中国农科院加工所张德权研究员：物理场辅助植物多酚腌制：同时抑制烤牛排中晚期糖基化终末产物和杂环胺的综合策略，并保持质量属性 中国农业科学院农产品加工研究所张德权研究员（通讯作者）在国际食品TOP期刊《Food Control》（JCR/中国科学院一区，IF=6.3）上发表题为“Physical field-assisted plant polyphenol marination: A comprehensive strategy for simultaneous inhibition of advanced glycation end products and heterocyclic amines in roast steak with maintained quality attributes”的研究性论文。加工所中比联合培养博士研究生李明宇为第一作者。 研究背景 晚期糖基化终末产物（AGEs）是一类异质性物质，由还原糖的羰基基团或脂质氧化产物与蛋白质、肽、脂肪胺类化合物和核酸中的游离氨基基团在美拉德反应的晚期阶段发生反应形成。根据其来源，AGEs 分为内源性 AGEs 和食源性 AGEs。虽然短期摄入食源性 AGEs可能不会显著影响其在体内的水平，但长期摄入与体内 AGEs 的增加有关，其促进氧化应激和炎症。研究表明，体内 AGEs 的积累与多种慢性疾病的发病机制和过敏性疾病的发展密切相关，包括哮喘和食物过敏。杂环胺（HAs）是由肌酸酐、氨基酸和糖在高温下通过美拉德反应形成的芳香族化合物。食源性HAs通过肝脏进入体循环，主要通过活化和肝脏解毒进行代谢，残留代谢物可以积聚在全身的各个组织中。流行病学和临床证据表明，高水平的 HAs 会诱导 DNA 加合物形成、氧化应激和炎症，可能导致严重的器官损伤和神经毒性。值得注意的是，高温加工食品，特别是肉类、鱼类、高糖食物和加工坚果，是膳食AGEs和HAs的主要来源。与低温或高湿环境的烹饪方法（如蒸煮）相比，烧烤、油炸和烘烤等高温烹饪方法更容易促进这些美拉德反应伴生危害物的形成。鉴于肉制品在全球范围内的广泛消费，以及高温烤制过程中可形成的高含量AGEs和HAs，有效控制这些美拉德反应伴生危害物的形成对于确保烤肉安全和维护公众健康具有重要意义。 植物多酚以其强大的生物活性而闻名，是我们饮食中的主要抗氧化剂。除了功能特性之外，研究表明，绿原酸和表儿茶素这两种流行的多酚可显著抑制炭烤羊肉中 HAs 形成，其中表儿茶素比绿原酸更有效。在大鼠实验中，表儿茶素还被证明可以通过减少 AGEs 负荷来改善 AGEs 诱导的视网膜血管细胞损伤。此外，迷迭香提取物、葡萄籽提取物和茶多酚以及一些多酚单体，如表儿茶素、姜黄素、白藜芦醇、橙皮素和山奈酚等已被证明可以抑制AGEs或HAs的形成。然而，现有研究大多集中在抑制单一美拉德反应伴生危害物上，同时控制AGEs和HAs形成的综合策略仍然不足。鉴于真实食品系统的复杂性，尤其是热加工肉制品中多种有害化合物前体共存可能引发的复杂化学反应，单一的抑制策略不足以同时满足食品安全与营养健康的双重需求。 随着社会对环境和食品成分保护的意识不断增强，一些“绿色”食品加工技术越来越多地应用于食品行业。超声波（US）辅助腌制是一种非热处理技术，利用超声波通过空化和机械效应加速腌料渗透到肉中，提高腌制效率。静电场（EF）辅助腌制是一种新型的腌制技术，它利用电场的作用改变肉中离子的迁移，促进腌料扩散到肉中，提高腌制率。脉动真空滚揉（PVT）腌制是在真空和大气压交替变化的状态下进行的一种传质过程，通过压力梯度使物料内部气液渗出，为腌料的渗透留出空间，提高腌料的渗透率. 研究表明，共腌制技术在抑制美拉德反应伴生危害物方面具有巨大潜力。例如，脉冲超声辅助提取藏红花素显著增强了对AGEs的抑制作用，亲水胶体和超声联合处理显著增强了对炸薯条中丙烯酰胺和5-羟甲基糠醛的抑制作用。此外，研究发现，在减少炭烤牛肉块中多环芳烃形成方面，使用脉冲变压辅助低浓度表儿茶素腌制比单独使用表儿茶素腌制更有效。然而，物理场辅助植物多酚协同抑制AGEs和HAs形成的系统研究仍有所欠缺。 因此，本研究旨在探索表儿茶素、姜黄素、白藜芦醇、迷迭香酸、橙皮素和山奈酚这 6 种多酚对烤牛排中 AGEs 和 HAs 的抑制效果，并进一步研究 US 、 EF 和 PVT 3 种物理场技术如何增强这种抑制效果。通过测定烹饪损失、水分流动性和分布、色泽及风味等理化指标，结合对嫩度、多汁度、风味及整体喜好度的感官评价，全面分析了不同物理场辅助植物多酚腌制对烤牛排品质的影响。本研究不仅揭示了感官、持水力、色泽和风味与 AGEs 和 HAs 形成之间的潜在联系，还为开发更健康、更安全的肉制品加工技术提供了理论支持和实践参考，有助于推动肉类加工产业的可持续发展。 结论与展望 本研究系统揭示了表儿茶素与超声联合处理（EC-US）对烤牛排中 AGEs 和 HAs 的抑制作用及其对牛排品质的调控效果。实验结果显示，EC-US处理显著提高了AGEs和HAs的抑制率，达到69.8%。在品质方面，EC-US处理有效降低了牛排的烹饪损失、褐变和苦味，同时显著提高了持水力、色泽、嫩度和多汁性。尽管总挥发性化合物有所减少，但消费者对风味质量的适口性评分表明，经过EC-US处理的烤牛排风味表现良好，与特征挥发性成分（如草蒿脑和反式肉桂醛）对消费者接受度的强相关性相一致。 综上， EC-US 腌制技术在抑制烤牛排中 AGEs 和 HAs 形成方面表现最优，同时显著改善了牛排的理化指标和感官品质。该方法具有成本可控、安全可靠且可能提高消费者接受度的工业应用潜力。未来研究将通过微观结构分析、 EC 在组织中的通透性测定，以及对美拉德反应前体和中间体变化的量化，进一步验证机制并提升研究结果的科学性和可靠性。 图文赏析 图1.牛排处理过程示意图 图2. 不同腌制方式对烤牛排中美拉德反应伴生危害物形成与品质特性的影响 图3.挥发性风味化合物与消费者适口性评分的相关性分析 参考文献：Li, M., Wei, W., Chen, C., Zhang, Z., Zhang, C., Wang, Z., ... & Zhang, D. (2025). Physical field-assisted plant polyphenol marination: A comprehensive strategy for simultaneous inhibition of advanced glycation end products and heterocyclic amines in roast steak with maintained quality attributes. Food Control, 111651. 原文链接 https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2025.111651
