紫外光降解水中5-羟甲基糠醛的特性及机理

狄淼苗,涂庆会,陈忠正,林晓蓉,李斌,张媛媛

(华南农业大学食品学院,广东广州 510642)

摘 要为研究紫外(Ultraviolet,UV)光降解5-羟甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural,5-HMF)的特性及机理,该研究构建5-HMF 水模拟体系,分析紫外光辐射时间、强度、5-HMF 初始质量浓度和光敏剂(FeSO4、TiO2 和VB2)对5-HMF 降解的影响;通过密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)分析5-HMF 紫外光降解反应性,并采用超高压液相色谱/四级杆串联飞行时间质谱联用仪鉴定其紫外光降解产物。结果表明:紫外光辐射时间越长,强度越大,5-HMF 的初始质量浓度越小,降解率越高;当强度为400 µW/cm2、辐射时间为240 min、初始质量浓度为31.5 mg/L 时,5-HMF 的降解率最大,达83.64%;FeSO4 和TiO2 对5-HMF 的紫外光降解有促进作用,而VB2 对其有抑制作用;当FeSO4 和TiO2 的添加浓度和质量分数分别是1.0 mmol/L 和0.025%时,5-HMF 的降解率最大,分别为100.00%和76.68%(辐射时间分别为40、80 min,强度400 µW/cm2);DFT 分析结果表明,5-HMF 的C=O 键更易受到攻击而降解,C4-C11 和C1-C8 间的化学键易断裂;在UV、UV/FeSO4、UV/TiO2 体系中分别鉴定出1、2和5 种5-HMF 的降解产物;DFT 分析结果与质谱鉴定结果相吻合。该研究为降低食品中的5-HMF 提供了理论和应用研究基础。

关键词:5-羟甲基糠醛;紫外;光降解;密度泛函理论;降解产物

5-羟甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural,5-HMF)是一种常见的食品热加工污染物,广泛存在于干果、果脯、中草药、蜂蜜、牛奶、果汁、咖啡、黑蒜等食品中 [1],其在果脯、干果和咖啡中的含量最高分别可达409.6 mg/kg [2]、2 136.5 mg/kg [3]和3 000 mg/kg [4] 。研究表明,5-HMF 对人体皮肤、上呼吸道、眼睛和黏膜等会产生 刺激作用 [5] ;具有神经、肝、肾和遗传毒性 [6],对人体有潜在的危害。因此,如何降低食品中的5-HMF 含量是食品安全研究领域的热点问题之一。减少食品中5-HMF生成的方法主要有调整食品配方、优化食品加工工艺、改善食品贮藏条件、添加天然提取物等;消除已生成的5-HMF 的手段主要包括化学消除、酵母发酵等 [7] 。紫外(Ultraviolet,UV)光辐射技术作为一种食品非热杀菌技术,具有操作简单、成本低、能更好地保持食品品质等特点 [8] 。近年来,UV 光辐射技术也被广泛应用于食品和环境介质中抗生素 [9]、染料 [10]、霉菌毒素 [11]、农药 [12] 等多种有机污染物的降解。然而,目前有关5-HMF 的紫外光降解规律和相关机理的研究仍鲜有报道。为此,本研究构建5-HMF 水模拟体系,考察紫外光辐射时间、强度、5-HMF 初始质量浓度和3 种光敏剂(FeSO4、TiO2 和VB2)对5-HMF 紫外光降解的影响;通过密度泛函理论分析5-HMF 紫外光降解反应性;并采用超高压液相色谱/四级杆串联飞行时间质谱联用仪(Ultrahigh Performance Liquid Chromatography Quadrupole Tandem Time-of-flight Mass Spectrometer,UHPLC-Q-TOF-MS)鉴定其紫外光降解产物,从而为后续5-HMF 的控制研究提供理论和应用研究支撑。

1 材料与方法

1.1 试剂与材料

5-HMF(色谱纯),美国Sigma-Aldrich 公司;二氧化钛(TiO2)、核黄素(VB2),中国上海麦克林生化科技有限公司;七水•硫酸亚铁(FeSO4•7H2O),中国广州化学试剂厂;甲醇、乙腈、甲酸(色谱级),德国Merck 公司。

1.2 仪器与设备

紫外光强度计,泰式电子工业股份有限公司;短波紫外灯(λmax-253.7 nm),海宁新阳光照明有限公司;紫外光辐射装置,本实验室自制,由黑色不透光箱(L×W×H=120 cm×30 cm×25 cm,内部为锡箔纸)、紫外灯和反应皿(φ×H=9 cm×1.8 cm)组 成;LC-2030C 3D Plus 高效液相色谱 仪、InertSustain C18 色谱柱(4.6 mm×250 mm,5 μm),日本Shimadzu 公司;Agilent 6540 超高压液相色谱/四级杆串联飞行时间质谱联用仪、色谱柱Eclipse plus C18 柱(2.1 mm×100 mm,1.8 µm),美国安捷伦公司;BS 124S/BT 25S 电子天平,瑞 士Mettle Toledo 公 司;SB-5200 DTD超声波清洗仪,宁波新芝生物科技股份有限公司;Milli-Q Integral 3 纯水机,德国Merck-Millipore 公司;SHZ-D Ⅲ循环水式真空泵,巩义市玉华仪器有限公司;涡旋混合仪,江苏麒麟医用仪器厂;0.22 μm 聚醚砜滤膜,上海安谱实验科技股份有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 5-HMF储备液的配制

1 000 mg/L 5-HMF 储备液:称取5-HMF 10 mg(精确到0.001 g)于10 mL 容量瓶,用一级水溶解定容,转至棕色样品瓶中于-18 ℃冰箱保存,后续按实验需要稀释至相应质量浓度。

1.3.2 紫外光辐射处理

将所制备的样品溶液于反应皿中进行紫外光辐射处理,并定时取样,每次取1 mL,后经0.22 μm 聚醚砜滤膜过滤,采用高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)检测5-HMF 的质量浓度。本实验于室温(25±1)℃下进行。

1.3.3 5-HMF紫外光降解的影响因素

1.3.3.1 紫外光强度和辐射时间对5-HMF 降解的影响

配制质量浓度为63.0 mg/L 的5-HMF 溶液,分别用强度为150、280 和400 µW/cm2 的紫外光进行辐射处理,并分别于0、30、60、90、120、150、180、210 和240 min 时取样检测。

1.3.3.2 5-HMF 初始质量浓度对降解的影响

配制质量浓度分别为31.5、63.0、126.0、252.0 mg/L 的5-HMF 溶液,在400 µW/cm2 的紫外光下辐射处理,并分别于0、30、60、90、120、150、180、210 和240 min 时取样检测。

1.3.3.3 光敏剂FeSO4 对紫外光降解5-HMF 的影响

用63.0 mg/L 的5-HMF 配 制FeSO4 溶液,使FeSO4 的浓度分别为0.0、0.1、0.2、0.4、0.8和1.0mmol/L,在400µW/cm2 的紫外光下辐射处理,并分别于0、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100 和120 min 取样检测。

1.3.3.4 光敏剂TiO2 对紫外光降解5-HMF 的影响

用63.0 mg/L 的5-HMF 溶液配制TiO2 质量分数分别为0.000%、0.005%、0.010%、0.025% 和0.050%的混悬液,在400 µW/cm2 的紫外光下辐射处理,并分别于0、10、20、30、40、50、60、80、90、100、150、120、160、180、200 和240 min 取样检测。

1.3.3.5 光敏剂VB2 对紫外光降解5-HMF 的影响

用63.0 mg/L 的5-HMF 配 制VB2 溶 液,使VB2 的浓度分别为0.0、0.1、0.4 和0.8mmol/L,在400 µW/cm2 的紫外光下辐射处理,并分别于0、40、80、120、160、200 和240 min 取样检测。

1.3.4 5-HMF质量浓度测定

5-HMF 质量浓度的HPLC 分析方法参考卢键媚的方法并略加修改 [13] 。分析条件如下:色谱柱为InertSustain C18;柱温35 ℃;流速为0.6 mL/min;流动相为甲醇(A)和水(B);梯度洗脱程序为0~12 min,10%~62% A;12~13 min,62%~10%A;13~19 min,10% A;检测波长为284 nm,进样量为10 μL。采用外标法定量,标准曲线为y=167 160.04x-8 921.46,相关系数为0.999 9。

1.3.5 量子化学计算

使用Gaussian 09 软件的密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)计算方法在B3LYP/6-31G(d,p)水平上对5-HMF 分子的初始构象进行优化并计算其键长;使用Multiwfn 程序对分子的中性、阴性和阳性状态的电子密度进行有限差分,计算出福井函数ƒ+ƒ-ƒ0[14] ;使用Visual Molecular Dynamic(VMD)程序对福井函数进行可视化处理 [15]

1.3.6 UHPLC-Q-TOF-MS鉴定5-HMF光降解产物

为分析紫外光及光敏剂作用下5-HMF 的降解产物,在400 µW/cm2 的紫外光强度下处理5-HMF水溶液(63.0 mg/L)、FeSO4(1.0 mmol/L)/5-HMF(63.0 mg/L)水溶液、TiO2(0.025%)/5-HMF(63.0 mg/L)混悬液,处理时间分别为240、30 和75 min。(非紫外处理组作为对照)。样品经0.22 μm 的聚醚砜滤膜过滤后转移至样品瓶中,待采用UHPLC-Q-TOF-MS 分析降解产物,分析条件参考Thapa 的方法并稍作修改 [16]

色谱条件:色谱柱为EclipsePlus C18(2.1 mm×100 mm,1.8 µm);柱温为40 ℃;流动相为乙腈(A)和0.2% 甲酸水溶液(B);流速为0.3 mL/min;进样体积为5 μL。洗脱梯度程序为0~5 min,5%~10% A;5~8 min,10%~90% A;10~11 min,90%~5% A;11~15 min,5% A。记录250~600 nm 紫外可见光谱。

质谱条件:电喷雾ESI 离子源(正离子模式);扫描范围m/z 50~1 000;毛细管电压4 kV;喷嘴电压1 kV;碰撞气为He,碰撞电压80 V;雾化气和干燥气均为N2,干燥气温度300 ℃,流速8 L/min;雾化器压力45 psi;鞘气温度350 ℃,流速10 L/min。

1.3.7 数据处理

式中:

D——5-HMF 降解率,%;

t——紫外光辐射时间,min;

Ct——5-HMF 在t 时间的质量浓度,mg/L;

C0——5-HMF 的初始质量浓度,mg/L。

所有实验均重复三次,实验结果以平均值±标准差表示。采用SPSS 26.0 进行方差分析和邓肯多重比较,显著性水平为P=0.05。采用Origin 2022软件绘图,采用ChemDraw 21.0.0 绘制化合物结构。

2 结果与分析

2.1 紫外光降解5-HMF的影响因素

2.1.1 紫外光辐射时间及强度对5-HMF降解的影响

本研究考察紫外光辐射时间和强度对水模拟体系中5-HMF 降解的影响。从图1 可以看出,紫外光辐射对5-HMF 具有降解作用,且5-HMF 的降解率随紫外光辐射时间的延长而显著提高(P<0.05);以紫外光强度为280 µW/cm2 为例,处理30 min 时,5-HMF 的降解率为8.65%;将处理时间延长至240 min,5-HMF 的降解率上升至52.69%。方差分析结果表明,紫外光强度对5-HMF 的降解率也有显著影响(P<0.05),且紫外光强度越大,5-HMF 的降解率越高;当紫外光强度为400 µW/cm2 时,5-HMF的降解率最大,达到78.86%(紫外光辐射240 min),分别是采用150 µW/cm2 和280 µW/cm2 处理时的4.10 倍和1.50 倍。在Yu 等 [17] 报道的紫外光降解2,4-二氯苯酚和Li 等 [18] 报道的紫外光降解对乙酰氨基酚的研究中,也有类似的高紫外光强度条件下有机污染物降解率更高的趋势。Lei 等 [19] 研究表明,在紫外光作用下,有机污染物分子吸收光能,使基态分子成为激发态分子,进而发生均裂、异裂、光致电离而导致污染物降解。当增大紫外光强度时,污染物分子吸收了更多的能量,降解反应的速率也随之增加,进而提高了5-HMF 的降解率 [20]

图1 紫外光辐射时间和光强度对5-HMF 降解的影响
Fig.1 Effect of UV irradiation timeandlight intensity on the degradation of 5-HMF

2.1.2 5-HMF初始质量浓度对降解的影响

5-HMF 初始质量浓度对降解的影响研究结果表明(如图2),初始质量浓度对5-HMF 的降解有显著影响(P<0.05),且随着初始质量浓度的降低,其降解率提高。当5-HMF 的初始质量浓度从252.0 mg/L 降低到31.5 mg/L,400 µW/cm2 的紫外光辐射240 min 后,其降解率提高了0.43 倍,达到83.64%。Wang 等 [21] 研究发现,抗生素磺胺甲基嘧啶的初始质量浓度从100 mg/L 降低至25 mg/L 时,其在紫外光作用下的降解率提高了30.00%(紫外光辐射30 min)。降低污染物初始质量浓度可以提高其降解率的原因可能是:在紫外光强度一定的条件下,污染物分子的降解率与其单位分子接受的光能成正相关,当污染物初始质量浓度降低时,单位体积内聚集的污染物分子数就越少,单位污染物分子所接受的光能就越高,从而导致其分解的量就越大,其降解率也越高 [22]

图2 初始质量浓度对5-HMF 降解的影响
Fig.2 Effect of initial massconcentration on the degradation of 5-HMF

2.1.3 光敏剂对5-HMF降解的影响

FeSO4、TiO2 和VB2 均是常见的食品添加剂 [23],作为光敏剂也被用于有机污染物的降解。本研究分析了FeSO4、TiO2 和VB2 这3 种常见光敏剂对5-HMF紫外光降解的影响,结果如图3 所示。方差分析结果表明,FeSO4 对5-HMF 的紫外光降解有显著的促进作用(P<0.05);在400µW/cm2 紫外光强度下辐射40 min,未添加FeSO4 时5-HMF 的降解率仅为16.23%,添加0.2 mmol/L 的FeSO4 可使5-HMF 的降解率提高至42.80%。随FeSO4 浓度的升高,5-HMF的降解率提高;当FeSO4 的添加浓度从0.2 mmol/L提高至1.0 mmol/L 时,40 min 即可使5-HMF 的降解率达到100.00%。郝凤霞等 [24] 同样发现了FeSO4对氨基甲酸酯类农药的紫外降解具有促进作用。Wang 等 [25] 的研究认为,这可能是由于FeSO4 在紫外光作用下产生了活性物种,这些活性物种可与有机污染物发生反应,从而促进了有机污染物的降解;当FeSO4 的添加浓度提高时,活性物种浓度增加,使得其降解率提高。

图3 光敏剂的添加对5-HMF 降解的影响
Fig.3 Effect of photosensitizer addition on the degradation of 5-HMF

注:(a)FeSO4 添加体系,(b)TiO2 添加体系,(c)VB2添加体系。

方差分析结果表明,TiO2 的添加(图3b)可以有效提高5-HMF 在紫外光作用下的降解率(P<0.05):在紫外光强度400 µW/cm2下辐射80 min,未添加TiO2 时5-HMF 的降解率仅为32.17%,添加质量分数为0.010%的TiO2 可使5-HMF的降解率提高至51.31%。在TiO2 添加质量分数为0.000%~0.025%的范围内,TiO2 添加质量分数越大,5-HMF 的降解率越高:当TiO2 的添加质量分数从0.010%增大至0.025%时,5-HMF 的降解率提高了0.49 倍(紫外光强度400 µW/cm2,辐射80 min)。这可能是因为,TiO2 受紫外光辐射后促进羟基自由基(·OH)、超氧阴离子自由基(O2-·)等高度反应性的活性物种的产生 [26],这些活性物种可与5-HMF发生反应,从而促进5-HMF 的降解 [27] 。值得注意的是,TiO2 的添加质量分数增加至0.050%时,5-HMF降解率并无显著提高(P≥0.05)。类似的规律在Nguyen 等 [28] 采用UV/TiO2 降解4-氯苯酚的降解中也有报道。这是由于TiO2 质量分数过高时,溶液的透光性变差,部分TiO2 无法接触到紫外光而影响活性物种的产生,进而影响污染物的降解 [29] 。在我国,TiO2 可以作为着色剂添加到果酱、凉果、干制蔬菜、糖果和果冻等多种食品中,其中凉果中的最大允许使用量为10 g/kg [23] 。因此,在食品中添加TiO2 并进行紫外光辐射处理是一种潜在可行的5-HMF 去除方法。

方差分析结果表明,VB2 对5-HMF 的紫外光降解(图3c)具有显著的抑制作用(P<0.05);且随VB2 浓度的升高,5-HMF 的降解率下降。当添加的VB2 浓度从0.1 mmol/L 升高至0.8 mmol/L 时,5-HMF 的降解率从64.55% 下降至15.46%(紫外光强度400 µW/cm2,辐 射240 min)。VB2 和5-HMF 的吸收波长范围相近,在UV/VB2 体系中,VB2 与5-HMF 竞争吸收光能,从而影响5-HMF的降解 [30]

2.2 5-HMF的紫外光降解机理

2.2.1 5-HMF化学反应性分析

为了预测5-HMF 紫外光降解反应的优先位置,采用DFT 分析5-HMF 的活性位点和分子键长。

福井函数是DFT 的一个重要描述符,通常用于预测自由基反应、亲电反应和亲核反应的反应位点;ƒ+越大的位置越容易被亲核进攻,ƒ-越大的位置越容易被亲电进攻,ƒ0 越大的位置越容易被自由基进攻 [31,32] 。本研究通过福井函数预测5-HMF 紫外光降解反应的活性位点,量子化学计算结果和VMD 可视化分析结果分别如表1 和图4 所示。C11、O13号位的ƒ+高于其它位点,表明5-HMF 的C=O 键更易被亲核攻击;C1、C2、C4、O13 号位的ƒ-高于其它位点,表明5-HMF 的C=O 键、呋喃环的C=C键更易被亲电攻击;C11、O13 号位的ƒ0 高于其它位点,表明5-HMF 的C=O 键更容易受到自由基攻击。以上分析结果表明,5-HMF 的C=O 最易受到攻击而发生降解。

表1 5-HMF的福井指数
Table 1 Fukui index of 5-HMF

图4 5-HMF 的化学结构和福井指数
Fig.4 Chemical structure and Fukui index of 5-HMF

化学键长可以反映分子中的易断裂部位,一般规律是:键长越长,化学键越不稳定,越易断裂。本文采用DFT/B3LYP/6-31G(d,p)计算了5-HMF分子的化学键长,结果如表2 所示,5-HMF 分子结构中C4-C11 和C1-C8 之间的化学键长最大,说明上述键位易断裂。

表2 DFT/B3LYP/6-31G(d,p)水平上5-HMF的键长
Table 2 Bond lengths of 5-HMF at the DFT/B3LYP/6-31G(d,p) level

2.2.2 5-HMF的降解产物和降解途径

采用UHPLC-Q-TOF-MS 鉴定5-HMF 的紫外光降解产物,结果表明,经UV、UV/FeSO4、UV/TiO2 处理后,5-HMF 的降解产物分别有1、2 和5 种;利用分子特征查找技术获得降解产物的保留时间、分子离子质荷比和分子式等信息,结果如表3 所示。根据所确定的5-HMF 降解产物结构并结合文献信息,提出紫外光作用下5-HMF 在3 种体系中的降解途径如图5 所示。

表3 UV、UV/FeSO4和UV/TiO2作用下5-HMF的降解产物
Table 3 Degradation products of 5-HMF under UV,UV/FeSO4 and UV/TiO2

图5 UV(a)、UV/FeSO4(b)、UV/TiO2(c)作用下5-HMF 的降解路径
Fig.5 Degradation pathway of 5-HMF under UV (a),UV/FeSO4 (b) and UV/TiO2 (c)

在UV 作用下,5-HMF 经紫外光辐射处理后被光电子攻击,其醛基碳与呋喃环间相连的碳碳共价键(C4-C11)均裂(图5a,途径1),形成5-羟甲基自由基,该自由基得到电子重新形成共价键后生成糠醇(P1)。这一结果表明,5-HMF 的C4-C11键不稳定,在紫外作用下易发生断裂而降解,这与DFT 计算结果相吻合。在UV/FeSO4 体系中,5-HMF也可经途径1 生成P1;在硫酸根自由基(·SO4-)等自由基的作用下,P1 中的羟甲基进一步被氧化成醛基(途径2),生成P2。在UV/TiO2 体系中,5-HMF 同样可经途径1 生成P1;此外,5-HMF 的醛基在·OH 的作用下发生加成反应(途径3),生成P3,P3 在·OH 或O2-· 的作用下氧化生成P6;另一方面,5-HMF 的醛基在·OH 的作用下也可以发生α-C 羟基化(途径4),进而生成P4,在·OH或O2-· 的作用下,P4 的羟基进一步氧化为醛基生成P5,P5 醛基碳被·OH 进攻生成P6,该产物在CoOx-CeO2 作为催化剂的5-HMF 反应体系中也有报道 [33] 。上述结果表明,醛基是5-HMF 降解的重要活性位点,这与DFT 分析结果一致。

比较3 个体系中5-HMF 的降解途径可知,在单独UV 体系中,5-HMF 的降解仅仅依赖于光电子的攻击,降解途径单一;而UV/FeSO4 和UV/TiO2体系中,除了光电子攻击外,5-HMF 的降解还受到·SO4-、·OH 和O2-·等自由基的作用而发生加成、氧化反应,这有利于提高5-HMF 的降解效率。

3 结论

本文系统研究了紫外光降解5-HMF 的影响因素,并从降解反应性和降解产物两方面分析其降解机理,得出如下结论:紫外光辐射可有效降解水模拟体系中的5-HMF。在本研究条件下,紫外光辐射时间、紫外光强度、5-HMF 初始质量浓度均会影响5-HMF 的降解率(P<0.05),延长辐射时间、增大紫外光强度、降低5-HMF 初始质量浓度可提高其降解率。光敏剂FeSO4 和TiO2 对5-HMF 的紫外光降解均有促进作用,而VB2 对5-HMF 的紫外光降解有抑制作用。DFT 分析结果表明,5-HMF 的C=O键更易受到攻击而发生降解,C4-C11 和C1-C8 之间的化学键易断裂;在UV、UV/FeSO4、UV/TiO2体系中分别鉴定出了5-HMF 的1、2 和5 种降解产物;并提出5-HMF 的光降解途径为C-C 键断裂和自由基加成、氧化反应。本研究为减少食品中的5-HMF提供了理论和应用研究基础。

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Characteristics and Mechanism of Photodegradation of 5-Hydroxymethylfurfural in Water Induced by Ultraviolet Irradiation

DI Miaomiao,TU Qinghui,CHEN Zhongzheng,LIN Xiaorong,LI Bin,ZHANG Yuanyuan
(College of Food Science,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

Abstract: To explore the characteristics and mechanism of ultraviolet (UV) irradiation-induced photodegradation of 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF),an aqueous simulation system of 5-HMF was constructed,and the effects of UV irradiation time,light intensity,initial mass concentration of 5-HMF and photosensitizers (FeSO4,TiO2 and VB2) on the degradation of 5-HMF were analyzed.The UV photodegradation reactivity of 5-HMF was analyzed by the density functional theory (DFT),and its UV degradation products were identified by an ultra-high performance liquid chromatography quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometer.The results showed that the longer the UV irradiation time,the higher light intensity,the smaller the initial mass concentration of 5-HMF,and the higher the degradation rate.The degradation rate was the highest (83.64%) when the UV irradiation intensity was 400 µW/cm2,the radiation time was 240 min and the initial mass concentration was 31.5 mg/L.Both FeSO4 and TiO2 promoted the UV-induced degradation of 5-HMF,whilst VB2 inhibited the degradation of 5-HMF.The degradation rates of 5-HMF were the highest when the added concentrations and mass fractions of FeSO4 and TiO2 were 1.0 mmol/L and 0.025%: 100.00% (irradiation time 40 min,light intensity 400 µW/cm2) and 76.68% (irradiation time 80 min,light intensity 400 µW/cm2),respectively.The results of DFT analysis showed that the C=O bond of 5-HMF was more susceptible to attack and degradation,and the chemical bonds between C4-C11 and C1-C8 were easily broken.One,two and five degradation products of 5-HMF were identified in the UV,UV/FeSO4 and UV/TiO2 systems,respectively.The results of DFT analysis were consistent with the results of mass spectrometry identification.This study provides a theoretical and applied research basis for the reduction of 5-HMF in foods.

Key words: 5-hydroxymethylfurfural;ultraviolet;degradation;density functional theory;degradation products

文章编号:1673-9078(2024)05-265-273

DOI: 10.13982/j.mfst.1673-9078.2024.5.0535

引文格式:

狄淼苗,涂庆会,陈忠正,等.紫外光降解水中5-羟甲基糠醛的特性及机理[J].现代食品科技,2024,40(5):265-273.

DI Miaomiao,TU Qinghui,CHEN Zhongzheng,et al.Characteristics and mechanism of photodegradation of 5-hydroxymethylfurfural in water induced by ultraviolet irradiation [J].Modern Food Science and Technology,2024,40(5):265-273.

收稿日期:2023-05-08

基金项目:农业农村部农业科技创新条件提升建设工程项目(2020-440100-012846);“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目(2023SDZG04)

作者简介:狄淼苗(1997-),女,硕士研究生,研究方向:食品污染物控制,E-mail:dimiao1997@163.com

通讯作者:张媛媛(1983-),女,博士,副教授,研究方向:食品安全与污染物控制,E-mail:zhangyy@scau.edu.cn