天然抗氧化剂调控食品中Maillard反应抑制糖基化终产物形成的分子机制

Maillard reaction is of great importance to food processing. Maillard reaction is responsible for many colors and flavors in food, while some neoformed contaminants can also be formed during the reaction. Among them, advanced glycation end-products (AGEs) are compounds generated in the late stages of the Maillard reaction from reducing sugars and proteins or amino acids during food processing and preservation. AGEs can contribute to the pathogenesis of diabetes and neurological diseases such as Alzheimer's disease. AGEs also play a major role in vascular stiffening, atherosclerosis, osteoarthritis, inflammatory arthritis and cataracts. Processing at high temperature for a long time can result in the increased production and accumulation of AGEs. So far, very few researches have been focused on the formation mechanism, control and mitigation of AGEs. The objective of the project is to investigate the molecule mechanism of advanced glycation end-products (AGEs) formation during Maillard reaction, and unravel the inhibition mechanism of natural antioxidants on AGEs formation in Maillard reaction. The successful completion will provide theoretical principles for enhancing the safety of processed food and promoting healthy development of food industry.

Maillard反应是食品加工过程中重要的反应之一，在改善食品色泽、风味和质地并产生有益活性物质的同时，也产生了部分不可忽视的有毒物质－新生污染物，降低了食品的营养价值。其中，糖基化终产物（AGEs）是Maillard反应终后期的产物，与糖尿病和衰老等人类诸多疾病的发生有密切关系。高温下长时间加工可导致食品中AGEs的含量急剧增加。目前，针对AGEs在食品加工过程中形成机制、控制和消除策略等方面的研究还非常缺乏。本课题将从食品加工角度研究Maillard反应伴生AGEs形成的分子机制和转化规律，揭示抑制AGEs形成的关键控制点，并在此基础上，从天然抗氧化剂的生物活性、抑制蛋白质糖基化及其构效关系等方面，阐述天然抗氧化剂调控Maillard反应抑制AGEs形成的路径和机理，为提高加工食品的安全性、保障国民营养与健康奠定理论基础。

Maillard反应是食品加工过程中重要的反应之一，在改善食品色泽、风味和质地并产生有益活性物质的同时，也产生了部分不可忽视的有毒物质－新生污染物，降低了食品的营养价值。其中，糖基化终产物（AGEs）是Maillard反应终后期的产物，与糖尿病和衰老等人类诸多疾病的发生有密切关系。高温下长时间加工可导致食品中AGEs的含量急剧增加。针对目前AGEs在食品加工过程中形成机制、控制和消除策略等方面的研究还非常缺乏，本项目开展了以下研究工作：一是建立了一种基于量子点的分子印迹荧光传感体系，将量子点作为响应元件、分子印迹聚合物作为识别元件，实现了快速、精确地检测实际食品样品中以羧甲基赖氨酸(CML)和羧甲基精氨酸(CMA)为代表的无荧光特性的AGEs物质的含量，和以吡咯素为代表的有荧光特性的AGEs物质的含量。二是建立了食品模拟体系并分析影响AGEs形成的因素，研究了食品模拟体系中Maillard反应伴生AGEs形成的反应动力学和反应过程中形成AGEs的关键节点。三是从天然抗氧化剂的生物活性、抑制蛋白质糖基化及其构效关系等方面，阐述了天然抗氧化剂调控Maillard反应抑制AGEs形成的路径和机理。四是选取两种高蛋白食品原料，研究了不同配方、不同加工方式和条件下AGEs生成情况，以及添加天然抗氧化剂对AGEs生成的抑制作用，验证前期食品模拟体系的研究结果。研究结果表明，青稞麸皮提取物、酒槽提取物、麦麸提取物以及一些多酚类化合物都能够显著抑制食品体系中AGEs的生成，并且都是通过捕获其前体物质-活性二碳基化合物来达到抑制AGEs生成的效果。研究结果为提高加工食品的安全性，促进食品产业健康发展、保障国民营养与健康奠定理论基础。