食品加工中晚期糖基化末端产物形成机制及消除技术研究进展

张耀强　何新益　孙超　张博

一、晚期糖基化末端产物概述

1984年，首次有人提出了晚期糖基化末端产物（AGEs）这一说法。说法指出，AGEs是在美拉德反应过程的最终周期内，由多种物质（糖类的羰基和多肽、氨基酸、蛋白质等一些成分中的氨基）在非酶条件下所产生。AGEs不是以单体形式存在，属于化合物，具有稳定的化学性，品类较多，在生物体内以不同形式存在。

目前，对于AGEs的化学结构有很大一部分暂未明确，被识别出的AGEs主要为交联素（Crosslines）、羧甲基赖氨酸（CML）以及羧乙基赖氨酸（CEL）等。AGEs分类的主要依据在于是否具有荧光性，具有荧光性的为戊糖素、交联素等，不具有荧光性的则为羧甲基赖氨酸、羧乙基赖氨酸等。

1.AGEs的生成方式。AGEs的生成方式包括脂肪氧化或多元醇降解及美拉德反应。其中，美拉德反应大致经过三步形成：首先，还原糖中的羰基与氨基酸等在非酶条件下生成薛夫碱（Schiff base），因为薛夫碱的稳定性较差，会经过重新排列变为较为稳定的早期糖基化产物;其次，经过脱氢、氧化和重新排列等一系列反应，形成主要为二羰基化合物的不饱和醛酮类化合物;最后，通过与蛋白质、氨基酸中不稳定的游离氨基、巯基反应，形成AGEs。

2.AGEs的检测方法。因为AGEs的化学结构较为复杂且品类很多，大部分产物的结构、性质不够明确，所以对于AGEs的检测目前还没有统一的标准，使用较为普遍的是荧光光谱法以及酶联免疫法。

荧光光谱法具有检测灵敏度和重复性较高的优点，但其依据AGEs是否具有荧光性进行测定，所以检测值不是全部AGEs，也非单一组分AGEs，因此无法准确测定没有荧光性的AGEs，也无法对单一的AGEs进行定量测定。Matiacevich等人则认为，在食品加工贮藏期间，整个美拉德反应都会产生荧光性AGEs，所以，不论在美拉德反应的早期还是晚期，荧光性AGEs都可以用来定性衡量总体AGEs修饰蛋白质的程度。

酶联免疫法操作简单，灵敏度高，特异性强，易观察结果等。其检测原理是基于待测抗原、固定抗原和特异性抗体之间的竞争结合来反应待测抗原的水平，结合到固相抗原上的抗体量与待测样品中的AGEs含量之间呈负相关关系。目前主要采用Anti-CML以及Anti-MG等抗体来测定CML（羧甲基赖氨酸）和MG（丙酮醛）的含量，并以此来反映全部AGEs的情况。因为CML和MG的含量与总体AGEs的含量之间有着直接的相关性，因此，CML常被当作检测AGEs的主要目标产物。

二、食品加工中晚期糖基化

末端产物形成的影响因素

1.加工条件对AGEs形成的影响。（1）加工温度对AGEs形成的影响。房红娟等人通过实验得出，在低温时（<100℃）时，温度对于荧光性AGEs形成的影响不明显;当温度达到100℃后，BSA与Glucose极速生成荧光性AGEs;当温度超过100℃后，荧光性AGEs的生成减少，非荧光性的CML和CEL则随着加工温度的升高而极速增加。2010年，通过测量不同温度处理下的鸡蛋中的AGEs含量，发现较低温度处理下的鸡蛋中所含AGEs仅为高温度处理鸡蛋中所含AGEs的50%。2014年，刘荟萃等人在研究油炸食品加工和贮藏期间晚期糖基化末端产物形成机制时则发现，随着油炸温度的升高，油炸食品中的荧光性AGEs以及CML都呈现上升趋势。

（2）加工时间对AGEs形成的影响。相同食物在相同温度下处理不同时间，对于AGEs的生成有着显著影响。房红娟等人研究发现，在BSA-Glucose（牛血清蛋白-葡萄糖）模拟体系实验中，随着加工时间的增长，大量荧光性AGEs生成，食品中CML和CEL也随着加热时间的延长呈现向上增长的趋势，而且CEL普遍高于CML。而刘荟萃等人也得到了相似结论，在油炸麻花和方便面加工过程中，荧光性AGEs随着油炸时间的延长而增加，CML的含量随着油炸时间的延长亦表现出上升趋势。

（3）加工pH对AGEs形成的影响。在食品加工过程中，pH对于AGEs的形成有着显著影响。从房红娟等人的实验结果来看，荧光性AGEs在中性条件下生成最多，其次为碱性条件，最低AGEs含量的是酸性条件。而这与2010年所做研究结果相同，他们研究发现，在酸性条件下可以很好地抑制AGEs的生成，即通过醋酸以及柠檬浸泡后，食品中的AGEs明显降低。所以在食品加工过程中，将产品pH调节至酸性，有利于抑制AGEs的生成。

（4）加工方式对AGEs形成的影响。在房红娟等人所做的高蛋白食品加工模拟体系实验中，通过采用不同的加工方式（水煮、煎、油炸以及烘）加工高蛋白食品，最后得出较为普遍的结论，即高蛋白食品在经过加工后，除了水煮处理外，AGEs普遍要高于未经加工的對照组，而且基本呈现以下规律：烘>煎>油炸>对照组>水煮，这与Zhu等人所做实验得到的实验结果一致。无独有偶，水煮或者清蒸鸡肉中的AGEs含量不足烤鸡中的25%。而在Hull等人的研究中也发现，相同的食物用较低温度和较高水分的加工方式，例如水煮所产生的CML较低;而高温度和低水分的加工方式，例如油炸和烘烤则产生更多的CML。不同加工方式对AGEs生成的影响很大，随着温度增加以及与空气接触面积的逐步增大，会导致AGEs含量的不断上升。所以在食品加工过程中，应尽量采用水煮、蒸等加工方式来代替煎炸。

2.原料对AGEs形成的影响。食品加工时所采用的食品原料，对于AGEs的形成有着显著影响。根据房红娟等人所做的实验可知，蛋白质和脂肪含量较高的食品所含的AGEs更高，高碳水化合物（非还原糖）食品的AGEs普遍低一些，水分含量较高的食品中所含的AGEs较低，高水平的抗氧化剂以及维生素含量的食品中所含的AGEs也很低。

朱凤等人通过对市面上各种产品中的CML进行检测发现，样品的CML均值含量由大到小的排序为：肉类、糖果蜜饯、乳类、谷类、豆类与坚果、水产品、蛋及蛋制品、薯类、饮料、水果蔬菜，而这与房红娟等人的实验结果保持一致。

三、讨论

食品本身是一个极其复杂的体系，其AGEs含量受到各个方面的影响，包括加工方式、加工温度、加工时间以及加工时的pH，此外还有食品原料本身以及所添加的抑制剂。从上述论述可知，蛋白含量、脂肪含量较高的食品如果在干热加工的条件下，会导致AGEs含量上升，因此在食品加工时应尽量避免干热加工，多采用低温蒸煮的方式代替煎、油炸以及烘烤进行加工。除此之外，还要尽量使用较低加工温度、较短加工时间，或是选择适合食品体系的抑制剂，从而有效减少AGEs的生成。

作者简介：张耀强（1984-），男，汉族，内蒙古呼和浩特人，硕士研究生，乳品研发副高级工程师，研究方向为食品加工与安全。