咖啡豆贮藏过程中脂质氧化对其风味品质劣变的影响机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    31872888
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    59.0万
  • 负责人：
    董文江
  • 依托单位：
    中国热带农业科学院香料饮料研究所
  • 学科分类：
    C2001.食品原料学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Coffee is a very important tropical beverage crops in China, as well as one of pillar industry contributing greatly to the economic development of Hainan and Yunnan provinces. Lipid oxidation is prone to occur and produce rancid flavor for coffee beans and other tropical beverage foods during storage, and led to the loss of flavor quality and commercial value. The aim of this project is to monitor the dynamic change of lipid components by HPLC-MS, GC-MS and NMR, etc., construct oxidation kinetics model through double bond weighted index method to reveal its oxidation mechanism on the basis of the preliminary research foundation. The GC-O-MS technology was used to ascertain characteristic flavor compounds, establish flavor fingerprints and analyze change rule of flavor compounds. In addition, chemometrics methods were utilized to reveal the relationship between the lipid oxidation products and characteristic flavor compounds in the online and accelerated oxidation systems, and isotope tracer technique in combination with 1H NMR, 13C NMR, and MS to speculate the generating path of flavor compounds, thus reveal the molecular mechanism of the effect of lipid oxidation on flavor quality deterioration of coffee beans during storage. Furthermore, this study will provide the theoretical base for the lipid oxidation mechanism and flavor quality deterioration of coffee beans and other tropical beverage foods.
咖啡是我国重要的特色热带饮料作物，亦是海南和云南经济发展的支柱产业之一。咖啡豆等热带饮料类产品在贮藏过程中极易发生脂质氧化产生大量哈败味道，致使其产品风味劣变，严重影响其风味品质和商业价值。本项目拟在前期咖啡风味品质特性及贮藏加工研究基础上，以咖啡豆为研究对象，利用液质联用、气质联用、核磁共振等技术分析贮藏过程中脂质组分变化规律，通过双键加权指数法建立氧化动力学模型，揭示其脂质氧化机制；利用气相色谱-嗅闻-质谱联用确定特征风味化合物，构建特征风味指纹图谱，监测贮藏过程中风味化合物的动态变化；通过化学计量学方法分析在线和模拟脂质加速氧化体系下脂质氧化产物和特征风味化合物之间的关联性，采用同位素示踪技术结合核磁、质谱等技术推断特征风味化合物的形成途径，揭示咖啡豆贮藏过程中脂质氧化对其风味品质劣变影响的分子机制，为咖啡豆等热带饮料类产品的脂质氧化机理及其对产品风味品质劣变的影响机制提供理论基础。

结项摘要

咖啡是我国重要的热带饮料作物，贮藏过程中极易发生脂质氧化导致其风味劣变。以咖啡生豆为原料，研究在不同贮藏温度条件下的脂质氧化的变化规律、挥发性风味化合物的变化规律，通过建立热诱导条件下的脂质氧化模型探明脂质氧化对其风味品质劣变的影响机制。主要结果如下：（1）酸价、碘值、过氧化值、总氧化值、硫代巴比妥酸活性物质和游离脂肪酸含量随贮藏时间增加而增加，表明在贮藏过程中发生了脂质氧化。采用阿伦尼乌斯模型对咖啡豆的货架期进行预测，在40℃、50℃和60℃贮藏条件下咖啡豆的预测货架期为57天、44天和23天。FT-IR分析表明在波段是3700-3150 cm-1、3010-2999 cm-1和1300-1100 cm-1时变化表明咖啡豆在贮藏期间发生脂质氧化。表明60℃贮藏条件下咖啡豆氧化程度高于40℃和50℃。（2）脂肪酶、超氧化物歧化酶、脂质过氧化物酶和过氧化物酶活性随贮藏时间延长显著增加。采用HS-SPME/GC-MS共鉴定出55种挥发性物质，随贮藏时间延长，酸类物质含量先增大后减少，酯类物质含量逐渐增大，醛类物质含量先减小后增大，电子鼻能较好区分不同贮藏期的样品。初步推测生咖啡豆贮藏期间风味品质劣变的特征化合物为己醛、苯甲醛、苯乙醛、乙酸、己酸和苯甲酸。（3）样品在温度60℃下加速氧化贮藏20天后，过氧化值、丙二醛、游离脂肪酸及酸价氧化指标增加，饱和脂肪酸总量呈上升趋势，不饱和脂肪酸总量呈下降趋势，而咖啡油劣变和酸败气味也越严重，己醛、庚醛、2,4-壬二烯醛、苯乙酮、己酸为代表性酸败风味。咖啡豆贮藏过程中品质下降主要与醛类、酸类和酮类小分子物质的形成相关性较大，也与脂质氧化降解密切相关。本研究可为咖啡豆贮藏加工策略制定、保质减损及质量控制提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Chemical composition, structural and functional properties of soluble dietary fiber obtained from coffee peel using different extraction methods
不同提取方法从咖啡皮中提取的可溶性膳食纤维的化学成分、结构和功能特性
  • DOI：
    10.1016/j.foodres.2020.109497
  • 发表时间：
    2020-10-01
  • 期刊：
    FOOD RESEARCH INTERNATIONAL
  • 影响因子：
    8.1
  • 作者：
    Dong, Wenjiang;Wang, Dandan;Lv, Lishuang
  • 通讯作者：
    Lv, Lishuang
Simultaneous analysis of the oxidation of solvent-extracted and cold-pressed green coffee oil during accelerated storage using 1H NMR and 13C NMR spectroscopy
使用 1H NMR 和 13C NMR 光谱同时分析溶剂提取和冷榨绿咖啡油在加速储存过程中的氧化情况
  • DOI：
    10.1016/j.foodres.2023.112470
  • 发表时间：
    2023
  • 期刊：
    Food Research International
  • 影响因子：
    8.1
  • 作者：
    Wenjiang Dong;Qidi Hong;Jinhuan Cheng;Hongyan He;Yanan Li;Rongsuo Hu;Yuzhou Long
  • 通讯作者：
    Yuzhou Long
普洱产区咖啡干香感官特征解析及杯品质量分析
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1000-2561.2021.02.032
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    热带作物学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    胡荣锁;况沁蕊;王晓阳;William SOLANO;龙宇宙;陈治华;李学俊;蒋快乐;董文江
  • 通讯作者：
    董文江
Identification of changes in the volatile compounds of robusta coffee beans during drying based on HS-SPME/GC-MS and E-nose analyses with the aid of chemometrics
基于HS-SPME/GC-MS和化学计量学电子鼻分析鉴定罗布斯塔咖啡豆干燥过程中挥发性化合物的变化
  • DOI：
    10.1016/j.lwt.2022.113317
  • 发表时间：
    2022-03-21
  • 期刊：
    LWT-FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Zhang, Ke;Cheng, Jinhuan;Zhang, Zhenzhen
  • 通讯作者：
    Zhang, Zhenzhen
Comparison of the effect of extraction methods on the quality of green coffee oil from Arabica coffee beans: Lipid yield, fatty acid composition, bioactive components, and antioxidant activity.
提取方法对阿拉比卡咖啡豆绿咖啡油品质的影响比较：脂质产量、脂肪酸组成、生物活性成分和抗氧化活性
  • DOI：
    10.1016/j.ultsonch.2021.105578
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    Ultrasonics sonochemistry
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Dong W;Chen Q;Wei C;Hu R;Long Y;Zong Y;Chu Z
  • 通讯作者：
    Chu Z

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支链聚合度对菠萝蜜种子淀粉凝胶化特性的影响
  • DOI：
    10.13386/j.issn1002-0306.2019.16.002
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    食品工业科技
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张雨桐;张彦军;朱科学;徐飞;李士泽;谭乐和;董文江
  • 通讯作者：
    董文江
微波真空干燥对咖啡豆风味成分的影响研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    热带作物学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    程可;董文江;胡荣锁;初众;宗迎;赵建平
  • 通讯作者：
    赵建平

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基于风味指纹图谱的咖啡豆微波真空干燥过程中风味品质变化机制及调控研究
  • 批准号：
    31501404
  • 批准年份：
    2015
  • 资助金额：
    19.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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