烤肉及其模拟体系中杂环胺和晚期糖基化终末产物的联动效应研究
热加工肉制品在许多类型的美拉德反应危害物都很常见,比如杂环胺(Hetero、cyclic、amines、HAs)和晚期糖基化终末产物(高级糖基化终产物,AGEs),但目前大多数研究只关注一种危害。为了同时控制多个危害,有必要阐明多个危害在产生和抑制过程中的相互作用和联动效应。HAs和AGEs有共同的反应前体、相似的反应途径和共同的活动。理论上,它们的形成途径是交联的。基于此,本文首先利用多响应动力学建模和稳定同位素标记技术,研究了烤肉模拟系统中HAs和AGEs的同步形成规律,以阐明反应前体共存下的相互作用关系,并进一步观察常用的抗氧化剂EGCG在前体共存反应体系中对HAs和AGEs的连锁效应。最后,研究了HAs和AGEs在实际烧烤中的形成动力学,以及食品配料和多聚磷酸盐对这两种危害形成的影响。为危险物质的多目标控制提供理论依据和参考。模拟系统中研究的两种HAs是喹啉和吡啶HAs,两种典型的AGEs是羧甲基赖氨酸(CML)和羧乙基赖氨酸(CEL)。首先,建立了HAs和AGEs(赖氨酸/苏氨酸/葡萄糖/肌酸酐)(IQ-a系统)喹啉同步生成的模拟系统。多响应动力学建模基于机理模型的建立和测量的反应前体——二羰基化合物、2、5-二甲基吡嗪中间体和最终产物(CML、CEL、me iqx、7,8-Di Me、IQx)和4,8-Di Me(IQx)。计算的动力学参数用于阐明HAs和AGEs喹啉之间的相互作用。研究发现,葡萄糖裂解到丙酮醛的反应速率常数小于Amadori重排产物降解途径的反应速率常数。150时,CML通过Amadori重排产品氧化途径(k7=3.79410-3min-1)的反应速率常数是CML的两倍通过乙二醛和赖氨酸(k8=1.81510-3L mol-1min-1),但随着反应温度的升高,K7接近k8.Me IQx、7,8-Di Me-IQx和4,8-Di Me-IQx,HAs的速率常数最低(9.83110-10~1.30510-7l mol-1min-1)。这些结果表明,丙酮醛的形成主要是由于Amadori重排产品的退化。CML主要由Amadori重排产品在低温下氧化而成。温度升高后,Amadori重排产品氧化途径对CML的贡献与乙二醛和赖氨酸一样重要。吡嗪和肌酸酐形成HAs是限速的关键步骤。同时,建立了吡啶HAs(PhIP)和AGEs同步发电仿真系统(赖氨酸/苯丙氨酸/葡萄糖/肌酸酐)(PA系统),并通过多响应动力学建模研究了它们之间的相互作用。多反应动力学建模基于已建立的反应网络和测量的反应前体——二羰基化合物、苯乙醛和最终产物(CML、CEL和IP、Ph)。发现乙二醛和赖氨酸之间形成CML(k6)的反应速率常数小于美拉德反应中间产物Amadori重排氧化形成CML(k10)(7.26410-3,1.5)31710-2和2.24110-2(min-1)的反应速率常数。Amadori重排产品氧化产生的CEL速率常数(k11)为(5.80710-3[200],8.70410-3[200],1.25010-2[200]min-1),大于丙酮醛与赖氨酸(k5)(k11>k5)反应产生的CEL速率常数。苯乙醛与肌酸酐形成PhIP的反应速率常数最低。这些结果表明,CML主要来源于Amadori重排产物的氧化,其贡献随着温度的升高而增加。Amadori重排产物氧化途径在CEL形成途径中的贡献大于丙酮醛和赖氨酸。肌酸酐和苯乙醛之间的反应是PhIP形成途径中的限速步骤。上述两位动力学模型人说明了HAs和AGEs在两种美拉德反应危害的产生途径中的相互作用。整齐为了阐明HAs和AGEs同步发电系统反应产物中前体葡萄糖碳原子的分布,采用[u-13c6]葡萄糖记录实验进行分析。对反应产物的LC-MS或GC-MS分析表明,葡萄糖以C3片段的形式形成丙酮醛,2,5-二甲基吡嗪的大部分C来自葡萄糖裂解的C3/C3,葡萄糖裂解的C2和C3片段分别参与了CML羧甲基族的碳原子和CEL羧乙基基团大学的三个碳原子,C3/C1葡萄糖片段或两个C3和一个C1片段参与了Mel Qx的形成。葡萄糖中的C原子没有进入苯乙醛和PhIP。然后,它考察了典型的抗氧化剂EGCG对HAs和AGEs在IQ-A体系和PA体系中的联系效应的影响。通过Amadori重排产品(k7)的氧化速率常数和乙二醛、赖氨酸与CML(k8)的反应速率常数分别增加681%和1006%,发现中性陶湾-a系统在200加热反应过程中的多响应动力学。CML(k13)和(k13>k7和K 8)的降解速率常数也增加了766%。这表明EGCG在高温下对CML的抑制可能与他促进CML降解途径有关。在EGCG在场的情况下,Me IQx、7,8-Di Me-IQx和4,8-Di Me-IQx的形成速率常数分别降低了40%、40%和44%,表明EGCG可以通过抑制2、5-二甲基吡嗪和肌酸酐的反应来抑制这三种HAs的形成。EGCG对PA体系中的Ph-IP和AGEs的联动效应表明,在EGCG在场的情况下,乙二醛和赖氨酸之间生成CML的反应速率常数增加了约65%。EGCG可以将苯丙氨酸和丙酮醛形成苯乙醛的反应速率常数降低75%(k8),将苯乙醛和赖氨酸(k12)的反应速率常数降低88%。因此,EGCG可以通过抑制苯丙氨酸和丙酮醛之间的反应和促进苯乙醛的退化来降低苯乙醛的含量。当面在EGCG看来,苯乙醛和肌酸酐之间形成PhIP的反应速率常数降低了77%,这显著抑制了PhIP的形成。为了研究HAs和AGEs在实际烧烤中的形成,研究了HAs和AGEs在150、175、200和225C温度下,在实际的烤牛肉饼烤制5~50个min(每边烤制时间的1/2)时的动态变化。结果表明,在烤肉、HAs和AGEs,形成规律可能与一级反应动力学、Me IQx和PhIP的高活化能(34.127.86和28.198.07 kJ/mol)一致,对温度更敏感,而CML和CEL的低活化能(19.555.25和9.360.41 kJ/mol)可在相对较低的温度下形成。艾林方程研究了速率常数和温度之间的关系。HAs和AGEs的活化熵小于0,表明其形成遵循双分子机制。最后,系统研究了不同离子强度的三聚磷酸钠(TPP)、焦磷酸钠(PP)和NaCl对烤肉饼、HAs和AGEs的影响。结果表明,225烤制20年后,添加不同离子强度的NaCl(或多聚磷酸盐)能显著减少烤制损失(P<0.05),显著增加水分含量,增加烤肉的硬度,提高肉饼的表面温度。肉蛋糕的离子强度越高,表面温度越高。NaCl和多聚磷酸盐显著增加了PhIP、喹啉(Me IQx、4,8Di Me、IQx和IQ)、咔啉(Harman和Norharman)、杂环胺、CML和CEL的总含量(P<0.05)。NaCl和多聚磷酸盐处理的烧烤蛋糕中P、me-iqx、4,8-Di Me、IQx、IQ、harman、norharman、CML和CEL的含量与肉蛋糕的水分含量和烘焙损失显著相关(P<0.05)。牛肉饼HAs和AGEs的增加可能与盐的促氧化作用有关,但主要原因是高离子强度导致烧烤蛋糕表面温度升高。