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烹饪方法对太平洋牡蛎美拉德反应产物、消化率及矿物质生物可及性的影响

期刊:lwt - food science and technologyDOI:10.1016/j.lwt.2021.110943

该文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:


1. 研究团队与发表信息
本研究由Suisui Jiang, Xue Feng, Fan Zhang, Runfang Wang和通讯作者Mingyong Zeng*(加*标注)合作完成,团队成员均来自中国海洋大学食品科学与工程学院(College of Food Science and Engineering, Ocean University of China)。研究成果发表于期刊LWT - Food Science and Technology(2021年,第141卷,文章编号110943),并于2021年1月22日在线发布。论文遵循CC BY-NC-ND 4.0开放获取许可协议。


2. 学术背景与研究目标
科学领域:本研究属于食品科学与营养学交叉领域,聚焦热加工对水产品(太平洋牡蛎,*Crassostrea gigas*)蛋白质消化率(digestibility)和矿物质生物可及性(mineral bioaccessibility)的影响。
研究背景:牡蛎是中国产量最高的养殖贝类(2019年达523万吨),富含优质蛋白质和微量元素(如锌、铁)。然而,传统烹饪方式(蒸、烤、炸)可能通过美拉德反应(Maillard reaction)和氧化反应改变蛋白质结构,进而影响其营养利用率。此前研究多关注肉类(如牛肉、猪肉)的加工效应,但针对牡蛎的系统研究较少。
研究目标
- 比较蒸、烤、炸三种烹饪方式对牡蛎蛋白质消化率和矿物质(Zn、Fe)生物可及性的影响;
- 揭示美拉德反应产物(MRPs)、蛋白质氧化(如表面疏水性、羰基含量)与营养指标的相关性;
- 提出最优烹饪方法以最大化保留牡蛎营养价值。


3. 研究流程与方法
研究对象与样本量:实验选用体积相近(约10 cm × 5 cm × 3.5 cm)的太平洋牡蛎,每批次20只,分为10组(包括生鲜对照组和不同烹饪条件的处理组)。

主要实验流程
(1)样品制备
- 蒸制组:带壳牡蛎在1000 mL冷水中蒸煮10/12/15分钟(标记为ST10/ST12/ST15);
- 烤制组:半壳牡蛎涂抹混合酱料(酱油、蒜末、大豆油),250℃下烘烤15/20/25分钟(BK15/BK20/BK25);
- 油炸组:牡蛎裹淀粉后,160℃油炸1.5/2/3分钟(FR1/FR2/FR3)。

(2)理化指标测定
- 蛋白质氧化参数
- 表面疏水性(H₀):使用ANS荧光探针法(λₑₓ=390 nm,λₑₘ=480 nm);
- 游离氨基与羰基:分别采用邻苯二甲醛(OPA)法和2,4-二硝基苯肼(DNPH)法;
- 巯基(-SH)含量:Ellman试剂法。
- 脂质氧化:硫代巴比妥酸反应物(TBARS)法测定丙二醛(MDA)含量。
- 美拉德反应产物(MRPs)
- 早期/中期产物:紫外分光光度法测定280 nm(A₂₈₀)和420 nm(A₄₂₀)吸光度;
- 终末期产物(AGEs):荧光法(λₑₓ=347415 nm)。

(3)体外消化模拟
- 蛋白质消化率:依次用胃蛋白酶(pH 2.0,37℃ 2小时)和胰蛋白酶(pH 7.2)消化,通过残渣重量计算消化率(公式:Dt = (1-Wᵢ/Wₜ) × 100%)。
- 矿物质生物可及性:透析法模拟肠道吸收,ICP-MS测定Zn、Fe含量,按公式(透析矿物质含量/总矿物质含量)×100%计算。

(4)数据分析
- 使用SPSS 24.0进行单因素方差分析(ANOVA)和Spearman相关性分析(显著性水平p<0.05或p<0.01)。


4. 主要研究结果
(1)烹饪方式显著降低蛋白质消化率
- 生牡蛎的胃蛋白酶+胰蛋白酶消化率为92.49%,蒸、烤、炸组分别降低15.02–16.03%、16.75–29.49%和3.06–27.35%。
- 关键相关性:消化率与表面疏水性(r=−0.91)、A₄₂₀(r=−0.97)、荧光产物(r=−0.98)呈负相关,与巯基含量(r=0.72)呈正相关。

(2)矿物质生物可及性下降
- 蒸制牡蛎的Zn、Fe生物可及性最高,烤制组最低。例如,油炸组Zn生物可及性较生鲜组降低约50%。
- 机制解释:美拉德反应产物(如A₄₂₀、荧光产物)与矿物质形成复合物,阻碍酶解位点暴露。

(3)蛋白质与脂质氧化加剧
- 所有烹饪方式均显著增加表面疏水性(最高达75.83%)、羰基含量(2–5.2倍)和TBARS值(脂质氧化标志物)。
- 油炸组因高温和油脂渗透导致Schiff碱(SB)含量最高,但其在长时间加热后因Amadori重排反应而减少。


5. 研究结论与价值
科学价值
- 首次系统揭示烹饪方式通过美拉德反应和氧化反应影响牡蛎蛋白质消化率与矿物质生物可及性的分子机制;
- 提出表面疏水性、巯基含量等作为评估热加工水产品营养损失的指标。

应用价值
- 推荐蒸制(短时间)作为最优烹饪方式,可平衡食品安全性与营养保留;
- 为即食牡蛎产品的工业加工提供参数优化依据(如温度、时间控制)。


6. 研究亮点
- 创新方法:结合体外消化模型与多维度氧化指标(H₀、-SH、MRPs),建立营养损失预测模型;
- 特殊发现:首次证实牡蛎蛋白质的消化率与美拉德反应终产物(AGEs)高度负相关(r=−0.98);
- 跨学科意义:研究结果可拓展至其他高蛋白水产品的加工优化。

补充发现
- 牡蛎的锌含量(200–350 mg/kg干物质)显著高于牛肉、猪肉和鸡肉,即使经烹饪后其生物可及性仍优于陆地动物肉类。


7. 其他有价值内容
- 研究获得山东省重点研发计划(2018GHY115012)资助;
- 作者声明无利益冲突,实验数据可通过补充材料获取。


此报告全面涵盖了研究的实验设计、数据分析和实际应用意义,为食品科学领域提供了重要的理论依据和技术参考。

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