5-羟甲基糠醛(5-HMF)作为美拉德反应中间产物的代表性物质,具有肝脏毒性及肾细胞毒性。褐色发酵乳由于其生产过程中需要经历高温褐变过程,因而会生成一定量的5-HMF,对人体健康产生威胁。基于此,本研究确定了褐色发酵乳中5-HMF的主要影响因素与生成阶段,建立糖-酪蛋白酸钠模型分析不同因素对于其形成的影响,并使用阿伦尼乌斯方程探究其生成动力学,建立了多参数的5-HMF预测公式。最终发现了新的调控手段,在未影响褐色乳品质的前提下达到了调控目的。具体的研究内容及结果如下:(1)通过对市售液态乳中的5-HMF含量进行检测,发现在褐色乳中5-HMF含量可达到8.24～54.95mg?L~(-1),远大于其他类型的液态乳,超过建议性和强制性限量标准。因此确定以褐色发酵乳为主要研究对象。理化指标与5-HMF的相关性分析揭示了5-HMF与糖含量、酸度、褐变指数呈正相关,而与蛋白质、pH、赖氨酸等因素呈负相关。此外,解析在褐色发酵乳制作过程中理化指标及5-HMF含量的变化规律,发现在高温褐变过程中,牛奶中的糖与氨基化合物发生美拉德反应,褐变指数和5-HMF含量剧烈上升。而在发酵阶段,由于乳酸菌的生长繁殖,糖与蛋白质含量均不断下降,同时乳酸的大量生成,使得酸度升高,pH降低,而5-HMF含量与褐变指数并无显著变化。因此,明确了褐色发酵乳中5-HMF主要来自于高温褐变阶段。(2)通过分析牛奶主要成分及含量,构建了糖-酪蛋白酸钠模型解析5-HMF的生成规律和褐变机理。结果发现,在模型中使用不同类型的糖可显著影响5-HMF的形成,其中半乳糖产生的5-HMF浓度最高,为23.3mg?L~(-1),而蔗糖只产生1.25mg?L~(-1)。还原糖模型实验表明,5-HMF的生成和褐变指数随温度上升呈指数增加,随加热时间和含糖量呈线性增长。酪蛋白酸钠可显著提高褐变指数,但对5-HMF的形成影响较小。采用阿伦尼乌斯方程分析还原糖模型中5-HMF的生成动力学,并根据其动力学参数与糖含量对5-HMF生成的影响,建立了以糖含量、加热时间与加热温度为主要参数的5-HMF预测方程。准确性评估结果表示,该预测方程的精确度较好。分析模型中的底物损失量可知,褐色发酵乳制作过程中的热处理难以使其底物成分与含量发生较大的改变。(3)在褐色发酵乳制作过程中,四种糖(葡萄糖、乳糖、半乳糖、蔗糖)均会增加5-HMF的积累,特别是半乳糖,可以使褐色乳中的5-HMF含量达到35.28mg?L~(-1)。而酪蛋白与氨基酸对于5-HMF含量影响较小,这与模型中的结果相符合。基于以上发现,建立了减少葡萄糖用量,改为添加酪蛋白酸钠的新工艺,该工艺可以在保证美拉德反应程度的前提下降低褐色发酵乳中5-HMF含量,而且在基本不影响理化指标和产酸能力的前提下,增加了产品的香甜与黄油气味。通过构建对比工艺,并分析其美拉德反应底物与类黑素含量,明确了新工艺中降低5-HMF的机理主要是由于糖含量的减少,导致其前体物质减少(90.2%),其次是氨基化合物的增加与5-HMF进一步反应生成类黑素等物质(9.8%)。