晚期糖基化末端產物(advanced glycation endproducts,AGEs)是在食品加工和貯藏過程中,通過美拉德反應生成的一類不可逆的共價化合物。研究發現一些疾病如糖尿病及其并發癥、動脈硬化、腎功能障礙、心血管疾病等是由AGEs引起的。在食品熱加工過程中,如巴氏殺菌、高溫殺菌、烘烤和油炸等過程容易形成AGEs。因此如何控制食品加工過程中AGEs形成顯得尤為重要。
UHT奶經過超高溫瞬時滅菌后,具有常溫貯存時間長、銷售方便的優點。但是UHT奶加工和貯藏過程中會產生對人體有害的產物AGEs,如何降低UHT奶加工過程中產生的AGEs是急需解決的問題。近年來,國內外學者研究發現黃酮類化合物除具有較好抗氧化作用外,同時具有顯著抗糖基化活性,如芹菜素、蘆丁、沙棘籽渣黃酮、玉米須黃酮等黃酮類物質對AGEs具有較高抑制作用,但是黃酮類物質應用于乳制品生產過程中的AGEs的抑制作用未見報道。針對UHT奶在生產和貯藏過程中AGEs的形成因素及控制鮮見報道的現狀,本研究以UHT奶為對象,以UHT奶中熒光性AGEs含量為指標,考查加工條件(糖種類、糖添加量)、貯藏條件(溫度和時間)以及添加食源性黃酮(槲皮素、蘆丁、染料木素和兒茶素)對UHT奶生產和貯藏過程中AGEs形成的影響,以期控制UHT奶生產和貯藏過程中的AGEs,旨在為UHT奶的安全生產提供參考。
原料乳;槲皮素、蘆丁、染料木素、兒茶素;磷酸氫二鈉;蔗糖、果糖、葡萄糖、果葡糖漿,蔗糖脂肪酸酯、單甘油脂肪酸酯。
酶標儀,均質機,;高速離心機;Agilent LC-MS;恒溫恒濕培養箱;超高溫瞬時殺菌系統;p H計。
進行熒光性AGEs含量的測定。將2 m L UHT奶和4 mL甲醇混勻后在-80℃的條件下保存1 h,然后離心(1 3000 r/min,30 min),取0.3 mL上清液,在λex/λem=340 nm/465 nm波長處測定熒光值,λex為熒光激發波長340nm處的熒光值;λem為熒光發射波長465 nm處的熒光值。以磷酸鹽緩沖溶液作為對照,每組樣品重復3次。
原料奶經過檢驗后過濾、冷卻、貯存,加入0.3%的復配穩定劑(蔗糖脂肪酸酯和單甘油脂肪酸酯),然后分別加入添加量為2%的果糖、蔗糖、葡萄糖和果葡糖漿,充分混勻后,經過過濾均質,然后在137℃條件下進行UHT殺菌,殺菌時間4 s,然后取UHT奶樣品按照1.3.2節的方法測定熒光性AGEs含量,以磷酸鹽緩沖溶液代替UHT奶作為對照組,每組樣品重復3次。
原料奶經過檢驗后過濾、冷卻、貯存,加入0.3%的復配穩定劑(蔗糖脂肪酸酯和單甘油脂肪酸酯),然后分別加入添加量為2%、4%、6%、8%的蔗糖,充分混勻后,經過過濾均質,然后在137℃條件下進行UHT殺菌,殺菌時間4 s,然后取UHT奶樣品按照1.3.2節的方法測定熒光性AGEs含量,以磷酸鹽緩沖溶液代替UHT奶作為對照組,每組樣品重復3次。
原料奶經過檢驗后過濾、冷卻、貯存,然后加入0.3%的復配穩定劑(蔗糖脂肪酸酯和單甘油脂肪酸酯)和2%的蔗糖,充分混勻后,經過過濾均質,然后在137℃條件下進行UHT殺菌,殺菌時間4 s,滅菌完成后取出冷卻至室溫。將UHT奶分別貯藏在4、25℃和37℃的培養箱中,于0、5、15、30、60 d后取樣,樣品按1.3.2節的方法測定AGEs含量,以磷酸鹽緩沖溶液代替UHT奶作為對照組,每組樣品重復3次。
原料奶經過檢驗后過濾、冷卻、貯存,然后加入0.3%的復配穩定劑(蔗糖脂肪酸酯和單甘油脂肪酸酯)和2%的蔗糖,充分混勻后,然后加入質量分數分別為4、6和8%的槲皮素、蘆丁、染料木素和兒茶素,經過過濾均質,然后在137℃條件下進行UHT殺菌,殺菌時間4 s,然后取UHT奶樣品按照1.3.2節的方法測定熒光性AGEs含量,以磷酸鹽緩沖溶液代替UHT奶作為對照組,每組樣品重復3次。
每組數據進行3次平行試驗取平均值,以“平均值±標準差”表示,作圖采用Origin8.0軟件,利用spss20軟件處理數據軟件進行方差分析和統計學分析(P<0.05表示存在統計學差異)。
糖種類對UHT奶生產過程中熒光性AGEs的影響結果見圖1。從圖1可以看出,不同糖對UHT奶生產過程中熒光性AGEs的影響較大。與蔗糖、葡萄糖和果葡糖漿相比,果糖對UHT奶生產過程中熒光性AGEs的生成起到明顯的促進作用(P<0.05),蔗糖對UHT奶生產過程中熒光性AGEs的生成的促進作用最小(P<0.05),有利于降低AGEs的生成。這4種糖對AGEs的生成促進作用由大到小依次為果糖、葡萄糖、果葡糖漿和蔗糖,促進AGEs的生成的原因是因為單糖、低聚糖等受熱自身發生焦糖化反應,產生丙酮醛(methylglyoxal,MGO),糖自身發生羥醛縮合和自氧化生成乙二醛(glyoxal,GO)。MGO和GO又進一步與蛋白質結合,通過系列反應生成戊糖素、類黑素以及羧甲基賴氨酸等AGEs。因此,本實驗中的糖原料中單糖比如葡萄糖、果糖和果葡糖漿與蔗糖相比,更易發生糖基化反應形成熒光性AGEs,因此為了減少熒光性AGEs的生成,蔗糖適宜作為UHT奶加工過程中的糖原料。
在確定蔗糖作為適宜生產UHT奶的原料的基礎上,需要確定蔗糖合適的添加量。蔗糖添加量對UHT奶生產過程中熒光性AGEs的影響見圖2,從圖2可以看出,隨著蔗糖添加量的增加,UHT奶中熒光性AGEs生成量逐步增高。當蔗糖添加量在0%~4%范圍時,隨著蔗糖添加量的增加,熒光性AGEs生成量明顯增加(P<0.05),原因可能是隨著糖添加量的增加,促進了蛋白糖基化反應。當蔗糖添加量在4%~8%范圍時,隨著蔗糖添加量的增加,熒光性AGEs生成量有一定程度的增加,但是增加不明顯(P>0.05)。可能是因為隨著蔗糖添加量(大于4%)進一步增加,形成熒光性AGEs的量呈現基本飽和狀態,進而達到最高值。因此適宜的蔗糖添加量為2%。
貯藏溫度和時間對UHT奶中熒光性AGEs的影響見表1,從表1可以看出,UHT奶在貯藏60 d內,熒光性AGEs生成量隨著貯藏溫度的提高及貯藏時間的延長而增加。貯藏期在30 d內,UHT奶中熒光性AGEs生成量隨著貯藏溫度的提高及貯藏時間的延長差異顯著(P<0.05)。在相同貯藏時間、溫度不同條件下,UHT奶中熒光性AGEs生成量差異顯著(P<0.05)。在4、25℃和37℃條件下,15 d內熒光性AGEs生成量增幅較大,貯藏時間超過15 d,熒光性AGEs生成量變化不大。25℃和37℃條件下,貯藏期為30 d時,UHT奶中熒光性AGEs形成量分別是4℃條件下的1.07倍和1.13倍。原因可能是貯藏溫度越高,促進了UHT奶中糖類物質發生羥醛縮合,促進脂肪發生氧化,使得生成更多的1,2-二羰基化合物,導致產生越多的AGEs。隨著溫度增加AGEs產量差值增加量逐漸減小,是因為溫度升高生成AGEs所需的底物越來越少,溫度增加導致AGEs生成量增加不明顯。由此,UHT奶低溫存放更有利于抑制蛋白糖基化,降低AGEs的生成。
黃酮對UHT奶生產過程中熒光性AGEs的影響見表2,從表2可以看出,隨著黃酮添加量的增加,UHT奶中熒光性AGEs生成量顯著減少(P<0.05)。4種黃酮對降低熒光性AGEs的生成的效果排序為:蘆丁>槲皮素>染料木素>兒茶素。以蘆丁為例,當添加量由4%增加到8%時,熒光性AGEs的生成量降低了40.7%。黃酮能夠抑制UHT奶生產過程中熒光性AGEs的生成,可能是因為黃酮能夠結合中間產物1,2-二羰基化合物,從而阻斷由1,2-二羰基化合物介導生成AGEs的路徑,另外可能是因為黃酮具有抗氧化作用,從而通過抗氧化作用阻斷由自由基引發的合成AGEs的路徑。
本文以UHT奶生產過程中晚期糖基化末端產物調控為核心,闡明了在UHT奶生產過程中,糖(包括糖種類、糖添加量)、貯藏條件(溫度和時間)以及添加食源性黃酮(槲皮素、蘆丁、染料木素和兒茶素)對UHT奶中AGEs生成的影響,結果表明糖對AGEs的生成促進作用由大到小依次為果糖、葡萄糖、果葡糖漿和蔗糖,為了減少熒光性AGEs的生成,蔗糖適宜作為UHT奶加工過程中的糖原料。隨著蔗糖添加量的增加,UHT奶中熒光性AGEs生成量逐步增高。因此,在UHT奶加工過程中,減少糖的添加量可以大大減少熒光性AGEs的形成。適宜的蔗糖添加量為2%。UHT奶低溫貯藏(4℃)、減少貯藏時間(貯藏時間不易超過15 d,)更有利于抑制蛋白糖基化,降低AGEs的生成。在UHT奶加工過程中,食源性黃酮具有明顯的抑制AGEs的生成,并且隨著黃酮添加量的增加,UHT奶中熒光性AGEs生成量顯著減少(P<0.05)。4種黃酮對降低熒光性AGEs的生成的效果排序為:蘆丁>槲皮素>染料木素>兒茶素。蘆丁具有較好的抗糖化作用,適宜作為一種UHT奶貯藏過程中天然有效的AGEs抑制劑。
該研究聚焦UHT奶生產過程中晚期糖基化末端產物調控,闡明了影響UHT奶生產過程中影響熒光性AGEs生成的影響因素,從而為有效調控UHT奶生產和貯藏過程中有害物質的產生,為UHT奶的安全生產提供了參考。