FSHW：烧鸡加工过程中氧化结合美拉德反应诱导游离和结合蛋白的Nε-羧甲基赖氨酸和Nε-羧乙基赖氨酸的形成

• 结合蛋白质的晚期糖基化终末产物（AGEs）是烧鸡加工过程中的主要形式

• AGEs主要是在油炸过程中形成、在蒸煮和杀菌的情况下积累

• 烧鸡的热加工对AGEs前体有不同的影响

• 氧化和美拉德反应相互影响，影响AGEs的形成

Introduction

晚期糖基化终末产物（AGEs）是在美拉德反应的高级阶段形成的化学物质。Nε-羧甲基赖氨酸（CML）和Nε-羧乙基赖氨酸（CEL）是热加工肉制品中存在的两种典型的AGEs。根据肉类中AGEs的形式，CML和CEL可分为两类：游离形式（存在于肉及肉制品表面）和结合蛋白质形式（与蛋白质和肽共价结合）。作为中国最著名的传统肉制品之一，烧鸡经过典型的热处理工艺进行加工，包括油炸（160～180 ℃）、水煮（90～95 ℃）和二次杀菌。然而，有关热加工后的烧鸡中AGEs含量的报道有限。此外，热加工过程中游离和结合蛋白的CML和CEL的形成机制也不清楚。

据报道，CML和CEL主要通过美拉德反应形成，减少了还原糖自动氧化、脂质过氧化和多元醇降解。根据传统观点，过度的美拉德反应是AGEs形成的内部机制。美拉德反应形成AGEs的途径首先是席夫碱和阿马多利重排产物（ARP）反应，这可以进一步促进二羰基化合物的形成。然后，二羰基化合物与赖氨酸或精氨酸结合产生不同的AGEs。此外，CML和CEL不仅可以通过复杂的美拉德反应生成，还可以通过脂质氧化生成。加工过程中的高温会促进脂质氧化，产生大量的活性氧自由基。这些自由基在美拉德反应中会诱导更多活性α-二羰基化合物的形成，如甲基乙二醛（MGO）和乙二醛（GO）。然而，蛋白质氧化对AGEs形成的影响仍不清楚。更重要的是，在肉类加工过程中，美拉德反应和蛋白质氧化可能同时进行，这两个反应是密切相关的，每个反应途径都可能影响反应产物的形成。

因此， 南京农业大学的Zongshuai Zhu、Ming Huang等 在本研究旨在探讨烧鸡热加工过程中不同阶段（油炸、蒸煮、二次杀菌）的AGEs水平，并就烧鸡加工过程中氧化和美拉德反应对游离和结合蛋白的CML和CEL形成的共同诱导作用提供观点。本研究的数据和观点可以指导以烧鸡加工为代表的中国传统热加工肉制品中AGEs的形成机制。

Results and Discussion

油炸、蒸煮和杀菌对脂肪和蛋白质氧化的影响

油炸、蒸煮和杀菌处理对烧鸡蛋白质羰基和脂肪氧化的影响如图1所示。结果表明，随着油炸、蒸煮和杀菌时间的延长，蛋白质羰基值和TBARs值持续上升。油炸3 min与0 min相比，羰基值增加了1.83 nmol/g，TBARs值增加了2.69 mg MDA/kg。蒸煮60 min与0 min相比，蛋白质羰基值增加1.14 nmol/g，TBARs值增加1.16 mg MDA/kg。灭菌30 min与0 min相比，蛋白质羰基增加了1.27 nmol/g，TBARs值增加了1.18 mg MDA/kg。

图1 不同烧鸡加工阶段对羰基和TBARs水平的影响

蛋白质的巯基包括总巯基、活性巯基和隐性巯基。蛋白质氧化会破坏巯基中的SH—HS型共价键，导致巯基含量下降。图2所示为红烧鸡在煎炸、煮沸和杀菌加工过程中活性和总巯基含量的变化。结果表明，随着油炸和蒸煮时间的延长，活性和总硫基值先下降后上升。这一现象表明，在油炸初期（0～1.5 min）和蒸煮初期（0～25 min），烧鸡中可能发生严重的蛋白质氧化反应，活性巯基的降低速率快于隐性巯基形成二硫键的速率。随着二硫键被破坏，总巯基也被还原。经过1.5 min油炸或25 min蒸煮后，蛋白质被过度氧化，隐含的巯基完全释放。对于这种现象，可以解释为油炸初期大量的自由基通过美拉德反应形成，断裂的二硫键被自由基接枝重新组合。最后，活性巯基含量缓慢增加。

图2结果表明，随着灭菌时间的延长，活性和总硫基增多，然后变得稳定。 这种现象可能是由于肌肉纤维经过油炸和蒸煮后被严重破坏，蛋白质被变性，空间结构被展开。 也可以说明，在油炸和蒸煮过程中，氧化和美拉德反应积累的大量自由基与这些结构松散的蛋白质进一步相互作用，然后活性基团和总巯基慢慢恢复，最终得到平衡。

图2 不同烧鸡加工阶段对巯基水平的影响

从总巯基和活性巯基的变化可以推断，蛋白质氧化和美拉德反应之间存在着复杂化合物的相互作用。蛋白质氧化为美拉德反应提供了大量的自由基，使巯基被还原，而美拉德反应又能进一步诱导蛋白质氧化。因此，巯基的含量变化可作为化合物与蛋白质氧化反应相互作用的重要指标之一。

油炸、蒸煮和灭菌对GO、MGO和Lys含量的影响

GO、MGO和Lys是三种典型的前体物质，在CML和CEL的形成过程中起着重要作用。烧鸡加工过程中GO和MGO的含量变化如图3所示。从图3A和3B中可以看出，GO和MGO的含量随着油炸和蒸煮时间的增加而逐渐上升，油炸加工过程中GO和MGO的增加趋势呈现指数型增长，GO增长模型的拟合函数为y＝0.0718 e0.4148 x ，R 2 ＝0.9947；MGO增长模型的拟合函数为y＝0.0158 e0.7223x ，R2＝0.9322。GO和MGO在蒸煮过程中的增长趋势符合对数增长模型。GO增长模型的拟合函数为y＝0.8262 ln(x)＋0.6518，R2＝0.9201；MGO增长模型的拟合函数为y＝0.8262 ln(x) ＋0.6518，R2＝0.9201。从图3C可以得出结论，随着灭菌时间的增加，GO含量增加，但MGO的趋势却相反。这种现象可能是由于随着灭菌时间的增加，氧化结合的美拉德反应轻微发生。但经过油炸和蒸煮处理后，产生了大量的GO和MGO，AGEs主要是由Lys和二羰基化合物结合形成的。对于杀菌来说，MGO水平下降的原因是由于CEL或MGO和Lys残留物结合造成的。另外，GO在油炸过程中已与许多Lys残留物结合，所以在灭菌过程中CML的形成率小于GO的分解率。

图3 不同烧鸡加工阶段对GO和MGO水平的影响

烧鸡加工过程中Lys的含量变化如图4所示。图4A结果表明，随着油炸时间的增加，Lys的含量逐渐增加，其原因是油炸促进了美拉德反应的活性，由于蛋白质的热降解，与蛋白质结合的Lys逐渐释放并暴露出来。图4B和4C的结果表明，随着蒸煮和灭菌时间的增加，Lys的含量逐渐降低。这一现象可能是由于Lys和二羰基的结合是形成CML和CEL的主要反应之一。

图4 不同烧鸡加工阶段对Lys水平的影响

Conclusion

综上，结合蛋白质的CML和CEL是烧鸡加工过程中AGEs的主要形式。此外，CML和CEL的含量不仅受氧化和美拉德反应条件的影响，还受前体物含量的影响。总的来说，氧化与美拉德反应相结合是烧鸡热加工下AGEs形成的主要原因之一。但是，烧鸡加工条件非常复杂，今后有必要建立一个简单的模型进行AGEs形成机制研究。

Oxidation combined with Maillard reaction induced free and protein-bound Nε-carboxymethyllysine and Nε-carboxyethyllysine formation during braised chicken processing

Zongshuai Zhua, Rui Fanga, Ming Huanga,b,*, Yunji Weic, Guanghong Zhoua

a College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing, Jiangsu 210095, China

b Nanjing Huang jiaoshou Food Science and Technology Co., Ltd, National R & D Center For Poultry Processing Technology, Nanjing, 210095, China

c Huai'an Customs, Nanjing, 210095, China

*Corresponding author at: College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing, Jiangsu 210095, China.

E-mail address: mhuang@njau.edu.cn

Abstract

The objective of this work was to investigate the effects of oxidation and Maillard reaction on free and protein-bound Nε-carboxymethyllysine (CML) and Nε-carboxyethyllysine (CEL) formation during braised chicken processing. It was found that a positive correlation was observed between carbonyl, fat oxidation, Maillard reaction, CML and CEL (P < 0.05). The sulfhydryl groups could be used as potential indicators to evaluate the compounds’ interaction levels between Maillard reaction and protein oxidation. Frying promoted the formation of lysine (Lys), glyoxal (GO) and methylglyoxal (MGO) (P < 0.05); Boiling enhanced the formation of GO and MGO (P < 0.05) while inhibited the levels of Lys (P < 0.05); Sterilizing blocked the formation of MGO and Lys (P < 0.01) but improved GO levels (P < 0.05). Finally, a perspective was concluded that the Maillard reaction combined with oxidation is one of the main reasons for the formation of free and protein-bound CML and CEL during braised chicken processing.

该文章《Oxidation combined with Maillard reaction induced free and protein-bound Nε-carboxymethyllysine and Nε-carboxyethyllysine formation during braised chicken processing》发表于Food Science and Human Wellness 2020年第4期383-393页。

翻译：梁安琪；编辑：袁月；责编：张睿梅

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