美拉德反應產物生物活性及衍生危害物安全控制研究進展

時海波1,2,鄒 燁2,*,楊 恒1,2,張新笑2,王道營2,苗 穎

(1.南京財經大學食品科學與工程學院,江蘇南京 210046;2.江蘇省農業科學院農產品加工所,江蘇南京 210014;3.江蘇藥易通電子商務服務有限公司,江蘇南京 211100)

圖1 美拉德反應路線圖Fig.1 Roadmap of Maillard reaction

美拉德反應(Maillard reaction,MR),又稱為糖基化反應,主要指發生在氨基化合物(以精氨酸與賴氨酸為主)和羰基化合物(還原糖類)之間的反應。其反應路徑主要包含三個階段:初級階段以羰氨縮合(生成薛夫堿)與分子重排為主,薛夫堿不穩定,易發生不可逆重排,經環化形成N-取代糖基胺,該物質在醛糖或酮糖存在時分別形成Amadori產物(Amadori Product,ARPs)或Heyns產物(Heyn’s Products,HNP),該階段產生的物質對食品的色香品質貢獻不大[1]。高級階段分為3條反應路線:①ARPs酸性脫水/水解形成羥甲基糠醛化合物;②ARPs堿性脫氨降解(2,3-烯醇化反應)生成還原酮類物質與二羰基化合物;③氨基酸在α-二羰基化合物存在下,經Strecker降解反應形成醛類及氨基酮物質,羰氨類化合物進一步縮合生成吡嗪類物質[2]。終極階段涉及環化、脫水、縮合(主要由活性中間體與氨基酸進一步反應)等多種反應,最后形成棕色的美拉德反應產物(Maillard reaction products,MRPs),如含氮聚合物及共聚物類黑精等。MR總路線可歸納如圖1所示。

在日常食品加工及膳食制備中(烹飪、煎炸和烘焙等),物體加熱至一定溫度時常發生美拉德反應,其反應產物與食品風味、色澤、穩定性及貨架期密切相關,同時還具備抗氧化、抗菌、抗突變、調節免疫代謝、腸道菌群等多種生物活性。此外,其也有不可忽視的負面作用,當反應控制不當時,易產生毒物及致癌物質,如丙烯酰胺、雜環胺、晚期糖基化末端終產物等。以晚期糖基化末端終產物為例,其包括一系列復雜化合物如戊糖素、羧甲基賴氨酸(Nε-(carboxyethyl)lysine,CML)、吡咯素等[3]。研究表明體內晚期糖基化終產物的蓄積與糖尿病、阿爾茨海默等疾病的發生發展具有密切關聯[4]。本文將圍繞MRPs生物活性及衍生危害物的溯源及抑制展開探討。

1 美拉德反應產物生物活性

1.1 美拉德反應產物的抗氧化、抗突變能力

食品工業中,丁基羥基茴香醚(Butyl hydroxy anisd,BHA)和二丁基羥基甲苯(Butylated hydroxytoluene,BHT)等合成抗氧化劑常用于褐變防腐,但其本身具有一定的致癌性,而MRPs可視為天然物,且某些成分的抗氧化性能可與常用食品添加劑相媲美,常見的具備抗氧化活性的MRPs有:Nε-果糖賴氨酸(Nε-Fructoselysine,FL)、5-羥甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural,HMF)、類黑精。FL作為MR早期階段產物,其數值可評估MR早期階段因熱處理而造成的熱損情況,亦可作為食品營養品質的指示物[3]。研究發現HMF在蜂蜜抗氧化能力中起著重要的作用[5]。Maillard反應過程中可產生多種雜環類揮發性物質,堿性條件下抗氧化能力更強,進一步GC-MS鑒定出這類物質主要為呋喃、噻唑和噻吩等[6]。盡管早中期階段產生的MRPs表現出溫和的抗氧化性能,但終極階段產生的類黑精一直被認為是最主要的具備高抗氧化性能的MRPs,抗氧化和自由基清除能力優越,其研究多集中于模型系統及一些深色類食品中(醋、醬油、咖啡等)。

抗氧化作用也體現在具有螯合金屬離子與消除活性氧/自由基的能力。Gu等[7]發現酪蛋白與葡萄糖美拉德反應中間產物還原酮超濾后具有較高的還原能力和金屬螯合活性,抗氧化能力良好,且Kwak等[8]發現褐變反應因銅、鐵參與而加快,且Fe3+催化能力高于Fe2+。科學研究表明,當體內存在過量自由基時,衰老、癌癥或其它病癥會加快顯現,Oh等[9]以乳清蛋白濃縮物、酪蛋白鈉和乳糖為原料,在55 ℃磷酸鈉緩沖液中(pH7.4)加熱7 d制備的MRPs,其自由基清除能力隨時間延長而增大,且堿性蛋白酶水解的MRPs抗氧化活性更明顯。此外,加工方式影響MRPs的抗氧化性能,董樂[10]采用微波加熱脯氨酸、賴氨酸與葡萄糖,發現在較短時間和較低功率下制備出的MRPs即可達到與普通加熱相同的抗氧化效果,Zhang等[11]采用高強度超聲輔助誘發α-和β-殼聚糖納米粒(CS NPs)美拉德反應,超聲處理提高了蛋白-還原糖體系的還原能力,使MRPs具有更好的抗氧化性能。合理利用好MRPs的抗氧化作用,并逐漸代替酚類食用抗氧化劑,具有良好的生產應用意義。

MRPs亦具有良好的抗突變能力,這與其抗氧化活性和還原能力有良好的相關性,從MR本質著手,研究者常采用不同氨基酸-糖組合對MRPs進行研究,Yen等[12]對此研究較為系統,通過對常見的3種單糖(果糖、葡萄糖和木糖)和4種氨基酸(色氨酸、精氨酸、甘氨酸和賴氨酸)于100 ℃反應10 h制備MRPs,通過對大鼠微球蛋白進行Ames試驗(污染物致突變性試驗),分析MRPs對5種誘變因子的抗性能力,發現木糖-色氨酸強烈地抑制了3種誘變劑的誘變,但黃曲霉毒素B1誘變劑卻在除木糖-色氨酸之外的所有組合種均促進其突變原性,因而MRPs對致突變因子可能會表現出完全相反的生物學性質。此外,體系模型的選擇對MRPs抗突變性能影響不一,Ko等[13]發現,葡萄糖-甘氨酸酒精溶液模型中產生的MRPs對誘變體4-硝基喹啉-N-氧化物比水溶液模型具有更強的抑制作用。類黑精于MR后期階段產生,其結構復雜、分子量較大,研究表明類黑精還原性可能與MRPs的抗突變能力存在一定的關系,這類大分子物質具備清除自由基、鈍化抑制酶活力性能[14-15]。

1.2 美拉德反應產物的抑菌能力

抑菌防腐是食品加工保藏中不可或缺的環節,工業生產中常加入防腐劑,由于目前食品工業常用合成抑菌劑的安全性受到質疑,因而需要開發出安全高效的天然抑菌劑,而MRPs中的一些產物被證明具有良好的抑菌能力,并且對天然防腐劑功能性質的改善效果顯著,具有實際應用意義。Trang等[16]研究表明MRPs中的吲哚、呋喃及咪唑等衍生物中具有抑菌活性的物質。Rufian等[17]發現咖啡類黑精含量很高,對硬脂茶樹革桿菌胼胝體具有更高的抗菌活性;此外,水溶性類黑精體內體外研究證實通過破壞細胞膜對致病性大腸桿菌具有抗菌特性[18];Sun等[19]在對凡納濱對蝦的研究中發現葡萄糖與殼寡糖制備的MRPs具有較高的抗菌活性和保鮮效果,Li等[20]還發現單糖(葡萄糖)進行MR制得的殼聚糖衍生物具有更好的抑菌性能;李婷[21]利用MR提高黃鯽蛋白抗菌肽的抑菌活性。對于MRPs抑菌活性的研究,局限于本身具有一定抗菌活性的蛋白肽、外源糖或蛋白質-多糖復合物(如ε-聚賴氨酸與葡聚糖復合物)作為反應前體物質,利用MR修飾使其抑菌活性增強[22]。此外,近期研究發現MRPs的抗菌活性有一部分可歸因于α-二羰基化合物(如乙二醛、丙酮醛),其抑菌機理的探索成為當前研究熱門[23]。

1.3 美拉德反應產物的抗增殖能力

類黑精在加熱的土豆纖維、味精、醬油和咖啡中已被報道具有顯著的抗增殖作用,Ewa等[24]研究發現馬鈴薯經加熱后產生的類黑精對LS180大腸癌細胞表現出抗增殖活性。但類黑精與結腸微生物中的纖維行為類似,所以也常被認為其抗增殖、抗癌特性主要來源于微生物發酵代謝物[25]。不同的羰基-氨基模型體系的抗增殖活性不一,Hwang等[26]對糖(果糖和葡萄糖)和20個氨基酸模型體系中MRPs的各種生物活性進行了評價,發現葡萄糖MRPs顯示出比果糖MRPs具有更強的抗增殖活性,且在果糖-酪氨酸MRPs的乙酸乙酯組分中分離鑒定出一種抗增殖成分2,4-雙(對羥基苯基)-2-丁烯醛(HPB242),該成分對六種癌細胞的增殖均有良好的抑制效果[27]。加工方式也同樣影響細胞增殖抑制效果,周小理等[28]通過對人臍靜脈內皮細胞建立體外模型,比較紅燒、烤制兩種烹飪香型下同種肉味MRPs及同種香型下不同種肉味(牛、豬、雞)MRPs對該細胞增殖抑制的影響,結果表明MRPs確有抑制作用,且烤香型MRPs的抑制效果較好。

1.4 美拉德反應產物的抗過敏能力

過敏反應,尤其是當免疫系統攻擊人體正常身體組織與器官,會對人體健康造成一定的傷害。食品中的氨基-羰基組分在合適條件下產生的MRPs能夠削弱食品的抗原性[29],并可能對引起過敏反應的關鍵位點進行修飾,因此,不同模型體系的MR可改性部分強致敏性食物成分,降低或消除致敏性。Yang等[30]響應面法優化核糖MR增強魚蛋白水解物的抗過敏作用,發現在核糖濃度28.36%、在pH8.26下反應38.09 min的魚蛋白水解物MRPs對β-己糖胺酶和組胺均有明顯的抗過敏作用;Enomoto等[31]將麥芽五糖與α-乳白蛋白結合,降低了α-乳白蛋白的抗原性。即蛋白經MR生成糖基化產物,其抗原活性部位改變,這種化學改性方法常用于削弱蛋白抗原性,從而避免蛋白水解形成肽而表現苦味以及直接加熱破壞蛋白結構而形成的蒸煮味。

1.5 美拉德反應產物的降血壓能力

心血管疾病因嚴重威脅身體健康而廣受關注,以血管緊張素轉化酶(Angiotensin Converting Enzyme,ACE)為例,其廣泛存在于人體組織,是一種血管內皮細胞結合酶,通過靶向ACE抑制其活性,可有效治療高血壓、心力衰竭等疾病[32]。Mesías等[33]發現美拉德反應產物類黑精可有效抑制ACE活性,從而降低血壓。Rufián等[34]還發現葡萄糖-氨基酸水溶液體系(100 ℃、24 h、pH7)經美拉德反應提取的純類黑精化合物,其體外ACE抑制活性與類黑精的結構有關。柯李晶等[35]以精氨酸和葡萄糖為美拉德反應物,于95 ℃反應50 min后經噴霧瞬時干燥制備的MRPs對ACE抑制活性高達62.35%,通過對小鼠股動脈壓影響測定發現該MRPs具有明顯的降血壓效果。這為開發預防心血管疾病的MRPs的相關保健食品提供了理論基礎。

1.6 美拉德反應產物對免疫代謝、腸道菌群的調節能力

圖2 部分具有危害性質的MRPsFig.2 Partial MRPs possessing damaged properties

大量研究表明,MRPs與免疫系統有關,MRPs的構象表位被人體免疫細胞表面的模式識別受體(pattern recognition receptors,PRRs)識別,將信號傳遞給細胞核,激活核因子kB(nuclear factor kappa-B,NF-kB;免疫系統中參與細胞對外界刺激的響應)并作出胞外回應[36]。被腸道吸收及到達粘膜組織的MRP和AGEs會遇到局部免疫系統,這種暴露導致免疫激活,從而在腸道中產生局部影響,包括誘導組織損傷和炎癥、免疫應答(T細胞活化與IgA抗體產生)。AGEs對免疫系統的影響分為三個層次:信號轉導途徑的改變(發生在AGEs與受體相互作用之后);通過改變信號通路,AGEs會誘導或抑制某些細胞因子、激素和自由基的產生;由于AGEs效應及促氧化活性的提高,目標組織中的蛋白質修飾從而導致功能異常[37]。

腸道健康與人體健康的關系十分密切,果糖基賴氨酸(Nε-Fructoselysine,FL)作為Amadori產物,具有抗消化性,Hellwig等[38]將FL用于人體腸道微生物的體外發酵,4 h后FL被完全分解,表明人體腸道微生物可能將FL作為其生長代謝的碳源或氮源。Sergio等[39]發現類黑精不易消化,因而可由腸道微生物區系發酵,在面包、煮熟的鷹嘴豆中產生了更健康的腸道微生物群落,如雙歧桿菌、瘤胃球菌屬等。進一步擴大了MRPs在保健食品中的應用范圍。

2 美拉德反應中危害物的產生與控制

MRPs中被報道具有危害性質的成分主要為5-羥甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural,HMF)、丙烯酰胺(acrylamide,AA)、雜環胺(heterocyclic amines,HCAs)及晚期糖基化末端終產物(advanced glycation end products,AGEs)。

2.1 美拉德反應過程中5-羥甲基糠醛(HMF)的生成與抑制

HMF易在富含碳水化合物的食品中熱致形成,由糠醛薛夫堿酸化脫水生成,在干果和焦糖中濃度較高,但焙烤類飲食與咖啡是HMF攝入的主要來源[40]。實驗表明,HMF具有損害DNA、腎細胞毒性及肝臟致突變性,HMF可經代謝形成5-硫代甲氧基糠醛,研究證實后者具有損傷細菌和哺乳動物細胞基因及誘發突變的效應,通過與DNA和蛋白質等物質相互作用,造成結構性損害,從而表現出致毒性和致突變性[41]。此外HMF還可降低人體中谷胱甘肽(一種重要的抗氧化劑,可防止活性氧簇物攻擊細胞成分)的含量而造成細胞損傷[42]。

研究表明,HMF含量與產品褐變顏色呈正相關,故通過縮短加熱過程可降低HMF濃度[43]。Liu等[44]通過果糖組氨酸模型體系中MR發現HMF濃度隨組氨酸濃度和初始pH的增加而降低。Gokmen等[45]發現,提高pH能減少烘烤食品中HMF含量,此外,糖類型對HMF分子生成量也很重要,進一步發現焙烤食品中己糖生成HMF是戊糖的4～5倍。近年來,許多研究者圍繞新型加熱方式對HMF含量進行控制,包括微波加熱、射頻加熱、超高壓均質等方式降低了HMF的形成,且有利于提高產品的營養品質及減少微生物含量。此外,對于HMF的抑制需要考慮到是否衍生出其它有害物,如有研究表明HMF是生成AA的可能前體物,以金屬離子抑制劑為例,Fiore等[46]發現雖然NaCl能夠有效地抑制AA,但同樣也能顯著促進HMF的生成(當NaCl高達0.65%時,其促進率達75%)。

2.2 美拉德反應過程中丙烯酰胺(AA)的生成及抑制

圖3 煙酸捕獲丙烯酰胺機制Fig.3 Trapping of acrylamide by niacin

AA作為MR中間產物,自2002年被提出廣泛存在于熱加工食品后,其安全問題受到廣泛關注。研究表明,AA主要來源于富含淀粉和蛋白質的食品(小麥、咖啡豆、土豆等)經過煎炸、焙烤或烘焙加工。在嚙齒動物的研究中,不同數量的丙烯酰胺導致肺癌、甲狀腺癌、皮膚癌和胰腺癌的風險增加[47]。過往研究表明AA的代謝會進一步轉化為N-乙酰基-S-(3-氨基-3-氧丙基)-半胱氨酸(AAMA),并將AAMA氧化為AAMA-亞砜引起腎和膀胱毒性[48]。國際癌癥研究機構(The International Agency for Research on Cancer,IARC)于1994年將其列為2A類即很可能致癌物,更多的試驗研究表明,AA具有細菌毒性、基因毒性、神經毒性及致瘤活性,它在肝微粒體細胞色素P4502E1作用下氧化成環氧型AA(具有烷基化作用),后者通過與DNA或其他大分子物質結合,體現致突變作用[49]。AA形成主要來源于含有高含量還原糖(果糖、葡萄糖等)與蛋白質(尤其是天冬酰胺)、氨基酸的美拉德反應(>120 ℃),除天冬酰胺途徑外,油脂類物質在高溫下通過水解、氧化生成丙烯酸,再與氨基化合物作用亦可形成AA。

表1 部分HCAs(氨基咪唑氮芳香烴)及其IARC、AIAs分類Table 1 Partial HCAs and their classification of IARC and AIAs

注:2A,對人很可能致癌;2B,對人可能致癌。

AA的抑制方法大致可以分為3類:①與HMF類似,AA的形成依賴于糖的類型和濃度、氨基酸、溫度與時間、pH,故調整加工方式可減少AA的生成。②添加外源物質抑制AA的生成:添加植物提取物,植物中的多酚類、黃酮類物質對AA的形成具有潛在的抑制作用。Qi等[50]發現在表兒茶素(EC)存在下,HMF-天冬酰胺模型對AA生成抑制率約為70%,高于葡萄糖天冬酰胺模型(50%),進一步證實發現EC與HMF的縮合是抑制AA形成的關鍵步驟之一;添加含硫化合物,加熱條件下,含巰基基團的氨基酸和硫醇直接與AA反應形成復合物或者消除巰基官能團形成脫氫丙氨酸后再與AA發生加成反應[51],達到抑制AA生成的效果,但產品風味因添加含硫化合物而不受歡迎,故不宜大量使用;添加能夠在MR中與天冬酰胺存在競爭作用或與AA共價結合的氨基酸,如甘氨酸、牛磺酸等能夠與AA發生反應抑制其生成[52];添加維生素:研究發現煙酸(VB3)、吡哆醛(VB6)等能夠降低天冬酰胺-葡萄糖模型體系[53]中的AA水平,在油炸土豆中[54]也被煙酸發現具有抑制AA積累的作用,通過環氮向丙烯酰胺中烯酮基序進行親核攻擊而產生丙烯酰胺-煙酸共軛加成產物,其機理如圖3所示。③減少AA前體物的形成:在食品原料中添加天冬酰胺酶將AA的前體物天冬酰胺水解成天冬氨酸以抑制AA的形成,需要注意的是由于AA 可經高油體系的丙烯醛途徑形成,即脂肪的存在會降低天冬酰胺酶的活性。此外還可通過微生物發酵途徑抑制AA的生成,微生物能夠發酵并降解食品中天冬酰胺和碳水化合物,研究發現酵母菌發酵能夠顯著降低油條中AA的含量[55]。

2.3 美拉德反應過程中雜環胺(HCAs)的生成與控制

在人們食用的肉制品中,目前已發現的HCAs有30多種,根據其化學結構特征分為兩類:氨基咔啉和氨基咪唑氮芳香烴(aminoimidazo azaarens,AIAs),前者主要由氨基酸和蛋白質裂解產生(>300 ℃),后者是一類在150～300 ℃之間的涉及肌酸(肌酸酐)、氨基酸、和還原糖的非酶(MR)反應[56],作為MR中間產物,Amadori產物破裂形成多種能夠與氨基酸和肌酸反應的二羰基化合物,從而形成HCAs,其具備致癌、致突變作用。HCAs主要存在于牛肉、豬肉、雞肉和魚等肉類制品中,食品中研究最為常見的HCAs如表1所示[57-58]。

圖4 AGEs生成途徑Fig.4 Pathways of advanced glycation end products(AGEs)

烹調的肉品中HCAs的水平取決于肉的類型和肉制備方法,全熟牛肉較半熟牛肉、炸肉制品較焙烤肉制品具有更高濃度的HCAs[59]。Linghu等[60]研究了不同氨基酸對PhIP的抑制作用,發現不同氨基酸對苯乙醛(phenylacetaldehyde,PheAce)清除效果不一,以色氨酸、賴氨酸效果最好,此外隨著氨基酸濃度增加,其含量逐漸降低,這表明,氨基酸可能通過清除有效PheAce來抑制PhIP的形成。Dennis等[61]建立了含蘇氨酸(0.6 mmol)、肌酐(0.6 mmol)、葡萄糖(1.2 mmol)與15%水的MR化學模型,達到了較好去除MR中HCAs的效果。

通過添加天然抗氧化物如大蒜、迷迭香、綠茶提取物等可以有效控制肉制品中雜環胺的形成,這是基于天然抗氧化物質有效抑制MR過程中中間產物的自由基活性,此外,相比于添加外源成分,通過調整加工方式如微波前處理與真空低溫煮制更易降低雜環胺含量,Jianp等[62]研究報道了通過快速油炸和微波預熱可以應用于減少沙爹雞肉和牛肉中的雜環胺,Oz[63]研究發現了低溫真空加熱顯著降低了牛排中總雜環胺的含量。

2.4 美拉德反應過程中晚期糖基化末端終產物(AGEs)的生成及抑制

AGEs的生成途徑見圖4。Amadori產物脫水和重排后生成高反應活性的二羰基化合物,如3-脫氧葡萄糖醛酮(3-deoxyglucosone,3-DG)、乙二醛(glyoxal,GO)和甲基乙二醛(methylglyoxal,MGO)。這些化合物再與氨基酸(精氨酸或賴氨酸)的功能性基團反應生成各種AGEs[64]。此外,薛夫堿氧化裂解(Namiki pathway)、還原糖自動氧化(Wolff pathway)和脂質過氧化(Acetol pathway)亦可產生上述二羰基化合物,進而生成AGEs[65-66]。AGEs化學性質穩定,膳食攝入后于體內積累,與很多慢性病的發生和發展關系密切。

AGEs作為MRPs中研究相對清楚的一類化合物,其安全隱患被廣泛關注。雖在正常的代謝中存在部分AGEs形成,但當環境或組織中的AGEs含量處于較高水平,將直接導致一些疾病的發生。在AGEs形成過程中,由于共價相互作用和蛋白質交聯作用,蛋白結構和特性被修飾,空間結構增大,因而具備耐消化、延緩蛋白周轉速率等性能,并阻礙蛋白酶體活性,降解不易,導致這些分子在細胞和組織內積累[67]。

AGEs與氧化應激與炎癥反應增加均有關系[68],AGEs與其受體(receptor for advanced glycation end products,RAGE)結合,從而激活NF-kB轉錄,內皮細胞與單核細胞分泌促炎因子產量增加,自由基和氧化應激的增加會加重炎癥反應,最終影響長壽類蛋白(如膠原蛋白與彈性蛋白)[69]。生物體中的離子濃度變化與細胞代謝活動的正常運轉息息相關(如Ca2+),Aronson等[70]發現AGEs結合心肌細胞后阻礙了Ca2+的運輸,且該阻礙作用與RAGE的表達增強呈正相關。RAGE與不同多配體結合誘導多種生理和病理反應,與神經再生、炎癥反應、糖尿病并發癥等病理過程有關,RAGE是識別和結合膳食AGEs最多的受體,AGE-RAGE結合是促氧化和促炎癥的關鍵因素[71],不過有研究發現,可溶性RAGE(Soluble RAGE,sRAGE)由RAGE的mRNA選擇性剪切或RAGE胞外部分脫落生成,與其他配體競爭結合RAGE表位,抑制RAGE的信號轉導功能[72],因而sRAGE可作為各種AGE相關疾病的有效手段。過多的AGEs 及炎癥條件的增加會上調RAGE表達與激活,活性氧(ROS)的產生與炎癥反應如果持續進行,可能會導致慢性疾病。因而AGEs常被用于一些疾病(炎癥、心血管、代謝、老齡化)的身體生物標志記,AGEs與人體動脈粥樣硬化、視網膜病變、神經衰退性疾病及糖尿病等老化伴隨病密切相關[73]。

氨基胍作為一種早期發現的MRPs,雖然可有效抑制AGEs的形成,但對人體副作用較大,可引起胃腸道功能紊亂[74]。抑制AGEs的MRPs的研究一直在不斷地探索中,對AGEs的控制手段包括:羰基阻滯劑或抗氧化劑抑制AGEs的形成;減少AGEs的破壞或使用交聯斷裂劑;促進細胞攝取和降解,通過抗氧化劑中和抗體或抑制受體后信號傳導,從而抑制AGEs受體RAGE。其中,最近以α-二羰基化合物捕獲機制研究較為熱門,α-二羰基化合物如乙二醛(GO)、甲基乙二醛(MGO)作為加速MR的高反應性中間產物,相關的藥物或食物成分捕獲GO、MGO已被大量研究[75-77],包括肌酸、羥基酪醇、吡哆胺、低分子量硫醇類化合物(如半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷光氨肽)及酚類化合物(黃酮類和苯丙素類),α-二羰基化合物的捕獲也被認為是這些化合物抑制美拉德反應產物積累的最主要的機理。

3 結語

從文中可以看出MRPs的生物活性主要集中在體外模擬,常與體內效應出入。隨著分離鑒定技術的不斷進步,MRPs的生理活性成分及危害衍生物會不斷被發現,且不應局限于單一模式體系。以天然防腐劑的Maillard改性為例,相比化學和酶法,具有很好的安全性,但局限于傳統干熱(如蛋白質類)和濕熱(如殼聚糖)反應,應探索其它輔助手段(微波、超聲)以達到縮短時間和改善功能特性的目的。

關于對MR的控制包括:功能性化合物添加,其機理大抵通過靶向美拉德反應位點(還原糖、氨基酸修飾)、靶向美拉德中間產物(α-二羰基化合物捕獲、多酚消除美拉德衍生自由基)及靶向MRPs(AA捕獲、Strecker醛捕獲);酶抑制(如果糖胺氧化酶、碳水化合物氧化酶)及新型熱處理加工(脈沖電場、真空低溫煮制)。當前對于美拉德反應衍生危害物的抑制方法研究眾多,但主要圍繞抗氧化機理,有些具備抗氧化效果的因子甚至會促進危害衍生物的生成,因而開發出可同時抑制多種危害衍生物的方法需要科研工作者的進一步探索,如NaCl微膠囊可同時抑制HMF與AA,當前美拉德反應研究多采用模擬體系,不利于全面反應各種成分機制。此外,體內MRPs與很多疾病的發生息息相關,深入挖掘體內美拉德反應機制與疾病之間的聯系,有利于揭示疾病機理及提供正確的藥物選擇,研究熱點針對體內蛋白修飾與氧化損傷,尤其是對AGEs的研究,正逐漸引起科研工作者關注。