親水膠體對(duì)海綿蛋糕中晚期糖基化終末產(chǎn)物的抑制作用

王申宛，鄭曉燕，艾斌凌，鄭麗麗，楊 旸，校 導(dǎo)，張海德，盛占武,

（1.海南大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，海南 ?？?570228；2.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院?？趯?shí)驗(yàn)站，海南 ?？?570102）

海綿蛋糕因其口感、風(fēng)味而備受消費(fèi)者喜愛，但高溫烘焙的加工方式以及烘焙過程中發(fā)生的美拉德反應(yīng)使其產(chǎn)生一系列具有潛在健康危害的化合物，如晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycation end products，AGEs）、二羰基化合物、蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物等。AGEs是由還原糖中的羰基與蛋白質(zhì)、脂類和核酸中的游離氨基反應(yīng)形成的一類糖基化產(chǎn)物。AGEs包括具有熒光的交聯(lián)AGEs（如戊糖素），沒有熒光的交聯(lián)AGEs（如精氨酸-賴氨酸咪唑復(fù)合物）及沒有交聯(lián)的AGEs（如N-羧甲基賴氨酸（N-carboxymethyllysine，CML）和N-羧乙基賴氨酸（N-carboxyethyllysine，CEL））。其中，CML和CEL是AGEs最主要的單體之一。目前已經(jīng)有研究表明，食源性AGEs的攝入會(huì)增加人體血清中AGEs的水平，進(jìn)而引發(fā)或加速許多慢性疾病，如癌癥、炎癥、糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化和腎小球硬化。根據(jù)是否與蛋白質(zhì)或多肽結(jié)合，AGEs可分為結(jié)合態(tài)和游離態(tài)。與結(jié)合態(tài)AGEs相比，游離態(tài)AGEs更容易被人體吸收進(jìn)入血清中。由于烘焙食品大都具有高糖、高脂特點(diǎn)，且經(jīng)高溫烘焙制得，制備過程中更容易因美拉德反應(yīng)生成AGEs。因此，如何抑制烘焙過程中AGEs的生成是食品工業(yè)迫切需要面對(duì)的問題。

目前研究較多的是在食品中添加植物多酚作為AGEs抑制劑，如白藜蘆醇能夠顯著降低中等水分食物中AGEs和不溶性蛋白水平，在曲奇中添加迷迭香酸、白藜蘆醇和表兒茶素對(duì)AGEs抑制率可達(dá)28.60%～62.05%。但多酚易降解，同時(shí)也會(huì)極大地抑制風(fēng)味物質(zhì)的形成，這都會(huì)影響食品品質(zhì)和AGEs抑制效果。Mildner-Szkudlarz等在面團(tuán)中分別加入咖啡酸、沒食子酸、阿魏酸、兒茶素和槲皮素各2%，經(jīng)過210 ℃烘焙20 min，面包屑中的阿魏酸、咖啡酸和兒茶素含量分別減少75%、47%和51%，同時(shí)美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的揮發(fā)性風(fēng)味化合物分別降低了75.9%、74.3%、65.6%、62.4%和59.3%。

親水膠體大多數(shù)是多糖大分子及其衍生物，分子結(jié)構(gòu)中含有大量的親水基團(tuán)，例如羧基、羥基、氨基等。在食品工業(yè)中，親水膠體常被用于增稠、保水、凝膠、乳化、穩(wěn)定等作用，不僅能夠改善食品品質(zhì)，還具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在面團(tuán)烘焙前，加入適量的親水膠體，如黃原膠（xanthan gum，XG）、羥丙基纖維素、海藻酸鈉、結(jié)冷膠等，蛋糕的品質(zhì)可以被改善，水分含量提高，貯藏時(shí)間延長(zhǎng)。近年來，多種親水膠體被報(bào)道能夠抑制有害美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的生成，如丙烯酰胺（acrylamide，AA）、雜環(huán)胺（heterocyclic amine，HAs）和AGEs。殼聚糖、柑橘果膠（orange pectin，OP）、瓜爾膠、羧甲基纖維素（carboxymethyl cellulose，CMC）、海藻酸（alginic acid，ALA）和XG均被報(bào)道具有顯著抑制食品加工過程中AA生成的能力。羧甲基纖維素鈉、殼聚糖和-卡拉膠在抑制HAs上也表現(xiàn)出了良好的效果，在牛肉餅?zāi)Ｐ椭?，它們?duì)主要HAs的抑制率分別可達(dá)78.8%、61.1%和90%。

本研究評(píng)價(jià)9 種親水膠體，包括植物膠（角豆膠（carob gum，CG）、柑橘果膠（orange pectin，OP））、動(dòng)物膠（明膠（gelatin，GEL））、微生物膠（XG）、海藻膠（瓊脂（agar，AG）、ALA、卡拉膠（carrageenan，CAR））和化學(xué)改性膠（CMC、羥丙基磷酸雙淀粉（hydrogen phosphate，HDP））。在糖基化化學(xué)模型中對(duì)AGEs形成的抑制作用。選出抑制效果最佳的兩種親水膠體，分別加入海綿蛋糕，評(píng)價(jià)兩者對(duì)其品質(zhì)及AGEs形成的影響，旨在為海綿蛋糕以及烘焙類休閑食品的安全生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛血清白蛋白（bovine albumin，BSA）、AG（150～250 mPa·s）、CAR（≥0.005 Pa·s）、丙酮醛（methylglyoxal，MGO）（質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%溶液）、乙二醛（glyoxal，GO）（質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%溶液）上海阿拉丁生化科技股份有限公司；ALA（300～500 mPa·s）、XG（2 500～3 000 mPa·s）、正己烷（色譜純），甲醇、甲酸（均為質(zhì)譜純） 美國(guó)Sigma-Aldrich公司；果糖（fructose，F(xiàn)ru）、葡萄糖（glucose，Glu）、CMC（2 500～4 500 mPa·s）、GEL（5～20 mPa·s）、磷酸鹽緩沖液（phosphate buffer saline，PBS）、鄰苯二胺 上海麥克林生化科技有限公司；CG（300～600 mPa·s）、HDP（900～1 100 mPa·s）、OP（100～200 mPa·s） 上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

F-7000型熒光分光光度計(jì) 日本日立公司；SPX-250B-2型恒溫生化培養(yǎng)箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；Triple Quad 6500+超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（ultrahigh performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，UPLC-MS/MS）儀 美國(guó)AB SCIEX公司；SHA-CA型數(shù)顯恒溫水浴振蕩器 常州普天儀器制造有限公司；DK-320S數(shù)顯恒溫水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；DK-TO02電烤箱 廣東新寶電器股份有限公司；CR-400便攜式色差儀 日本美能達(dá)公司；Ez-Test-500N質(zhì)構(gòu)儀 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 糖基化化學(xué)模型中9 種親水膠體對(duì)AGEs抑制效果的評(píng)價(jià)

1.3.1.1 BSA-Fru/Glu模型的建立

BSA-Fru和BSA-Glu模型的建立參考Wang Shihao等和Peng Xiaofang等的方法，稍加修改。用50 mmol/L PBS（含0.02% NaN，pH 7.4）分別配制60 mg/mL BSA溶液、1.5 mol/L Fru溶液和0.8 mol/L Glu溶液。取1 mL Fru或Glu溶液與1 mL BSA溶液在有螺帽的10 mL試管中，加入1.0%的親水膠體混勻作為實(shí)驗(yàn)組，空白組不加親水膠體，作為對(duì)照。在恒溫培養(yǎng)箱中37 ℃孵育7 d后，測(cè)定反應(yīng)體系中熒光AGEs含量。每個(gè)樣品做3 組平行。

1.3.1.2 BSA-MGO/GO模型的建立

BSA-MGO 和BSA-GO 模型的建立參考按照Wang Wei等的方法，并稍加修改。用50 mmol/L PBS（含0.02% NaN，pH 7.4）分別配制30 mg/mL BSA、60 mmol/L的MGO和GO溶液。取1 mL MGO或GO溶液和1.0%的親水膠體在有螺帽的10 mL試管中混勻作為實(shí)驗(yàn)組，空白組不加親水膠體，作為對(duì)照。在37 ℃孵育2 h后，分別在試管中加入1 mL 30 mg/mL BSA繼續(xù)孵育7 d后測(cè)定熒光AGEs含量。每個(gè)樣品做3 組平行。

1.3.2 化學(xué)模型中熒光AGEs測(cè)定

參考Huang Junqing等的方法，取1.3.1.1、1.3.1.2節(jié)模型反應(yīng)體系中的液體樣品通過F-7000型熒光分光光度計(jì)測(cè)定激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng)325/440 nm處的熒光強(qiáng)度確定溶液中熒光AGEs的含量。

1.3.3 化學(xué)模型中ALA和XG添加量對(duì)AGEs形成的影響

選用1.3.2節(jié)中篩選出的對(duì)熒光AGEs抑制效果最佳的ALA和XG作為研究對(duì)象。分別將1.3.1.1、1.3.1.2節(jié)實(shí)驗(yàn)組中1.0%的親水膠體分別替換為0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的ALA和XG，其他步驟不改變。孵育后測(cè)定各個(gè)模型體系中熒光AGEs，蛋白氧化產(chǎn)物，游離態(tài)和結(jié)合態(tài)CML和CEL的含量，進(jìn)一步探究在BSA-Fru/Glu和BSA-GO/MGO模型中，ALA和XG添加量對(duì)AGEs形成的影響。每個(gè)樣品做3 組平行。

1.3.4 化學(xué)模型中非熒光性AGEs含量測(cè)定

CML和CEL檢測(cè)樣品的前處理參考Assar和Chen Yuanyuan等的方法。向前處理完成后的樣品中加入Milli-Q水定容至50 mL，使用0.22 μm的有機(jī)濾頭過濾。取1 mL濾液，通過預(yù)先平衡好的固相萃取柱（Cleanert PCX，150 mg/6 mL），收集液體待測(cè)。

采用Triple Quad 6500+UPLC-MS/MS儀對(duì)CML和CEL進(jìn)行定量分析，測(cè)定方法參考Chen Yuanyuan等。利用X-Bridege C柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）對(duì)CML和CEL進(jìn)行色譜分離，線性范圍為3～300 ng/mL。

UPLC 條件：X-Bridege C色譜柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動(dòng)相為A相（0.3%甲酸溶液）和B相（甲醇）；流動(dòng)相流速0.3 mL/min；柱溫30 ℃；進(jìn)樣量2 μL。采用以下梯度洗脫：0～0.4 min，90% A、10% B；0.4～3.5 min，90%～40% A、10%～60% B；3.5～4.0 min，40%～90% A、60%～10% B；4.0～6.0 min，90% A、10% B。

MS/MS條件：電噴霧離子源（electron spray ionization，ESI）正模式。監(jiān)測(cè)方式：多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（multiple reaction monitoring，MRM）模式；離子源溫度300 ℃；錐孔電壓20 eV；毛細(xì)管電壓4 kV。CML：/205/84；CEL：/219/84。

1.3.5 ALA和XG添加量對(duì)MGO和GO清除率的影響

參考王佳琦等建立的方法。向10 mL試管中分別加入2 mL 60 mmol/L MGO或60 mmol/L GO溶液，然后分別加入0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的ALA或XG，混勻。在90 ℃油浴鍋中避光反應(yīng)30 min后迅速取出試管，冰浴冷卻終止反應(yīng)?？瞻捉M則不添加ALA和XG，作為對(duì)照。測(cè)定樣品中MGO或GO殘留量。由于二羰基化合物無法直接測(cè)定，將MGO和GO衍生成甲基喹諾啉和喹諾啉，然后用Triple Quad 6500+UPLC-MS/MS進(jìn)行定量。標(biāo)準(zhǔn)品和樣品按照趙瓊暉等建立的方法衍生化處理后過0.22 μm膜后注入Triple Quad 6500+UPLC-MS/MS儀進(jìn)行定量。

UPLC 條件：X-Bridege C色譜柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動(dòng)相：A為0.1%甲酸溶液，B 為0.1%甲酸-甲醇溶液；流動(dòng)相流速0.5 mL/min；柱溫30 ℃；進(jìn)樣量2 μL。采用以下梯度洗脫：0～1.0 min，60% A、40% B；1.0～3.0 min，60%～30% A、40%～70% B；3.0～4.0 min，30%～60% A、70%～40% B；4.0～6.0 min，60% A、40% B。

MS/MS條件：ESI正模式。監(jiān)測(cè)方式：MRM模式；離子源溫度300 ℃；錐孔電壓20 eV；毛細(xì)管電壓4 kV。MGO衍生物：/145/77；GO衍生物：/131/104。

按式（1）計(jì)算ALA和XG對(duì)MGO或GO的清除率，每個(gè)樣品做3 組平行。

式中：和為空白組和實(shí)驗(yàn)組中MGO或GO的濃度。

1.3.6 烘焙溫度和烘焙時(shí)間對(duì)海綿蛋糕中AGEs含量和品質(zhì)的影響

1.3.6.1 海綿蛋糕樣品的制備

蛋糕的基本配方為低筋面粉100 g、鮮雞蛋100 g、白糖100 g、含鹽黃油10 g。蛋糕的制備方法參照Wang Jiaqi等，每個(gè)面糊的質(zhì)量為100 g，面糊分別在不同溫度、時(shí)間條件下進(jìn)行烘焙（155 ℃分別烘焙30、35、40、35、50 min；180 ℃分別烘焙25、30、35、40、45 min；205 ℃分別烘焙15、20、25、30、35 min；230 ℃分別烘焙15、17、19、21、23 min）。冷卻后，蛋糕被細(xì)磨并儲(chǔ)存在-20 ℃以進(jìn)一步分析。每組處理的蛋糕做3 個(gè)平行。

1.3.6.2 海綿蛋糕品質(zhì)屬性的分析

用色度計(jì)測(cè)定蛋糕的表面顏色，并按照式（2）計(jì)算顏色的變化：

式中：為明度指數(shù)（0=黑色，100=白色）；（正值表示紅度，負(fù)值表示綠度）和（正值表示黃度，負(fù)值表示藍(lán)度）為彩色特性。

用硬度評(píng)價(jià)蛋糕的質(zhì)構(gòu)特性，由質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定。利用直徑2 mm的圓柱形探針采用三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)測(cè)定。測(cè)試距離為10 mm。測(cè)試速率為1.0 mm/s，返回速率為10.00 mm/s。

水分含量采用AACC 44-15A的烘箱干燥法。將空培養(yǎng)皿置于130 ℃烘箱干燥1 h，冷卻45 min。稱空培養(yǎng)皿質(zhì)量，記為。稱約3 g蛋糕，記為，放在玻璃培養(yǎng)皿中。在130 ℃的烘箱中干燥12 h直到質(zhì)量不變。在再次稱質(zhì)量之前，盛有蛋糕的盤子被移到干燥器中直到冷卻。稱空皿和被烘干的蛋糕的總質(zhì)量，記為。水分含量按式（3）計(jì)算：

1.3.6.3 海綿蛋糕中AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量的測(cè)定

海綿蛋糕中熒光AGEs及蛋白質(zhì)氧化物的提取參考Ou Juanying等的方法。將提取液10 000×離心20 min，收集上清液，按照1.3.2節(jié)方法測(cè)定不同烘焙溫度和時(shí)間下生產(chǎn)的蛋糕中熒光AGEs含量。參考Huang Junqing等的方法，取上清液通過F-7000型熒光分光光度計(jì)分別在激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng)330/415，365/480和325/434處測(cè)定二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸的熒光強(qiáng)度。

蛋糕中游離態(tài)CML和CEL提取方法參照Urbiarri等的方法。稱取4 g蛋糕粉與50 mL PBS（0.2 mol/L，pH 7.0）混合，5 000×離心20 min后收集上清液。取1 mL上清液，過固相萃取柱（Cleanert PCX，150 mg/6 mL）去除雜質(zhì)。然后加3 mL Milli-Q水洗脫，收集洗脫液，過0.22 μm尼龍膜后按1.3.4節(jié)方法測(cè)定游離態(tài)CML和CEL。

蛋糕中結(jié)合態(tài)CML和CEL提取方法參考Assar等的方法。取蛋糕粉末1 g于50 mL離心管中，加入5 mL正己烷，劇烈振蕩3 min。13 000 r/min離心5 min，棄溶劑。上述操作重復(fù)2 遍。氮?dú)獯蹈蓸悠肥蛊浠謴?fù)成粉末狀，置于50 mL離心管中按1.3.4節(jié)方法測(cè)定結(jié)合態(tài)CML和CEL。

1.3.7 ALA和XG添加量對(duì)海綿蛋糕中AGEs含量和品質(zhì)的影響

分別將0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0% ALA或XG與100 g低筋面粉混合，親水膠體的百分比是以面粉的質(zhì)量為基礎(chǔ)。按1.3.6.1節(jié)的方法制備蛋糕，每個(gè)面糊在180 ℃的烤箱中烘焙40 min。不添加ALA和XG的海綿蛋糕作為空白對(duì)照組。按1.3.6.2節(jié)和1.3.6.3節(jié)中的方法測(cè)定不同ALA和XG添加量對(duì)海綿蛋糕色度、水分含量以及熒光AGEs、蛋白氧化產(chǎn)物、結(jié)合態(tài)和游離態(tài)CML和CEL含量的影響。蛋糕的老化程度由硬度變化率表示，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定室溫放置0 d和4 d的海綿蛋糕硬度，分別記為和，硬度變化率按式（4）計(jì)算：

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有實(shí)驗(yàn)處理均做3 組平行，采用Origin 2021軟件作圖，SPSS 23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan檢驗(yàn)，＜0.05，差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 化學(xué)模型中親水膠體對(duì)熒光AGEs生成量的影響

以熒光強(qiáng)度為指標(biāo)，考察9 種親水膠體對(duì)4 個(gè)不同階段糖基化反應(yīng)化學(xué)模型（BSA-Fru、BSA-Glu、BSAMGO和BSA-GO模型）中熒光AGEs生成量的影響。選用BSA-Fru/Glu模型評(píng)估整個(gè)糖基化反應(yīng)的過程，其中Fru的羰基結(jié)構(gòu)與氨基殘基反應(yīng)的程度高于Glu，反應(yīng)比Glu更活躍。二羰基化合物（如GO和MGO）與蛋白質(zhì)的氨基酸殘基發(fā)生不可逆的反應(yīng)，最終導(dǎo)致AGEs的形成。因此BSA-GO/MGO模型通常用于評(píng)估蛋白質(zhì)糖基化的中間階段。如圖1A所示，BSA-Fru中，在1%添加量下，除了CG與空白組對(duì)比不顯著外，其他不同親水膠體都能在一定程度上降低熒光性AGEs的形成。其中，XG和ALA顯著降低了熒光AGEs的熒光強(qiáng)度（＜0.05），抑制率可達(dá)34.55%和25.20%。在BSA-Glu模型中，9 種親水膠體抑制熒光AGEs生成的順序與BSA-Fru模型相似。在BSAMGO/GO模型中，XG和ALA均顯著降低熒光AGEs的形成，推測(cè)兩種膠體可能是通過阻止二羰基化合物與蛋白質(zhì)結(jié)合抑制AGEs的生成。對(duì)比BSA-GO和BSA-MGO反應(yīng)模型，后者中所有親水膠體的熒光AGEs的抑制率明顯高于前者，且與空白相比抑制效果更顯著。這說明親水膠體可能對(duì)BSA與MGO的結(jié)合具有更強(qiáng)的抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，多酚的羥基和羧基可以與MGO和GO發(fā)生親電取代反應(yīng)，而氨基酸主要是通過氨基對(duì)二羰基化合物的加合作用阻斷AGEs的形成。因此，含有羥基、氨基和羧基的親水膠體可能具有與多酚和氨基酸類似的AGEs抑制機(jī)制。在上述4 個(gè)化學(xué)模型中，不同親水膠體對(duì)AGEs形成的抑制效果不同，這可能是由于膠體中不同官能團(tuán)的親核性不同。綜上，選用AGEs抑制效果最佳的ALA和XG進(jìn)行后續(xù)研究。

圖1 9 種親水膠體對(duì)BSA-Fru（A）、BSA-Glu（B）、BSA-MGO（C）和BSA-GO（D）模型中熒光AGE生成量的影響Fig.1 Effects of nine hydrocolloids on the formation of fluorescent AGEs in BSA-Fru (A),BSA-Glu (B),BSA-MGO (C) and BSA-GO (D) models

2.2 化學(xué)模型中ALA和XG添加量對(duì)AGEs生成量的影響

2.2.1 添加量對(duì)熒光AGEs生成量的影響

由圖2A可知，ALA對(duì)化學(xué)模型中熒光性AGEs的抑制作用隨著添加量的升高而增強(qiáng)。當(dāng)添加量達(dá)到2.0%時(shí)，ALA對(duì)BSA-Fru、BSA-Glu、BSA-MGO和BSA-GO模型的熒光AGEs抑制率分別達(dá)到33.26%、21.25%、45.65%和21.07%，這說明ALA對(duì)熒光AGEs有良好的抑制效果，且抑制率與ALA的添加量呈正相關(guān)。而如圖2B所示，在BSA-Fru和BSA-Glu模型中，當(dāng)XG增加至0.5%時(shí)，熒光AGEs含量顯著降低（＜0.05），當(dāng)其添加量從0.5%增加至2.0%時(shí)，熒光AGEs含量逐漸升高。這可能是由于XG在高添加量下黏度增加，阻礙了體系內(nèi)反應(yīng)的進(jìn)行。在BSA-MGO模型中，ALA和XG的抑制效果均隨著添加量的增加而升高，推測(cè)是ALA和XG與MGO之間發(fā)生了反應(yīng)從而抑制了AGEs的生成，這表示更多的二羰基化合物變成了其他產(chǎn)物。

圖2 ALA（A）和XG（B）添加量對(duì)化學(xué)模型中熒光AGEs生成量的影響Fig.2 Effects of the levels of ALA (A) and XG (B) on the formation of fluorescent AGEs in chemical models

2.2.2 添加量對(duì)非熒光性AGEs生成量的影響

CML和CEL分別由GO和MGO形成，常被作為非熒光AGEs的典型代表。由圖3可見，BSA-Fru模型中，ALA和XG添加量對(duì)非熒光AGEs的抑制效果與熒光AGEs基本一致。不添加ALA和XG的空白對(duì)照組中CML和CEL質(zhì)量濃度分別為45.91 ng/mL和11.74 ng/mL。添加2.0% ALA反應(yīng)后模型中的CML和CEL生成量分別為32.32 ng/mL和7.62 ng/mL，分別降低了29.61%和35.12%。低添加量的XG表現(xiàn)出良好的AGEs抑制效果，當(dāng)添加0.5% XG時(shí)，反應(yīng)后模型中的游離態(tài)和結(jié)合態(tài)CML、CEL生成量分別為30.64 ng/mL和6.38 ng/mL，分別降低了33.27%和45.62%。BSA-MGO模型中的CEL和BSA-GO模型中的CML均被抑制，這可能是ALA和XG清除了模型中的MGO和GO，從而阻斷了二羰基化合物與氨基酸殘基結(jié)合生成AGEs。

圖3 ALA和XG添加量對(duì)模型中CML和CEL生成量的影響Fig.3 Effects of the levels of ALA and XG on the formation of CML and CEL in chemical models

2.2.3 添加量對(duì)MGO和GO清除率的影響

為進(jìn)一步驗(yàn)證ALA和XG清除化學(xué)模型體系中的二羰基化合物情況，將不同添加量的兩種膠體與MGO和GO進(jìn)行反應(yīng)。如圖4所示，ALA或XG對(duì)MGO和GO均有良好的清除作用。隨著添加量的增大，膠體對(duì)MGO和GO的清除率逐漸升高。當(dāng)ALA添加量為2.0%時(shí)，MGO和GO清除率分別達(dá)到34.92%和14.45%。當(dāng)XG添加量為2.0%時(shí)，MGO和GO清除率分別達(dá)到42.08%和21.48%。結(jié)合2.2.2節(jié)的結(jié)論可以推測(cè)XG在低添加量下與模型反應(yīng)體系中的MGO和GO發(fā)生加合反應(yīng)，而在高添加量下形成的黏稠狀膠體可能對(duì)MGO和GO存在吸附作用。

圖4 ALA（A）和XG（B）添加量對(duì)GO和MGO的清除效果Fig.4 Scavenging effects of ALA (A) and XG (B) on GO and MGO

2.3 烘焙條件對(duì)海綿蛋糕中AGEs含量和品質(zhì)的影響

2.3.1 烘焙條件對(duì)海綿蛋糕中AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量的影響

蛋白質(zhì)的氧化通常伴隨著AGEs的形成，蛋白氧化產(chǎn)物的含量是測(cè)定AGEs生成的一個(gè)重要標(biāo)志。在AGEs形成的過程中蛋白質(zhì)被氧化成二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸。其中，犬尿氨酸在人體內(nèi)的產(chǎn)生與神經(jīng)退行性疾?。ㄈ绨柶澓ＤY、帕金森癥等）、炎癥和抑郁癥等病癥有關(guān)。在未烘焙之前，面糊中熒光AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度為0，非熒光AGEs含量低于3 ng/mL，可忽略不計(jì)。烘焙后，如表1所示，熒光性AGEs傾向于在低溫烘焙條件下積累。在烘焙初期，熒光性AGEs快速累積達(dá)到峰值后開始出現(xiàn)下降趨勢(shì)，溫度越高達(dá)到峰值所需的時(shí)間越短。當(dāng)烘焙溫度為155 ℃時(shí)，熒光AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量直到50 min也未達(dá)到峰值。而在180 ℃條件下，35 min時(shí)出現(xiàn)熒光AGEs的峰值，隨后40 min和45 min峰值分別下降15.23%和24.55%。當(dāng)焙烤溫度為230 ℃時(shí)，熒光AGEs含量在17 min時(shí)即達(dá)到峰值，隨后大幅度下降，同時(shí)二酪氨酸含量也發(fā)生了下降，較15 min時(shí)下降了12.61%，在19 min時(shí)又出現(xiàn)上升趨勢(shì)。

表1 不同焙烤條件對(duì)海綿蛋糕的AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量的影響Table 1 Effect of different baking conditions on the contents of AGEs and protein oxidation products in sponge cakes

游離態(tài)和結(jié)合態(tài)CML含量隨著烘焙溫度升高的變化趨勢(shì)與熒光性AGEs相同，在初期快速積累，達(dá)到峰值后出現(xiàn)下降，而CEL受烘焙溫度的影響不明顯，這可能是由于烘焙強(qiáng)度的增大使CML發(fā)生分解或參與其他反應(yīng)，如形成類黑精等。高溫的烘焙方式會(huì)減少AGEs在蛋糕中的累積，如205 ℃烘焙21 min和23 min的蛋糕中熒光AGEs、非熒光AGEs及蛋白氧化產(chǎn)物含量均顯著低于其他烘焙條件下的蛋糕。

2.3.2 烘焙條件對(duì)海綿蛋糕品質(zhì)的影響

如圖5所示，溫度升高和烘焙時(shí)間延長(zhǎng)均會(huì)使海綿蛋糕的顏色加深，從而影響到消費(fèi)者的可接受度。本實(shí)驗(yàn)通過色度儀測(cè)量蛋糕的、和值，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的值顯示蛋糕的顏色變化。硬度作為評(píng)價(jià)海綿蛋糕質(zhì)構(gòu)特性的一個(gè)重要指標(biāo)，是蛋糕達(dá)到一定形變所需要的力。對(duì)于蛋糕的口感而言，水分含量越高，口感會(huì)更加濕潤(rùn)。不同烘焙條件下制備的海綿蛋糕的品質(zhì)屬性結(jié)果如表2所示，同一溫度下，隨著烘焙時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋糕的亮度降低，硬度升高，含水量降低。高溫下過度烘焙的蛋糕雖然具有較低的AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量，但其亮度過于低甚至趨近黑色，硬度過高且水分含量低，無法滿足消費(fèi)者的食用要求。155 ℃烘焙30～40 min的蛋糕烘焙程度不夠，180 ℃烘焙40 min和45 min的蛋糕外觀最佳，且蛋糕中熒光AGEs、非熒光AGEs及蛋白氧化產(chǎn)物含量均處于較低水平，但是烘焙45 min的蛋糕水分含量?jī)H為15.18%，會(huì)使口感過于干燥。綜合分析，選用180 ℃烘焙40 min作為海綿蛋糕制備的最佳烘焙條件。

圖5 不同烘焙溫度和時(shí)間下制備的海綿蛋糕的照片F(xiàn)ig.5 Photographs of sponge cakes prepared under different baking conditions

表2 不同焙烤條件海綿蛋糕的顏色、硬度及水分含量Table 2 Color parameters,hardness and moisture contents of sponge cakes prepared under different baking conditions

2.4 ALA和XG添加量對(duì)海綿蛋糕品質(zhì)、AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量的影響

2.4.1 添加量對(duì)海綿蛋糕品質(zhì)的影響

海綿蛋糕中加入適量親水膠體能夠改善結(jié)構(gòu)，提高水分含量，延長(zhǎng)貯藏時(shí)間和延緩淀粉的老化作用。添加ALA和XG的海綿蛋糕品質(zhì)屬性分析如表3所示。與空白對(duì)照組相比，除ALA添加量0.5%和1.5%以及XG添加量1.5%，其他添加量的ALA和XG對(duì)海綿蛋糕的顏色（值）均不產(chǎn)生顯著影響（＞0.05）。貯藏期蛋糕的硬度變化率與蛋糕的老化程度呈正相關(guān)，由表3可以看出，ALA和XG的加入明顯降低了放置4 d的蛋糕硬度變化率，提高了海綿蛋糕的水分含量，說明親水膠體的加入可以延緩蛋糕中淀粉的老化，這可能是因?yàn)楹Ｔ逅嵩诘案饨M織中形成保水性較好的凝膠結(jié)構(gòu)，ALA添加量的增大使得分子間相互作用增強(qiáng)，凝膠性能也更好，持水能力得到增強(qiáng)。而XG作為一種天然多糖大分子，能夠填充到蛋糕膨脹的淀粉三維網(wǎng)狀組織中，形成膜壁，從而阻礙淀粉羥基之間的締結(jié)，進(jìn)而增大海綿蛋糕的水分含量和持水能力。

表3 不同ALA和XG添加量海綿蛋糕的顏色、硬度及水分含量Table 3 Color parameters,hardness and moisture contents of sponge cakes with different levels of ALA and XG

2.4.2 添加量對(duì)海綿蛋糕中AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量的影響

熒光AGEs的熒光強(qiáng)度隨著ALA添加量的增大不斷下降，當(dāng)ALA添加量達(dá)到2%時(shí)，熒光AGEs抑制率達(dá)到最高（38.00%）。而XG對(duì)蛋糕中熒光AGEs的抑制效果與在BSA-Fru、BSA-Glu模型中的趨勢(shì)相同，隨著XG添加量的增加先降低后升高，在0.25%添加量下XG對(duì)蛋糕中熒光AGEs抑制率最高，達(dá)到43.15%。由圖6A可以看出，除了添加0.25% ALA實(shí)驗(yàn)組中′-甲酰犬尿氨酸和2.0% XG實(shí)驗(yàn)組中二酪氨酸的含量與對(duì)照組相比差異不顯著，其他添加量的實(shí)驗(yàn)組中二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸含量均顯著降低，這說明ALA和XG能夠顯著降低蛋白質(zhì)氧化的程度。其中添加在2% ALA或0.25% XG實(shí)驗(yàn)組中，二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸含量最低，分別較空白組下降了21.83%、22.48%、32.65%和34.57%、17.42%、29.07%。如圖6B所示，2.0% ALA或0.25% XG添加量下，蛋糕中CML、CEL含量也最低，游離態(tài)和結(jié)合態(tài)的CML較空白組分別下降了47.46%、49.29%和51.51%、41.61%，游離態(tài)和結(jié)合態(tài)的CEL較空白組分別下降了46.15%、36.29%和40.99%、50.29%。綜上，當(dāng)添加2.0% ALA或0.25% XG時(shí)，蛋糕中的AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量處于最低水平，這與化學(xué)模型中0.5% XG抑制率最高不一致，這可能是由于食品模型中分子間的運(yùn)動(dòng)和相互作用受到限制，XG的增稠作用也有可能抑制其與糖基化反應(yīng)的中間產(chǎn)物相互作用。

圖6 ALA 和XG添加量對(duì)海綿蛋糕中AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物生成量的影響Fig.6 Effects of the levels of ALA and XG on the formation of AGEs and protein oxidation products in sponge cakes

3 結(jié)論

在糖基化化學(xué)模型中證明了ALA和XG具有良好的熒光AGEs抑制能力，且AGEs抑制率隨著ALA添加量的增加而提高，XG在低添加量的抑制率高于高添加量，二者對(duì)蛋白氧化產(chǎn)物也有良好的抑制作用。此外，實(shí)驗(yàn)還證明了ALA或XG能夠顯著降低二羰基化合物MGO和GO含量，當(dāng)二者添加量為2.0%時(shí)，MGO清除率分別為34.92%和42.08%，GO清除率分別為14.45%和21.48%，推測(cè)原因可能是ALA和XG能夠捕獲MGO和GO形成加合產(chǎn)物。烘焙條件對(duì)蛋糕的品質(zhì)屬性和AGEs生成量均有顯著影響，隨著溫度的上升和時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋糕的顏色加深、硬度增加、水分含量降低。蛋糕中游離態(tài)和結(jié)合態(tài)的CML、CEL含量均隨著烘焙時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)，焙烤溫度升高會(huì)使CML積累量的峰值提早達(dá)到，CEL則受溫度影響較小。結(jié)合品質(zhì)屬性和AGEs含量，確定了最佳烘焙條件為180 ℃烘焙40 min。蛋糕中親水膠體最佳添加量為2.0% ALA或0.25% XG，在此濃度下，蛋糕的品質(zhì)屬性良好且AGEs含量較低。