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        UHT 奶生產過程中晚期糖基化末端產物的抑制調控

        2022-08-28 02:10:14薛海波張潔菡吳凡王澤雨津楊凰伶謝琳金思洋彭英云楊治風陳義勇
        中國乳品工業(yè) 2022年8期
        關鍵詞:糖基化蘆丁殺菌

        薛海波,張潔菡,吳凡,王澤雨津,楊凰伶,謝琳,金思洋,彭英云,楊治風,陳義勇

        (1.常熟理工學院生物與食品工程學院,江蘇常熟 215500;2.江蘇梁豐食品集團有限公司,江蘇張家港 215623;3.張家港市畜牧獸醫(yī)站,江蘇張家港 215600)

        0 引 言

        晚期糖基化末端產物( advanced glycation endproducts,AGEs)是在食品加工和貯藏過程中,通過美拉德反應生成的一類不可逆的共價化合物[1]。研究發(fā)現(xiàn)一些疾病如糖尿病及其并發(fā)癥[2]、動脈硬化[3]、腎功能障礙[4]、心血管疾病[5]等是由AGEs 引起的。在食品熱加工過程中,如巴氏殺菌、高溫殺菌、烘烤和油炸等過程容易形成AGEs[6]。因此如何控制食品加工過程中AGEs 形成顯得尤為重要。

        UHT 奶經過超高溫瞬時滅菌后,具有常溫貯存時間長、銷售方便的優(yōu)點[7]。但是UHT 奶加工和貯藏過程中會產生對人體有害的產物AGEs,如何降低UHT 奶加工過程中產生的AGEs 是急需解決的問題。近年來,國內外學者研究發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物除具有較好抗氧化作用外,同時具有顯著抗糖基化活性,如芹菜素、蘆丁、沙棘籽渣黃酮、玉米須黃酮等黃酮類物質對AGEs 具有較高抑制作用[8],但是黃酮類物質應用于乳制品生產過程中的AGEs 的抑制作用未見報道。針對UHT 奶在生產和貯藏過程中AGEs 的形成因素及控制鮮見報道的現(xiàn)狀,本研究以UHT 奶為對象,以UHT 奶中熒光性AGEs 含量為指標,考查加工條件(糖種類、糖添加量)、貯藏條件(溫度和時間)以及添加食源性黃酮(槲皮素、蘆丁、染料木素和兒茶素)對UHT 奶生產和貯藏過程中AGEs 形成的影響,以期控制UHT 奶生產和貯藏過程中的AGEs,旨在為UHT奶的安全生產提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        原料乳,江蘇梁豐食品集團有限公司提供;槲皮素、蘆丁、染料木素、兒茶素,陜西秦邦藥業(yè)有限公司;磷酸氫二鈉,上海國藥集團化學試劑有限公司;蔗糖、果糖、葡萄糖、果葡糖漿,鄭州百思特食品添加劑有限公司;蔗糖脂肪酸酯、單甘油脂肪酸酯,廣州立勝貿易有限公司。

        1.2 儀器與設備

        RT-6000 酶標儀,深圳雷杜生命科學股份有限公司;AH-BASIC 均質機,安拓思納米技術(蘇州)有限公司;TG16-WS 高速離心機,湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司;Agilent LC-MS,美國安捷倫公司;HS-150 恒溫恒濕培養(yǎng)箱,常州市金壇友聯(lián)儀器研究所;超高溫瞬時殺菌系統(tǒng),上海沃迪智能裝備股份有限公司;pH 計,瑞士METTLER TOLEDO 公司。

        1.3 實驗方法

        1.3.1 UHT 奶的制備流程

        1.3.2 熒光性AGEs 含量的測定

        根據(jù)文獻[9]的方法進行熒光性AGEs 含量的測定。將2 mL UHT 奶和4 mL 甲醇混勻后在-80 ℃的條件下保存1 h,然后離心(1 3000 r/min,30 min),取0.3 mL上清液,在λex/λem=340 nm/465 nm 波長處測定熒光值,λex為熒光激發(fā)波長340nm 處的熒光值;λem為熒光發(fā)射波長465 nm 處的熒光值。以磷酸鹽緩沖溶液作為對照,每組樣品重復3 次。

        1.3.3 糖種類對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的影響

        原料奶經過檢驗后過濾、冷卻、貯存,加入0.3%的復配穩(wěn)定劑(蔗糖脂肪酸酯和單甘油脂肪酸酯),然后分別加入添加量為2%的果糖、蔗糖、葡萄糖和果葡糖漿,充分混勻后,經過過濾均質,然后在137 ℃條件下進行UHT 殺菌,殺菌時間4 s,然后取UHT 奶樣品按照1.3.2 節(jié)的方法測定熒光性AGEs 含量,以磷酸鹽緩沖溶液代替UHT 奶作為對照組,每組樣品重復3 次。

        1.3.4 糖添加量對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs的影響

        原料奶經過檢驗后過濾、冷卻、貯存,加入0.3%的復配穩(wěn)定劑(蔗糖脂肪酸酯和單甘油脂肪酸酯),然后分別加入添加量為2%、4%、6%、8%的蔗糖,充分混勻后,經過過濾均質,然后在137 ℃條件下進行UHT 殺菌,殺菌時間4 s,然后取UHT 奶樣品按照1.3.2 節(jié)的方法測定熒光性AGEs 含量,以磷酸鹽緩沖溶液代替UHT 奶作為對照組,每組樣品重復3 次。

        1.3.5 貯藏溫度和時間對UHT 奶中熒光性AGEs 的影響

        原料奶經過檢驗后過濾、冷卻、貯存,然后加入0.3%的復配穩(wěn)定劑(蔗糖脂肪酸酯和單甘油脂肪酸酯)和2%的蔗糖,充分混勻后,經過過濾均質,然后在137 ℃條件下進行UHT 殺菌,殺菌時間4 s,滅菌完成后取出冷卻至室溫。將UHT 奶分別貯藏在4、25 ℃和37 ℃的培養(yǎng)箱中,于0、5、15、30、60 d 后取樣,樣品按1.3.2 節(jié)的方法測定AGEs 含量,以磷酸鹽緩沖溶液代替UHT 奶作為對照組,每組樣品重復3 次。

        1.3.6 黃酮對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的影響

        原料奶經過檢驗后過濾、冷卻、貯存,然后加入0.3%的復配穩(wěn)定劑(蔗糖脂肪酸酯和單甘油脂肪酸酯)和2%的蔗糖,充分混勻后,然后加入質量分數(shù)分別為4、6 和8%的槲皮素、蘆丁、染料木素和兒茶素,經過過濾均質,然后在137 ℃條件下進行UHT 殺菌,殺菌時間4 s,然后取UHT 奶樣品按照1.3.2 節(jié)的方法測定熒光性AGEs 含量,以磷酸鹽緩沖溶液代替UHT 奶作為對照組,每組樣品重復3 次。

        1.3.7 數(shù)據(jù)處理

        每組數(shù)據(jù)進行3 次平行試驗取平均值,以“平均值±標準差”表示,作圖采用Origin8.0 軟件,利用spss20 軟件處理數(shù)據(jù)軟件進行方差分析和統(tǒng)計學分析(P<0.05 表示存在統(tǒng)計學差異)。

        2 結果與討論

        2.1 糖種類對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的影響

        糖種類對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的影響結果見圖1。從圖1 可以看出,不同糖對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的影響較大。與蔗糖、葡萄糖和果葡糖漿相比,果糖對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的生成起到明顯的促進作用(P<0.05),蔗糖對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的生成的促進作用最?。≒<0.05),有利于降低AGEs 的生成。這4 種糖對AGEs 的生成促進作用由大到小依次為果糖、葡萄糖、果葡糖漿和蔗糖,促進AGEs 的生成的原因是因為單糖、低聚糖等受熱自身發(fā)生焦糖化反應,產生丙酮醛(methylglyoxal,MGO),糖自身發(fā)生羥醛縮合和自氧化生成乙二醛(glyoxal,GO)[10]。MGO 和GO 又進一步與蛋白質結合,通過系列反應生成戊糖素、類黑素以及羧甲基賴氨酸等AGEs[11]。因此,本實驗中的糖原料中單糖比如葡萄糖、果糖和果葡糖漿與蔗糖相比,更易發(fā)生糖基化反應形成熒光性AGEs,因此為了減少熒光性AGEs 的生成,蔗糖適宜作為UHT 奶加工過程中的糖原料。

        圖1 糖種類對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的影響

        2.2 糖添加量對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的影響

        在確定蔗糖作為適宜生產UHT 奶的原料的基礎上,需要確定蔗糖合適的添加量。蔗糖添加量對UHT奶生產過程中熒光性AGEs 的影響見圖2,從圖2 可以看出,隨著蔗糖添加量的增加,UHT 奶中熒光性AGEs 生成量逐步增高。當蔗糖添加量在0%~4%范圍時,隨著蔗糖添加量的增加,熒光性AGEs 生成量明顯增加(P<0.05),原因可能是隨著糖添加量的增加,促進了蛋白糖基化反應。當蔗糖添加量在4%~8%范圍時,隨著蔗糖添加量的增加,熒光性AGEs 生成量有一定程度的增加,但是增加不明顯(P>0.05)??赡苁且驗殡S著蔗糖添加量(大于4%)進一步增加,形成熒光性AGEs 的量呈現(xiàn)基本飽和狀態(tài),進而達到最高值[12]。因此適宜的蔗糖添加量為2%。

        圖2 蔗糖添加量對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的影響

        2.3 貯藏溫度和時間對UHT 奶中熒光性AGEs 的影響

        貯藏溫度和時間對UHT 奶中熒光性AGEs 的影響見表1,從表1 可以看出,UHT 奶在貯藏60 d 內,熒光性AGEs 生成量隨著貯藏溫度的提高及貯藏時間的延長而增加。貯藏期在30 d 內,UHT 奶中熒光性AGEs 生成量隨著貯藏溫度的提高及貯藏時間的延長差異顯著(P<0.05)。在相同貯藏時間、溫度不同條件下,UHT 奶中熒光性AGEs 生成量差異顯著(P<0.05)。在4、25 ℃和37 ℃條件下,15 d 內熒光性AGEs 生成量增幅較大,貯藏時間超過15 d,熒光性AGEs 生成量變化不大。25 ℃和37 ℃條件下,貯藏期為30 d 時,UHT 奶中熒光性AGEs 形成量分別是4 ℃條件下的1.07 倍和1.13 倍。原因可能是貯藏溫度越高,促進了UHT 奶中糖類物質發(fā)生羥醛縮合,促進脂肪發(fā)生氧化,使得生成更多的1,2-二羰基化合物,導致產生越多的AGEs[13]。隨著溫度增加AGEs 產量差值增加量逐漸減小,是因為溫度升高生成AGEs 所需的底物越來越少,溫度增加導致AGEs 生成量增加不明顯。由此,UHT 奶低溫存放更有利于抑制蛋白糖基化,降低AGEs 的生成。

        表1 貯藏溫度對UHT 奶中熒光性AGEs 的影響

        2.4 黃酮對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的影響

        黃酮對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的影響見表2,從表2 可以看出,隨著黃酮添加量的增加,UHT 奶中熒光性AGEs 生成量顯著減少(P<0.05)。4種黃酮對降低熒光性AGEs 的生成的效果排序為:蘆?。鹃纹に兀救玖夏舅兀緝翰杷?。以蘆丁為例,當添加量由4%增加到8%時,熒光性AGEs 的生成量降低了40.7%。黃酮能夠抑制UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的生成,可能是因為黃酮能夠結合中間產物1,2-二羰基化合物,從而阻斷由1,2-二羰基化合物介導生成AGEs 的路徑,另外可能是因為黃酮具有抗氧化作用,從而通過抗氧化作用阻斷由自由基引發(fā)的合成AGEs 的路徑[14-16]。

        表2 黃酮對UHT 奶生產過程中熒光性AGEs 的影響

        (續(xù)表2)

        3 結 論

        本文以UHT 奶生產過程中晚期糖基化末端產物調控為核心,闡明了在UHT 奶生產過程中,糖(包括糖種類、糖添加量)、貯藏條件(溫度和時間)以及添加食源性黃酮(槲皮素、蘆丁、染料木素和兒茶素)對UHT 奶中AGEs 生成的影響,結果表明糖對AGEs 的生成促進作用由大到小依次為果糖、葡萄糖、果葡糖漿和蔗糖,為了減少熒光性AGEs 的生成,蔗糖適宜作為UHT 奶加工過程中的糖原料。隨著蔗糖添加量的增加,UHT 奶中熒光性AGEs 生成量逐步增高。因此,在UHT 奶加工過程中,減少糖的添加量可以大大減少熒光性AGEs 的形成。適宜的蔗糖添加量為2%。UHT 奶低溫貯藏(4 ℃)、減少貯藏時間(貯藏時間不易超過15 d,)更有利于抑制蛋白糖基化,降低AGEs的生成。在UHT 奶加工過程中,食源性黃酮具有明顯的抑制AGEs 的生成,并且隨著黃酮添加量的增加,UHT 奶中熒光性AGEs 生成量顯著減少(P<0.05)。4 種黃酮對降低熒光性AGEs 的生成的效果排序為:蘆?。鹃纹に兀救玖夏舅兀緝翰杷?。蘆丁具有較好的抗糖化作用,適宜作為一種UHT 奶貯藏過程中天然有效的AGEs 抑制劑。

        該研究聚焦UHT 奶生產過程中晚期糖基化末端產物調控,闡明了影響UHT 奶生產過程中影響熒光性AGEs 生成的影響因素,從而為有效調控UHT 奶生產和貯藏過程中有害物質的產生,為UHT 奶的安全生產提供了參考。

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