涡旋辅助机械化学萃取结合HPLC分析肉类辅酶Q10：烹饪与辐照对稳定性的影响及黑胡椒油的协同保护作用

《Food Analytical Methods》：Vortex-Assisted Mechanochemical Extraction and HPLC Analysis of Coenzyme Q10 in Meat: Impact of Cooking and Irradiation on Stability

本研究针对食品加工过程中辅酶Q10(CoQ10)易降解的问题，开发了一种绿色高效的涡旋辅助机械化学萃取(VAME)结合高效液相色谱(HPLC)的分析方法，并系统评估了传统烹饪（微波、油炸、烤箱烧烤）与非热辐照（UV、HeNe激光）对强化CoQ10的牛肉糜中CoQ10稳定性的影响。研究发现，微波烹饪结合黑胡椒油强化能最佳保留CoQ10，而HeNe激光预处理展现出协同增强效应。该方法线性良好(R2>0.998)、灵敏度高(LOD 0.11 mg/kg)，为功能性肉制品开发提供了新策略。

　　

在当今追求健康饮食的潮流中，肉类作为日常饮食的重要组成部分，其营养价值备受关注。辅酶Q₁₀(Coenzyme Q10, CoQ10)，作为一种脂溶性的类维生素苯醌化合物，是细胞能量生产（特别是线粒体电子传递链）中的关键辅因子，同时也是一种强大的内源性抗氧化剂，对人体健康具有多种益处，例如改善心脏健康、抗衰老等。肉类、鱼类、坚果和一些油脂是CoQ10最丰富的膳食来源。然而，CoQ10分子对热、光、氧等条件非常敏感，在食品加工和烹饪过程中容易发生降解，这极大地限制了其在功能性肉制品中的应用潜力。传统的热加工方式，如烹饪，不可避免地会导致CoQ10的损失，而一些非热杀菌技术，如紫外线(UV)辐照，虽然能有效保证微生物安全，但其高能光子也可能促进氧化反应，降解对光敏感的生物活性物质。因此，如何在对肉类进行加工的同时，最大限度地保留或增强其固有的或强化添加的CoQ10含量，成为了食品科学领域一个亟待解决的重要问题。

另一方面，CoQ10的提取和定量分析本身也面临挑战。从肉类等复杂食品基质中高效、环保地提取CoQ10是准确评估其含量的前提。传统的提取方法往往耗时、耗溶剂且回收率不高。因此，开发快速、绿色、高效的样品前处理技术同样至关重要。

为了解决上述问题，由Salma N. Salman、Elham ElSayed、Ahmed M. Hamed和Helmy Hassan组成的研究团队在《Food Analytical Methods》期刊上发表了他们的最新研究成果。他们旨在建立一种新型的样品前处理方法，并探索一种结合非热激光技术和天然抗氧化剂的创新策略，以增强CoQ10在加工肉类中的稳定性。

为开展本研究，研究人员主要应用了以下几项关键技术方法：首先，开发并验证了涡旋辅助机械化学萃取(Vortex-assisted mechanochemical extraction, VAME) 方法，用于从牛肉糜样本中提取CoQ10，该方法结合了涡旋震荡、珠磨均质和声波处理，显著提高了提取效率并减少了有机溶剂的使用。其次，采用高效液相色谱(High-performance liquid chromatography, HPLC) 配备UV检测器，对提取出的CoQ10进行定性和定量分析，并系统验证了该分析方法的各项性能参数（线性、灵敏度、精密度、准确度等）。样本队列来源于埃及本地市场的牛肉糜。第三，利用傅里叶变换近红外光谱(Fourier Transform Near-Infrared spectroscopy, FT-NIR) 对生肉及加工后肉样的基本成分（脂肪、蛋白质、水分等）进行了快速、无损的测定。第四，系统研究了传统烹饪技术（微波、油炸、烤箱烧烤）和非热辐照处理（UV辐照、氦氖(HeNe)激光辐照）对CoQ10稳定性的影响，其中激光处理是一项创新性应用。最后，通过DPPH自由基清除实验评估了不同处理条件下肉样的总体抗氧化活性。

VAME方法的验证

研究人员成功开发并验证了VAME-HPLC联用技术用于检测肉类中的CoQ10。该方法表现出优异的性能：线性范围宽（0.2-200 mg/L），决定系数(R2)大于0.9998；检测限(LOD)和定量限(LOQ)分别低至0.11 mg/kg和0.33 mg/kg，灵敏度高；日内和日间精密度（以相对标准偏差RSD表示）均低于10.4%；加标回收率在95.3%至105%之间，准确度良好。色谱系统适用性测试也表明该方法稳定可靠。与传统方法相比，该VAME方法更快速、环保，且灵敏度满足痕量分析要求。

肉糜样本的基本组成分析

通过FT-NIR分析发现，不同的烹饪方式显著改变了牛肉糜的基本化学成分。油炸导致脂肪含量显著升高（14.37 g/100g），这是由于油脂渗入所致；微波加热导致水分含量大幅下降（56.20 g/100g）和蛋白质相对浓缩；烤箱烧烤则引起适度的成分变化。此外，胶原蛋白含量在烹饪后降低，表明热加工导致了胶原蛋白的降解。相比之下，UV和HeNe激光这两种非热辐照处理在所用剂量下对肉样的基本成分没有产生显著影响。

烹饪和辐照方法对CoQ10浓度的影响

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  烹饪方法的影响：研究结果明确显示，烹饪方式对CoQ10的保留有显著影响（p<0.05）。未经烹饪但强化了CoQ10和黑胡椒油(CBP)的对照组样品CoQ10含量最高（315.0±0.68 mg/kg）。在烹饪组中，微波烹饪(MBP)对CoQ10的保留效果最好（保留率达94.44%），其次是微波烹饪未加胡椒的样品(M, 75.13%）。而烤箱烧烤(Ov)和油炸(F)导致了最严重的CoQ10降解，保留率分别仅为12.56%和15.38%。添加黑胡椒油显示出明显的保护作用，其含有的胡椒碱等抗氧化成分可能通过清除自由基来减缓CoQ10的氧化降解。
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  光学辐照处理的影响：非热辐照实验揭示了有趣的现象。短时间（10秒和30秒）的HeNe激光辐照（632.8 nm）对CoQ10表现出积极效果，尤其是在同时强化了黑胡椒油的样品中(CBPL1和CBPL2)，其CoQ10含量甚至超过了未辐照的CBP对照组，表明激光与胡椒抗氧化剂之间存在协同保护效应。其可能机制是红光激光能被细胞色素c氧化酶等光受体吸收，改善细胞能量代谢和氧化还原状态。相反，UV辐照（254 nm）虽然对CoQ10含量影响不显著，但结合黑胡椒油时，也表现出一定的保护趋势，可能源于UV诱导了胡椒中酚类物质的活性变化或抑制了促氧化酶。

烹饪与HeNe激光辐照联用的保护效应

将HeNe激光预处理与烹饪相结合，发现了一种协同保护效应。例如，经激光预处理后再进行微波或烤箱烧烤的胡椒强化样品(MBP_AL1, OvBP_AL1)，其CoQ10的保留水平高于单独烹饪的对应样品。这表明低功率激光辐照可能通过光生物调节作用，改变了肉基质的微观结构或激活了内源性抗氧化系统，从而在后续热加工中为CoQ10提供了更好的保护。黑胡椒油的加入进一步通过其增溶和抗氧化特性增强了这种保护效果。

烹饪和辐照处理对抗氧化活性的影响

通过DPPH自由基清除实验测定的抗氧化活性（以IC₅₀值表示，值越低活性越高）与CoQ10的保留情况并非完全一致。经过5分钟UV处理的、强化了黑胡椒油的样品(CBPUV2)显示出最强的抗氧化活性（IC₅₀ = 1.08±0.07%），这可能是因为UV处理激活或保留了黑胡椒中的抗氧化成分，并可能抑制了肉中的促氧化酶。而传统的烹饪方式，特别是油炸和烤箱烧烤，导致了抗氧化活性的显著降低。HeNe激光处理也显示出提升抗氧化活性的潜力。这说明了加工过程对食品总体抗氧化价值的影响是复杂的。

本研究的主要结论是，成功开发了一种绿色、快速、灵敏的VAME-HPLC方法用于肉类中CoQ10的检测。研究结果表明，CoQ10在肉类加工过程中极易降解，尤其是高温烹饪。然而，通过工艺优化，可以显著提高其保留率：微波烹饪结合黑胡椒油强化是目前最有效的热加工方式。更引人注目的是，低功率HeNe激光辐照作为一种非热预处理技术，与黑胡椒油强化联用，展现出协同增强CoQ10稳定性和生物活性的巨大潜力。这项研究为食品工业开发营养保留更佳的功能性肉制品提供了重要的方法论支持和新颖的加工策略。它首次将光生物调节技术应用于肉类功能性成分的稳定化研究，并揭示了天然抗氧化剂与特定物理场耦合作用的可能性，为未来可持续食品加工技术的发展开辟了新的方向。