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2020-09(上)食品中晚期糖基化终产物的研究进展

2020-10-14 17:32:26来源: 《中国食品工业》

  晚期糖基化终产物(advanced glycation end-products,简称为AGEs)是食品在高温加热过程中,其含有的糖、蛋白质、氨基酸和脂肪可以相互反应生成一类混合物。普遍存在于食品和人体之中,摄入过多会对人体的健康带来一定的危害。本文就食品加工过程中AGEs的存在形式、检测方法和抑制措施的相关研究进展进行综述,为有效控制食品中AGEs的含量提供参考。

  食品在高温加热过程中,其含有的糖、蛋白质、氨基酸和脂肪可以相互反应生成一类AGEs[1]。目前已经发现的AGEs有20多种,其中包括羧甲基赖氨酸,羧乙基赖氨酸、吡咯素、交联素、戊糖苷素等[2]。其生成途径主要有美拉德反应、葡萄糖氧化、脂肪过氧化和多元醇途径[3]。已有研究表明,AGEs可以和人体的各种组织细胞相结合并破坏这些组织细胞,对人体造成一定的损害,能够加速人体的衰老,能够引起各种慢性退化性疾病,比如糖尿病、阿尔茨海默病、动脉粥样硬化等疾病[4]。

  为了解AGEs的来源,并准确对其定量及其控制,近年来有关科研人员一直致力于研究AGEs的生成机理、存在种类,测定方法和抑制措施。本文就食品加工过程中AGEs的存在形式、检测和抑制措施的相关研究进展进行综述,为有效控制食品中AGEs的含量提供参考。

  1 AGEs的存在形式

  AGEs生成的其主要原理是蛋白质、氨基酸、脂质或核酸等大分子物质在没有酶参与的条件下,与葡萄糖或其他还原单糖自发反应所生成的性质稳定的产物。体内的AGEs有3种主要来源,包括细胞内、细胞外空间和外源摄入的食品[5-8]。近年来,研究不断发现在不同的食品加工中存在大量的AGEs物质,是体内AGEs的主要外部来源。人们在食用油煎炸食品[9]、发酵食品[10]、高蛋白食品[11]、米茶制品[12]等食品体系中证实AGEs的存在。其代表性化合物包括羧甲基赖氨酸(CML)、羧乙基赖氨酸(CEL)等。研究发现[13],对AGEs生成量影响的食品组分依次为脂肪、蛋白质和碳水化合物,还会根据体系加工中生产条件、加工工艺和贮存条件变化而产生变化。李普[14]等发现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,小麦醇溶蛋白-糖体系中AGEs的含量呈先增加后趋于稳定的趋势。韩立鹏[15]等研究表明,植物油脂能够诱发食品模拟体系产生更多的羟基自由基,这些羟基自由基促进了模拟体系中果糖基赖氨酸和乙二醛向CML的转化,且不同植物油品种的促进作用不同。同时,干热加工方式比湿热加工方式能显著促进食品中AGEs的生成,且加热温度越高,加工时间越长,AGEs产生越多[16]。

  2 AGEs的检测方法

  根据不同的食品种类和加工方式,以及主要高级糖基化终产物种类,科研人员主要采用基于CML抗体的免疫学方法,主要是指酶联免疫法;仪器检测法,包括反相高效液相色谱法、气相色谱-质谱法、液相色谱-质谱法等;荧光传感检测法[17]。

  刘慧琳等[18]采用高效液相色谱串联质谱联用技术测定了几种高蛋白食品中羧甲基赖氨酸(CML)的含量。对样品进行还原、沉淀、水解以及除杂后上样检测,对固相萃取柱及洗脱液进行了优化,采用外标法定量,方法重现性好,操作简单,快速。林钦等[19]建立了烘焙食品中CML和CEL的UPLC-Q-TOF/MS检测方法。烘焙食品经脱脂、还原、沉淀蛋白、酸水解释放出CML和CEL,衍生、萃取净化后,经仪器检测。CML和CEL在1~700ng/mL浓度范围内均呈良好的线性关系。王菁等[20]以大菱鲆为研究对象,选用三氯甲烷/丙酮对样品进行脱脂,经硼氢化钠还原、蛋白水解、净化、衍生化(酯化与酰化)后,进行GC-MS选择离子监测(SIM)模式检测。结果表明,CML三氟乙酰甲酯化衍生物峰面积与浓度在1~200μg/L范围内呈良好线性关系,平均回收率在100%~104%之间,相对标准偏差RSD<5%。TAUER等[21]首次采用酶联免疫法检测出了牛乳中的CML含量。URIBARRI等[22]采用酶联免疫法检测多类食品中CML的含量,并分析了食品营养成分和加工工艺对CML形成的影响。反相高效液相色谱法具有前处理简单,灵敏度高,干扰小,检测速度快等优点[23]。Drusch等[24]根据不同样品制备方法和色谱条件对反相高效液相色谱法进行改进,用于检测乳制品、调味酱制品以及经调味酱处理的产品中CML含量。Huilin Liu等[25]以量子点为荧光核心,建立了CML分子印迹聚合物,以3-氨丙基-3-乙氧基硅烷为功能单体,四乙氧基硅烷为交联剂,检测了面包、牛奶及婴幼儿配方奶粉中CML的含量。该方法线性范围为5μg/L~400μg/L,检出限为2.6μg/L。这些方法都有一定的优点,同时也在前处理、抗干扰性、特异性等方面存在不足,还需要科研人员进一步开发。

  3 AGEs的抑制措施

  为了降低食品中AGEs的危害,近年来,相关研究人员一直致力于控制食品中AGEs的含量。主要是通过以下三种措施来实现:一是食品原料中AGEs底物含量的控制;二是加工工艺条件和方法的优化;三是外源性食品添加剂的使用[26]。Loa*c等[27]人研究发现氮肥的施用量在0~30kg/ha范围内增加时,菊苣根中的赖氨酸的含量增加显著;收获时间晚3个月菊苣根中的赖氨酸含量可以增加22.56%。同时,在豆类的加工体系中,通过部分条件的改变,如煮沸保持时间、糖种类、糖添加量、脂肪含量、贮藏条件和加入适量的AGEs抑制剂,在一定程度上调控AGEs的形成是可行的[28]。谷满屯等[29]研究结果表明,高蛋白食品在水分活度0.560的环境中贮藏时,美拉德反应、硬度和不可溶性蛋白聚集呈现不断增加趋势,AGEs含量较水分活度0.751时明显增加;白藜芦醇的添加可降低食品贮藏过程中的美拉德反应程度,增加食品颜色的L*值,降低b*值和a*值。周凯文等[30]通过研究不同的多酚黄酮类化合物对甲基乙二醛的加合试验进一步探究抑制机理。

  结果表明,除阳性对照组氨基胍外,茶多酚和木樨草素对AGEs的荧光产物和CML的抑制较其他抑制剂的效果好,茶多酚和木樨草素对AGEs的荧光产物的抑制率为68.52%和61.19%,对非荧光产物CML的抑制率为13.67%、16.52%。Srey[31]等人研究发现维生素B1是一种赖氨酸ε-基团的竞争剂,对模拟反应体系中CML生成有较好的抑制效果。维生素B1中的氨基与赖氨酸残基竞争还原糖的羰基,导致赖氨酸残基与还原糖的羰基发生反应的概率降低,从而抑制了美拉德反应模拟体系中部分CML的生成。AGEs抑制剂研究已得到了人们的关注,减少AGEs相关作用的主要目标是减少活性羰基化合物。在今后的研究中,对于抑制过程中间产物的鉴定,寻找安全、高效、天然的抑制剂将成为重点。

  4 结论

  AGEs是食品或生物体系由美拉德反应产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体之中,当摄入过多AGEs,体内含量达到一定程度后,会对人体的健康带来一定危害。研究表明,原料种类,生产条件、加工工艺和贮存条件的变化会对食品体系中AGEs的含量有影响,研究人员也相应建立不同食品基质中AGEs的检测方法,开展不同食品中其含量数据的收集。结合其生成机理,使用不同的抑制措施控制其生成。在今后的研究中,应进一步揭示更多产物的形成机制和毒理特性,形成准确,稳定的检测方法,填补相关标准的空白,着重抑制过程中间产物的鉴定,寻找安全、高效、天然的抑制剂控制其生成量,维护食品安全及消费者身体健康。(武汉食品化妆品检验所/王澍 周腾 江小明[通讯作者])


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