蛋白质水解物和肽因其广泛的生物活性和功能特性而受到重视,包括抗氧化、抗高血压、抗增殖、抗菌、抗脂质和抗炎特性(Herrera-Lavados等,2025)。然而,尽管这些肽具有不同的生物活性,它们的稳定性有限且容易降解(Iwaniak, Minkiewicz, Darewicz, & Hrynkiewicz, 2016; Jiang, Liu, Yang, & Hu, 2018)。
为了解决这些问题,美拉德反应(MR)可以作为一种有效的肽修饰方法。MR是羰基与蛋白质、肽、氨基酸或脂质中的胺之间发生的反应现象。MR产物(MRPs)通常在食品热加工过程中产生,并能促进食品中颜色、香气、质感和风味前体的形成(Gao, Xia, Li, & Liu, 2020; Song, Shi, & Gu, 2022)。MRPs被广泛应用于食品工业中作为反应型香料,特别是用于产生类肉和鲜味特征。例如,据报道MR可以增强不同食品蛋白质或肽的香气和感官特性,以及它们的生物活性特性,如抗氧化活性(Habinshuti, Mu, & Zhang, 2021)。
在过去十年中,人们对兼具风味增强与健康促进特性的多功能配料越来越感兴趣(Yu等,2025)。在基于肽的体系中,MR还可能通过糖基化改善分子稳定性,改变溶解度和结构构象,并改变生物活性,如抗氧化性质(Wu等,2026)。然而,这些修饰强烈依赖于反应条件及其进展阶段。MR是一个高度复杂的过程,会产生大量产物,使其表征具有挑战性,特别是在蛋白质水解物等高浓度肽和氨基酸的体系中(Xia等,2023)。该反应受多种因素的影响,包括温度、pH、水分活度、反应物类型和比例以及反应时间。在这些因素中,加热温度的确定尤为重要,因为不同的加热温度遵循不同的反应路径,产生具有不同物理化学和功能特性的化合物(Chen等,2020; Fu, Zhang, Soladoye, & Aluko, 2019)。通常使用80至120 °C的温度来促进MR。然而,热处理不仅促进MR,还会产生一些负面影响。例如,MR过程中更高的温度或更长的孵育时间可能导致不理想的褐变,以及蛋白质重要的物理化学和结构变化(El Hosry等,2025)。
减少热降解和改善MR的替代方案是使用新兴技术,如超声波(Guo, Ma, Guo, Feng, & Liu, 2025)、微波(Cao等,2026)、高压(Sai-Ut等,2025)和脉冲电场(PEF)(Guan等,2010)。研究表明,在MR之前或期间引入其他技术可以加速反应,改变肽的结构和蛋白质水解物的生物活性特性。在MR过程中进行PEF处理还可以获得肽的更高交联度。例如,当电场强度高于10 kV/cm时,在BSA-糊精(Guan等,2010)和乳清蛋白分离物-糊精偶合物(Sun, Yu, Zeng, Yang, & Jia, 2011)的制备中观察到了加速的MR。此外,PEF也被发现在较高电场强度下促进天冬酰胺-葡萄糖和甘氨酸-葡萄糖溶液中的MR(Guan, Wang等,2010; Wang等,2011; Wang, Wang, Guo, Ma, & Yu, 2013)。即使在10至20 kV/cm的电场下,PEF的效果也很显著,改善了BSA-甘露糖和BSA-葡萄糖的偶联比(Jiang, Wang, Wu, & Wang, 2013)。这些效果被归因于PEF诱导的结构修饰,包括部分展开、反应性氨基的暴露增加以及分子运动性增强,这些可能有助于后续的糖基化反应(Taha等,2022)。值得注意的是,上述反应是在30-40 °C下进行的,远低于MR中常用的90-120 °C,因此将PEF作为预处理可以在较低温度下促进肽与糖的交联,在更温和的反应条件下改善MRPs的糖基化和生物活性特性。越来越多的研究专注于模型系统或蛋白质等大分子的制备,但关于PEF辅助MR对肽的生物活性调节和风味发展影响的研究有限。此外,大多数研究评估的是电场强度或脉冲持续时间条件(Taha等,2022)。关于不同电场强度和反应温度对肽体系中MR反应动力学的综合效应及其后续结构和功能特性的信息也很匮乏。
在影响MR的其他因素中,糖的类型对MRPs的糖基化和生物活性也有很大影响,戊糖(如木糖)通常反应速度比己糖快(Ong, Seow, Ong, & Zhou, 2015)。半胱氨酸也被证明可以增强MRPs的口感和持久味觉,同时减少不理想的褐变(Zhang等,2018)。
基于上述信息,本研究旨在评估作为预处理施加的不同电场强度如何在不同热条件下影响三文鱼肽、木糖和半胱氨酸之间MR的进展,并确定其对肽-糖偶联效率、抗氧化能力、抗高血压活性、细胞毒性以及所得MRPs风味特性的影响。