◎ 楊紅琴,陳秋鳳,賴鵬懷
(廣州市名花香料有限公司,廣東 廣州 510080)
美拉德反應(yīng)是日常生活中比較常見的反應(yīng),最早是由法國的科學(xué)家美拉德提出的,其主要內(nèi)容是在食品加熱或特殊處理時(shí)會出現(xiàn)一些增香和增味的物質(zhì),但同時(shí)也會產(chǎn)生一些對身體有害的物質(zhì),如丙烯酰胺、呋喃等[1]。這些有害物質(zhì)輕者會對人體免疫或者消化系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響,重者會導(dǎo)致癌癥。雖然美拉德反應(yīng)會對人體產(chǎn)生很多有害的物質(zhì),但在日常的生活中,尤其是食品加工行業(yè)都離不開美拉德反應(yīng)的幫助,其已和人們的日常生活不可分割。
多酚是一種對人體非常有益的天然物質(zhì),一般作藥物出現(xiàn)在人們的生活中。由于其有很強(qiáng)的抗氧化性,可以作為人們抗衰老的天然良藥,其還具有降低冠心病發(fā)病率、抗癌癥、抗炎癥等功效,因此許多藥物中都有添加多酚。
目前,人們對于多酚的研究還在進(jìn)行,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)8 000 多種多酚,根據(jù)其性質(zhì)將其主要分為4 類。①鞣質(zhì)類,其是一種多元酚,和淀粉結(jié)合會成生不溶于水的沉淀,其各種化合物普遍存在于蘋果和茶葉中。②苯丙素類,這類多酚比較甜香,主要存在于芝麻和亞麻籽中,普遍應(yīng)用于食品加工業(yè)。③黃酮類,其可以和糖生成苷,普遍存在于瓜果、蔬菜、茶葉以及其他豆科植物當(dāng)中,其具有很強(qiáng)的生理活性,廣泛應(yīng)用于食品和藥品行業(yè)。④醌類化合物,這類多酚的作用一般都和藥物相近,如胡桃醌具有抗癌抗氧化作用,其主要應(yīng)用于藥物研發(fā)。多酚與人們的生活息息相關(guān)。
美拉德反應(yīng)中的有害衍生物主要指碳基化合物和氨基化合物反應(yīng)產(chǎn)生的棕色甚至黑色的有害物質(zhì),這些有害物質(zhì)一般都具有毒性,對人體具有侵蝕性,以下是對4 類有害衍生物的分析[2]。
3.1.1 丙烯酰胺
丙烯酰胺(C3H5NO)是高碳水化合物在加熱過程中產(chǎn)生的一種有毒物質(zhì),其普遍存在于人們的日常生活中,一般的食品加工和日常的生活中的食材加工都會產(chǎn)生丙烯酰胺。因?yàn)楦咛妓衔锉旧砭途哂泻軓?qiáng)的不穩(wěn)定性,再經(jīng)過高溫處理,比如油炸或者炭烤,就會產(chǎn)生很多對人體有害的物質(zhì),也就是丙烯酰胺,其是誘導(dǎo)人們患癌的罪魁禍?zhǔn)字?。其主要的形成途徑目前? 種:①還原糖和各種氨基酸反應(yīng)形成堿。②還原糖直接與天冬酰胺反應(yīng)形成堿。
3.1.2 呋喃
呋喃(C4H4O)普遍存在于碳水化合物熱加工以及肉類、干果、面包和咖啡等食物中,較早時(shí)期就被相關(guān)國際組織納入致癌物之中。近年來,熱加工食品中的呋喃在毒理學(xué)、分析檢測,形成機(jī)理和抑制途徑等方面的發(fā)現(xiàn)引起了相關(guān)領(lǐng)域研究學(xué)者的密切關(guān)注,其中呋喃的氧化途徑、對熱加工過程中呋喃的分析檢測方法,呋喃的形成機(jī)理以及影響其形成因素等一系列階段性研究,對食品中呋喃危害的防護(hù)和維護(hù)食品安全具有重要意義。
3.1.3 雜環(huán)胺
雜環(huán)胺是富含蛋白質(zhì)的食品原料在熱加工過程中產(chǎn)生的危害物,具備突變性和致癌性,其不僅種類眾多,且同一雜環(huán)胺有多條生成途徑。在掌握其基本性質(zhì)與形成途徑后,針對其分類和生物毒性的探究相繼展開,其中多數(shù)研究探討并分析了肉制品加工過程中雜環(huán)胺的形成路徑和機(jī)制,也基本總結(jié)了近年來雜環(huán)胺抑制方法的研究進(jìn)展,利用模擬體系與先進(jìn)檢測技術(shù)探索雜環(huán)胺形成機(jī)制。在實(shí)際生活中,諸如燒烤、油脂炸制以及傳統(tǒng)蛋白質(zhì)類食物烹制都不可避免會產(chǎn)生雜環(huán)胺。
3.1.4 晚期糖基化終產(chǎn)物
晚期糖基化終產(chǎn)物是由還原糖與蛋白質(zhì)、核酸及脂肪等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而生成的一類異構(gòu)分子的總稱,食品熱加工有助于食物風(fēng)味和顏色的形成,但這種處理方式也會造成晚期糖基化終產(chǎn)物的激增,晚期糖基化終產(chǎn)物及其前體能被腸道吸收并在多種細(xì)胞和組織中積累,但過量的富集可能對人體的健康產(chǎn)生不良影響。不僅如此,晚期糖基化終產(chǎn)物還會誘發(fā)炎癥、導(dǎo)致糖脂代謝紊亂,如糖尿病及其并發(fā)癥。而針對這一有害衍生物就要以食源性準(zhǔn)則入手,降低食品晚期糖基化終產(chǎn)物的暴露量,防范其對人體構(gòu)成危害。通過同步檢測和對市售多種食品進(jìn)行糖基化終產(chǎn)物含量水平調(diào)查,可以明確富含脂肪的熱加工食品是高暴露品種,相關(guān)研究也就此展開。
通過研究不同條件下美拉德反應(yīng)模型(RNH3+→RNH2)中反應(yīng)產(chǎn)物的代謝組學(xué),明確不同條件下反應(yīng)產(chǎn)物的變化規(guī)律,探討不同條件下多酚對美拉德反應(yīng)產(chǎn)物指紋圖譜的影響,從而可以建立美拉德反應(yīng)生成產(chǎn)物的數(shù)據(jù)庫[3]。具體反應(yīng),如下所述。
3.2.1 多酚對丙烯酰胺的影響
研究者在以曲奇餅為研究對象的實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)水溶性茶多酚(C22H18O11)和脫溶性茶多酚(C15H18O28)都對丙烯酰胺有抑制作用,這是較為顯著且經(jīng)過多層驗(yàn)證得出的結(jié)論。同時(shí),曲奇餅干的植物提取物中,蔓越莓灌木汁中的酚類化合物能夠減少丙烯酰胺形成,抑制效果在10.3%左右[4]。從機(jī)理角度來說,多酚對丙烯酰胺形成有抑制作用已是定論,因?yàn)槟承┒喾优c其中組成成分發(fā)生反應(yīng),形成反應(yīng)物,且為穩(wěn)定的反應(yīng),從而降低了丙烯酰胺的毒性作用。這一結(jié)論從多數(shù)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),具備說服力。
3.2.2 多酚對呋喃的影響
不同種類的多酚對于呋喃類化合物的影響程度不同,且也受溫度因素的影響。相關(guān)研究表明,茶多酚在較低溫度時(shí)對于呋喃的抑制作用較好,對人體的危害性最小[5]。多酚在單獨(dú)使用時(shí)對呋喃的抑制效果一般,但是在混合使用之后對于呋喃的抑制效果顯著,復(fù)配后的多重多酚對于呋喃的抑制作用會相互促進(jìn)相互補(bǔ)充。多酚之所以可以很好的抑制呋喃是因?yàn)槠渚哂泻軓?qiáng)的抗氧化性,在美拉德反應(yīng)中,多酚可以憑借自身的獨(dú)特性質(zhì)奪取反應(yīng)中的還原糖,使反應(yīng)后的生成物質(zhì)有害性降到最低,但其奪走還原糖也會減少美拉德反應(yīng)的產(chǎn)生。
3.2.3 多酚對雜環(huán)胺的影響
雜環(huán)胺是肉制品高溫加工后產(chǎn)生的對人體有害的物質(zhì)。一般情況下,多酚會憑借其強(qiáng)抗氧化性抑制美拉德反應(yīng)的進(jìn)行,再對已經(jīng)產(chǎn)生的有害物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合處理,減少有害物的產(chǎn)生,同時(shí)降低雜環(huán)胺的毒性。針對肉制品加工調(diào)料進(jìn)行研究,從中得出結(jié)果,在肉制品加工過程中可以抑制美拉德反應(yīng)產(chǎn)生,進(jìn)而根據(jù)雜環(huán)胺的特性進(jìn)行分類處理,將能夠抑制雜環(huán)胺的多酚加入到食品調(diào)料中,這樣就能有效的抑制其反應(yīng)產(chǎn)生。研究表明,根皮苷對烤牛肉中所產(chǎn)生的雜環(huán)胺抑制效果最佳,而且與以上兩種衍生有害物相同的是,多種多酚同時(shí)加入到調(diào)料中再進(jìn)行對肉類食品的加工會產(chǎn)生更好的抑制效果[6]。
3.2.4 多酚對晚期糖基終產(chǎn)物的影響
多酚對晚期糖基終產(chǎn)物的抑制效果也比較顯著。由于晚期糖基終產(chǎn)物是過量的糖分和蛋白質(zhì)在美拉德反應(yīng)當(dāng)中產(chǎn)生的有害物,所以多酚抑制其生成機(jī)理主要是奪取反應(yīng)中多余的糖分和蛋白質(zhì)。例如,竹葉、茶葉和其他植物當(dāng)中產(chǎn)生的茶多酚對可可豆中產(chǎn)生的晚期糖基終產(chǎn)物就有很好的抑制作用,其減少了可可豆加熱進(jìn)行美拉德反應(yīng)時(shí)糖分的投入從而降低了有害衍生物的量[7]。還有就是菊花和桂皮當(dāng)中所產(chǎn)生的多酚,對于慢性粒細(xì)胞白血病的致病晚期糖基終產(chǎn)物具有很好的抑制作用。多酚不僅可以在美拉德反應(yīng)中對衍生物進(jìn)行抑制,還能夠降低已經(jīng)產(chǎn)生的有害衍生物的有害性,從而達(dá)到治療疾病的作用[8]。
雖然美拉德反應(yīng)會產(chǎn)生丙烯酰胺等對人體健康有害的物質(zhì),但人們的日常生活離不開美拉德反應(yīng)的幫助,因此,可以借助多酚抑制美拉德反應(yīng)中有害物質(zhì)的產(chǎn)生[9]。由于多酚具有天然強(qiáng)抗氧化性,所以會對美拉德反應(yīng)中丙烯酰胺等有害物質(zhì)的產(chǎn)生抑制作用,從而減輕美拉德反應(yīng)對人體健康的負(fù)面影響。