอัตราส่วนของกรดอะมิโนที่สัมพันธ์กับน้ำตาลเป็นตัวกำหนดว่าการสะสม HMF ได้รับการปรับปรุง ลดหรือเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบหรือไม่ การมีส่วนร่วมที่ซับซ้อนนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับอาหารที่มีโปรตีนสูง เช่น ขนมอบ กาแฟคั่ว หรือผลิตภัณฑ์จากนม
แร่ธาตุและไอออนของโลหะที่อยู่ในเมทริกซ์อาหารหรือสภาพแวดล้อมในการแปรรูปสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งสองอย่างได้ ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารยับยั้ง ของการก่อตัว HMF ไอออนบวกของโลหะเช่น Mg²⁺, Ca²⁺ หรือ Fe³⁺ รักษาเสถียรภาพของตัวกลางที่เกิดปฏิกิริยาในระหว่างการคายน้ำของน้ำตาล เร่งการผลิต HMF ในทางกลับกัน โลหะบางชนิดสามารถก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนกับน้ำตาลหรือโมเลกุล HMF ซึ่งลดปฏิกิริยาของพวกมันและทำให้การก่อตัวโดยรวมช้าลง แร่ธาตุยังมีอิทธิพลต่อค่า pH ของตัวกลาง ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญเนื่องจากการก่อตัวของ HMF เป็นที่นิยมภายใต้สภาวะที่เป็นกรด โลหะปริมาณเล็กน้อยที่เกิดจากอุปกรณ์แปรรูป แหล่งน้ำ หรือปริมาณแร่ธาตุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติจึงสามารถปรับเปลี่ยนอัตราการเกิด HMF ได้อย่างมาก ขึ้นอยู่กับชนิดและความเข้มข้นของโลหะเหล่านั้น การทำความเข้าใจองค์ประกอบของแร่ธาตุมีความสำคัญต่อความปลอดภัยของอาหารและการปรับกระบวนการให้เหมาะสม
ในเมทริกซ์อาหารจริง น้ำตาล กรดอะมิโน และแร่ธาตุไม่ได้ทำหน้าที่แยกกัน ปฏิสัมพันธ์ของพวกมันสร้างผลกระทบที่ซับซ้อนต่อการก่อตัวของ HMF ตัวอย่างเช่นในน้ำผึ้งหรือผลิตภัณฑ์อบจะมี ความเข้มข้นของฟรุกโตสสูง กรดอะมิโนที่ทำปฏิกิริยา และแร่ธาตุที่เป็นกรด ส่งผลให้เกิดสมดุลไดนามิกโดยที่ HMF ก่อตัวอย่างรวดเร็วในขณะที่ตัวกลางบางตัวถูกใช้ไปพร้อมๆ กันผ่านปฏิกิริยา Maillard หรือคาราเมล ปริมาณความชื้น ค่า pH และอุณหภูมิในกระบวนการผลิตยังส่งผลต่ออัตราและขอบเขตของการสะสม HMF อีกด้วย ดังนั้น การควบคุมระดับ HMF ในอาหารแปรรูปด้วยความร้อนจึงต้องมีความเข้าใจแบบองค์รวมเกี่ยวกับปฏิกิริยาเหล่านี้ แทนที่จะมุ่งเน้นไปที่ส่วนประกอบแต่ละส่วน
อิทธิพลของน้ำตาล กรดอะมิโน และแร่ธาตุต่อการก่อตัวของ HMF มีผลโดยตรงต่อทั้งสองอย่าง คุณภาพอาหารและความปลอดภัย . ระดับ HMF ที่มากเกินไปอาจบ่งบอกถึงการแปรรูปมากเกินไป ไม่มีรสชาติ หรือความกังวลด้านสุขภาพที่อาจเกิดขึ้น ในขณะที่การก่อตัวแบบควบคุมสามารถใช้เป็น เครื่องหมายกระบวนการ เพื่อประสิทธิภาพในการคาราเมลหรือการบำบัดความร้อน ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม การปรับองค์ประกอบน้ำตาล ปริมาณกรดอะมิโน และความสมดุลของแร่ธาตุให้เหมาะสม ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถรักษาระดับ HMF ที่ต้องการได้ โดยรับประกันการปฏิบัติตามมาตรฐานด้านกฎระเบียบและความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ ความรู้นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบกระบวนการระบายความร้อน การเลือกวัตถุดิบ และการตรวจสอบสภาพการจัดเก็บเพื่อให้บรรลุเป้าหมายทั้งด้านความปลอดภัยและคุณภาพทางประสาทสัมผัส
Copyright© Zhejiang Sugar Energy Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
