植物甾醇(PS)具有显著降低人体血液中总胆固醇和低密度脂蛋白,抑制癌细胞增殖及消炎退热等功能,已被广泛应用于食品、制药、保健品等行业。在食品生产、储存、运输过程中,PS易受光、热、氧、金属离子等因素作用发生氧化劣变,生成具有健康危害作用的植物甾醇氧化物(POPs)。但是由于检测方法、模拟体系等因素的制约,目前国内外关于POPs的暴露风险、劣变机理和控制技术等方面的研究刚刚起步,有待深入探讨。本文以PS和POPs为研究对象,运用气相色谱-质谱联用(GC-MS)等检测手段结合数学建模和化学计量学方法,从POPs风险评估、劣变机理和控制技术三个方面进行系统研究,目的在于评估POPs的暴露风险,阐明PS劣变机理,探讨抗氧化剂抑制PS劣变的效果和作用位点。主要研究内容及结果总结如下:(1)建立并优化了 一种食用油中34种POPs的GC-MS同步检测方法。方法学验证结果显示:在检测范围内,该方法线性关系良好,回归系数(R2)>0.98,检出限低于36.30 ng/mL,日间精密度和日内精密度均小于10%,回收率89.72%～117.42%,并能应用于食用油及其他食品中各种低浓度POPs的检测。(2)基于Monte Carlo模拟评价了典型富油热加工食品(烘焙食品)中POPs的暴露和风险。暴露评估表明我国儿童、青少年、成人和老人等四大年龄组通过烘焙食品摄入POPs的平均暴露量分别为10.91、6.20、3.63和3.40 mg/(kg×day)。累积风险评估显示,在现有烘焙食品消费水平下,我国农村青少年、成人和老人群体的POPs中位暴露风险系数均小于1,暂无风险;城市各年龄段人群和农村儿童的风险系数处于1-10之间,处于风险范围,敏感性和不确定性分析显示,这种风险正在不断增加。(3)阐明了光照强度、加热温度、金属离子和脂质组成等4种因素对食用油中PS劣变的影响。光照强度与加热温度均与PS劣变呈现正相关,其劣变主要发生在B环C5、C6和C7位点上,形成以7-酮基、5α,6α/5β,6β-环氧、7α/β-羟基、6β-羟基和三羟基为主的氧化物。金属离子,特别是过渡态金属离子,在低浓度时即对PS劣变具有明显的促进作用。在高浓度金属离子作用下,PS除在B环上氧化生成常见POPs外,还会在A环上出现脱水烯化,生成甾烯化合物。不饱和脂质基质对PS劣变具有抑制作用,不饱和度越高,PS越不易劣变。(4)阐明了 PS化学结构与其热稳定性之间的关系。结果显示,各种PS的劣变规律均符合一级动力学模型,且模型回归系数良好,R2>0.9444。PS结构对稳定性影响主要体现在:双键数量越多,PS越易劣变;支链长度越长,PS越稳定;不同甾核的作用介于双键数量和支链长度之间;C7位点双键相比C5位点的更易劣变。进一步采用遗传算法(GA)结合偏最小二乘法(PLS)和主成分回归(PCR)构建QSAR模型,阐明PS拓扑结构与其热稳定性之间关系最密切。(5)探讨了 BHA、EGCG、VE和BHT等常见抗氧化剂对PS劣变的抑制效果和作用位点。研究发现4种常见抗氧化剂对PS劣变均具有一定抑制作用,其抑制效果从高到低依次为:BHA>VE>EGCG>BHT,抑制率分别为22.8%、5.3%、3.5%和1.8%。对POPs生成抑制方面,BHT、EGCG和BHA使POPs生成速率分别下降7.80%、6.67%和6.53%,而VE反而促进9.51%的POPs生成。动力学研究结合劣变路径研究表明,4种抗氧化剂中BHA抑制效果最好,其主要抑制C5,C6位点的环氧化和C7位点转变为7-酮基甾醇的反应。综上所述,在目前烘焙食品消费水平下,经该途径摄入的POPs对于城市成人存在风险。食品加工过程中的光照强度、加热温度、金属离子的增加能促进PS劣变,不饱和脂肪酸酯、PS结构的饱和度和支链长度增加以及抗氧化剂的合理使用能抑制PS劣变。因此,在食品加工过程中,可以通过避免致变因素接触、添加抗氧化剂或者对PS进行结构改性等途径抑制PS劣变,达到防止PS营养流失,降低其产生健康风险的目的。