本發(fā)明屬于食品監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種用于指示食源性晚期糖化終末產(chǎn)物含量的美拉德反應(yīng)型時(shí)間溫度指示器及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
晚期糖化終末產(chǎn)物(Advanced glycation end products,AGEs)是美拉德反應(yīng)中由糖類和蛋白質(zhì)、氨基酸等物質(zhì)的氨基端不經(jīng)過(guò)酶促反應(yīng)所形成的一類穩(wěn)定的產(chǎn)物。食源性AGEs是體內(nèi)AGEs的重要來(lái)源,因此減少攝入食源性AGEs是控制糖尿病等慢性疾病發(fā)生與發(fā)展的重要手段。
為了建立完善食品AGEs含量數(shù)據(jù)庫(kù),現(xiàn)有的檢測(cè)手段主要集中于工廠生產(chǎn)端利用精密儀器(如熒光分光度計(jì)、液相質(zhì)譜等)對(duì)AGEs含量進(jìn)行檢測(cè)。消費(fèi)者購(gòu)買食品后,食品在消費(fèi)端也會(huì)存在短時(shí)間、簡(jiǎn)單的加工(如復(fù)熱、烹煮等),但是,現(xiàn)階段在消費(fèi)端的食品加工過(guò)程AGEs含量缺乏有效的檢測(cè)手段,同時(shí),消費(fèi)者(尤其是糖尿病及其并發(fā)癥患者)需要一種方便且可識(shí)別的食品AGEs含量標(biāo)識(shí)。為了讓消費(fèi)者直觀地了解食源性AGEs含量,所以,需要一種可以提供消費(fèi)端AGEs含量信息的方法,這種方式不要求數(shù)據(jù)精確,但要求直觀且具有一定可靠性。
傳統(tǒng)的保質(zhì)期和食品標(biāo)簽的方式不能反映食品品質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化,適用性不夠強(qiáng),時(shí)間溫度指示器(Time-temperature Indicator,TTI)是一種可以通過(guò)時(shí)間溫度積累效應(yīng)指示食品的溫度變化歷程和產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵參數(shù)的變化的監(jiān)控方式,這種監(jiān)控方法主要利用溫度敏感型的顏色變化來(lái)指示溫度敏感型的食品質(zhì)量變化,具有方便、快捷且易于觀察的特點(diǎn),極大地提升了消費(fèi)者對(duì)所購(gòu)食品質(zhì)量的信心。
但是將TTI應(yīng)用到指示消費(fèi)端食品加工過(guò)程食源性AGEs變化中仍面臨著以下問(wèn)題:(1)要符合TTI和食品質(zhì)量的匹配原則,要求TTI的顏色變化和食品質(zhì)量關(guān)鍵參數(shù)的變化的反應(yīng)活化能接近;(2)理想的TTI應(yīng)該是安全、廉價(jià)和可靠的,所以TTI原料的設(shè)計(jì)要符合此要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足,本發(fā)明的首要目的在于提供一種用于指示食源性晚期糖化終末產(chǎn)物含量的美拉德反應(yīng)型時(shí)間溫度指示器(TTI)。利用本發(fā)明TTI,可讓消費(fèi)者直觀地從指示器顏色變化獲得食品的AGEs含量的信息。
本發(fā)明另一目的在于提供一種上述用于指示食源性晚期糖化終末產(chǎn)物含量的美拉德反應(yīng)型時(shí)間溫度指示器的制備方法。
本發(fā)明再一目的在于提供上述用于指示食源性晚期糖化終末產(chǎn)物含量的美拉德反應(yīng)型時(shí)間溫度指示器在食源性AGEs含量監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的美拉德反應(yīng)型時(shí)間溫度指示器活化能與食品模擬體系和大多數(shù)類型食品中晚期糖化終末產(chǎn)物的活化能相接近,可用于指示食源性晚期糖化終末產(chǎn)物含量。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn):
一種用于指示食源性晚期糖化終末產(chǎn)物含量的美拉德反應(yīng)型時(shí)間溫度指示器(TTI),包括一個(gè)容器及容器內(nèi)的指示混合液,所述指示混合液含有氨基酸、單糖及磷酸緩沖溶液。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸和賴氨酸中的至少一種。本發(fā)明選用高溶解度的氨基酸保證了制作的TTI的靈活性。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述氨基酸為賴氨酸。選用賴氨酸制備得到的TTI,其美拉德反應(yīng)顏色變化更加明顯。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述單糖包括木糖、葡萄糖和半乳糖中的至少一種。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述單糖為木糖。選用木糖制備得到的TTI,其美拉德反應(yīng)顏色變化更加明顯。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述指示混合液中氨基酸的濃度為0.1~0.5mol/L。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述指示混合液中氨基酸的濃度為0.4mol/L。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述指示混合液中單糖的濃度為0.1~0.5mol/L。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述指示混合液中單糖的濃度為0.3~0.5mol/L。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述磷酸緩沖溶液的pH范圍為6.0~8.0。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述磷酸緩沖溶液的pH范圍為7.0。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述磷酸緩沖溶液的濃度為0.2M。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述磷酸緩沖溶液具體由包括以下步驟的方法制備得到:將二水合磷酸二氫鈉溶于水中得到濃度為31.1~31.3g/L的A液,將十二水合磷酸氫二鈉溶于水中得到濃度為71.5~71.7g/L的B液,將A液和B液按39:61的體積比混合均勻,得到pH 7.0濃度為0.2M的磷酸緩沖溶液。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述容器為透明或半透明容器。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述容器的導(dǎo)熱性好。
本發(fā)明還提供一種上述用于指示食源性晚期糖化終末產(chǎn)物含量的美拉德反應(yīng)型時(shí)間溫度指示器的制備方法,包括以下步驟:將氨基酸和單糖分別溶于磷酸緩沖溶液中,再將兩者混合均勻,裝于容器中,得到美拉德反應(yīng)型時(shí)間溫度指示器。
本發(fā)明還提供了上述TTI在食源性AGEs含量監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,特別適用于液體調(diào)味品、速溶食品、罐裝食品、醬料等食品中。根據(jù)建立的時(shí)間溫度指示器的活化能與所要指示的食源性晚期糖化終末產(chǎn)物的活化能匹配,就可以將該美拉德反應(yīng)型時(shí)間溫度指示器用于指示食源性晚期糖化終末產(chǎn)物的含量。
食品在加工過(guò)程中,TTI和食品經(jīng)歷了相同的時(shí)間溫度歷史。在整個(gè)加熱過(guò)程中,美拉德反應(yīng)型TTI的顏色隨著時(shí)間溫度的累積不斷發(fā)生變化,食品中的AGEs含量也隨著時(shí)間溫度的不斷累積,美拉德反應(yīng)型時(shí)間溫度指示器TTI顯現(xiàn)的不同顏色分別對(duì)應(yīng)著食品中AGEs的不同含量,消費(fèi)者可以通過(guò)辨別顏色直觀判斷食品中AGEs的含量。
本發(fā)明根據(jù)美拉德反應(yīng)過(guò)程中褐色物質(zhì)活化能約為120kJ/mol,與AGEs含量變化的活化能接近,通過(guò)構(gòu)建美拉德反應(yīng)型的TTI,以美拉德反應(yīng)的褐色物質(zhì)顏色變化反映食源性AGEs的含量。當(dāng)本發(fā)明美拉德反應(yīng)型TTI原料由賴氨酸和木糖組成時(shí),由于賴氨酸的反應(yīng)能力比其他氨基酸更強(qiáng),木糖的反應(yīng)能力也比其他單糖更強(qiáng),所以加熱過(guò)程中賴氨酸/木糖組合反應(yīng)顏色變化更快,因此更加適合指示消費(fèi)端短時(shí)間加工過(guò)程AGEs含量。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
本發(fā)明利用氨基酸和單體作為TTI的原料,特別是賴氨酸和木糖,來(lái)源廣泛,采購(gòu)方便快捷,且美拉德反應(yīng)型TTI相較于其他類型TTI更具有無(wú)需冷藏、顏色變化明顯、制作成本低、方法簡(jiǎn)單和無(wú)毒無(wú)害的特點(diǎn),有利于大規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明提供的TTI其活化能與食源性AGEs活化能接近,可用于目視監(jiān)測(cè)食品消費(fèi)端加工過(guò)程中AGEs含量的變化。相對(duì)于現(xiàn)有對(duì)于食源性AGEs的檢測(cè)方法,該美拉德反應(yīng)型TTI提供了一種新的指示消費(fèi)端AGEs含量信息的方法,彌補(bǔ)了現(xiàn)階段在消費(fèi)端檢測(cè)AGEs手段的缺失。相對(duì)于目前存在的美拉德反應(yīng)型TTI,該美拉德反應(yīng)型TTI顏色的變化規(guī)律與AGEs含量的變化規(guī)律更接近,因此指示效果更準(zhǔn)確。另外,本發(fā)明美拉德反應(yīng)型TTI具有實(shí)時(shí)指示食源性AGEs含量的特點(diǎn),這種方式具有方便快捷、直觀且具有可靠性,滿足了消費(fèi)者對(duì)食品AGEs含量直觀動(dòng)態(tài)標(biāo)識(shí)的需要。
附圖說(shuō)明
圖1為食品模擬體系熒光性AGEs在不同溫度下熒光強(qiáng)度的變化散點(diǎn)圖及其擬合曲線。
圖2為食品模擬體系熒光性AGEs的熒光強(qiáng)度變化lnk對(duì)1/T的關(guān)系曲線。
圖3為本發(fā)明TTI在變溫條件下加熱15min的顏色變化歷程。
圖4~圖6為醬油熒光性AGEs在不同溫度下熒光強(qiáng)度的變化散點(diǎn)圖及其擬合曲線。
圖7為醬油熒光性AGEs的熒光強(qiáng)度變化lnk對(duì)1/T的關(guān)系曲線。
圖8~圖10為奶粉熒光性AGEs在不同溫度下熒光強(qiáng)度的變化散點(diǎn)圖及其擬合曲線。
圖11為奶粉熒光性AGEs的熒光強(qiáng)度變化lnk對(duì)1/T的關(guān)系曲線。
圖12~圖14為八寶粥熒光性AGEs在不同溫度下熒光強(qiáng)度的變化散點(diǎn)圖及其擬合曲線。
圖15為八寶粥熒光性AGEs的熒光強(qiáng)度變化lnk對(duì)1/T的關(guān)系曲線。
圖16~圖18為黃豆醬熒光性AGEs在不同溫度下熒光強(qiáng)度的變化散點(diǎn)圖及其擬合曲線。
圖19為黃豆醬熒光性AGEs的熒光強(qiáng)度變化lnk對(duì)1/T的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述,但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
下列實(shí)施例中的物料均可從商業(yè)渠道獲得。
實(shí)施例1
測(cè)定食源性AGEs的活化能與該TTI的活化能進(jìn)行對(duì)比,首先建立食品模擬體系,對(duì)TTI指示食源性AGEs含量的可行性進(jìn)行初步探討。
配置食品模擬體系:在每毫升磷酸緩沖溶液中溶解0.013~0.015g賴氨酸粉末和0.017~0.019g木糖粉末,混合均勻后制成食品模擬體系,備用。
將食品模擬體系分別置于80℃、90℃、100℃下加熱15min,每隔3min測(cè)定一次熒光性AGEs含量,以熒光測(cè)量波長(zhǎng)為λex/λem=370nm/440nm處表征熒光性AGEs含量,得到熒光強(qiáng)度變化的趨勢(shì)圖和相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù),如圖1和表1所示。
表1不同溫度下食品模擬體系熒光性AGEs的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)
表1是不同溫度下熒光強(qiáng)度變化的相關(guān)參數(shù),從表1可以看出,對(duì)不同溫度下熒光強(qiáng)度的散點(diǎn)圖進(jìn)行線性擬合后,線性相關(guān)系數(shù)R2均大于0.99,說(shuō)明在15min的加熱過(guò)程中,熒光強(qiáng)度變化與時(shí)間線性關(guān)系顯著,可以得到不同溫度下的反應(yīng)速率。
根據(jù)Arrhenius方程:建立關(guān)系曲線lnk對(duì)1/T,即可繪出熒光強(qiáng)度變化lnk對(duì)1/T的關(guān)系曲線,如圖3所示。食品模擬體系的活化能由直線斜率計(jì)算獲得,即為118.18kJ/mol。
將食品模擬體系的活化能和本發(fā)明提供的TTI活化能進(jìn)行對(duì)比,同理,對(duì)TTI在80℃、90℃和100℃加熱過(guò)程中顏色進(jìn)行測(cè)量,以420nm處的吸光度表征TTI的顏色,得到吸光度變化的趨勢(shì)圖和相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù),繪制關(guān)系曲線lnk對(duì)1/T,可以獲得TTI的活化能,發(fā)現(xiàn)與以濃度為0.8mol/L賴氨酸溶液和0.6mol/L木糖溶液以1:1體積比混合后制成的美拉德反應(yīng)型TTI的活化能與食品模擬體系的活化能最為接近,該TTI的活化能為96.17kJ/mol,則兩者活化能之差為22.01小于25kJ/mol,說(shuō)明該TTI可準(zhǔn)確用于食品模擬體系A(chǔ)GEs含量的監(jiān)測(cè)。
該TTI的配置方法如下:
配置賴氨酸溶液:在每毫升磷酸緩沖溶液中溶解0.115~0.117g賴氨酸粉末,得到濃度為0.8mol/L賴氨酸溶液,備用。
配置木糖溶液:在每毫升磷酸緩沖溶液中溶解0.090~0.092g木糖粉末,得到濃度為0.6mol/L木糖溶液。
所述賴氨酸溶液和所述木糖溶液以體積比為1:1混合均勻,裝入容器中,即制得美拉德反應(yīng)型TTI。
圖3為在變溫條件下,15min內(nèi)該TTI的顏色變化歷程,從圖3可以看出,隨著時(shí)間的遷移,TTI產(chǎn)生了從無(wú)色、淡黃、橘黃、棕色直到深棕色的明顯的顏色變化。
實(shí)施例2
選擇常見(jiàn)的液體調(diào)味品——醬油,對(duì)本發(fā)明美拉德反應(yīng)型TTI的實(shí)用性進(jìn)行進(jìn)一步的探究。
對(duì)醬油在80℃、90℃和100℃加熱過(guò)程中熒光性AGEs的含量變化進(jìn)行測(cè)量,以熒光測(cè)量波長(zhǎng)為λex/λem=370nm/440nm處熒光強(qiáng)度表征熒光性AGEs的含量。
醬油測(cè)定熒光強(qiáng)度的前處理方法:
醬油中蛋白質(zhì)含量為0.11g/mL,需將樣品中蛋白質(zhì)含量控制在0.02~0.05g蛋白/mL樣品范圍內(nèi),即取1mL醬油用蒸餾水稀釋3倍。取0.5mL稀釋后樣品,加入鏈酶蛋白酶(35U/mL)0.25mL,在30℃下酶解90min。將酶解后的樣品在高速離心機(jī)中20℃,10000g離心10min,取上清液稀釋160倍以保證熒光強(qiáng)度在測(cè)量范圍內(nèi)。
醬油在不同溫度條件下加熱過(guò)程中熒光強(qiáng)度變化的趨勢(shì)圖和相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù),如圖4~圖6和表2所示,同理,繪制關(guān)系曲線lnk對(duì)1/T,如圖7,由圖可以獲得醬油中熒光性AGEs活化能為75.55kJ/mol。
表2不同溫度下醬油中熒光性AGEs的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)
對(duì)比醬油和本發(fā)明的TTI的活化能,發(fā)現(xiàn)以濃度為0.8mol/L賴氨酸溶液和1.0mol/L木糖溶液以1:1體積比混合后制成的美拉德反應(yīng)型TTI的活化能與醬油中熒光性AGEs變化的活化能最為接近,該TTI的活化能為83.55kJ/mol,醬油與該TTI活化能之差為8.00kJ/mol小于25.00kJ/mol,說(shuō)明該TTI可準(zhǔn)確用于醬油熒光性AGEs含量的監(jiān)測(cè)。
實(shí)施例3
選擇常見(jiàn)的速溶食品——奶粉,對(duì)該美拉德反應(yīng)型TTI的實(shí)用性進(jìn)行進(jìn)一步的探究。
對(duì)奶粉在80℃、90℃和100℃加熱過(guò)程中熒光性AGEs的含量變化進(jìn)行測(cè)量,以熒光測(cè)量波長(zhǎng)為λex/λem=370nm/440nm處熒光強(qiáng)度表征熒光性AGEs的含量。
奶粉測(cè)定熒光強(qiáng)度的前處理方法:
奶粉中蛋白質(zhì)含量為0.18g/g,需將樣品中蛋白質(zhì)含量控制在0.02~0.05g蛋白/mL樣品范圍內(nèi),即取1g奶粉溶于6mL蒸餾水中。取0.5mL稀釋后樣品,加入鏈酶蛋白酶(35U/mL)0.25mL,在30℃下酶解90min。將酶解后的樣品在高速離心機(jī)中20℃,10000g離心10min,取上清液稀釋10倍以保證熒光強(qiáng)度在測(cè)量范圍內(nèi)。
奶粉在不同溫度條件下加熱過(guò)程中熒光強(qiáng)度變化的趨勢(shì)圖和相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù),如圖8~圖10和表3所示,繪制關(guān)系曲線lnk對(duì)1/T,如圖11,由圖可以獲得奶粉中熒光性AGEs活化能為106.12kJ/mol。
表3不同溫度下奶粉中熒光性AGEs的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)
對(duì)比奶粉和本發(fā)明提供的TTI的活化能,發(fā)現(xiàn)與以濃度為0.8mol/L賴氨酸溶液和0.6mol/L木糖溶液以1:1體積比混合后制成的美拉德反應(yīng)型TTI的活化能與奶粉熒光性AGEs變化的活化能最為接近,該TTI的活化能為96.17kJ/mol,則兩者活化能之差為9.95kJ/mol小于25.00kJ/mol,說(shuō)明該TTI可準(zhǔn)確用于奶粉熒光性AGEs含量的監(jiān)測(cè)。
實(shí)施例4
選擇常見(jiàn)的罐裝食品——八寶粥,對(duì)該美拉德反應(yīng)型TTI的實(shí)用性進(jìn)行進(jìn)一步的探究。
對(duì)八寶粥在80℃、90℃和100℃加熱過(guò)程中熒光性AGEs的含量變化進(jìn)行測(cè)量,以熒光測(cè)量波長(zhǎng)為λex/λem=370nm/440nm處熒光強(qiáng)度表征熒光性AGEs的含量。
八寶粥測(cè)定熒光強(qiáng)度的前處理方法:
八寶粥中蛋白質(zhì)含量為0.03g/g,需將樣品中蛋白質(zhì)含量控制在0.02~0.05g蛋白/ml樣品范圍內(nèi),即取10g八寶粥均質(zhì)用蒸餾水后定容至10mL。取0.5mL稀釋后樣品,加入鏈酶蛋白酶(35U/mL)0.25mL,在30℃下酶解90min。將酶解后的樣品在高速離心機(jī)中20℃,10000g離心10min,取上清液稀釋10倍以保證熒光強(qiáng)度在測(cè)量范圍內(nèi)。
八寶粥在不同溫度條件下加熱過(guò)程中熒光強(qiáng)度變化的趨勢(shì)圖和相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù),如圖12~圖14和表4所示,繪制關(guān)系曲線lnk對(duì)1/T,如圖15,由圖可以獲得食品模擬體系活化能為62.95kJ/mol。
表4不同溫度下八寶粥中熒光性AGEs的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)
對(duì)比八寶粥和本發(fā)明提供的TTI的活化能,發(fā)現(xiàn)以濃度為0.8mol/L賴氨酸溶液和1.0mol/L木糖溶液以1:1體積比混合后制成的美拉德反應(yīng)型TTI的活化能與八寶粥熒光性AGEs變化的活化能最為接近,該TTI的活化能為83.55kJ/mol,八寶粥與該TTI活化能之差為20.60kJ/mol小于25.00kJ/mol,說(shuō)明該TTI可準(zhǔn)確用于八寶粥熒光性AGEs含量的監(jiān)測(cè)。
實(shí)施例5
選擇常見(jiàn)的醬料——黃豆醬,對(duì)該美拉德反應(yīng)型TTI的實(shí)用性進(jìn)行進(jìn)一步的探究。
對(duì)黃豆醬在80℃、90℃和100℃加熱過(guò)程中熒光性AGEs的含量變化進(jìn)行測(cè)量,以熒光測(cè)量波長(zhǎng)為λex/λem=370nm/440nm處熒光強(qiáng)度表征熒光性AGEs的含量。
黃豆醬測(cè)定熒光強(qiáng)度的前處理方法:
黃豆醬中蛋白質(zhì)含量為0.09g/g,需將樣品中蛋白質(zhì)含量控制在0.02~0.05g蛋白/mL樣品范圍內(nèi),即取3.3g黃豆醬均質(zhì)后用蒸餾水定容至10mL。取0.5mL稀釋后樣品,加入鏈酶蛋白酶(35U/mL)0.25mL,在30℃下酶解90min。將酶解后的樣品在高速離心機(jī)中20℃,10000g離心10min,取上清液稀釋50倍以保證熒光強(qiáng)度在測(cè)量范圍內(nèi)。
黃豆醬在不同溫度條件下加熱過(guò)程中熒光強(qiáng)度變化的趨勢(shì)圖和相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù),如圖16~圖18和表5所示,繪制關(guān)系曲線lnk對(duì)1/T,如圖19,由圖可以獲得食品模擬體系活化能為81.04kJ/mol。
表5不同溫度下黃豆醬中熒光性AGEs的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)
對(duì)比黃豆醬和本發(fā)明提供的TTI的活化能,發(fā)現(xiàn)以濃度為0.8mol/L賴氨酸溶液和1.0mol/L木糖溶液以1:1體積比混合后制成的美拉德反應(yīng)型TTI的活化能與奶粉熒光性AGEs變化的活化能最為接近,該TTI的活化能為83.55kJ/mol,黃豆醬與該TTI活化能之差為2.51kJ/mol小于25.00kJ/mol,說(shuō)明該TTI可準(zhǔn)確用于黃豆醬熒光性AGEs含量的監(jiān)測(cè)。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式,但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制,其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化,均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。