2020-09(上)食品中晚期糖基化終產(chǎn)物的研究進(jìn)展
晚期糖基化終產(chǎn)物(advanced glycation end-products,簡稱為AGEs)是食品在高溫加熱過程中,其含有的糖、蛋白質(zhì)、氨基酸和脂肪可以相互反應(yīng)生成一類混合物。普遍存在于食品和人體之中,攝入過多會對人體的健康帶來一定的危害。本文就食品加工過程中AGEs的存在形式、檢測方法和抑制措施的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,為有效控制食品中AGEs的含量提供參考。
食品在高溫加熱過程中,其含有的糖、蛋白質(zhì)、氨基酸和脂肪可以相互反應(yīng)生成一類AGEs[1]。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的AGEs有20多種,其中包括羧甲基賴氨酸,羧乙基賴氨酸、吡咯素、交聯(lián)素、戊糖苷素等[2]。其生成途徑主要有美拉德反應(yīng)、葡萄糖氧化、脂肪過氧化和多元醇途徑[3]。已有研究表明,AGEs可以和人體的各種組織細(xì)胞相結(jié)合并破壞這些組織細(xì)胞,對人體造成一定的損害,能夠加速人體的衰老,能夠引起各種慢性退化性疾病,比如糖尿病、阿爾茨海默病、動脈粥樣硬化等疾病[4]。
為了解AGEs的來源,并準(zhǔn)確對其定量及其控制,近年來有關(guān)科研人員一直致力于研究AGEs的生成機(jī)理、存在種類,測定方法和抑制措施。本文就食品加工過程中AGEs的存在形式、檢測和抑制措施的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,為有效控制食品中AGEs的含量提供參考。
1 AGEs的存在形式
AGEs生成的其主要原理是蛋白質(zhì)、氨基酸、脂質(zhì)或核酸等大分子物質(zhì)在沒有酶參與的條件下,與葡萄糖或其他還原單糖自發(fā)反應(yīng)所生成的性質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)物。體內(nèi)的AGEs有3種主要來源,包括細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外空間和外源攝入的食品[5-8]。近年來,研究不斷發(fā)現(xiàn)在不同的食品加工中存在大量的AGEs物質(zhì),是體內(nèi)AGEs的主要外部來源。人們在食用油煎炸食品[9]、發(fā)酵食品[10]、高蛋白食品[11]、米茶制品[12]等食品體系中證實AGEs的存在。其代表性化合物包括羧甲基賴氨酸(CML)、羧乙基賴氨酸(CEL)等。研究發(fā)現(xiàn)[13],對AGEs生成量影響的食品組分依次為脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物,還會根據(jù)體系加工中生產(chǎn)條件、加工工藝和貯存條件變化而產(chǎn)生變化。李普[14]等發(fā)現(xiàn)隨著葡聚糖質(zhì)量濃度的增加、改性溫度的升高、改性時間的延長,小麥醇溶蛋白-糖體系中AGEs的含量呈先增加后趨于穩(wěn)定的趨勢。韓立鵬[15]等研究表明,植物油脂能夠誘發(fā)食品模擬體系產(chǎn)生更多的羥基自由基,這些羥基自由基促進(jìn)了模擬體系中果糖基賴氨酸和乙二醛向CML的轉(zhuǎn)化,且不同植物油品種的促進(jìn)作用不同。同時,干熱加工方式比濕熱加工方式能顯著促進(jìn)食品中AGEs的生成,且加熱溫度越高,加工時間越長,AGEs產(chǎn)生越多[16]。
2 AGEs的檢測方法
根據(jù)不同的食品種類和加工方式,以及主要高級糖基化終產(chǎn)物種類,科研人員主要采用基于CML抗體的免疫學(xué)方法,主要是指酶聯(lián)免疫法;儀器檢測法,包括反相高效液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法、液相色譜-質(zhì)譜法等;熒光傳感檢測法[17]。
劉慧琳等[18]采用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定了幾種高蛋白食品中羧甲基賴氨酸(CML)的含量。對樣品進(jìn)行還原、沉淀、水解以及除雜后上樣檢測,對固相萃取柱及洗脫液進(jìn)行了優(yōu)化,采用外標(biāo)法定量,方法重現(xiàn)性好,操作簡單,快速。林欽等[19]建立了烘焙食品中CML和CEL的UPLC-Q-TOF/MS檢測方法。烘焙食品經(jīng)脫脂、還原、沉淀蛋白、酸水解釋放出CML和CEL,衍生、萃取凈化后,經(jīng)儀器檢測。CML和CEL在1~700ng/mL濃度范圍內(nèi)均呈良好的線性關(guān)系。王菁等[20]以大菱鲆為研究對象,選用三氯甲烷/丙酮對樣品進(jìn)行脫脂,經(jīng)硼氫化鈉還原、蛋白水解、凈化、衍生化(酯化與?;┖螅M(jìn)行GC-MS選擇離子監(jiān)測(SIM)模式檢測。結(jié)果表明,CML三氟乙酰甲酯化衍生物峰面積與濃度在1~200μg/L范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系,平均回收率在100%~104%之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD<5%。TAUER等[21]首次采用酶聯(lián)免疫法檢測出了牛乳中的CML含量。URIBARRI等[22]采用酶聯(lián)免疫法檢測多類食品中CML的含量,并分析了食品營養(yǎng)成分和加工工藝對CML形成的影響。反相高效液相色譜法具有前處理簡單,靈敏度高,干擾小,檢測速度快等優(yōu)點[23]。Drusch等[24]根據(jù)不同樣品制備方法和色譜條件對反相高效液相色譜法進(jìn)行改進(jìn),用于檢測乳制品、調(diào)味醬制品以及經(jīng)調(diào)味醬處理的產(chǎn)品中CML含量。Huilin Liu等[25]以量子點為熒光核心,建立了CML分子印跡聚合物,以3-氨丙基-3-乙氧基硅烷為功能單體,四乙氧基硅烷為交聯(lián)劑,檢測了面包、牛奶及嬰幼兒配方奶粉中CML的含量。該方法線性范圍為5μg/L~400μg/L,檢出限為2.6μg/L。這些方法都有一定的優(yōu)點,同時也在前處理、抗干擾性、特異性等方面存在不足,還需要科研人員進(jìn)一步開發(fā)。
3 AGEs的抑制措施
為了降低食品中AGEs的危害,近年來,相關(guān)研究人員一直致力于控制食品中AGEs的含量。主要是通過以下三種措施來實現(xiàn):一是食品原料中AGEs底物含量的控制;二是加工工藝條件和方法的優(yōu)化;三是外源性食品添加劑的使用[26]。Loa*c等[27]人研究發(fā)現(xiàn)氮肥的施用量在0~30kg/ha范圍內(nèi)增加時,菊苣根中的賴氨酸的含量增加顯著;收獲時間晚3個月菊苣根中的賴氨酸含量可以增加22.56%。同時,在豆類的加工體系中,通過部分條件的改變,如煮沸保持時間、糖種類、糖添加量、脂肪含量、貯藏條件和加入適量的AGEs抑制劑,在一定程度上調(diào)控AGEs的形成是可行的[28]。谷滿屯等[29]研究結(jié)果表明,高蛋白食品在水分活度0.560的環(huán)境中貯藏時,美拉德反應(yīng)、硬度和不可溶性蛋白聚集呈現(xiàn)不斷增加趨勢,AGEs含量較水分活度0.751時明顯增加;白藜蘆醇的添加可降低食品貯藏過程中的美拉德反應(yīng)程度,增加食品顏色的L*值,降低b*值和a*值。周凱文等[30]通過研究不同的多酚黃酮類化合物對甲基乙二醛的加合試驗進(jìn)一步探究抑制機(jī)理。
結(jié)果表明,除陽性對照組氨基胍外,茶多酚和木樨草素對AGEs的熒光產(chǎn)物和CML的抑制較其他抑制劑的效果好,茶多酚和木樨草素對AGEs的熒光產(chǎn)物的抑制率為68.52%和61.19%,對非熒光產(chǎn)物CML的抑制率為13.67%、16.52%。Srey[31]等人研究發(fā)現(xiàn)維生素B1是一種賴氨酸ε-基團(tuán)的競爭劑,對模擬反應(yīng)體系中CML生成有較好的抑制效果。維生素B1中的氨基與賴氨酸殘基競爭還原糖的羰基,導(dǎo)致賴氨酸殘基與還原糖的羰基發(fā)生反應(yīng)的概率降低,從而抑制了美拉德反應(yīng)模擬體系中部分CML的生成。AGEs抑制劑研究已得到了人們的關(guān)注,減少AGEs相關(guān)作用的主要目標(biāo)是減少活性羰基化合物。在今后的研究中,對于抑制過程中間產(chǎn)物的鑒定,尋找安全、高效、天然的抑制劑將成為重點。
4 結(jié)論
AGEs是食品或生物體系由美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的一系列高度氧化化合物的混合物。普遍存在于食品和人體之中,當(dāng)攝入過多AGEs,體內(nèi)含量達(dá)到一定程度后,會對人體的健康帶來一定危害。研究表明,原料種類,生產(chǎn)條件、加工工藝和貯存條件的變化會對食品體系中AGEs的含量有影響,研究人員也相應(yīng)建立不同食品基質(zhì)中AGEs的檢測方法,開展不同食品中其含量數(shù)據(jù)的收集。結(jié)合其生成機(jī)理,使用不同的抑制措施控制其生成。在今后的研究中,應(yīng)進(jìn)一步揭示更多產(chǎn)物的形成機(jī)制和毒理特性,形成準(zhǔn)確,穩(wěn)定的檢測方法,填補相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的空白,著重抑制過程中間產(chǎn)物的鑒定,尋找安全、高效、天然的抑制劑控制其生成量,維護(hù)食品安全及消費者身體健康。(武漢食品化妝品檢驗所/王澍 周騰 江小明[通訊作者])
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