王 碩， 王婭婭， 王俊平， 張 燕， 董 璐

(1.南開大學(xué) 醫(yī)學(xué)院/食品科學(xué)與健康天津市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300371;2.天津科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院/食品營(yíng)養(yǎng)與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300457)

受宗教信仰、個(gè)人喜好的影響，以及出于保護(hù)動(dòng)物和對(duì)自身健康的考慮，素食者群體的數(shù)量在西方發(fā)達(dá)國家急劇增加；在許多不發(fā)達(dá)國家，動(dòng)物蛋白是一種非常有限的資源[1]，而植物源蛋白則可以滿足人群的蛋白需求并防止蛋白能量營(yíng)養(yǎng)不良[2]。有學(xué)者認(rèn)為，將當(dāng)前的飲食模式改為以植物為基礎(chǔ)的飲食，不僅可以提高環(huán)境效益，也有益于人類健康。大量研究表明，用植物源蛋白質(zhì)替代動(dòng)物源蛋白質(zhì)具有很多健康益處，例如，降低2型糖尿病、心血管疾病及癌癥的風(fēng)險(xiǎn)[3-4]。有研究表明，從以肉食為主向以植物為主的飲食模式的轉(zhuǎn)變可使全球死亡率降低6%～10%[5]。

在傳統(tǒng)加工食品中，大豆和小麥?zhǔn)侵饕闹参锏鞍踪|(zhì)來源。在亞洲地區(qū)，大豆作為蛋白質(zhì)食品歷史悠久，并通過各種加工形式得到利用。幾個(gè)世紀(jì)以來，亞洲人通過蒸煮、焙烤、研磨、發(fā)酵等多種加工方式，開發(fā)了各種大豆食品，包括豆腐、醬油、豆豉等。小麥面筋是在中國發(fā)明的一種重要的植物蛋白源食品，其歷史可以追蹤到公元6世紀(jì)[6]。小麥面筋是由小麥蛋白制成的，在生產(chǎn)面筋時(shí)，需要用水清洗小麥粉面團(tuán)以除去所有的淀粉顆粒。面筋在結(jié)構(gòu)上與肉制品相似，因此被稱為面筋肉。面筋的一個(gè)獨(dú)特特性是易于成型和加工，使其看起來像特殊的肉類產(chǎn)品，例如純素食雞翅和純素食模擬鴨。面筋的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與麥谷蛋白的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。小麥蛋白分為在水中可以提取的白蛋白、在鹽溶液中可以提取的清蛋白、在乙醇溶液中可以提取的麥醇溶蛋白和不可在水或醇溶液中提取的麥谷蛋白。麥醇溶蛋白是以單體形式存在的，分子質(zhì)量在30～60 kDa，而麥谷蛋白則是分子質(zhì)量大約為80～20 000 kDa的聚集體[7]。麥谷蛋白約占小麥蛋白含量的35%～45%，對(duì)小麥制品的加工品質(zhì)具有非常重要的作用，也是人類重要的植物膳食蛋白質(zhì)來源，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

熱處理是最常用的加工方式，在食品加工中，熱處理除了能實(shí)現(xiàn)一些功能性的效果，還能起到改善食品感官特性、滅菌消毒、延長(zhǎng)貨架期以保證食品安全質(zhì)量的作用；在加熱過程中由于其他食品成分的存在，還會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)反應(yīng)，如糖基化反應(yīng)、美拉德反應(yīng)等[8]。在食品熱加工中美拉德反應(yīng)能夠賦予食品風(fēng)味物質(zhì)、色澤，同時(shí)形成一系列高分子聚合物，其中一些反應(yīng)產(chǎn)物是人們所期望的，包括反應(yīng)過程中產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)。反應(yīng)過程中也會(huì)形成健康危害物，如還原糖及美拉德中間產(chǎn)物與蛋白質(zhì)及游離氨基酸的反應(yīng)，不僅會(huì)造成氨基酸損失，還會(huì)產(chǎn)生晚期糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products, AGEs)。 已有研究表明，AGEs與糖尿病及其并發(fā)癥息息相關(guān)[9-11]。α-二羰基化合物(α-dicarbonyl compounds，α-DCs)是熱加工過程中糖類物質(zhì)美拉德反應(yīng)的一個(gè)非常重要的中間體，包括乙二醛(glyoxal, GO)、丙酮醛(methylglyoxal, MGO)、3-脫氧葡萄糖醛酮(3-deoxyglucosone, 3-DG)等，對(duì)人體具有很多潛在的危害性。 細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，α-DCs具有細(xì)胞毒性，可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，對(duì)神經(jīng)細(xì)胞和噬鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞具有直接的致死作用。該類物質(zhì)具有較強(qiáng)的反應(yīng)活性，模擬生理?xiàng)l件下證明，α-DCs可對(duì)蛋白修飾生成高級(jí)糖化終端產(chǎn)物，也可對(duì)脂肪、 核糖核酸等進(jìn)行修飾，損傷細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能。在食品體系中，α-DCs由于極強(qiáng)的反應(yīng)活性，可與食品中的氨基酸及蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，造成食品中氨基酸的損失及蛋白質(zhì)性質(zhì)的改變[12]。明確食品熱加工體系中還原糖和α-DCs引起的植物源蛋白質(zhì)的糖基化對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，是研究蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、功能特性、生物利用性等方面的必要條件。

1 食品中主要的植物源蛋白結(jié)構(gòu)及其營(yíng)養(yǎng)特性研究

1.1 大豆蛋白結(jié)構(gòu)及營(yíng)養(yǎng)特性

大豆蛋白因其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而深受消費(fèi)者喜愛。大豆蛋白中包含所有必需氨基酸，并且其氨基酸組成平衡。除此之外，大豆蛋白還富含多種生理活性成分，可降低膽固醇并降低高脂血癥和心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。在食品加工中，大豆蛋白具有良好的可加工性能，例如膠凝特性、乳化能力、保水性和保油能力。

以干物質(zhì)為基準(zhǔn)，大豆中約含40%的蛋白質(zhì)和20%的油脂。通過在較低溫度下去除油脂，可以獲得大豆分離蛋白(soy protein isolate, SPI)。另外，通過調(diào)整pH值至 4.5～4.8 ，可將大豆蛋白分離為球蛋白和乳清蛋白。酸沉淀部分主要包括大豆貯藏蛋白，其余部分由γ-伴大豆球蛋白、雜質(zhì)蛋白以及乳清蛋白組成[13]。乳清蛋白由脂氧合酶、β-淀粉酶、凝集素和Kunitz胰蛋白酶抑制劑組成[14-16]。

1.1.1大豆蛋白的結(jié)構(gòu)

SPI是多種蛋白質(zhì)的混合物，根據(jù)其組成成分的沉降系數(shù)不同可分為2S、7S、11S和15S四個(gè)蛋白質(zhì)類別，當(dāng)溶液在離心力作用下，不同沉降系數(shù)的組分會(huì)以不同的重力沉降[17]。在這4種蛋白質(zhì)中，7S(β-伴大豆球蛋白)和11S(大豆球蛋白)占80%以上，據(jù)報(bào)道，7S/11S的比例約為0.5～1.3(取決于品種)[18]。11S球蛋白是六聚體，由5個(gè)不同的亞基組成，每個(gè)亞基是由分子質(zhì)量約為35 kDa的酸性亞基A和分子質(zhì)量約為20 kDa的基本亞基B組成，蛋白質(zhì)與其亞基通過二硫鍵連接。研究證實(shí)，A、B亞基通過靜電作用和氫鍵結(jié)合形成空心圓柱體的兩個(gè)六角環(huán)解耦[17,19]。另發(fā)現(xiàn)，不同pH值和離子強(qiáng)度下，11S球蛋白可分解為2S、3S或7S形式。大量研究工作分析了β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白的氨基酸組成，但是由于結(jié)晶困難，目前還沒有相關(guān)三維結(jié)構(gòu)的研究[20]。有研究已經(jīng)通過X射線衍射研究了7S和11S的晶體結(jié)構(gòu)[21-22]，并且對(duì)先前提出的11S的圖像進(jìn)行了改進(jìn)。他們提出，移動(dòng)無序區(qū)域向三聚體一側(cè)移動(dòng)以及六聚體解離為三聚體的過程可能對(duì)蛋白酶較為敏感[21]。天然大豆球蛋白通過二硫鍵形成穩(wěn)定的致密結(jié)構(gòu)，因此其乳化和起泡能力低于缺乏二硫鍵的β-伴大豆球蛋白。

1.1.2大豆蛋白營(yíng)養(yǎng)特性

豆制品中蛋白質(zhì)含量高，而碳水化合物和脂肪含量低，易于消化，且在食品加工中用途廣泛，因此有望成為未來健康飲食模式中的主食。大豆蛋白中含有9種必需氨基酸，可為食品加工和健康飲食提供許多益處。豆制品熱加工過程中會(huì)破壞難以消化的胰蛋白酶抑制劑蛋白，因此，熱處理可增加蛋白質(zhì)的消化率，并增強(qiáng)大豆的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[23]。大約38%的豆類主要由蛋白質(zhì)組成，是植物蛋白質(zhì)的重要來源。大豆成分可促進(jìn)水分和風(fēng)味的保留，還可以增強(qiáng)許多食品的質(zhì)地。分離和濃縮的大豆蛋白都易于消化，并且與牛奶、肉制品和蛋類中的蛋白質(zhì)質(zhì)量相當(dāng)。此外，幾乎所有不含膽固醇的飲食都可以添加大豆蛋白。在食品添加劑行業(yè)，膠囊和片劑以及功能性食品越來越多地將大豆成分用于制造面包、薄脆餅干、早餐谷物、乳制品和飲料。與其他蛋白質(zhì)產(chǎn)品相比，大豆蛋白質(zhì)具有更多的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)[24-25]。

1.2 麥谷蛋白結(jié)構(gòu)及營(yíng)養(yǎng)特性

小麥?zhǔn)俏覈用竦闹饕澄?，麥谷蛋白是小麥的主要成分和人類主要的植物蛋白來源，同時(shí)也是小麥制品質(zhì)構(gòu)特性形成的主要物質(zhì)，占小麥面筋蛋白的35%～45%。

1.2.1麥谷蛋白的結(jié)構(gòu)

Shewry等[26]根據(jù)麥谷蛋白的遷移特性，通過十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳，將麥谷蛋白亞基按照分子質(zhì)量的不同分為高分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基(high-molecular-weight glutenin subunit，HMW-GS)和低分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基(low-molecular-weight glutenin subunit，LMW-GS)。HMW-GS含量較少，大約占總面筋蛋白的10%，分子質(zhì)量范圍在60～90 kDa。LMW-GS(30～70 kDa)約占面筋蛋白總量的20%，在麥谷蛋白中決定了面團(tuán)的最大抗延伸性、流變學(xué)性能以及面制品品質(zhì)，是起主導(dǎo)作用的亞基[27]。已有的研究表明，HMW-GS具有兩種類型，分子質(zhì)量較高的為x型，分子質(zhì)量較低的為y型，如圖1。兩種不同類型的HMW-GS均具有典型的結(jié)構(gòu)域，由相對(duì)較小的N末端和C末端結(jié)構(gòu)域側(cè)接主要中央結(jié)構(gòu)域構(gòu)成。C末端結(jié)構(gòu)域由42個(gè)氨基酸殘基組成，而N末端結(jié)構(gòu)域的組成略有不同，大約包含80～100個(gè)氨基酸殘基。相比較而言，中央結(jié)構(gòu)域的長(zhǎng)度具有多變性，大約包含600～850個(gè)氨基酸殘基。大部分半胱氨酸殘基均位于HMW-GS的末端附近。在一些亞基中，中心結(jié)構(gòu)域中也存在半胱氨酸殘基。α-螺旋為N末端和C末端結(jié)構(gòu)域的主要二級(jí)結(jié)構(gòu)。相反，中央結(jié)構(gòu)域由富含谷氨酰胺、脯氨酸和甘氨酸的重復(fù)序列組成，這就產(chǎn)生一系列重疊的反向折疊結(jié)構(gòu)，從而形成了以β-螺旋為主的超二級(jí)結(jié)構(gòu)。一般認(rèn)為，HMW-GS由于具有中央結(jié)構(gòu)域的特定重復(fù)結(jié)構(gòu)而形成剛性的棒狀構(gòu)象[26]。Shewry等[26]通過掃描隧道顯微鏡，小角度X射線散射和黏度分析研究了谷蛋白的形狀和尺寸，并表明HMW-GS的長(zhǎng)度約為50 nm，直徑為1.8 nm。盡管LMW-GS的一級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)與麥醇溶蛋白的一級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)相似，但與麥醇溶蛋白不同的是，除了鏈內(nèi)二硫鍵之外，LMW-GS還包含鏈間二硫鍵。圓二色光譜表明，LMW-GS的結(jié)構(gòu)與α-麥醇溶蛋白和γ-麥醇溶蛋白的結(jié)構(gòu)有相似之處。LMW-GS中的重復(fù)序列占整個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的30%，因此，麥谷蛋白具有清晰的雙結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)。

保守的半胱氨酸殘基的位置用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，其他不保守的半胱氨酸殘基用C*表示?；谙嗨频亩嚯膮^(qū)域的氨基酸序列進(jìn)行比對(duì)。圖1 x型和y型HMW-GS的結(jié)構(gòu)[12]Fig.1 Structures of x-type and y-type of HMW-GS[12]

重復(fù)域用彩色表示，非重復(fù)域用白色表示；灰色虛線表示分子內(nèi)二硫鍵；Q表示聚谷氨酰胺序列；阿拉伯?dāng)?shù)字表示保守的半胱氨酸殘基的位置；C*表示其他不保守的半胱氨酸殘基的位置。圖2 B、C、D型LMW-GS的結(jié)構(gòu)[26]Fig.2 Structures of B, C and D types of LMW-GS[12]

由于麥谷蛋白聚合物的分子質(zhì)量超過20 000 kDa[28]，而且其制備過程繁瑣，因此準(zhǔn)確確定麥谷蛋白聚合體的四級(jí)結(jié)構(gòu)和分子質(zhì)量分布比較困難，且由于缺乏合理的實(shí)驗(yàn)方法和確鑿證據(jù)，目前關(guān)于其結(jié)構(gòu)及分子質(zhì)量的研究只停留在相關(guān)假設(shè)階段。在Graveland等[29]提出的模型中，麥谷蛋白聚合體主鏈僅由HMW-GS組成，而LMW-GS以側(cè)向連接的形式存在，HMW-GS和LMW-GS之間的二硫鍵增強(qiáng)了聚合體的結(jié)構(gòu)，如圖2。迄今為止，該領(lǐng)域能獲得的所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果大部分證實(shí)了該模型。除此之外，麥谷蛋白由于具有巨大的分子尺寸導(dǎo)致其在大多數(shù)溶劑中溶解性較差，這也限制了麥谷蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用及相關(guān)的研究。

1.2.2麥谷蛋白的營(yíng)養(yǎng)特性

小麥?zhǔn)鞘澜缟舷M(fèi)最廣泛的谷物之一，由于富含優(yōu)質(zhì)的碳水化合物(以淀粉的形式)和蛋白質(zhì)，被作為常量營(yíng)養(yǎng)素的主要來源。麥谷蛋白是小麥中的主要蛋白質(zhì)，對(duì)人類生理健康能夠產(chǎn)生有益或者不利的影響。例如，麥谷蛋白的某些氨基酸序列表現(xiàn)出抗高血壓活性，但是，患有特定病癥的個(gè)體攝入麥谷蛋白則會(huì)產(chǎn)生不良影響，其中，最常見的是乳糜瀉(celiac disease，CD)，也稱為麩質(zhì)敏感性腸病。CD是由小麥貯藏蛋白[30-31]消化產(chǎn)生的過敏原肽引起的。這些有利或不利的影響都?xì)w結(jié)于不同人體對(duì)麥谷蛋白消化作用的差異性。通常小麥?zhǔn)切枰?jīng)過熱處理(包括烘焙、擠壓、烹飪等)才會(huì)被食用，所以目前對(duì)麥谷蛋白的消化特性研究主要集中在消化過程中的蛋白質(zhì)的降解及加熱處理對(duì)其消化作用的影響。眾所周知，蛋白質(zhì)的物理化學(xué)和生物學(xué)特性(包括抗原性)在加熱后會(huì)發(fā)生變化，并且在消化過程中熱處理會(huì)導(dǎo)致它們的降解程度增加或降低[32]。所有這些修飾都可以影響麥谷蛋白的消化產(chǎn)物的特性，并因此改變它們對(duì)人體生理狀況的影響。關(guān)于熱處理對(duì)小麥面粉蛋白質(zhì)消化率的影響已經(jīng)有些相關(guān)研究[33]，所有這些研究均在體外模擬消化中進(jìn)行，其中麥谷蛋白的消化率與水分活度和加熱溫度密切相關(guān)。食品加工會(huì)通過引起膳食蛋白質(zhì)解折疊或聚集而改變其胃腸消化的敏感性，除此之外，膳食蛋白質(zhì)與食物基質(zhì)或食品中其他成分的相互作用同樣會(huì)引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變從而引起蛋白質(zhì)消化率的變化[34-35]。在小麥制品中，研究最多的是淀粉與小麥蛋白的相互作用及小麥中的蛋白質(zhì)對(duì)淀粉消化率的影響[36]。麥谷蛋白引發(fā)免疫介導(dǎo)的食物不良反應(yīng)方面具有重要作用，但很少有關(guān)于食品基質(zhì)對(duì)小麥蛋白質(zhì)的模擬胃腸消化性影響的研究。烘焙改變了谷物蛋白的免疫學(xué)和生理化學(xué)特性[37]，經(jīng)過烘焙的麥谷蛋白似乎不易消化，但由于實(shí)驗(yàn)所用到的模擬消化的方法不同，使得麥谷蛋白的消化性研究比較困難。就我們所知，目前沒有關(guān)于α-DCs對(duì)小麥面粉蛋白質(zhì)消化性影響的數(shù)據(jù)。

2 參與植物源蛋白質(zhì)糖基化反應(yīng)的活性羰基化合物研究

單糖(葡萄糖和果糖)、還原性二糖(麥芽糖和乳糖)、寡糖都參與食品中蛋白質(zhì)的糖基化反應(yīng)[38]。通過糖蛋白、糖脂、植物糖苷或非還原性二糖(如蔗糖)中糖苷鍵連接的糖只能在糖苷鍵裂解后才能參與蛋白質(zhì)的糖基化[39]。葡萄糖是最常見的還原糖，也是研究最多的羰基前體化合物[39]。碳水化合物經(jīng)過熱處理形成的美拉德反應(yīng)的某些中間體會(huì)進(jìn)一步加速反應(yīng)。美拉德反應(yīng)中的糖被降解從而導(dǎo)致α-DCs的產(chǎn)生，例如2-己糖、MGO和GO[40]。已有學(xué)者從美拉德反應(yīng)混合物中分離出了幾種源自單糖、二糖(如麥芽糖或乳糖)的α-DCs，但關(guān)于它們?cè)趯?shí)際食品基質(zhì)中具體含量的報(bào)道較少[41]。這些二羰基化合物是由游離氨基酸形成重要風(fēng)味化合物的主要前體。二羰基化合物對(duì)蛋白質(zhì)的反應(yīng)性很高，可導(dǎo)致形成蛋白質(zhì)結(jié)合的氨基酸衍生物[42]。

2.1 食品中的α-DCs

α-DCs是食品中風(fēng)味物質(zhì)主要的前體物，然而，在食品熱加工過程中α-DCs會(huì)修飾食品中的蛋白質(zhì)，導(dǎo)致其營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量下降，并有可能產(chǎn)生有毒化合物，因而食品熱加工過程中α-DCs及其修飾產(chǎn)物受到廣泛關(guān)注。作為中間產(chǎn)物，α-DCs在食品加工過程中很容易形成。食品加工過程中的α-DCs主要通過焦糖化反應(yīng)、美拉德反應(yīng)和脂質(zhì)氧化形成[43-44]。MGO、3-DG、GO和二乙酰(diacetyl，DA)等都是由美拉德反應(yīng)或糖酵解過程中產(chǎn)生的主要α-DCs[45-46]。這些α-DCs廣泛存在于常見的食品中，如飲料、蜂蜜、乳制品、果醬和烘焙食品，并且α-DCs的含量在食品的熱處理過程會(huì)隨著加工條件的改變而增加[47]。據(jù)報(bào)道，將牛奶進(jìn)行超高溫處理后，MGO質(zhì)量濃度從低于0.3 mg/L增加到約2.5 mg/L[48]。將紅花油、乳酪、黃油或人造黃油加熱處理后(在100 ℃和200 ℃下加熱1 h)，DA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從低于13.9 mg/kg增加到約28.7 mg/kg[49-50]。這些研究表明，食品在加工和儲(chǔ)存中α-DCs大量形成，因此，這些化合物的營(yíng)養(yǎng)和健康意義需要進(jìn)一步關(guān)注和研究。

2.2 食品中α-DCs的產(chǎn)生機(jī)理及含量

食品熱加工過程中形成的α-DCs種類繁多，其中MGO和GO是最廣泛、反應(yīng)活性最強(qiáng)的α-DCs。在食品加工和儲(chǔ)藏過程中，MGO主要通過糖自動(dòng)氧化、美拉德反應(yīng)、脂質(zhì)降解以及微生物發(fā)酵來產(chǎn)生。在糖自動(dòng)氧化過程，MGO通過糖降解過程中的逆醛醇縮合形成，氧分子在這個(gè)過程中起重要作用。該過程主要發(fā)生在含有大量碳水化合物，特別是含有大量單糖的食品中。單糖來源的MGO的含量高于二糖來源的MGO的量[45]，葡萄糖產(chǎn)生的MGO含量高于果糖產(chǎn)生的MGO含量。具有高含量葡萄糖和果糖的蜂蜜在加工和儲(chǔ)存條件下的加熱過程中通過糖降解形成MGO，蜂蜜中MGO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8～33.0 mg/kg[51]。含有大量果葡糖漿的商業(yè)飲料中MGO的質(zhì)量濃度為23.5～139.5 μg/100 mL[52]?？Х茸鳛槭軞g迎的飲料之一，也因其中含有大量MGO和GO而受到廣泛研究。Hollnagel等[53]測(cè)試了4種類型的黑咖啡，其中濃縮咖啡中MGO的含量最高，質(zhì)量濃度為230.9 μmol/L，其次是濃咖啡，這是由于焙烤過程中的美拉德反應(yīng)影響了咖啡豆中MGO的含量。Marceau等[54]研究表明，當(dāng)綠豆在210 ℃下烘烤20 min時(shí)，GO含量在前6 min增加，在6 min時(shí)達(dá)到峰值，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(13.07 ± 0.39) mg/100 g，然后在20 min時(shí)緩慢降至(1.93 ± 0.05) mg/100 g。MGO變化規(guī)律與GO相似，在烘烤10 min后質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值[(21.19 ± 0.42) mg/100 g]，隨后下降。脂質(zhì)中MGO的積累是由加工和儲(chǔ)存過程中的脂質(zhì)降解引起的。Lo等[55]將魚油(金槍魚、鱈魚肝和鮭魚油)在60 ℃加熱7 d，結(jié)果形成的MGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.03～0.13 mg/kg至2.89～0.11 mg/kg，在相同條件下的植物油(大豆、橄欖油和玉米油)中，只有橄欖油產(chǎn)生MGO(0.03～0.61 mg/kg)。在發(fā)酵過程中，微生物將MGO釋放到食品中，最常見的是酒精飲料和乳制品，其中，白蘭地、醋和葡萄酒中MGO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.9、35.0、10.0 mg/kg[56]。

3 熱加工過程中植物源蛋白的糖基化修飾作用研究

還原糖及α-DCs可與膳食蛋白質(zhì)的精氨酸和賴氨酸殘基的側(cè)鏈反應(yīng)，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，并生成晚期糖基化終末產(chǎn)物。GO是Nε-羧甲基賴氨酸、乙二醛氫咪唑酮和乙二醛賴氨酸二聚體的前體，而MGO是Nε-羧乙基賴氨酸、氫咪唑酮和甲基乙二醛賴氨酸二聚體的前體[49,57]。

3.1 大豆蛋白的糖基化修飾作用

大豆蛋白和還原糖是非常重要的食品組分，因而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代食品加工過程中，而熱加工過程中食物組分間會(huì)發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，特別是以美拉德反應(yīng)為基礎(chǔ)的糖基化反應(yīng)。Achouri等[58]研究了葡萄糖對(duì)11S大豆球蛋白糖基化修飾作用，結(jié)果表明，經(jīng)過葡萄糖糖化修飾的11S大豆球蛋白溶解性、表面疏水性均顯著提高；Li等[59]研究了葡萄糖對(duì)SPI糖基化修飾作用，結(jié)果表明，葡萄糖糖化修飾的SPI溶解性和乳化特性顯著提高。Bu等[60]研究了葡萄糖、乳糖、半乳糖、麥芽糖對(duì)大豆7Sβ-伴球蛋白的糖基化修飾作用，分別比較各種糖對(duì)大豆7Sβ-伴球蛋白結(jié)構(gòu)及功能特性的影響，利用SDS-PAGE電泳和圓二色譜分析大豆蛋白糖基化后一級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果表明，經(jīng)過糖化修飾的7Sβ-伴球蛋白亞基數(shù)量減少，蛋白質(zhì)分子質(zhì)量增大，表明糖化修飾導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生分子聚集；Li等[61]研究了SPI的乳糖基化修飾作用，結(jié)果表明，經(jīng)過乳糖修飾的SPI乳化性和乳化穩(wěn)定性均有顯著提高；并利用SDS-PAGE電泳分析大豆蛋白糖基化后結(jié)構(gòu)的變化，發(fā)現(xiàn)糖化蛋白亞基分子質(zhì)量增大，表明糖基化過程中蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生聚集。目前對(duì)于大豆蛋白糖基化的研究大多集中在試圖通過糖基化修飾改變其加工特性，很少有研究關(guān)注食品熱加工條件對(duì)大豆蛋白糖基化的影響。對(duì)于大豆蛋白糖基化的修飾作用，大多數(shù)研究都側(cè)重于其二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)于糖基化引起的大豆蛋白變化研究較少。

3.2 麥谷蛋白的糖基化修飾作用

小麥粉中除了麥谷蛋白還有大量淀粉、小部分可溶性糖及脂肪，在熱加工時(shí)這些組分會(huì)參與到美拉德反應(yīng)中，生成與食品風(fēng)味、顏色、口感等品質(zhì)相關(guān)物質(zhì)，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺等熱加工有害物。在小麥制品中，谷蛋白、淀粉及糖是美拉德反應(yīng)的主要參與者，三者之間的復(fù)雜反應(yīng)關(guān)系一直是食品加工領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。Wen等[62]研究了不同熱加工條件下淀粉與小麥面筋蛋白的相互作用及對(duì)面筋蛋白結(jié)構(gòu)和消化性的影響，結(jié)果表明，在小麥面筋蛋白熱加工過程中加入淀粉能夠提高小麥面筋蛋白的消化性能；對(duì)小麥面筋蛋白進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析表明，淀粉提高小麥面筋蛋白消化性能的機(jī)理是，淀粉的加入可以避免小麥面筋蛋白因疏水作用發(fā)生的熱聚集，并在加熱過程中通過溶脹、凝膠化對(duì)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，使蛋白質(zhì)水合程度增加，暴露更多的酶切位點(diǎn)與消化酶相互作用，從而實(shí)現(xiàn)小麥面筋蛋白消化性能的提高。Wang等[63]研究了熱加工過程中MGO對(duì)麥谷蛋白的修飾作用及消化性的影響，結(jié)果表明，熱加工過程中 MGO 修飾可導(dǎo)致麥谷蛋白發(fā)生交聯(lián)和聚集，較高加熱溫度下存在美拉德反應(yīng)介導(dǎo)的蛋白質(zhì)氧化現(xiàn)象；進(jìn)一步分析可知，麥谷蛋白消化率的變化與其結(jié)構(gòu)變化緊密相關(guān)，推測(cè)麥谷蛋白表面疏水性的降低和二硫鍵的增加可引起 MGO-麥谷蛋白消化性的降低。MGO誘導(dǎo)的羰基氧化導(dǎo)致麥谷蛋白分子間產(chǎn)生的交聯(lián)和聚集，使蛋白酶的酶切位點(diǎn)逐漸被掩蔽甚至破壞，也是導(dǎo)致麥谷蛋白消化率降低的重要原因。由于麥谷蛋白提取和純化困難，并且難溶于水，對(duì)于糖基化引起的麥谷蛋白結(jié)構(gòu)的研究并不充分，目前，很少有文獻(xiàn)報(bào)道糖基化修飾對(duì)麥谷蛋白氨基酸序列的影響。

4 結(jié)論與展望

普遍認(rèn)為，食品熱加工過程中由美拉德反應(yīng)介導(dǎo)的蛋白質(zhì)糖基化會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，降低蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值甚至產(chǎn)生一些健康危害物。近幾年，大量文獻(xiàn)報(bào)道了由葡萄糖及美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物α-DCs對(duì)蛋白質(zhì)的修飾作用，然而，大部分研究都是針對(duì)肉制品及牛乳制品中蛋白質(zhì)的糖基化修飾作用，對(duì)植物源蛋白質(zhì)的糖化修飾作用深入研究較少。大豆蛋白是優(yōu)質(zhì)的植物源蛋白，在過去十幾年，大量研究通過糖基化修飾來改善大豆蛋白的功能特性，忽略了食品熱加工過程中糖基化引起的大豆蛋白結(jié)構(gòu)及營(yíng)養(yǎng)特性的變化。麥谷蛋白對(duì)小麥加工品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)具有重要決定作用。目前，麥谷蛋白的修飾作用研究主要集中在利用側(cè)鏈氨基酸的反應(yīng)活性進(jìn)行修飾，例如通過乙?；?、琥珀?；⑻腔?、酰胺化、烷基化、共價(jià)鍵、磷酸化和脫酰胺化對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行化學(xué)改性，而對(duì)熱加工過程中糖基化引起的結(jié)構(gòu)變化研究較少。除此之外，由于麥谷蛋白結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以分離并且在水中的溶解度極低，限制了人們對(duì)熱加工過程中α-DCs對(duì)麥谷蛋白結(jié)構(gòu)修飾的研究。植物源蛋白質(zhì)在日常飲食中具有非常重要的地位，熱加工作為豆制品和小麥制品最常見的加工方式，加工條件(加工方式、加工溫度、加工時(shí)間、水分活度、體系pH值等)對(duì)大豆蛋白質(zhì)和麥谷蛋白的糖基化具有重要影響。因此，后續(xù)應(yīng)系統(tǒng)研究不同食品加工條件對(duì)大豆蛋白及麥谷蛋白糖基化的影響，為通過控制食品加工條件減少植物源蛋白熱加工危害物控制技術(shù)提供理論依據(jù)。