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美拉德反应(Maillard Reaction)是食品加工和贮藏过程中发生的一类非常重要的化学反应,对产品的风味、颜色、营养等品质具有重要影响。美拉德反应体系的反应物主要由广泛存在于食品中的葡萄糖、果糖与氨基酸组成。Amadori和Heyns化合物分别是葡萄糖与氨基酸和果糖与氨基酸反应体系的关键中间体,通过分析食品中Amadori和Heyns化合物的含量可以及时监测食品中美拉德反应的程度,从而为食品科学研究中监测、调控美拉德反应进程提供理论基础。目前食品化学中有关Amadori化合物的研究报道比较多,而Heyns化合物的报道比较少,尤其是关于Heyns化合物识别与复杂基质中定量方法的研究未见报道。这主要是因为Heyns和Amadori化合物是同分异构体,结构非常相似,并都具有较高的分子极性。本文利用二级质谱(MS2)建立一种区分Amadori和Heyns化合物的方法,并结合液相色谱质谱联用(HPLC.MS/MS),通过特征离子对进而对食品、烟草及加工过程中这些美拉德反应关键中间体定量分析,为研究加工食品中美拉德反应变化机理,提供了科学依据。主要研究内容与结果如下：1.制备了18种Heyns化合物,并用离子交换树脂对Heyns粗制品进行了纯化,并将其用于Heyns化合物的质谱碎裂规律研究。在确定了18种Heyns化合物在质谱中的最佳Fragmentor电压和CE电压,优化了色谱和质谱条件后,通过高效液相色谱串联三重四级杆质谱的二级质谱方法,得到了18种Heyns化合物的离子碎片,结合分子结构,通过分析比较质谱碎片离子,提出了Heyns化合物在质谱中的碎裂规律。2.对比了Heyns化合物和Amadori化合物的质谱碎裂规律,找到了两种化合物的特征产物离子分别为[AA-H+cH2]+/[M+H]+和[M+H-2H20-CH30H-CO]+/[M+H]+,根据这些特征产物离子建立了一种Amadori和Heyns化合物的定性定量分析方法,为测定食品中Amadori和Heyns化合物的含量提供了分析基础。利用HPLC-MS/MS(MRM模式)特征离子对,建立了同时定量测定果干样品中Amadori和Heyns化合物的方法。并对果干样品前处理方法进行了优化：利用将离子交换树脂与C18小柱去除果干样品中的糖、多羟基醇、有机酸等杂质。与以往的研究报道相比,减少了基质效应对分析结果的影响,提高了方法的准确性和灵敏度。同时,对该方法进行了方法学验证：证明方法线性关系良好,相关系数(R2)不低于0.9989,检出限不高于0.267ng/mL;相对标准偏差(RSD)不超过4.31%；加标回收率范围在90.56%到110.91%之间。该方法适用于同时测定果干中Amadori和Heyns化合物的含量。3.由于烟草中含有大量的脯氨酸,脯氨酸与烟草中的果糖、葡萄糖发生的美拉德反应对烟草的颜色和香味有重要的影响。本文利用Amadori和Heyns化合物的分析方法,测定了烟草中Fru-Pro(Amadori)和Glu-Pro(Heyns)化合物的含量,由于烟草中含有大量的糖、多羟基醇和色素物质,净化方法在果干净化的基础上做了进一步改变：将离子交换树脂与C18填料结合,实现同时去除烟草样品提取液中的糖、多醇和色素等杂质。此净化方法降低了基质效应对分析结果的影响,提高了方法的准确性和灵敏度。利用HPLC-MS/MS对纯化后的烟草提取液进行测定,Fru-Pro和Glu-Pro的定性离子对均为116/278,定量离子对分别为128/278和182/278。结果表明该外标方法相关系数(R2)达0.999,线性关系较好,加标回收率为93.19%～101.46%,相对标准偏差(RSD)在3.53%～8.54%之间,检出限为0.12 ng/mL。测定的10种烤烟型卷烟样品中Fru-Pro和Glu-Pro含量分别为6.25～11.33mg/g和1.15-1.96 mg/g,本方法适用于烤烟型卷烟中Pro-Fru和Pro-Glu的同时测定,研究结果对烤烟型卷烟样品中此类潜香型化合物的含量分析和卷烟产品的品质评价和改善有参考价值。4. 研究了原料蒜与黑蒜中糖、美拉德关键中间产物的含量变化。结果表明黑蒜中果聚糖含量大幅度下降,减少了84.63%～99.24%的果聚糖含量。与原料大蒜相比,黑蒜中可溶性糖(葡萄糖、果糖和蔗糖的总和)含量增加了187.79%～790.96%之间,而蔗糖含量基本保持不变。并且利用上述建立的方法测定了大蒜和黑蒜中Amadori和Heyns化合物的含量,结果表明在大蒜中几乎检测不到Amadori和Heyns化合物,而黑蒜中Amadori和Heyns化合物的含量显著增加,说明黑蒜在加工过程中发生了显著的美拉德反应,从而产生大量的美拉德反应中间体,对产品的颜色和口感有重要影响。5. 为证实上述反应机理,本文模拟了黑蒜的热加工过程,将大蒜放置在55℃、80%湿度条件下加热90天,每隔5-10天取一次样品。通过测定黑蒜中果聚糖、果糖、Amadori和Heyns化合物的含量以及颜色和pH的变化,得到了黑蒜中相关的美拉德反应物的变化规律：在黑蒜热加工至90天时,各种美拉德反应相关物质的变化结果是：黑蒜中的果聚糖逐渐降低了84.79%,果糖含量逐渐增加了508.11%；美拉德反应中间体Amadori和Heyns的含量呈先上升后下降的趋势；随大蒜的颜色逐渐变深,在420nm下的吸光度增加,表明大蒜的加工过程中美拉德末期产物逐渐增多；同时黑蒜的pH值由6.13降低到4.00。通过这些相关物质的含量变化规律,揭示了在热加工过程中果聚糖主要降解为果糖和葡萄糖,与氨基酸发生美拉德反应产生颜色及风味变化(颜色变黑,味感变甜并微酸)的化学反应机理。