亲水胶体对海绵蛋糕中晚期糖基化终末产物的抑制作用

王申宛，郑晓燕，艾斌凌，郑丽丽，杨 旸，校 导，张海德，盛占武,

（1.海南大学食品科学与工程学院，海南 海口 570228；2.中国热带农业科学院海口实验站，海南 海口 570102）

海绵蛋糕因其口感、风味而备受消费者喜爱，但高温烘焙的加工方式以及烘焙过程中发生的美拉德反应使其产生一系列具有潜在健康危害的化合物，如晚期糖基化终末产物（advanced glycation end products，AGEs）、二羰基化合物、蛋白质氧化产物等。AGEs是由还原糖中的羰基与蛋白质、脂类和核酸中的游离氨基反应形成的一类糖基化产物。AGEs包括具有荧光的交联AGEs（如戊糖素），没有荧光的交联AGEs（如精氨酸-赖氨酸咪唑复合物）及没有交联的AGEs（如N-羧甲基赖氨酸（N-carboxymethyllysine，CML）和N-羧乙基赖氨酸（N-carboxyethyllysine，CEL））。其中，CML和CEL是AGEs最主要的单体之一。目前已经有研究表明，食源性AGEs的摄入会增加人体血清中AGEs的水平，进而引发或加速许多慢性疾病，如癌症、炎症、糖尿病、动脉粥样硬化和肾小球硬化。根据是否与蛋白质或多肽结合，AGEs可分为结合态和游离态。与结合态AGEs相比，游离态AGEs更容易被人体吸收进入血清中。由于烘焙食品大都具有高糖、高脂特点，且经高温烘焙制得，制备过程中更容易因美拉德反应生成AGEs。因此，如何抑制烘焙过程中AGEs的生成是食品工业迫切需要面对的问题。

目前研究较多的是在食品中添加植物多酚作为AGEs抑制剂，如白藜芦醇能够显著降低中等水分食物中AGEs和不溶性蛋白水平，在曲奇中添加迷迭香酸、白藜芦醇和表儿茶素对AGEs抑制率可达28.60%～62.05%。但多酚易降解，同时也会极大地抑制风味物质的形成，这都会影响食品品质和AGEs抑制效果。Mildner-Szkudlarz等在面团中分别加入咖啡酸、没食子酸、阿魏酸、儿茶素和槲皮素各2%，经过210 ℃烘焙20 min，面包屑中的阿魏酸、咖啡酸和儿茶素含量分别减少75%、47%和51%，同时美拉德反应产生的挥发性风味化合物分别降低了75.9%、74.3%、65.6%、62.4%和59.3%。

亲水胶体大多数是多糖大分子及其衍生物，分子结构中含有大量的亲水基团，例如羧基、羟基、氨基等。在食品工业中，亲水胶体常被用于增稠、保水、凝胶、乳化、稳定等作用，不仅能够改善食品品质，还具有营养价值。在面团烘焙前，加入适量的亲水胶体，如黄原胶（xanthan gum，XG）、羟丙基纤维素、海藻酸钠、结冷胶等，蛋糕的品质可以被改善，水分含量提高，贮藏时间延长。近年来，多种亲水胶体被报道能够抑制有害美拉德反应产物的生成，如丙烯酰胺（acrylamide，AA）、杂环胺（heterocyclic amine，HAs）和AGEs。壳聚糖、柑橘果胶（orange pectin，OP）、瓜尔胶、羧甲基纤维素（carboxymethyl cellulose，CMC）、海藻酸（alginic acid，ALA）和XG均被报道具有显著抑制食品加工过程中AA生成的能力。羧甲基纤维素钠、壳聚糖和-卡拉胶在抑制HAs上也表现出了良好的效果，在牛肉饼模型中，它们对主要HAs的抑制率分别可达78.8%、61.1%和90%。

本研究评价9 种亲水胶体，包括植物胶（角豆胶（carob gum，CG）、柑橘果胶（orange pectin，OP））、动物胶（明胶（gelatin，GEL））、微生物胶（XG）、海藻胶（琼脂（agar，AG）、ALA、卡拉胶（carrageenan，CAR））和化学改性胶（CMC、羟丙基磷酸双淀粉（hydrogen phosphate，HDP））。在糖基化化学模型中对AGEs形成的抑制作用。选出抑制效果最佳的两种亲水胶体，分别加入海绵蛋糕，评价两者对其品质及AGEs形成的影响，旨在为海绵蛋糕以及烘焙类休闲食品的安全生产提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛血清白蛋白（bovine albumin，BSA）、AG（150～250 mPa·s）、CAR（≥0.005 Pa·s）、丙酮醛（methylglyoxal，MGO）（质量分数40%溶液）、乙二醛（glyoxal，GO）（质量分数40%溶液）上海阿拉丁生化科技股份有限公司；ALA（300～500 mPa·s）、XG（2 500～3 000 mPa·s）、正己烷（色谱纯），甲醇、甲酸（均为质谱纯） 美国Sigma-Aldrich公司；果糖（fructose，Fru）、葡萄糖（glucose，Glu）、CMC（2 500～4 500 mPa·s）、GEL（5～20 mPa·s）、磷酸盐缓冲液（phosphate buffer saline，PBS）、邻苯二胺 上海麦克林生化科技有限公司；CG（300～600 mPa·s）、HDP（900～1 100 mPa·s）、OP（100～200 mPa·s） 上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

F-7000型荧光分光光度计 日本日立公司；SPX-250B-2型恒温生化培养箱 上海博迅实业有限公司；Triple Quad 6500+超高效液相色谱-串联质谱（ultrahigh performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，UPLC-MS/MS）仪 美国AB SCIEX公司；SHA-CA型数显恒温水浴振荡器 常州普天仪器制造有限公司；DK-320S数显恒温水浴锅 上海精宏实验设备有限公司；DK-TO02电烤箱 广东新宝电器股份有限公司；CR-400便携式色差仪 日本美能达公司；Ez-Test-500N质构仪 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 糖基化化学模型中9 种亲水胶体对AGEs抑制效果的评价

1.3.1.1 BSA-Fru/Glu模型的建立

BSA-Fru和BSA-Glu模型的建立参考Wang Shihao等和Peng Xiaofang等的方法，稍加修改。用50 mmol/L PBS（含0.02% NaN，pH 7.4）分别配制60 mg/mL BSA溶液、1.5 mol/L Fru溶液和0.8 mol/L Glu溶液。取1 mL Fru或Glu溶液与1 mL BSA溶液在有螺帽的10 mL试管中，加入1.0%的亲水胶体混匀作为实验组，空白组不加亲水胶体，作为对照。在恒温培养箱中37 ℃孵育7 d后，测定反应体系中荧光AGEs含量。每个样品做3 组平行。

1.3.1.2 BSA-MGO/GO模型的建立

BSA-MGO 和BSA-GO 模型的建立参考按照Wang Wei等的方法，并稍加修改。用50 mmol/L PBS（含0.02% NaN，pH 7.4）分别配制30 mg/mL BSA、60 mmol/L的MGO和GO溶液。取1 mL MGO或GO溶液和1.0%的亲水胶体在有螺帽的10 mL试管中混匀作为实验组，空白组不加亲水胶体，作为对照。在37 ℃孵育2 h后，分别在试管中加入1 mL 30 mg/mL BSA继续孵育7 d后测定荧光AGEs含量。每个样品做3 组平行。

1.3.2 化学模型中荧光AGEs测定

参考Huang Junqing等的方法，取1.3.1.1、1.3.1.2节模型反应体系中的液体样品通过F-7000型荧光分光光度计测定激发/发射波长325/440 nm处的荧光强度确定溶液中荧光AGEs的含量。

1.3.3 化学模型中ALA和XG添加量对AGEs形成的影响

选用1.3.2节中筛选出的对荧光AGEs抑制效果最佳的ALA和XG作为研究对象。分别将1.3.1.1、1.3.1.2节实验组中1.0%的亲水胶体分别替换为0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的ALA和XG，其他步骤不改变。孵育后测定各个模型体系中荧光AGEs，蛋白氧化产物，游离态和结合态CML和CEL的含量，进一步探究在BSA-Fru/Glu和BSA-GO/MGO模型中，ALA和XG添加量对AGEs形成的影响。每个样品做3 组平行。

1.3.4 化学模型中非荧光性AGEs含量测定

CML和CEL检测样品的前处理参考Assar和Chen Yuanyuan等的方法。向前处理完成后的样品中加入Milli-Q水定容至50 mL，使用0.22 μm的有机滤头过滤。取1 mL滤液，通过预先平衡好的固相萃取柱（Cleanert PCX，150 mg/6 mL），收集液体待测。

采用Triple Quad 6500+UPLC-MS/MS仪对CML和CEL进行定量分析，测定方法参考Chen Yuanyuan等。利用X-Bridege C柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）对CML和CEL进行色谱分离，线性范围为3～300 ng/mL。

UPLC 条件：X-Bridege C色谱柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流动相为A相（0.3%甲酸溶液）和B相（甲醇）；流动相流速0.3 mL/min；柱温30 ℃；进样量2 μL。采用以下梯度洗脱：0～0.4 min，90% A、10% B；0.4～3.5 min，90%～40% A、10%～60% B；3.5～4.0 min，40%～90% A、60%～10% B；4.0～6.0 min，90% A、10% B。

MS/MS条件：电喷雾离子源（electron spray ionization，ESI）正模式。监测方式：多反应监测（multiple reaction monitoring，MRM）模式；离子源温度300 ℃；锥孔电压20 eV；毛细管电压4 kV。CML：/205/84；CEL：/219/84。

1.3.5 ALA和XG添加量对MGO和GO清除率的影响

参考王佳琦等建立的方法。向10 mL试管中分别加入2 mL 60 mmol/L MGO或60 mmol/L GO溶液，然后分别加入0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的ALA或XG，混匀。在90 ℃油浴锅中避光反应30 min后迅速取出试管，冰浴冷却终止反应。空白组则不添加ALA和XG，作为对照。测定样品中MGO或GO残留量。由于二羰基化合物无法直接测定，将MGO和GO衍生成甲基喹诺啉和喹诺啉，然后用Triple Quad 6500+UPLC-MS/MS进行定量。标准品和样品按照赵琼晖等建立的方法衍生化处理后过0.22 μm膜后注入Triple Quad 6500+UPLC-MS/MS仪进行定量。

UPLC 条件：X-Bridege C色谱柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流动相：A为0.1%甲酸溶液，B 为0.1%甲酸-甲醇溶液；流动相流速0.5 mL/min；柱温30 ℃；进样量2 μL。采用以下梯度洗脱：0～1.0 min，60% A、40% B；1.0～3.0 min，60%～30% A、40%～70% B；3.0～4.0 min，30%～60% A、70%～40% B；4.0～6.0 min，60% A、40% B。

MS/MS条件：ESI正模式。监测方式：MRM模式；离子源温度300 ℃；锥孔电压20 eV；毛细管电压4 kV。MGO衍生物：/145/77；GO衍生物：/131/104。

按式（1）计算ALA和XG对MGO或GO的清除率，每个样品做3 组平行。

式中：和为空白组和实验组中MGO或GO的浓度。

1.3.6 烘焙温度和烘焙时间对海绵蛋糕中AGEs含量和品质的影响

1.3.6.1 海绵蛋糕样品的制备

蛋糕的基本配方为低筋面粉100 g、鲜鸡蛋100 g、白糖100 g、含盐黄油10 g。蛋糕的制备方法参照Wang Jiaqi等，每个面糊的质量为100 g，面糊分别在不同温度、时间条件下进行烘焙（155 ℃分别烘焙30、35、40、35、50 min；180 ℃分别烘焙25、30、35、40、45 min；205 ℃分别烘焙15、20、25、30、35 min；230 ℃分别烘焙15、17、19、21、23 min）。冷却后，蛋糕被细磨并储存在-20 ℃以进一步分析。每组处理的蛋糕做3 个平行。

1.3.6.2 海绵蛋糕品质属性的分析

用色度计测定蛋糕的表面颜色，并按照式（2）计算颜色的变化：

式中：为明度指数（0=黑色，100=白色）；（正值表示红度，负值表示绿度）和（正值表示黄度，负值表示蓝度）为彩色特性。

用硬度评价蛋糕的质构特性，由质构仪测定。利用直径2 mm的圆柱形探针采用三点弯曲实验测定。测试距离为10 mm。测试速率为1.0 mm/s，返回速率为10.00 mm/s。

水分含量采用AACC 44-15A的烘箱干燥法。将空培养皿置于130 ℃烘箱干燥1 h，冷却45 min。称空培养皿质量，记为。称约3 g蛋糕，记为，放在玻璃培养皿中。在130 ℃的烘箱中干燥12 h直到质量不变。在再次称质量之前，盛有蛋糕的盘子被移到干燥器中直到冷却。称空皿和被烘干的蛋糕的总质量，记为。水分含量按式（3）计算：

1.3.6.3 海绵蛋糕中AGEs和蛋白氧化产物含量的测定

海绵蛋糕中荧光AGEs及蛋白质氧化物的提取参考Ou Juanying等的方法。将提取液10 000×离心20 min，收集上清液，按照1.3.2节方法测定不同烘焙温度和时间下生产的蛋糕中荧光AGEs含量。参考Huang Junqing等的方法，取上清液通过F-7000型荧光分光光度计分别在激发/发射波长330/415，365/480和325/434处测定二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸的荧光强度。

蛋糕中游离态CML和CEL提取方法参照Urbiarri等的方法。称取4 g蛋糕粉与50 mL PBS（0.2 mol/L，pH 7.0）混合，5 000×离心20 min后收集上清液。取1 mL上清液，过固相萃取柱（Cleanert PCX，150 mg/6 mL）去除杂质。然后加3 mL Milli-Q水洗脱，收集洗脱液，过0.22 μm尼龙膜后按1.3.4节方法测定游离态CML和CEL。

蛋糕中结合态CML和CEL提取方法参考Assar等的方法。取蛋糕粉末1 g于50 mL离心管中，加入5 mL正己烷，剧烈振荡3 min。13 000 r/min离心5 min，弃溶剂。上述操作重复2 遍。氮气吹干样品使其恢复成粉末状，置于50 mL离心管中按1.3.4节方法测定结合态CML和CEL。

1.3.7 ALA和XG添加量对海绵蛋糕中AGEs含量和品质的影响

分别将0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0% ALA或XG与100 g低筋面粉混合，亲水胶体的百分比是以面粉的质量为基础。按1.3.6.1节的方法制备蛋糕，每个面糊在180 ℃的烤箱中烘焙40 min。不添加ALA和XG的海绵蛋糕作为空白对照组。按1.3.6.2节和1.3.6.3节中的方法测定不同ALA和XG添加量对海绵蛋糕色度、水分含量以及荧光AGEs、蛋白氧化产物、结合态和游离态CML和CEL含量的影响。蛋糕的老化程度由硬度变化率表示，用质构仪测定室温放置0 d和4 d的海绵蛋糕硬度，分别记为和，硬度变化率按式（4）计算：

1.4 数据处理与分析

所有实验处理均做3 组平行，采用Origin 2021软件作图，SPSS 23.0软件进行数据统计分析，采用Duncan检验，＜0.05，差异显著。

2 结果与分析

2.1 化学模型中亲水胶体对荧光AGEs生成量的影响

以荧光强度为指标，考察9 种亲水胶体对4 个不同阶段糖基化反应化学模型（BSA-Fru、BSA-Glu、BSAMGO和BSA-GO模型）中荧光AGEs生成量的影响。选用BSA-Fru/Glu模型评估整个糖基化反应的过程，其中Fru的羰基结构与氨基残基反应的程度高于Glu，反应比Glu更活跃。二羰基化合物（如GO和MGO）与蛋白质的氨基酸残基发生不可逆的反应，最终导致AGEs的形成。因此BSA-GO/MGO模型通常用于评估蛋白质糖基化的中间阶段。如图1A所示，BSA-Fru中，在1%添加量下，除了CG与空白组对比不显著外，其他不同亲水胶体都能在一定程度上降低荧光性AGEs的形成。其中，XG和ALA显著降低了荧光AGEs的荧光强度（＜0.05），抑制率可达34.55%和25.20%。在BSA-Glu模型中，9 种亲水胶体抑制荧光AGEs生成的顺序与BSA-Fru模型相似。在BSAMGO/GO模型中，XG和ALA均显著降低荧光AGEs的形成，推测两种胶体可能是通过阻止二羰基化合物与蛋白质结合抑制AGEs的生成。对比BSA-GO和BSA-MGO反应模型，后者中所有亲水胶体的荧光AGEs的抑制率明显高于前者，且与空白相比抑制效果更显著。这说明亲水胶体可能对BSA与MGO的结合具有更强的抑制作用。研究发现，多酚的羟基和羧基可以与MGO和GO发生亲电取代反应，而氨基酸主要是通过氨基对二羰基化合物的加合作用阻断AGEs的形成。因此，含有羟基、氨基和羧基的亲水胶体可能具有与多酚和氨基酸类似的AGEs抑制机制。在上述4 个化学模型中，不同亲水胶体对AGEs形成的抑制效果不同，这可能是由于胶体中不同官能团的亲核性不同。综上，选用AGEs抑制效果最佳的ALA和XG进行后续研究。

图1 9 种亲水胶体对BSA-Fru（A）、BSA-Glu（B）、BSA-MGO（C）和BSA-GO（D）模型中荧光AGE生成量的影响Fig.1 Effects of nine hydrocolloids on the formation of fluorescent AGEs in BSA-Fru (A),BSA-Glu (B),BSA-MGO (C) and BSA-GO (D) models

2.2 化学模型中ALA和XG添加量对AGEs生成量的影响

2.2.1 添加量对荧光AGEs生成量的影响

由图2A可知，ALA对化学模型中荧光性AGEs的抑制作用随着添加量的升高而增强。当添加量达到2.0%时，ALA对BSA-Fru、BSA-Glu、BSA-MGO和BSA-GO模型的荧光AGEs抑制率分别达到33.26%、21.25%、45.65%和21.07%，这说明ALA对荧光AGEs有良好的抑制效果，且抑制率与ALA的添加量呈正相关。而如图2B所示，在BSA-Fru和BSA-Glu模型中，当XG增加至0.5%时，荧光AGEs含量显著降低（＜0.05），当其添加量从0.5%增加至2.0%时，荧光AGEs含量逐渐升高。这可能是由于XG在高添加量下黏度增加，阻碍了体系内反应的进行。在BSA-MGO模型中，ALA和XG的抑制效果均随着添加量的增加而升高，推测是ALA和XG与MGO之间发生了反应从而抑制了AGEs的生成，这表示更多的二羰基化合物变成了其他产物。

图2 ALA（A）和XG（B）添加量对化学模型中荧光AGEs生成量的影响Fig.2 Effects of the levels of ALA (A) and XG (B) on the formation of fluorescent AGEs in chemical models

2.2.2 添加量对非荧光性AGEs生成量的影响

CML和CEL分别由GO和MGO形成，常被作为非荧光AGEs的典型代表。由图3可见，BSA-Fru模型中，ALA和XG添加量对非荧光AGEs的抑制效果与荧光AGEs基本一致。不添加ALA和XG的空白对照组中CML和CEL质量浓度分别为45.91 ng/mL和11.74 ng/mL。添加2.0% ALA反应后模型中的CML和CEL生成量分别为32.32 ng/mL和7.62 ng/mL，分别降低了29.61%和35.12%。低添加量的XG表现出良好的AGEs抑制效果，当添加0.5% XG时，反应后模型中的游离态和结合态CML、CEL生成量分别为30.64 ng/mL和6.38 ng/mL，分别降低了33.27%和45.62%。BSA-MGO模型中的CEL和BSA-GO模型中的CML均被抑制，这可能是ALA和XG清除了模型中的MGO和GO，从而阻断了二羰基化合物与氨基酸残基结合生成AGEs。

图3 ALA和XG添加量对模型中CML和CEL生成量的影响Fig.3 Effects of the levels of ALA and XG on the formation of CML and CEL in chemical models

2.2.3 添加量对MGO和GO清除率的影响

为进一步验证ALA和XG清除化学模型体系中的二羰基化合物情况，将不同添加量的两种胶体与MGO和GO进行反应。如图4所示，ALA或XG对MGO和GO均有良好的清除作用。随着添加量的增大，胶体对MGO和GO的清除率逐渐升高。当ALA添加量为2.0%时，MGO和GO清除率分别达到34.92%和14.45%。当XG添加量为2.0%时，MGO和GO清除率分别达到42.08%和21.48%。结合2.2.2节的结论可以推测XG在低添加量下与模型反应体系中的MGO和GO发生加合反应，而在高添加量下形成的黏稠状胶体可能对MGO和GO存在吸附作用。

图4 ALA（A）和XG（B）添加量对GO和MGO的清除效果Fig.4 Scavenging effects of ALA (A) and XG (B) on GO and MGO

2.3 烘焙条件对海绵蛋糕中AGEs含量和品质的影响

2.3.1 烘焙条件对海绵蛋糕中AGEs和蛋白氧化产物含量的影响

蛋白质的氧化通常伴随着AGEs的形成，蛋白氧化产物的含量是测定AGEs生成的一个重要标志。在AGEs形成的过程中蛋白质被氧化成二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸。其中，犬尿氨酸在人体内的产生与神经退行性疾病（如阿尔兹海默症、帕金森症等）、炎症和抑郁症等病症有关。在未烘焙之前，面糊中荧光AGEs和蛋白氧化产物的荧光强度为0，非荧光AGEs含量低于3 ng/mL，可忽略不计。烘焙后，如表1所示，荧光性AGEs倾向于在低温烘焙条件下积累。在烘焙初期，荧光性AGEs快速累积达到峰值后开始出现下降趋势，温度越高达到峰值所需的时间越短。当烘焙温度为155 ℃时，荧光AGEs和蛋白氧化产物含量直到50 min也未达到峰值。而在180 ℃条件下，35 min时出现荧光AGEs的峰值，随后40 min和45 min峰值分别下降15.23%和24.55%。当焙烤温度为230 ℃时，荧光AGEs含量在17 min时即达到峰值，随后大幅度下降，同时二酪氨酸含量也发生了下降，较15 min时下降了12.61%，在19 min时又出现上升趋势。

表1 不同焙烤条件对海绵蛋糕的AGEs和蛋白氧化产物含量的影响Table 1 Effect of different baking conditions on the contents of AGEs and protein oxidation products in sponge cakes

游离态和结合态CML含量随着烘焙温度升高的变化趋势与荧光性AGEs相同，在初期快速积累，达到峰值后出现下降，而CEL受烘焙温度的影响不明显，这可能是由于烘焙强度的增大使CML发生分解或参与其他反应，如形成类黑精等。高温的烘焙方式会减少AGEs在蛋糕中的累积，如205 ℃烘焙21 min和23 min的蛋糕中荧光AGEs、非荧光AGEs及蛋白氧化产物含量均显著低于其他烘焙条件下的蛋糕。

2.3.2 烘焙条件对海绵蛋糕品质的影响

如图5所示，温度升高和烘焙时间延长均会使海绵蛋糕的颜色加深，从而影响到消费者的可接受度。本实验通过色度仪测量蛋糕的、和值，计算出对应的值显示蛋糕的颜色变化。硬度作为评价海绵蛋糕质构特性的一个重要指标，是蛋糕达到一定形变所需要的力。对于蛋糕的口感而言，水分含量越高，口感会更加湿润。不同烘焙条件下制备的海绵蛋糕的品质属性结果如表2所示，同一温度下，随着烘焙时间的延长，蛋糕的亮度降低，硬度升高，含水量降低。高温下过度烘焙的蛋糕虽然具有较低的AGEs和蛋白氧化产物含量，但其亮度过于低甚至趋近黑色，硬度过高且水分含量低，无法满足消费者的食用要求。155 ℃烘焙30～40 min的蛋糕烘焙程度不够，180 ℃烘焙40 min和45 min的蛋糕外观最佳，且蛋糕中荧光AGEs、非荧光AGEs及蛋白氧化产物含量均处于较低水平，但是烘焙45 min的蛋糕水分含量仅为15.18%，会使口感过于干燥。综合分析，选用180 ℃烘焙40 min作为海绵蛋糕制备的最佳烘焙条件。

图5 不同烘焙温度和时间下制备的海绵蛋糕的照片Fig.5 Photographs of sponge cakes prepared under different baking conditions

表2 不同焙烤条件海绵蛋糕的颜色、硬度及水分含量Table 2 Color parameters,hardness and moisture contents of sponge cakes prepared under different baking conditions

2.4 ALA和XG添加量对海绵蛋糕品质、AGEs和蛋白氧化产物含量的影响

2.4.1 添加量对海绵蛋糕品质的影响

海绵蛋糕中加入适量亲水胶体能够改善结构，提高水分含量，延长贮藏时间和延缓淀粉的老化作用。添加ALA和XG的海绵蛋糕品质属性分析如表3所示。与空白对照组相比，除ALA添加量0.5%和1.5%以及XG添加量1.5%，其他添加量的ALA和XG对海绵蛋糕的颜色（值）均不产生显著影响（＞0.05）。贮藏期蛋糕的硬度变化率与蛋糕的老化程度呈正相关，由表3可以看出，ALA和XG的加入明显降低了放置4 d的蛋糕硬度变化率，提高了海绵蛋糕的水分含量，说明亲水胶体的加入可以延缓蛋糕中淀粉的老化，这可能是因为海藻酸在蛋糕组织中形成保水性较好的凝胶结构，ALA添加量的增大使得分子间相互作用增强，凝胶性能也更好，持水能力得到增强。而XG作为一种天然多糖大分子，能够填充到蛋糕膨胀的淀粉三维网状组织中，形成膜壁，从而阻碍淀粉羟基之间的缔结，进而增大海绵蛋糕的水分含量和持水能力。

表3 不同ALA和XG添加量海绵蛋糕的颜色、硬度及水分含量Table 3 Color parameters,hardness and moisture contents of sponge cakes with different levels of ALA and XG

2.4.2 添加量对海绵蛋糕中AGEs和蛋白氧化产物含量的影响

荧光AGEs的荧光强度随着ALA添加量的增大不断下降，当ALA添加量达到2%时，荧光AGEs抑制率达到最高（38.00%）。而XG对蛋糕中荧光AGEs的抑制效果与在BSA-Fru、BSA-Glu模型中的趋势相同，随着XG添加量的增加先降低后升高，在0.25%添加量下XG对蛋糕中荧光AGEs抑制率最高，达到43.15%。由图6A可以看出，除了添加0.25% ALA实验组中′-甲酰犬尿氨酸和2.0% XG实验组中二酪氨酸的含量与对照组相比差异不显著，其他添加量的实验组中二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸含量均显著降低，这说明ALA和XG能够显著降低蛋白质氧化的程度。其中添加在2% ALA或0.25% XG实验组中，二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸含量最低，分别较空白组下降了21.83%、22.48%、32.65%和34.57%、17.42%、29.07%。如图6B所示，2.0% ALA或0.25% XG添加量下，蛋糕中CML、CEL含量也最低，游离态和结合态的CML较空白组分别下降了47.46%、49.29%和51.51%、41.61%，游离态和结合态的CEL较空白组分别下降了46.15%、36.29%和40.99%、50.29%。综上，当添加2.0% ALA或0.25% XG时，蛋糕中的AGEs和蛋白氧化产物含量处于最低水平，这与化学模型中0.5% XG抑制率最高不一致，这可能是由于食品模型中分子间的运动和相互作用受到限制，XG的增稠作用也有可能抑制其与糖基化反应的中间产物相互作用。

图6 ALA 和XG添加量对海绵蛋糕中AGEs和蛋白氧化产物生成量的影响Fig.6 Effects of the levels of ALA and XG on the formation of AGEs and protein oxidation products in sponge cakes

3 结论

在糖基化化学模型中证明了ALA和XG具有良好的荧光AGEs抑制能力，且AGEs抑制率随着ALA添加量的增加而提高，XG在低添加量的抑制率高于高添加量，二者对蛋白氧化产物也有良好的抑制作用。此外，实验还证明了ALA或XG能够显著降低二羰基化合物MGO和GO含量，当二者添加量为2.0%时，MGO清除率分别为34.92%和42.08%，GO清除率分别为14.45%和21.48%，推测原因可能是ALA和XG能够捕获MGO和GO形成加合产物。烘焙条件对蛋糕的品质属性和AGEs生成量均有显著影响，随着温度的上升和时间的延长，蛋糕的颜色加深、硬度增加、水分含量降低。蛋糕中游离态和结合态的CML、CEL含量均随着烘焙时间的延长呈先上升后下降的趋势，焙烤温度升高会使CML积累量的峰值提早达到，CEL则受温度影响较小。结合品质属性和AGEs含量，确定了最佳烘焙条件为180 ℃烘焙40 min。蛋糕中亲水胶体最佳添加量为2.0% ALA或0.25% XG，在此浓度下，蛋糕的品质属性良好且AGEs含量较低。