水解与未水解塔拉豆荚酚提取物对藜麦和ca?ihua饼干中丙烯酰胺及晚期糖基化终末产物（AGEs）的基质与标志物依赖性调控

《Food Chemistry: X》：Modulation of acrylamide and advanced glycation end products in quinoa and ca?ihua cookies: Matrix and marker dependent effects of hydrolyzed and unhydrolyzed tara pod phenolic extracts

　　

本研究评估了未水解和水解塔拉豆荚酚提取物对藜麦和ca?ihua饼干中丙烯酰胺及晚期糖基化终末产物（AGEs）形成的影响。提取物经UPLC-PDA-ESI-QToF-MS^e表征，并在加入饼干配方前，采用牛血清白蛋白（BSA）–甲基乙二醛（MGO）模型体系评价其抗糖化活性。所有提取物均表现强抗糖化活性，对荧光性AGEs（f-AGEs）形成的抑制率超过82%。其缓解效率取决于水解度、提取物浓度和食品基质，从而对丙烯酰胺、荧光性AGEs及非荧光性AGEs产生不同影响。无论处理方式如何，所有配方中丙烯酰胺水平均低于欧盟基准水平（265 μg/kg）。总体而言，这些发现表明塔拉豆荚酚提取物具有作为天然配料减少热诱导有毒物并改善烘焙产品化学安全性的潜力。

热加工是食品开发理想感官属性并保证安全性的关键步骤，但烘焙高温会促进美拉德反应（Maillard reaction, MR），即还原糖羰基与氨基酸、肽和蛋白质氨基之间的非酶褐变反应。该反应生成α-二羰基化合物和5-羟甲基呋喃（5-HMF）等活性中间体，并最终形成类黑精和晚期糖基化终末产物（advanced glycation end products, AGEs）。在烘焙产品中，MR尤其发生在低水分活度的外壳区域。MR虽有利于色泽、风味和质构，但也促进新形成污染物（neoformed contaminants, NFCs）如丙烯酰胺、5-HMF和呋喃的形成，这些物质因潜在健康风险受到关注。体内AGEs积累与糖尿病、心血管疾病、神经退行性过程和衰老相关，因此减少加工过程中AGEs形成及膳食暴露成为研究重点。安第斯假谷物藜麦和ca?ihua具有良好营养和功能特性，值得研究其在MR诱导条件下的行为。先前Aguilar-Galvez等对加热藜麦和ca?ihua粉的研究表明，内源酚类化合物显著影响丙烯酰胺和f-AGEs形成，富含槲皮素和芦丁的品种积累最少。天然酚类化合物因能捕获乙二醛和MGO等活性羰基物种，成为NFCs缓解的潜在替代物。塔拉豆荚（Caesalpinia spinosa）提取物富含可水解单宁和没食子酸衍生物，具有高抗氧化能力，并可减轻热加工食品中丙烯酰胺和5-HMF形成。但塔拉提取物常以未水解或部分水解形式应用，其没食子鞣质和游离没食子酸比例不同，不同水解度对塔拉多酚与MR中间体反应性的影响尚未在此类食品体系中充分研究。BSA–MGO模型可用于研究蛋白质糖化中间阶段并筛选抗糖化活性，但模型结果需在真实食品基质中验证。因此，研究人员评估了水解和未水解塔拉豆荚酚提取物在模型体系和真实食品基质中减轻丙烯酰胺、AGEs和MR标志物形成的效果。

关键技术方法概括：植物材料包括藜麦（Chenopodium quinoa cv. Negra Collana）和ca?ihua（Chenopodium pallidicaule cv. Gris Alfenica），来自秘鲁Puno；塔拉（Caesalpinia spinosa）豆荚粉购自秘鲁利马。研究人员制备粗塔拉提取物，并以2 N H₂SO₄于100 °C水解1.5、4、20 h，获得未水解提取物（UTE）及水解度（degree of hydrolysis, HD）为24、57、96%的24-THE、57-THE和96-THE。关键技术包括：UPLC-PDA-ESI-QToF-MS^e表征酚类谱；BSA–MGO模型评价抗糖化；制备藜麦和ca?ihua饼干并于180 °C烘焙16 min；UHPLC-MS/MS定量N^ε-羧甲基-l-赖氨酸（N^ε-carboxymethyl-l-Lysine, CML）和N^ε-羧乙基-l-赖氨酸（N^ε-carboxyethyl-l-Lysine, CEL）；QuEChERS-UHPLC-MS/MS定量丙烯酰胺；测定总酚（total phenolic compounds, TPC）、ABTS自由基清除能力（AC-ABTS）、氧自由基吸收能力（oxygen radical absorbance capacity, AC-ORAC）、邻苯二甲醛（ortho-phthalaldehyde, OPA）法游离氨基、水分、pH、硬度和CIELAB颜色参数。

3.1 塔拉豆荚酚提取物表征：通过UPLC-PDA-ESI-QToF-MS^e等分析，提取率相对塔拉豆荚粉分别为UTE 61.0%、24-THE 54.1%、57-THE 42.6%、96-THE 43.1%。随水解度增加，TPC和抗氧化能力升高。UTE主要由没食子酸与奎宁酸酯化形成的二、三、四、五、六没食子酰奎宁酸组成；酸水解20 h后这些化合物几乎完全转化为没食子酸，仅剩痕量没食子酰奎宁酸。该没食子酰奎宁酸谱与先前未水解和水解塔拉豆荚提取物报道一致。

3.2 塔拉豆荚提取物在BSA–MGO模型体系中对f-AGEs形成的缓解作用：通过BSA–MGO模型，所有提取物呈浓度依赖性抗糖化活性。10 mg GAE/mL时，f-AGEs抑制水平与氨基胍相当，UTE数值最高，为90.3%；低浓度时，抑制f-AGEs形成随水解度增加而增强。OPA结果表明，MGO孵育降低BSA游离氨基，氨基胍更有效保护游离氨基。低浓度塔拉提取物减少BSA–MGO结合，高浓度时游离氨基降低，可能反映糖化与多酚–蛋白相互作用共同影响OPA可及性。研究人员认为，塔拉酚提取物在BSA–MGO模型中的抗糖化活性不能仅由抗氧化能力解释，还取决于提取物浓度、酚类组成及水解度。

3.3 塔拉酚提取物对藜麦和ca?ihua饼干抗氧化特性和新形成污染物的影响。3.3.1 补充塔拉提取物的藜麦和ca?ihua饼干酚组成与抗氧化能力：通过TPC、AC-ABTS和AC-ORAC测定，加入塔拉来源酚类未显著改变藜麦或ca?ihua饼干TPC；AC-ABTS在各处理间无显著差异，AC-ORAC则依饼干基质和塔拉提取物类型而变化。藜麦和ca?ihua饼干TPC高于小麦饼干，抗氧化能力也高于小麦饼干，可能与其内源酚类及烘焙形成的抗氧化MR产物有关。3.3.2 塔拉酚提取物对藜麦和ca?ihua饼干中丙烯酰胺和AGEs形成的调控：通过测定丙烯酰胺、f-AGEs、CML和CEL，丙烯酰胺形成受食品基质和提取物水解度共同影响。UTE处理丙烯酰胺最低，其次为96-THE；中间水解度的24-THE和57-THE缓解效果较差，有时与对照相近或更高。所有配方丙烯酰胺均低于欧盟265 μg/kg基准。f-AGEs在两种饼干中均未因塔拉提取物补充而显著降低。CML和CEL响应更类似丙烯酰胺，且依赖基质和水解度：藜麦饼干中UTE显著降低CML和CEL，高水解度提取物效果较差甚至增加蛋白结合AGEs；ca?ihua饼干中未水解和部分水解提取物降低CML，24-THE和57-THE显著降低CEL。酸水解虽增加没食子酸含量，但未增强饼干中f-AGEs抑制，说明复杂食品基质中效果取决于整体酚组成和多重机制；蛋白结合AGEs对提取物组成和食品基质更敏感，增加水解度倾向降低其缓解CML和CEL的能力。

3.4 塔拉提取物浓度对藜麦和ca?ihua饼干理化特性和新形成污染物的影响：鉴于UTE对丙烯酰胺和蛋白结合AGEs缓解作用更强，研究人员选择UTE，以2.5、10和15 mg GAE/100 g面粉水平评价。藜麦饼干中TPC在10和15 mg GAE/100 g时显著升高，ca?ihua饼干中未显著升高；抗氧化能力依测定方法和基质不同。藜麦饼干中UTE未显著降低f-AGEs或CML，CEL在较低补充水平升高、最高水平降低；ca?ihua饼干中，2.5和10 mg GAE/100 g显著降低f-AGEs和CEL，最低水平显著降低CML。丙烯酰胺方面，藜麦饼干未显著缓解且随UTE浓度升高而升高；ca?ihua饼干呈非线性响应，中间补充水平最低。水分随UTE浓度增加而降低，pH未显著受UTE补充影响。结果表明UTE浓度对AGEs和丙烯酰胺形成的影响强烈依赖食品基质，不呈简单剂量–反应关系。

3.5 补充UTE的藜麦和ca?ihua饼干理化特性和酚组成：在2.5 mg GAE/100 g面粉补充水平下，ca?ihua饼干总蛋白和可溶性蛋白高于藜麦饼干；藜麦饼干还原糖略高。藜麦饼干早期和晚期MR产物较高，ca?ihua饼干褐变色素较高；藜麦饼干硬度较高、L^*较低、ΔE较大。芦丁在两种假谷物粉中为主要黄酮，并可能通过清除高活性自由基限制AGEs形成。结果说明两种食品基质的MR进程不同。

讨论部分总结：讨论主要强调BSA–MGO模型与真实食品基质之间的差异，多酚–蛋白相互作用对游离氨基测定的影响，抗氧化测定方法差异，酚类在烘焙中的降解、转化及其与MR中间体反应，MR产物对TPC和抗氧化读数的贡献，以及藜麦和ca?ihua在蛋白、还原糖、内源酚、赖氨酸和脂质等方面的组成差异。结论翻译：塔拉豆荚酚提取物显示出缓解藜麦和ca?ihua饼干中丙烯酰胺和AGEs形成的能力，但其效果幅度和方向高度依赖食品基质、提取物浓度和所评价的特定MR标志物。BSA–MGO模型表明抗糖化活性取决于提取物浓度和水解度，但饼干中并未出现普遍性新形成污染物缓解。提取物效应呈基质和标志物依赖性，且不遵循一致的剂量–反应关系。丙烯酰胺、f-AGEs、CML和CEL的不同响应表明，其形成受到烘焙过程中塔拉来源多酚与内源基质组分之间复杂相互作用，以及提取物补充诱导的理化变化影响。总体而言，加入塔拉酚提取物会改变最终产品的生物活性和理化特性，这些改变幅度及MR产物形成应在富含天然酚提取物的烘焙产品配方设计中予以考虑。这些发现突出塔拉豆荚可作为酚提取物来源，调节基于安第斯假谷物的烘焙产品中的热诱导反应，但其效果不能统一概括为丙烯酰胺和AGEs形成的均匀缓解剂。