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南京农业大学孙健教授和张雅玮副教授团队发文:碱性氨基酸在减轻热诱导食品毒物中的多功能作用:机制与未来展望

2026-05-31 02:52:45

Food Science Popularization ｜ 食研科普

碱性氨基酸在减轻热诱导食品毒物中的多功能作用：机制与未来展望

导读

近日，南京农业大学的研究团队在食品权威期刊《LWT》（IF=6.6）发表题为“Multifunctional roles of basic amino acids in mitigating thermally induced food toxicants: Mechanisms and future perspectives”的综述性论文。该论文由南京农业大学食品科学技术学院、果洛金草原有机牦牛肉加工有限公司完成，孙健教授张雅玮副教授为该论文的通讯作者。

食品因其令人愉悦的感官特性和丰富的营养成分在我们的生活中占有重要地位。然而，近年来，食品安全问题已成为全球范围内一个严重的公共卫生问题。越来越多的健康意识消费者开始关注食品加工中的有害物质，如杂环胺、丙烯酰胺、脂质过氧化物和5-羟甲基糠醛。通常，这些有害物质在食品中的浓度变化范围相对较广（从μg/kg到mg/kg），然而，一些研究已经证明了它们潜在的致癌性和致突变性、DNA损伤和遗传毒性、神经毒性，以及它们与糖尿病、动脉粥样硬化和阿尔茨海默病等慢性疾病的关联。这些有害物质不仅在工业食品加工过程中产生，也可能在日常家庭烹饪中产生。因此，必须有效减少有害物质的产生，以最大限度地减少相关的健康风险。

减少食品加工过程中产生的有害物质已成为全球关注的焦点。碱性氨基酸被广泛报道为有前景的NaCl替代品，并已证明具有抑制有害物质形成的能力。本综述系统总结了碱性氨基酸的抑制机制，包括：与美拉德反应前体和蛋白质结合位点的竞争性抑制；清除活性二羰基中间体；直接消除；调节pH值以改变反应途径；螯合金属离子和清除自由基以抑制脂质氧化。此外，提出了适用的研究方法（如量子化学计算分析、分子对接和脂质组学）用于机制研究，以深入分析碱性氨基酸抑制有害物质的机制。系统理解这些机制将为减轻食品加工过程中有害化合物的形成提供关键见解。

本综述旨在对碱性氨基酸在减轻热诱导食品毒物中的多功能作用提供一个系统且批判性的综合。通过整合零散的机制证据，我们提出了一个基于网络的抑制范式，阐明了赖氨酸、精氨酸和组氨酸如何通过汇聚途径同时靶向多种危害。此外，我们引入了先进的研究方法——包括量子化学计算、分子对接和脂质组学——作为深化机制理解和指导未来研究方向的强大工具。这个全面的框架不仅巩固了现有知识，还识别了关键的知识空白并概述了未来展望，从而为制定更有效、更全面的食品安全策略提供了宝贵的见解。

研究亮点

★碱性氨基酸通过多种途径抑制热诱导食品毒物

★碱性氨基酸可作为氯化钠替代品，在提高产品品质的同时减少钠含量

★先进方法有助于深入分析其抑制机制

研究结论与意义

★本综述为理解碱性氨基酸在减轻热诱导食品毒物中的多功能作用提供了一个系统和综合的框架。关键结论是，这些氨基酸通过一个相互关联的机制网络发挥作用——包括前体的竞争性抑制、活性二羰基中间体的清除、对最终毒物的直接迈克尔加成、pH调节和自由基淬灭——这使它们能够同时靶向多种危害，如HA、AA、LP和HMF。通过综合零散的机制证据，本综述超越了孤立的观察，提出了一个连贯的、基于网络的抑制范式，解释了碱性氨基酸的广谱功效。

然而，必须承认一个关键的双重作用：虽然碱性氨基酸抑制了上述危害，但它们也可能作为AGEs的前体，在食品安全管理中充当双刃剑。尽管如此，总体的趋势是明确的——碱性氨基酸代表了一类有前途的多功能食品添加剂，能够有助于全面控制多种加工诱导的污染物，符合对更安全、更健康食品日益增长的需求。

尽管取得了这些进展，但碱性氨基酸对食品中有害物质的调控机制仍涉及许多未解决的科学问题，其应用中的潜在风险和局限性需要进一步研究。未来的研究应侧重于解决以下领域的关键挑战：

许多有害物质的形成与pH值有关。目前仍不确定碱性氨基酸是否主要通过提高pH来抑制有害物质的形成，并且在复杂食品体系中，与其他途径相比，pH调节的相对贡献量化不足。迫切需要在真实加工条件下使用先进的光谱和原位分析工具来解开这些相互交织的机制。

目前，模型系统被广泛用于研究碱性氨基酸对有害物质的抑制机制。与模型系统相比，食品体系的组分要复杂得多。此外，碱性氨基酸已被证明能显著提高肉制品的蛋白质溶解度、乳化性和持水性，这可能影响有害物质的形成，表明在真实食品体系中可能存在额外的抑制机制。未来的研究必须系统研究食品基质如何调节碱性氨基酸的可及性和反应性，从而影响其抑制功效。

HAs、丙烯酰胺和其他有害物质的形成途径是相互关联的，但目前的研究大多集中在碱性氨基酸对其中一种或两种类型的抑制上。由于这些物质共享共同的中间体，未来的研究应探索碱性氨基酸与其他调控方法之间的协同作用，以开发复合策略，从而同时抑制多种有害物质，并在食品加工中实现全面控制。例如，将碱性氨基酸与多酚结合可以通过同时靶向羰基中间体和自由基途径产生协同效应，正如最近在烤鱼系统中证明的那样，茶多酚和氨基酸共同抑制了HA和AGEs。

作为晚期糖基化终末产物的前体，需要考虑碱性氨基酸是否会促进晚期糖基化终末产物的生成。因此，需要同时研究碱性氨基酸对不同有害物质的影响，特别是在复杂的真实食品体系中。最近的研究开始通过采用多危害监测方法来应对这一挑战。例如，Chu等人（2024）利用脂质组学同时跟踪了用抗氧化剂处理的烤鳗鱼中的HAs、AGEs和脂质氧化标志物，揭示了复杂的权衡和协同作用。

总之，本综述确立了碱性氨基酸作为减轻热诱导食品毒物的多功能工具，其基础是一个相互关联的机制网络。本综述的真正价值不仅在于巩固现有知识，还在于为未来的研究规划路线。通过采用先进的方法学并对危害形成采取系统级的视角，该领域可以从碱性氨基酸的单一应用走向食品加工中有害物质综合预防和控制的更广泛目标。

图文赏析