南昌大学陈奕教授等:EGCG-亲水胶体复合体系对油炸花生米中丙烯酰胺与5-羟甲基糠醛的协同抑制作用

南昌大学的董瑞红、王丽娜、龙佑、朱梦婷、王玉婷、李昌、陈奕为有效调控油炸花生米中丙烯酰胺(acrylamide, AA)和5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural, 5-HMF)等热反应危害物的生成,构建了表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate, EGCG)与3种亲水胶体(壳聚糖、海藻酸钠、刺槐豆胶)的复合处理体系,系统考察其对油炸花生米中AA、5-HMF及天冬酰胺和中间产物α-二羰基化合物的干预效果。结果显示,单独浸泡EGCG水溶液(100 μg/mL)对AA [原始为(120.42±3.64) ng/g,降为(113.93±5.73) ng/g,抑制率5.40%±0.27%]和5-HMF[原始为(7.15±0.13) μg/g,降为(5.90±0.26) μg/g,抑制率17.48%±0.77%]的抑制作用较为有限(P>0.05),而EGCG与质量分数为1%刺槐豆胶复合处理展现出显著的协同效应,对AA和5-HMF抑制率分别为25.31%±0.30%和29.65%±2.74%(P<0.05)。此外,与未浸泡处理的油炸花生米(对照组)相比,浸泡EGCG水溶液并浸泡亲水胶体水溶液的油炸花生(处理组)显著影响了天冬酰胺的残留水平(P<0.05),处理组中天冬酰胺含量均高于对照组[(120.99±0.99)～(165.49±6.27) μg/g],其中以EGCG与质量分数为1%的刺槐豆胶水溶液组含量最高[(165.49±6.27)μg/g]。此外,与EGCG组相比,EGCG与质量分数为1%刺槐豆胶复合处理显著降低了α-二羰基化合物的水平(P<0.05),其中二乙酰和乙二醛的抑制率分别达到51.15%±1.09%和70.78%±5.01%。希望研究可为油炸食品中AA和5-HMF的协同抑制机制研究提供理论参考,为更安全、优质的油炸食品开发提供技术支撑。

花生(Arachishypogaea L.),又名“长生果”、“落花生”,作为一种重要的全球性经济作物,属于豆科落花生属一年生草本植物。花生独特的开花授粉后子房柄下扎入土结果的生长习性,使其在世界农业中独具特色。花生原产于南美洲,现已广泛栽培于亚洲、美洲及非洲等众多地区,成为许多国家农民收入与油脂蛋白的重要来源。中国是世界花生生产与消费大国。根据联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)的权威统计数据,2023年度中国花生产量高达1 927万t,以显著优势稳居全球首位^[1]。这一产量规模不仅体现了中国在花生种植领域的强大实力,也背后关联着庞大的产业链与消费市场。花生富含优质植物蛋白、碳水化合物、不饱和脂肪酸,兼具多种B族和E族维生素及镁、锌、铁等矿物质,因而具备较高的营养价值与多种生理功能^[2]。在加工过程中,油炸工艺由于可在短时间内通过美拉德反应与油脂轻度氧化赋予食品浓郁的香气、诱人的金黄色泽与酥脆的口感,且操作简便,成为最受欢迎的花生米加工方式之一^[3]。然而,美拉德反应过程中也会伴随生成一些潜在的有害物质,如丙烯酰胺(acrylamide, AA)和5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural, 5-HMF)等。其中,AA具有明确的神经毒性,被国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer,IARC)列为2A类“可能对人类致癌”的物质^[4]。而5-HMF也被证实在体内可能对多种器官造成毒性损伤^[5]。目前,针对单一危害物的抑制机制研究相对成熟,但在多种危害物的协同防控方面仍存在较大挑战,主要原因在于复杂食品基质中热反应路径的多阶段、多靶点特性,以及各类危害物生成机制之间的交叉影响。考虑到AA与5-HMF常在食品油炸过程中同步生成,如何实现对其协同抑制,已成为食品安全研究中的关键科学问题。

表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate, EGCG)是一种天然黄烷-3-醇类化合物,广泛存在于茶叶中,具有良好的生物安全性。EGCG抗氧化、抗炎、降血糖、免疫调节与代谢调控等多重生理活性已被广泛报道^[6];广泛存在于茶叶中,生物安全性高。近年来,EGCG对食品加工过程中危害物的预防与调控方面的应用价值日益凸显^[7],其对美拉德伴生危害物形成的显著抑制作用已得到广泛证实。Fu等^[8]研究表明绿茶提取物中的EGCG可显著抑制烘焙面包中AA的生成,添加0.2% EGCG可使AA含量较对照组降低37%。Zhou等^[9]报道EGCG涂层能有效阻断油炸肉制品中5-HMF的形成。然而,由于EGCG溶解性较低,在实际食品体系中常出现感官品质下降的问题,这限制了其在食品工业中作为抑制剂的广泛应用。亲水胶体如壳聚糖、海藻酸钠和刺槐豆胶属于天然高分子多糖,具有良好的水溶性、热凝胶性、乳化性以及较高的生物相容性,被广泛应用于烘焙和油炸食品中形成可食性致密膜层。它们可通过阻隔反应物迁移、降低油脂渗透性以及捕获游离氨基/羟基基团来减缓美拉德反应进程,从而显著改善食品的质构与色泽稳定性^[10-12]。Zeng等^[13]发现果胶与海藻酸的联合应用能有效降低油炸薯片中的AA生成量。Ma等^[14]亦报道茶渣膳食纤维可显著降低曲奇饼干中的5-HMF含量。因此,基于EGCG在化学调控方面的潜力,其与食品亲水胶体的协同应用有望实现对多类有害美拉德反应产物的多靶点、协同抑制。

基于此,本研究以花生米为对象,分别采用不同质量浓度的EGCG水溶液及其与3种不同质量分数的食品亲水胶体水溶液(壳聚糖、海藻酸钠和刺槐豆胶)的复合处理,结合超高效液相色谱(UPLC)和超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱法(UPLC-QQQ-MS/MS)分析技术,系统评估EGCG-亲水胶体复合体系对油炸花生米中AA、5-HMF、天冬酰胺(asparagine, Asn, AA的前体物质)以及美拉德中间产物α-二羰基化合物的协同抑制作用。希望研究可为AA与5-HMF在油炸食品中的协同抑制提供系统性的理论基础,为构建可推广的安全控制技术方案奠定基础,对提升油炸食品的品质与安全性有参考价值。

1.1 材料与试剂

研究所用花生样品为河南淳深贸易有限公司提供的豫花9326花生(Virginia型)。该品种为典型大花生,籽粒规格为40/50(意为每盎司花生在40～50粒,约合每粒质量0.57～0.71 g),荚果为普通型、茧形结构,果腰较浅,果嘴钝。荚壳网纹清晰且较深,外观完整度高。籽仁呈椭圆形,颗粒饱满、大小均匀,种皮颜色为粉红色,色泽鲜艳。AA、5-HMF、喹喔啉、3-脱氧葡萄糖酮(3-deoxyglucosone, 3-DG)、乙二醛(glyoxal, GO)、甲基乙二醛(methylglyoxal, MGO)、丁二酮(diacetyl, DA)、2,3-二甲基喹喔啉、2-甲基喹喔啉、¹³C₃-AA、¹³C₆-5-HMF,美国Sigma-Aldrich公司;甲酸,色谱级,上海安谱科技有限公司;乙腈和甲醇,色谱级,德国Merck公司;蒸馏水,广州屈臣氏公司;亚铁氰化钾、硼酸、磷酸氢二钾(K₂HPO₄)、邻苯二胺、磷酸二氢钾(KH₂PO₄)、乙酸锌、石油醚(30～60 ℃沸程)、氢氧化钠(NaOH),上海阿拉丁生化科技有限公司;盐酸标准溶液(0.1 mol/L),深圳市博林达科技有限公司;聚醚砜针式过滤器(0.22 μm)、HLB固相萃取小柱(60 mg,3 mL),上海安谱科技有限公司。

1.2 仪器与设备

HY-81R型单杠单筛油炸机,佛山市南海区琼瑞贸易有限公司;3K15型高速离心机,德国Sigma公司;1290-6460型超高效液相色谱-质谱联用仪 [配备Synergi Hydro-RP色谱柱(2 mm×150 mm×4 μm,美国Phenomenex公司)和CNW Athena NH₂-RP 氨基柱(4.6 mm×250 mm×5 μm,上海安谱实验科技股份有限公司)],美国Agilent公司;HH-SJ型数显恒温磁力搅拌油浴锅,江苏省常州市金坛友联仪器研究所;IKA Vortex Genius 3型振荡器,德国IKA仪器设备有限公司;ME104E型电子天平,梅特勒-托利多仪器有限公司;TDL-5A型离心机,上海安亭科学仪器厂。

1.3 实验方法

1.3.1 EGCG-亲水胶体复合体系的构建

首先,配制质量浓度分别为1、10、100、1 000、5 000 μg/mL的 EGCG 水溶液。同时,分别配制壳聚糖、海藻酸和刺槐豆胶的水溶液,每种胶体均配制质量分数为 0.1%、0.5%、1%、2% 的系列溶液。将去壳花生米在100 ℃的热水中浸泡5 min后置于烘箱中烘干1 h,将花生米按m(花生米)∶V(EGCG溶液)=3 g∶10 mL的比例,分别浸泡于不同质量浓度的EGCG水溶液中1 h。随后,将经EGCG处理的花生米继续按m(花生米)∶V(亲水胶体溶液)=3 g∶10 mL的比例分批浸泡于上述不同质量分数的壳聚糖、海藻酸、刺槐豆胶中1 h,捞出后置于室温下风干20 min,以未浸泡处理的花生米作为对照组。

1.3.2 油炸花生米的制备

以花生油作为炸制介质,置入油炸机并预热至160 ℃。将风干后的花生米在上述油温下油炸4 min,炸结束后迅速捞出并沥油,得到以下3组样品:对照组(未进行浸泡处理的花生米)、EGCE组(花生米经1～5 000 μg/mL EGCE 溶液浸泡处理后进行油炸)及EGCG+亲水胶体组(花生米经EGCG水溶液与亲水胶体水溶液联合浸泡后油炸,包括EGCG+质量分数为0.1%～2%的壳聚糖、EGCG+质量分数为0.1%～2%的海藻酸钠、EGCG+质量分数为0.1%～2%的刺槐豆胶。所有样品油炸后自然冷却至室温,随后采用食品级包装袋密封包装,并置于-20 ℃ 条件下保存备用。

1.3.3 油炸花生米提取液的制备

称取0.5 g研磨后的花生米样品于50 mL离心管中,加入10 mL超纯水,使用振荡器振荡混匀1 min。随后以10 000 g离心10 min,取5.0 mL上清液,加入等体积正己烷,继续振荡1 min后,再以5 000×g离心10 min。离心结束后弃去上层正己烷,保留下层水相,并置于-20 ℃冰箱中保存备用。每组样品平行操作3次。

1.3.4 AA与5-HMF的测定

称取0.1 g花生米粉末置于离心管中,加入2 mL超纯水,依次加入60 μL ¹³C₆-5-HMF(10 ng/μL)同位素内标溶液。按 V(氯仿)∶V(甲醇)=2∶1的比例配制氯仿/甲醇混合溶剂,并加入 4 mL至样品中进行除脂处理。将样品置于室温的恒温振荡水浴锅中,在180 rpm条件下振荡提取10 min,然后以4 000 g离心10 min。将上清液转移至新的离心管中以待后续净化。采用HLB固相萃取小柱进行净化处理,依次用3 mL甲醇和3 mL超纯水对小柱进行活化和平衡,弃去活化液后,将0.5 mL上清液上样,随后用1 mL超纯水洗脱,收集洗脱液,并通过0.22 μm 针式过滤器过滤,滤液进行后续分析。色谱条件为:流动相为甲醇(A)和体积分数0.1%甲酸水溶液(B),流速0.3 mL/min;梯度洗脱程序为:0～3 min,B相从95%降至80%;3～5 min,从80%升至95%;5～8 min,维持在95%。采用Phenomenex Synergi Hydro-RP色谱柱(2 mm×150 mm×4 μm)进行分离,柱温保持在30 ℃,进样体积为 1.0 μL。

1.3.5 天冬酰胺的测定

取1.3.3节制得的花生米提取液1 mL,加入1 mL乙腈,室温下以10 000 g离心10 min,取1 mL上清液经0.22 μm有机滤膜过滤后,稀释100倍,用于UPLC-QQQ-MS/MS进行测定。色谱条件如下:流动相为乙腈(A)与体积分数为0.1%甲酸水溶液(B),进样体积为1 μL,流速0.3 mL/min,利用Synergi Hydro-RP色谱柱(2 mm×150 mm×4 μm)进行分离,柱温保持在30 ℃,梯度洗脱程序:0～2.0 min,70% A;2.0～2.1 min,A 相由 70% 线性降至 5%;2.1～3.0 min,A相由 5% 线性升至 70%;3.0～10.0 min,保持 70% A。质谱条件:采用多反应监测模式(MRM),电喷雾电离源正离子(ESI+)模式,仪器参数为:干燥气温度350 ℃,气流速率12 L/min,雾化器压力35 psi,毛细管电压3 500 V,鞘气温度350 ℃,鞘气流速9 L/min,喷嘴电压500 V。Asn的定量离子对为 m/z 133 → 74,定性离子对为 m/z 133 → 87 和 m/z 133 → 98。

1.3.6 α-二羰基化合物的测定

量取0.4 mL花生米提取液置于离心管中,按V(乙腈)∶V(水)=5∶3的比例配制乙腈-水混合溶剂,并加入 1.6 mL 至样品中,涡旋混匀 30 s。随后以10 000×g离心10 min。取1 mL上清液,依次加入300 μL 体积分数为0.5%邻苯二胺溶液(含10 mmol/L 二乙烯三胺五乙酸)和300 μL 0.5 mmol/L磷酸钠缓冲液(pH=7.0),于室温避光条件下反应12 h。反应结束后,取混合液经 0.22 μm 有机系针式滤器过滤,所得滤液用于UPLC-QQQ-MS/MS 分析。色谱条件如下:流动相为60%甲醇(A)与40%的0.1%甲酸水(B),采用等度洗脱模式,流速0.25 mL/min,进样量1 μL,柱温30 ℃。质谱检测采用电喷雾正离子模式(ESI+)及多反应监测(MRM)。离子源与接口参数设置为:干燥气流速 12 L/min,雾化气压力 35 psi,干燥气温度 350 ℃,毛细管电压 3 500 V,电子倍增管电压 500 V。α-二羰基化合物的定性与定量离子对见表1。

表1 α-二羰基化合物的定性及定量离子

Tab.1 Qualitative and quantitative ion of α-dicarbonyl

compounds

1.4 数据处理

所有实验均重复3次,结果以平均值±标准差(SD)表示。数据统计分析采用IBM SPSS Statistics 26.0 软件进行,组间差异通过方差分析(ANOVA)并辅以Duncan多重比较检验进行评估,差异具有统计学意义以 P<0.05 表示。图表绘制采用Origin 2018 和GraphPad Prism 10软件完成。

2.1 AA和5-HMF测定的结果分析

AA与5-HMF含量的测定结果见图1,可以发现,不同浓度EGCG预处理对油炸花生米中AA和5-HMF的生成具有显著影响。花生经(0～5 000)μg/mL EGCG浸泡油炸后,AA含量呈“低抑高促”双相效应,整体分布在(113.92～217.50)ng/g。其中,以100 μg/mL EGCG组的抑制作用最强,AA含量由(120.42±3.64)ng/g降至(113.93±5.73)ng/g,较对照组降低5.40%。推测该浓度下EGCG可有效捕获α-二羰基化合物的活性羰基基团(CO),阻断AA的进一步生成^[8]。然而,当质量浓度继续升高时,其抑制效果减弱,5 000 μg/mL处理组AA含量升至对照组的1.88倍(P<0.05)。这与Huang等^[15]的研究结果类似,在向低水分条件下的美拉德反应体系中添加(1～10 000)μg/mL EGCG后,AA生成呈现“低抑高促”双相效应,其中在1 000 μg/mL时AA生成量达到峰值。

不同大小写字母表示组间数据存在显著性差异(P<0.05)。

图1 不同质量浓度 EGCG 对油炸花生米中AA与5-HMF含量的影响

Fig.1 Effect of different mass concentrations of EGCG on AA and 5-HMF content in fried peanuts

由图1可知,EGCG对5-HMF生成的影响亦表现出浓度依赖性。除最低质量浓度(1 μg/mL)外,其余处理组均显著降低5-HMF含量[(4.17～8.65)μg/g,抑制率17.48%～41.63%](P<0.05),其中,5 000 μg/mL组效果最为显著。Qi等^[5]的研究相一致,其证实黄烷-3-醇类化合物可有效阻断美拉德反应模拟体系及油炸薯片中5-HMF的形成。综合AA和5-HMF的生成趋势及抑制效果,100 μg/mL EGCG被确定为本研究中多酚处理的最适浓度,并作为后续EGCG水溶液与亲水胶体水溶液协同处理的基础浓度,以期实现对美拉德反应中有害产物AA和5-HMF的协同抑制。在该最优处理条件下,油炸花生米中5-HMF含量由(7.15±0.13)μg/g降至(5.90±0.26)μg/g,抑制率为17.48%±0.77%(P<0.05)。

在100 μg/mL EGCG水溶液中预处理后,再分别浸泡不同质量分数的3种亲水胶体水溶液,其对油炸花生米中AA和5-HMF的抑制效果的结果见图2。由图2可知,与未浸泡处理的对照组相比,仅经EGCG处理的样品中AA和5-HMF含量反而显著升高(P<0.05),这一现象可能归因于水浸泡过程促进花生中氨基酸的释放,同时提高还原糖水平与水分活度,从而增加美拉德反应底物的可利用性^[7]。另外,EGCG可能作为胁迫信号,诱导底物释放并削弱细胞结构。高温油炸下,EGCG可转为促氧化剂,间接促进AA和5-HMF生成^[9,15]。

不同小写字母表示不同种类的亲水胶体水溶液处理后各组之间的AA与5-HFM含量差异显著(P<0.05);不同大写字母则代表不同质量分数亲水胶体水溶液处理后各组之间AA与5-HFM含量差异显著(P<0.05)。

图2 EGCG 与不同质量分数亲水胶体水溶液复配对油炸花生米中AA与5-HMF形成的影响

Fig.2 Effects of EGCG combined with hydrophilic colloids at different mass fractions on formation of AA and 5-HMF in fried peanuts

EGCG水溶液与不同浓度亲水胶体水溶液复配对炸花生米中AA的影响结果见图2(a),可以发现,EGCG与亲水胶体水溶液复合处理后,除EGCG+1%壳聚糖外,其余组合均降低了AA含量(198.81～756.47 ng/g),其中EGCG+1%刺槐豆胶组效果最佳,AA降至(198.81±2.38)ng/g,抑制率25.31%±0.30%(P<0.05),而其他处理组均不同程度地促进了AA的积累。值得注意的是,尽管EGCG与亲水胶体水溶液复配显示一定协同抑制作用,但整体效果仍有限。部分处理组合的AA和5-HMF抑制率未能显著超过单独EGCG处理,这可能由于不同亲水胶体在结构和与多酚相互作用特性上存在差异,可能影响其阻断美拉德反应或焦糖化反应的效率。该现象提示,在进一步优化复合处理方案时,需要综合考虑多酚浓度、胶体种类及处理工艺,以期实现对AA和5-HMF的更高效协同抑制。Champrasert等^[16]的研究报道,马铃薯油炸前分别采用质量分数为1%海藻酸钠、1%果胶和1%壳聚糖溶液处理可显著抑制丙烯酰胺的形成,抑制率为54%、51%和41%,这一研究揭示了不同种类水胶体在抑制效率上存在的显著差异。由图2(b)可知,EGCG与亲水胶体水溶液复配均降低了5-HMF含量(4.35～15.70)μg/g,抑制效果依次为EGCG+刺槐豆胶 >EGCG+海藻酸钠 >EGCG+壳聚糖,整体抑制率为6.87%～47.55%。其中EGCG+海藻酸钠和EGCG+刺槐豆胶表现出浓度依赖性,EGCG+1%刺槐豆胶组效果最优,5-HMF降至(5.83±0.54)μg/g,抑制率29.65%±2.74%。Mousa等^[10]研究表明,亲水胶体(如果胶、阿拉伯胶、羧甲基纤维素)可通过形成致密网状结构调控体系水分迁移,从而减缓美拉德和焦糖化反应,减少5-HMF等危害物生成。综合结果可见,质量分数为1%刺槐豆胶与EGCG复配在协同抑制AA和5-HMF方面效果最为显著,为优化热加工食品中危害物防控提供了参考。

2.2 天冬酰胺测定的结果分析

Asn是美拉德反应中最主要的氨基酸底物,其含量与AA的生成密切相关^[15]。EGCG单独处理以及其与3种亲水胶体水溶液(壳聚糖、海藻酸钠、刺槐豆胶)复合处理对油炸花生米中Asn含量的影响结果见图3。由图3(a)可知,与未处理对照组相比,单独EGCG预处理在不同浓度下均未显著降低油炸花生米中Asn的残留量(P>0.05)。推测其主要作用机制在于EGCG分子中的酚羟基与脂质氧化过程中生成的自由基发生反应,形成稳定的苯氧自由基,从而有效阻断脂质氧化产物—如丙烯醛的生成,进而减少了AA的形成^[17]。如图3(b)所示,在EGCG+0.1%刺槐豆胶复合处理组中,Asn残留量最高,达到(165.49±6.27)μg/g,其次为EGCG+2%壳聚糖复合处理组,为(163.91±5.40) μg/g。该结果表明,这两种复合处理可能减缓了Asn在美拉德反应中的消耗,从而延缓反应进程,间接抑制了AA的生成。Chang等^[18]的研究也支持了该观点,他们发现壳聚糖分子上的氨基能够与Asn竞争参与美拉德反应,或与还原糖(如葡萄糖、果糖)中的羰基发生反应,形成壳聚糖-美拉德反应产物,从而有效减少AA等有害产物的生成。上述反应在一定程度上延缓了美拉德反应的进程,从而有效降低了体系中有害美拉德反应产物的生成。相较而言,EGCG+不同浓度海藻酸钠的复合处理均显著降低了油炸花生米中Asn含量,残留范围为120.99～150.24 μg/g(P<0.05),显示其具有较强的Asn去除能力。

不同小写字母表示不同种类的亲水胶体水溶液处理后各组之间的Asn含量差异显著(P<0.05);不同大写字母则代表不同质量分数亲水胶体水溶液处理后各组之间的Asn含量差异显著(P<0.05)。

图3 EGCG及其与不同亲水胶体水溶液复配对炸花生米中Asn含量的影响

Fig.3 Effect of EGCG and EGCG combined hydrophilic colloids solutions on asparagine level in fried peanuts

结合图3结果推测,在EGCG+亲水胶体水溶液构建的复合体系中,EGCG可通过其自由基清除作用,阻断AA前体物质(如α-二羰基化合物)形成;而多糖类亲水胶体由于其分子结构中含有丰富的氢键供体和受体位点,可能与氨基酸、还原糖或中间反应产物之间发生氢键结合、静电吸附等非共价作用,从而降低这些反应底物的迁移能力,间接抑制了羰氨反应的发生,进而减少了AA的生成^[19-20]。EGCG水溶液与不同亲水胶体水溶液的协同处理不仅在一定程度上保留了Asn底物,还通过多重机制干预美拉德反应路径,为实现AA的有效控制提供了新策略。

2.3 α-二羰基化合物测定的结果分析

α-二羰基化合物(3-DG、DA、MGO和GO)是美拉德反应及焦糖化反应中的关键中间产物,其含量与丙烯酰胺(AA)和5-羟甲基糠醛(5-HMF)的生成具有显著相关性^[21]。EGCG水溶液及其与3种食品亲水胶体水溶液复合处理对油炸花生米中α-二羰基化合物含量[3-脱氧葡萄糖酮(3-DG)、乙二醛(GO)、甲基乙二醛(MGO)和二乙酰(DA)]形成的影响结果见图4与表2。

不同小写字母表示在相同添加量下,不同种类亲水胶体水溶液处理后各组之间DA与GO含量差异显著(P<0.05);不同大字母表示在同一亲水胶体水溶液种类下,不同质量分数亲水胶体水溶液处理后各组之间3-DG和MGO含量差异显著(P<0.05)。

图4 EGCG水溶液及其与不同亲水胶体水溶液复配对油炸花生米中α-二羰基化合物形成的影响

Fig.4 Effect of EGCG and EGCG combined hydrophilic colloids solutions on formation of α-dicarbonyl compounds in fried peanuts

表2 EGCG水溶液和亲水胶体水溶液对油炸花生米中α-二羰基化合物形成的影响

Tab.2 Effect of EGCG and EGCG combined hydrophilic colloids solutions on formation of α-dicarbonyl compounds in fried peanuts

同列不同小写字母表示差异极显著(P<0.01)。

由图4(a)可知,EGCG单独处理组中仅对3-DG的含量表现出显著抑制作用,3-DG的含量为1.82～3.48 μg/g。其中,100 μg/mL EGCG处理组的抑制效果最为明显,抑制率达到38.9%(P<0.05)。同时,由图4(b)可知,该处理组对MGO含量也有显著抑制作用,其含量为0.39 μg/g,抑制率为38.84%。这与Tu等^[6]研究结果类似,其研究表明,在黑蒜加工过程中添加EGCG能够有效降低3-DG和MGO的生成,从而阻断5-HMF的进一步形成。由图4(c)和表2可知,相较于对照组和EGCG单独处理组,EGCG水溶液与3种亲水胶体水溶液复合处理可显著降低油炸花生米中DA和GO的含量(P<0.05),其含量范围分别为3.83～4.97 μg/g(GO)。不同复合体系中,对DA含量的抑制效果依次为EGCG+刺槐豆胶 >EGCG+海藻酸钠 >EGCG+壳聚糖。其中,EGCG+0.5%刺槐豆胶复合处理组对DA的抑制率最高,达到52.93%;而EGCG+2%海藻酸钠复合处理组对GO的抑制效果最显著,抑制率高达85.31%。此外,EGCG+1%刺槐豆胶复合处理对DA和GO的含量亦有显著抑制作用,抑制率分别为51.15%和70.78%。推测其机制可能为EGCG与亲水胶体形成的协同凝胶网络结构,能够对美拉德反应前体物质进行物理包埋与空间限制,从而降低其在反应体系中的有效接触频率,进而减少α-二羰基化合物的生成^[22]。综上,本研究中的EGCG与亲水胶体的协同作用,使得食品体系具有一定的抗氧化活性,从而能够清除反应过程中生成的自由基或过氧化物,抑制碳基链的断裂,从源头减少α-二羰基化合物的形成^[23]。

以EGCG水溶液联合3种亲水胶体水溶液(壳聚糖、海藻酸钠、刺槐豆胶)对花生米进行浸泡预处理,系统评估了不同处理对油炸花生米中AA和5-HMF生成的协同抑制效果的影响。结果发现,单独采用不同质量浓度的EGCG水溶液浸泡对AA和5-HMF的协同抑制效果有限,其中质量浓度为100 μg/mL EGCG处理可使油炸花生米中AA含量由(120.42±3.64) ng/g降低至(113.93±5.73)ng/g(抑制率5.40%±0.27%),5-HMF含量由(7.15±0.13)μg/g降低至(5.90±0.26)μg/g(抑制率达17.48%±0.77%)。在EGCG水溶液与3种亲水胶体水溶液复合处理体系中,EGCG+1%刺槐豆胶的复合浸泡处理对AA和5-HMF的抑制效果最为显著,抑制率分别达到25.31%±0.30%和29.65%±2.74%。同时,该复合处理显著降低了油炸花生米中α-二羰基化合物的含量,并提升了天冬酰胺含量。研究成果旨在为食品加工过程中美拉德反应伴生危害物的精准防控提供从分子机制到产业应用的完整解决方案,并实现相关技术在休闲食品领域的产业转化。未来研究将重点关注相关成分的人体生物利用度评价及基于个性化营养需求的干预策略开发。

参考文献：略

基金项目：国家重点研发计划项目(2019YFE0106000);江西省科技合作专项项目(20212BDH80001)。Foundation: National Key Research and Development Program of China (2019YFE0106000); Jiangxi Provincial Special Program for Science and Technology Cooperation (20212BDH80001).

制作：赵宇飞

编辑：李宁

审核：叶红波 张逸群