食品中丙烯醛危害、形成及抑制

丙烯醛（acrolein, ACR）是结构最简单的α, β -不饱和醛,能够通过迈克尔加成或席夫碱反应与蛋白质、核酸、磷脂等亲核位点发生共价结合,导致细胞毒性和致畸性,从而引起多种慢性疾病如阿尔兹海默症、心脑血管疾病、癌症等。食品加工和贮藏过程中产生的ACR是人体内的主要来源。本文综述了ACR的危害性,对人体组织、器官损伤的机制,体内的来源及其代谢过程;同时,对食品加工贮藏过程的主要前体物质及形成途径进行了剖析与总结。并进一步综述了当前各类食源性ACR抑制剂,包括黄酮多酚类化合物、生物碱类化合物、氨基酸和肽含氮化合物、含硫化合物以及抗坏血酸,抑制ACR的作用机制和构-效关系。为控制食品加工中产生的有害ACR,保证食品安全,减少人们由膳食摄入的ACR提供理论基础,具有一定的现实意义。     

芦蒿叶中黄酮类化合物的纯化及其营养饼干的研制

以吸附率和解吸附率为评价指标,从16种树脂里筛选出富集芦蒿叶中黄酮类化合物效果最佳的NKA-2型树脂,进而选择NKA-2型树脂柱对不同浓度乙醇的解吸液进行考察。结果表明,20%乙醇洗脱组分中黄酮类化合物得率和纯度最高,分别为38.56%和67.80%。将该组分芦蒿叶提取物加入面粉中制备出芦蒿营养饼干,通过探讨饼干配方及生产工艺确定2种不同口味饼干的最佳配方。     

大豆7S蛋白-糖体系晚期糖基化终产物形成因素

目的:在大豆蛋白糖基化改性过程中会引发非酶糖基化反应,形成有害的晚期糖基化终产物(advanced glycation end products,AGEs),为提高食品安全性,模拟糖基化加工条件,构建大豆7S蛋白-糖体系模型,考察影响该体系AGEs形成的因素并进行有效调控。方法:采用荧光光谱法(λ_(ex)/λ_(em)=340 nm/465 nm)检测糖种类、还原糖质量浓度、pH值、反应温度、抑制剂种类及其浓度对AGEs形成的影响,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳表征有害产物的形成及抑制效果。结果:糖种类为果糖、蛋白质与葡萄糖质量浓度配比1∶4、pH 9.2、反应温度121℃条件下产生荧光性AGEs的作用效果最强,4种黄酮类化合物槲皮素、染料木素、芦丁和木犀草素对荧光性AGEs的形成均可达到较好的抑制效果,且呈现良好的剂量-效应关系。结论:糖的种类与抑制剂种类对AGEs的形成有一定影响;降低还原糖质量浓度、降低pH值和降低反应温度,添加0.1 mmol/L大豆源染料木素可有效抑制大豆加工过程中有害产物AGEs的形成。     

精氨酸—还原糖体系中1,2-二羰基化合物的形成和抑制研究

建立精氨酸—还原糖体系,考察影响该体系中1,2-二羰基化合物形成的因素,并探究形成过程中反应物与产物变化的动力学以及抑制剂染料木黄酮抑制1,2-二羰基化合物的动力学。对建立的精氨酸—还原糖模拟体系,采用气相色谱法评价温度、还原糖种类、pH和抑制剂染料木黄酮等各种因素对1,2-二羰基化合物形成的影响,并分析其变化规律,进而分析了反应体系中染料木黄酮介入前后反应物精氨酸、葡萄糖及产物1,2-二羰基化合物的含量变化规律。结果显示:影响1,2-二羰基化合物形成的最主要因素是时间;该体系中精氨酸和葡萄糖的浓度随着反应时间的延长而降低,且随着温度升高快速下降;1,2-二羰基化合物含量随着温度的升高和反应时间的延长而不断升高。时间和温度对丙酮醛(MGO)和乙二醛(GO)的产生有一定的影响,染料木黄酮通过降低反应体系中1,2-二羰基化合物的反应速率常数而抑制其产生。当染料木黄酮的添加量为50mmol/L时,对1,2-二羰基化合物的抑制率最高,均50%。LC-MS证实染料木黄酮在氨基酸体系中抑制1,2-二羰基化合物的机制是通过捕获MGO形成染料木黄酮-MGO加合产物,从而达到消除效果。     

辛弗林与橙皮苷等多酚联用抑制丙烯醛的协同效用研究

目的 生物碱和黄酮单用以及多元联用对丙烯醛(acrolein,ACR)的抑制效果。方法 利用Chou-Talalay方法,采用高效液相色谱检测辛弗林(synephrine,SYN)、橙皮苷(hesperidin, HES)单用及二元联用(半抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,IC₅₀)恒定比例,沃柑中实际比例)对ACR的抑制活性,在此基础上与姜黄素(curcumin, CUR)、槲皮素(quercetin,QUE)、山奈酚(kaempferol,KAE)三元联用的抑制活性,采用CompuSyn软件对联用效果进行分析计算(CI<1,协同作用),并采用高效液相色谱-串联质谱测定HES、SYN、CUR联用对ACR的捕获路径,分析其协同机制。最后从模型延展至食品体系,利用富含SYN和HES的柑橘和富含CUR的姜黄应用于烤鸭翅,验证多种物质叠加对ACR的抑制效果。结果 SYN与HES按照IC₅₀恒定比例或沃柑中实际比例二元联用均具有协同抑制ACR的作用,且HES,SYN与CUR/QUE/KAE按照IC₅₀恒定比例三元复配也对ACR的抑制具有协同增效性;相比于单用,联用时SYN、HES、CUR与ACR的加合物均有所提升,阐明协同机制为互相促进捕获更多的ACR形成加合物,从而协同抑制ACR。在烤鸭翅体系中,同时添加54.21 g/kg沃柑果肉和3.334 g/kg姜黄对ACR的抑制率为57.22%。结论 SYN与HES、CUR等多酚联用对ACR的捕获具有协同增效性,协同机制为互相促进捕获更多的ACR形成加合物,且富含SYN和HES的沃柑和富含CUR的姜黄对烤鸭翅体系中生成的ACR能够达到较好的抑制效果。     

赖氨酸在Maillard 反应中形成有害产物AGEs的研究

模拟食品加工条件,构建赖氨酸—还原糖和精氨酸—赖氨酸—还原糖体系,分析各影响因素在体系发生Maillard反应中产生有害AGEs(晚期糖基化终末产物)的作用,比较两个体系添加和不添加黄酮条件下对AGEs形成量的影响。用荧光光谱法(λex/λem=370/440nm)测定AGEs的含量,考察不同因素如还原糖种类、浓度、金属离子、温度、pH和染料木素对有害AGEs形成的影响,以及赖氨酸/精氨酸并存对AGEs形成量的影响。结果表明:在赖氨酸发生Maillard反应过程中,温度越高、还原糖中核糖,糖浓度越大、pH 9.2,形成的AGEs越多;不同的金属离子对AGEs的作用各异,Mg~(2+)和Fe~(2+)能促进AGEs的形成,Ca~(2+)抑制AGEs的形成;抑制剂染料木素浓度越大(9mmol/L),AGEs抑制效果越好;赖氨酸/精氨酸混合体系中AGEs形成量主要由赖氨酸来决定。各影响因素对赖氨酸Maillard反应过程中产生AGEs均有一定作用,时间是最主要因素,其次是pH和温度;而赖氨酸/精氨酸混合体系中AGEs的形成量取决于赖氨酸的含量。     

小麦醇溶蛋白糖基化改性过程中有害产物形成的影响因素分析

模拟蛋白糖基化改性条件,建立小麦醇溶蛋白-糖体系,用气相色谱法和荧光光谱法（λ ex/ λ e m＝ 340 nm/465 nm）分别测定糖种类（包括单糖、二糖、多糖）、常用多糖（葡聚糖）质量浓度、改性温度、时间, 以及天然抑制剂对体系中有害产物甲基乙二醛（methyl glyoxal,MGO）、乙二醛（glyoxal,GO）和荧光性晚期糖 基化终产物（advanced glycation end products,AGEs）形成的影响,并对改性蛋白的乳化性能进行了验证。结果表 明：单糖产生的各种有害产物的量远远高于多糖,尤其是MGO含量远高于GO;随着葡聚糖质量浓度的增加、改性 温度的升高、改性时间的延长,3 种有害产物的量均呈先增加后趋于稳定的趋势;由于醇溶蛋白-葡聚糖改性是在 强碱性、高温条件下进行,而常用的天然抑制剂儿茶素、槲皮素、芦丁、染料木素、阿魏酸、绿原酸、大黄素、辣 椒素等在此条件下结构不稳定,所以对MGO和AGEs的抑制效果不够理想,但是半胱氨酸的抑制率均能达到70%以 上,而且使改性蛋白乳化性得到较好的改善。     

香辛料中多酚复配对丙烯醛协同抑制的研究

目的 研究香辛料中多酚化合物复配后抑制丙烯醛(acrolein, ACR)活性的协同作用。方法 采用液相色谱-二极管阵列检测器测定了模拟食品加工条件下小豆蔻明、山姜素、乔松素、槲皮素、姜黄素、山奈酚、高良姜素和芦丁对丙烯醛的抑制活性,并根据Chou-Talalay法则进行复配联用,使用CompuSyn软件筛选出协同抑制丙烯醛的组合。鉴于小豆蔻明、山姜素、乔松素共存于香辛料草豆蔻中,进而将草豆蔻应用于煮肉过程。结果 在模拟加工条件下小豆蔻明+山姜素、小豆蔻明+乔松素、小豆蔻明+姜黄素、小豆蔻明+芦丁、小豆蔻明+山奈酚联用可以协同抑制丙烯醛。当草豆蔻添加量为6%时,抑制率可达到50.3%,显著优于单独使用一种多酚化合物；LC-MS/MS结果表明草豆蔻中的小豆蔻明、山姜素和乔松素,分别通过捕获丙烯醛形成加合产物CAR-ACR-1、ALP-ACR、PIN-ACR-1,协同抑制煮肉过程中产生的丙烯醛。结论 香辛料中多酚类化合物含量较为丰富,优选多酚组合复配后可通过捕获丙烯醛形成加合物发挥协同抑制作用,本研究可为耐高温食源性丙烯醛抑制剂的开发提供新思路和理论基础。     

杨梅提取物抑制二羰基化合物活性研究

目的 分离纯化杨梅果实提取物并考察不同组分对模型及饼干中甲基乙二醛(methylglyoxal, MGO)、乙二醛(glyoxal, GO)的抑制效果。方法 乙醇浸提制备杨梅果实粗提物(crude extract, CE),采用AB-8大孔吸附树脂,以不同体积分数的乙醇(20%、40%、60%)洗脱,得到三种杨梅提取物;采用NaNO₂- Al(NO₃)₃-NaOH比色法、pH示差法、液相色谱-质谱法测定提取物中花色苷、总黄酮含量和主要成分,并用气相色谱法考察其对模型和曲奇中MGO/GO的抑制活性。结果 40%乙醇组分F₁得率最高,活性最好,主要成分为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(cyanidin-3-O-glucoside, C-3-Glu)和杨梅素-3-O-鼠李糖苷(myricetin-3-O-rhamnoside, M-3-Rha);60%乙醇洗脱组分F₂成分主要为槲皮素-3-O-鼠李糖苷(quercetin-3-O-rhamnoside, Q-3-Rha);当曲奇中提取物添加量为0.4%时,F_1、F₂对MGO和GO均有抑制活性,其中F₁效果最佳,分别为61.5%和40.4%。结论 杨梅果实提取物具有良好清除MGO/GO的能力,为其作为添加剂应用于抑制食品加工中的MGO和GO提供了一定的理论基础。     

大豆11S球蛋白糖基化有害交联产物的形成及抑制机理

目的：针对食品工业大豆蛋白糖基化改性工艺,建立大豆11S球蛋白-糖模拟体系,探究该体系中晚期糖基 化终产物（advanced glycation end products,AGEs）形成的影响因素,探究黄酮类化合物抑制AGEs形成的机理, 以便进行有效调控。方法：荧光光谱法（λex/λem＝340 nm/465 nm）测定糖的种类和浓度、温度、pH值以及黄酮抑制 剂等对AGEs形成的影响,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳表征糖基化过程及黄酮对AGEs的抑制效果,通过 液相色谱-串联质谱（liquid chromatograph-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS）测定反应过程中槲皮素及其产物 的变化。结果：糖种类为果糖;11S球蛋白与果糖质量浓度分别为2、8 mg/mL,pH值为9.2,温度为121 ℃条件下产 生的荧光性AGEs量最多;槲皮素、木犀草素、染料木素、芦丁4 种黄酮对荧光性AGEs的形成均有一定抑制效果; LC-MS/MS结果表明槲皮素通过捕获糖基化中间产物甲基乙二醛（methylglyoxal,MGO）,抑制了大分子交联性的 荧光性AGEs形成;十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳验证了1 mmol/L槲皮素有效降低了大分子交联的产物,但 不影响糖的修饰改性,乳化性能得到较好的改善。结论：采用分子质量较大的糖,降低糖质量浓度、pH值和反应 温度,添加黄酮类化合物可有效抑制大豆蛋白糖基化过程中有害产物AGEs的形成。