肌肉蛋白-杂环胺结合物的生成途径及体外消化规律的研究

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杂环胺(heterocyclic amines,HAs)是在高温烹调富含动物源蛋白质的原料过程中,生成的一类具有致癌致突变作用的杂环芳香族化合物,目前对HAs的研究多是以葡萄糖、肌酸(酐)和游离氨基酸反应生成的游离态HAs为主。然而,肉类中蛋白质含量约20%,远远高于葡萄糖、肌酸(酐)和游离氨基酸的含量(0.1%~0.5%),肌肉蛋白很可能会参与美拉德反应生成以肌肉蛋白-HAs结合物形式存在的HAs(肌肉蛋白结合态HAs)。前期研究表明结合态HAs在牛肉饼中的水平可达μg/g,且毒性较强的IQ、Me IQ和AαC等HAs易于以结合态存在,经体外消化后可部分转化为游离态HAs。因此,蛋白结合态HAs不容忽视,但目前鲜被报道。为了有针对性地在加工过程中抑制蛋白结合态HAs的产生及降低其在体内的毒性作用,阐明其生成途径及其消化规律尤为重要。因此,选取了肌浆蛋白(sarcoplasmic protein,SP)和肌原纤维蛋白(myofibrillar protein,MP)两大类主要的肌肉蛋白,建立了SP/MP+HAs、SP/MP+肌酸(酐)+葡萄糖两类模拟体系,结合实际的烤牛肉饼体系,采用超高效液相色谱串联三重四极杆质谱技术同步测定17种HAs,探究了以肌肉蛋白结合态HAs的可能生成途径,加热温度和时间对其生成的影响,在不同消化阶段的释放规律,及一些常见的肉类搭配膳食成分(调味料和果蔬)对其在体外消化过程中释放的影响。通过建立SP/MP+HAs和SP/MP+肌酸(酐)+葡萄糖两类模拟体系分别证实了肌肉蛋白结合态HAs的两条生成途径:肌肉蛋白与游离HAs直接加合生成(途径1);肌肉蛋白取代游离氨基酸参与美拉德反应生成(途径2)。SP结合态HAs更易于经途径1生成,大多数游离态HAs与SP的结合率>80%;MP结合态HAs更易于经途径2生成,90°C加热10 min后即生成8种结合态HAs,总量206.28±13.97 ng/100 mg MP,种类和含量都高于SP。SP和MP都易于生成结合态β-咔啉类(≥62.99%)、喹啉类、吡啶类和α-咔啉类HAs。探究了SP/MP+肌酸(酐)+葡萄糖模拟体系中不同加热温度(90°C、120°C、150°C和180°C)和时间(10 min、20 min、30 min和40 min)对SP/MP结合态HAs生成的影响。结果表明,90°C~120°C下短时间加热即可形成大多数结合态HAs,主成分分析显示90°C~120°C时加热温度和时间影响并不显著(P>0.05),150°C时一些HAs显著增加(P<0.05)或开始形成,180°C时含量增加最显著(P<0.05),且随加热时间变化最快。结合态HAs始终高于游离态HAs,180°C/40 min时含量最高,SP体系产生了452.06±33.32ng/100 mg SP的结合态HAs,MP体系则产生了387.01±37.50 ng/100 mg MP。用α-淀粉酶、胃蛋白酶、胰酶和胆盐分别体外模拟口腔、胃、肠道中的消化,探究SP/MP+肌酸(酐)+葡萄糖模拟体系(180℃加热40 min)中的结合态HAs经历不同消化阶段(口腔、口腔-胃、口腔-胃-肠道)后的转化规律。结果表明,结果表明,初始游离态HAs总量分别为97.40±7.75 ng/100 mg SP和15.12±1.33 ng/100 mg MP。经过口腔和胃消化后无显著变化(P>0.05)。大部分SP/MP结合态HAs在肠道发生释放,使游离态HAs显著增加(P<0.05)。结合态HAs在SP体系中总释放率为36.67%,在MP体系中总释放率为68.09%。β-咔啉类释放率最高(34.41%~88.20%),容易被消化酶所水解而转化为游离态HAs。将辣椒粉、苹果及洋葱以不同添加量加入到经180°C热处理40 min后的SP/MP+肌酸(酐)+葡萄糖的模拟体系中,与肌肉蛋白结合态HAs同时进行体外消化,以考察它们对肌肉蛋白结合态HAs在体外消化过程中的影响。结果表明,它们都能在一定程度上促进SP/MP结合态HAs向游离态HAs的转化。MP模拟体系中对照组游离态HAs总量为4.57±0.61 ng/100 mg MP,1.0%辣椒最高使其显著增至对照组的20.44倍(P<0.05);苹果和洋葱组呈现浓度依赖性,最高分别使其显著增至对照组的41.56倍和33.28倍(P<0.05)。SP模拟体系中对照组游离态HAs总量为147.72±28.47 ng/100 mg SP,1.5%辣椒粉使其显著增长了43.43%(P<0.05);苹果和洋葱组均呈现浓度依赖性,最高分别使其显著增长了54.45%和56.06%(P<0.05)。相比于MP体系,添加物在SP体系中的促增长作用明显较小且产生显著影响的HAs种类较少。在基质复杂的牛肉饼体系中进一步探究了不同添加量的辣椒粉、苹果和洋葱与结合态HAs同时摄入对结合态HAs在体外消化过程中释放率的影响。牛肉饼体系中对照组的游离态HAs总量为111.54±9.54 ng/g,1.5%辣椒粉使其显著增长了28.80%(P<0.05);苹果和洋葱同样呈现浓度依赖,最高分别使其显著增长了104.17%和124.78%(P<0.05)。三种添加物对牛肉饼中游离态HAs的促增长率总体介于SP体系和MP体系之间,但更接近于SP模拟体系。
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