产生一些有害化学物质

大数据显示，膳食2015—2020年，油脂全世界发生了多起原以为健康、蛋白安全的质互作产食品而出现质量和营养安全问题的事件。在热加工过程中，物人食品组分，体健如蛋白质、膳食碳水化合物和脂肪之间会发生非常复杂的油脂化学变化，产生一些有害化学物质。蛋白随着热加工食品的质互作产摄入，这些化学物质会给人体健康带来极大的物人危害。目前关于蛋白质与碳水化合物反应中相关危害物的体健产生机制及危害评价研究较多，如通过美拉德反应产生的膳食丙烯酰胺、杂环胺、油脂晚期糖基化终产物、蛋白α-二羰基化合物、5-羟甲基糠醛和呋喃等。在关于红肉摄入与心血管和全因死亡风险相关性研究中发现，加工红肉的高摄入量使患心血管疾病和全因死亡的风险增加了3%～7%，而油脂含量较低的鱼肉与心血管疾病和过早死亡风险没有相关性。最近的一项动物实验发现，摄入煮熟的猪肉后，血清和肝脏中总胆固醇、血清内毒素含量显著增加。这些研究结果再次引发了人们对于热加工食品安全问题的关注。肉类中的主要组分是蛋白质和油脂，加工过程中蛋白质与油脂的互作产物可能是红肉类食品健康风险的一个主要诱因。本文介绍食品中油脂的氧化过程及其氧化产物，分析油脂氧化产物对蛋白质的修饰机理，重点阐述油脂-蛋白质互作产物和人体健康的关系。

1 食品中的油脂氧化

油脂氧化主要发生在富含不饱和脂肪酸的食品中，例如肉类、油炸食品、坚果等。食品中的油脂氧化是导致食品风味、颜色和质地变化的主要化学反应。油脂氧化不仅产生大量的风味物质，还会产生特殊的臭味，导致油脂酸败。在氧化过程中形成类黑素，导致食品颜色变暗。此外，油脂氧化产物与蛋白质交联，与维生素和类黄酮等营养素共氧化会导致食品质地发生变化。油脂氧化的程度取决于脂肪酸的不饱和程度，食品中抗氧化剂的含量以及食品加工和贮藏条件。一般来说，高度不饱和脂肪酸最容易被氧化，例如ω3脂肪酸。对于食品加工而言，热加工是促进油脂氧化的重要因素。这是因为高温会促进甘油三酯水解，双键异构化以及脂肪酸和脂肪酸甘油酯的聚合反应。

油脂氧化过程中，不饱和脂肪酸首先氧化成初级氧化产物—油脂氢过氧化物，氢过氧化物分解形成自由基，继而发生分解与聚合反应，进一步形成次级油脂氧化产物，包括烃、醛、酮、醇、酯和酸。目前已鉴定出数百种挥发性和非挥发性次级油脂氧化产物，其中大多数是醛类物质。主要由饱和醛（戊醛和己醛）、不饱和醛（己烯醛、壬烯醛、丙烯醛和丁烯醛）、二醛（即丙二醛（MDA）、乙二醛）、酮醛（甲基乙二醛）和α，β-不饱和醛【4-羟基-2-壬烯醛（HNE）】组成。这些油脂氧化产物与蛋白质反应形成膳食油脂-蛋白质互作产物，从而引起食品颜色和蛋白质荧光特性改变。此外，这些反应还导致食品风味改变以及潜在有毒物质的形成。

1.1 谷物制品中的油脂氧化

油脂是谷物制品中主要的配料之一，因此谷物制品中也存在油脂氧化。然而，谷物制品的油脂氧化取决于食品基质的分水活度。一般来说，低分水活度的谷物制品不容易被氧化。例如，与高水分活度饼干相比，低水分活度的饼干中的脂质氢过氧化物稳定性更强，它能将己醛的形成推迟20d。谷物制品中的油脂氧化与加工条件密切相关。高压加工是一种被广泛应用于谷物制品加工中的非热加工技术。研究表明，高压加工制品的油脂氧化程度依赖于压力的变化，其中200～350MPa条件下油脂氧化的程度最小。与传统挤压相比，超临界流体挤压能够降低膨化谷物中的油脂氧化。此外，为了减少谷物制品中的油脂氧化，通常使用饱和脂肪酸代替不饱和脂肪酸。

1.2 肉制品中的油脂氧化

肉类在热加工过程中也很容易发生脂质氧化，这是因为肉类食品在此过程中会释放与蛋白质结合的金属离子，从而使抗氧化酶失活。肉制品的加工技术包括热处理、腌制、熏制、发酵和干燥等，其中热处理是促进肉制品油脂氧化的重要因素。与红肉和鸡肉相比，鱼肉更容易被氧化，因为鱼肉中含有多不饱和脂肪酸。显然，肉制品中的油脂氧化是不可避免的，然而，通过控制贮藏条件能在一定程度上降低油脂氧化的程度，其中冷冻能够最大程度地减慢油脂氧化速率。屠宰后将牛肉和羊肉冷冻保存，不仅可降低油脂氧化，还可增强其风味。此外，避光储存和抗氧化剂预处理能够增加鱼肉的氧化稳定性。鸡肉中油脂氧化的程度与饲料、加工条件和包装技术等密切相关。含有氧化油脂的饲料会增加鸡肉中的油脂氧化。另外，用高压加工（200～400MPa）代替热处理能够降低鸡肉和猪肉的油脂氧化，然而，当压力大于400MPa时，高压加工会促进油脂氧化。

1.3 油炸食品中的油脂氧化

油炸是西方饮食中重要的烹饪和食品加工技术。通常烹饪煎炸油中含有大量不饱和脂肪酸，因此，高温煎炸食品的摄入可能存在潜在的风险。多不饱和脂肪酸（PUFA）比单不饱和脂肪酸更容易受到热诱导氧化。富含PUFA的植物油在油炸过程中会形成大量油脂氧化产物，其中大部分具有细胞毒性和基因毒性。而饱和脂肪酸（SFA）对过氧化具有极强的抵抗力。对模拟体系和实际食品体系的研究表明，当使用富含SFA的油炸介质，如椰子油和动物脂肪（猪油）进行高温煎炸时，食物中具有毒性的油脂氧化产物的生成量会大大降低。

2 油脂氧化产物对蛋白质的修饰

由还原糖衍生的活性羰基化合物（丙酮醛、乙二醛、2，3-丁二酮等）对氨基酸和蛋白质的修饰作用为人们所熟知，而由脂肪氧化产生的活性羰基化合物（MDA、HNE等）对氨基酸和蛋白质的修饰作用鲜为人知。脂质氧化是食物中羰基化合物的主要来源，已证明这些化合物和碳水化合物衍生产生的反应性羰基化合物都能够以相似的方式修饰氨基酸。MDA通常是脂质过氧化作用产生的最丰富的活性羰基化合物，它通过与蛋白质中的赖氨酸氨基、半胱氨酸巯基、精氨酸残基和组氨酸咪唑基团反应，引起蛋白质结构和功能性质的变化。在生理条件下，现已证明MDA可与赖氨酸反应生成N-ζ-（2-丙烯醛）赖氨酸，并形成荧光产物，例如二氢吡啶（DHP）型加合物。而HNE修饰蛋白质主要形成2-戊基吡咯和2-羟基-2-戊基-1，2-二氢吡咯-3-酮亚胺。同样，在生理条件下，由MDA和HNE等活性羰基化合物修饰蛋白质形成的互作产物被称作高级脂肪氧化终末产物（ALEs）。食品中的油脂氧化产物也能修饰蛋白质形成油脂-蛋白质互作产物，改变蛋白质结构，进而降低食品的营养价值，甚至形成一系列健康危害物。

2.1 对肌肉蛋白的修饰

肉类产品中含有更多的蛋白质和脂质。采用间接ELISA法在牛肉中检测到经HNE、MDA、己烯醛、庚烯醛、辛烯醛和壬烯醛修饰的蛋白质，可能对蛋白质的稳定性和功能产生影响。Piche等将MDA处理的牛肉蛋白样品经模拟胃肠消化后，鉴定出MDA主要与牛肉蛋白的赖氨酸残基结合，并在消化过程中以N-ζ-（2-丙烯醛）赖氨酸的形式释放出来，这种化合物因具有活性的羰基而具有反应性。模拟体系研究表明，MDA可与蛋白质结合，并进一步导致肉制品中肌原纤维蛋白的功能特性发生变化。在NaCl的作用下，MDA使肌原纤维发生膨胀，同时MDA可诱导肌球蛋白分子间产生共价键交联，形成MDA-肌球蛋白互作产物。在宰后动物的肌肉组织中，氧合肌红蛋白（OxyMb）被氧化为高铁肌红蛋白，这一问题给肉类行业带来巨大的经济损失，并且脂质氧化过程及其产物会加速OxyMb氧化。据报道，HNE可加速金枪鱼、马、牛和猪中肌红蛋白的氧化。研究表明，油脂氧化产生的醛类修饰OxyMb，导致加合物的形成与OxyMb氧化同时发生。目前，肉类产品中油脂氧化产物对蛋白质的修饰作用研究主要集中在模拟肉制品贮藏条件下常见油脂氧化产物MDA和HNE对肌原纤维蛋白结构的影响，以及由油脂氧化产物引起的宰后动物肌肉组织中蛋白质的氧化现象。而其它油脂氧化产物对蛋白质的修饰作用以及不同加工条件对油脂蛋白质形成的影响尚未见报道。

相关链接：半胱氨酸巯基，赖氨酸，精氨酸，5-羟甲基糠醛

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