壳寡糖_氨基葡萄糖非酶褐变研究进展_步芬

壳寡糖/氨基葡萄糖非酶褐变研究进展步芬1，李博1，徐光富2，王岁楼1*1. 中国药科大学食品科学与安全系（南京 210009）；2. 中国药科大学理学院（南京 210009）摘要壳寡糖和氨基葡萄糖在功能性食品和医药领域应用广泛, 但不当的生产工艺会引起非酶褐变, 严重影响产品外观及其生物活性。

研究对壳寡糖及氨基葡萄糖非酶褐变程度表征、非酶褐变机理、影响因素、非酶褐变抑制进行了综述。

褐变降解途径主要有羰氨反应, 反醇醛缩合, 分子间脱水和烯醇化反应; 壳寡糖和氨基葡萄糖非酶褐变主要受温度, pH, 加热时间的影响; NaBH4, NaHSO3等还原剂能够有效抑制壳寡糖和氨基葡萄糖非酶褐变。

关键词壳寡糖; 氨基葡萄糖; 非酶褐变The Research on Progress of Nonenzymic Browning ofChitooligomers and GlucosamineBu Fen1, Li Bo1, Xu Guang-fu2, Wang Sui-lou1*1. Department of Food Science and Safety, China Pharmaceutical University (Nanjing 210009);2. College of Basic Science, China Pharmaceutical University (Nanjing 210009)Abstract Chitooligomers and glucosamine have broad application in health food and medical domain. However, improper manufacture technology could lead to nonenzymic browning. Nonenzymic browning severely affected the appearance and bioactivity. The research progress of chitooligomers and glucosamine on degree of nonenzymic browning, mechanism, infl uencing factors, and inhibition of browning are reviewed in this study. The degradation profi le of chitooligomers and glucosamine mainly includes aminocarbonyl reaction, retro-aldol condensation, dehydration andenolization; Nonenzymic browning are mainly affected by temperature, pH and heating time; NaBH4, NaHSO3caneffectively inhibit the nonenzymic browning of chitooligomers and glucosamine. Keywords chitooligomers; glucosamine; nonenzymic browning壳寡糖是氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖β-1,4糖苷键连接的聚合度小于20的壳聚糖，通常由甲壳类动物外壳中的甲壳素脱乙酰化后得到[1]，壳寡糖完全水解后即得氨基葡萄糖。

壳寡糖和氨基葡萄糖水溶性良好、无毒[2]，具有丰富的生物活性，在功能性食品及医药领域有着广泛的应用。

壳寡糖能增殖双歧杆菌、乳酸菌等人体有益菌群[3]，促进矿物质的吸收，对降血糖、降血脂、降血压、保护肝功能等有辅助治疗作用[4]。

同时，壳寡糖有抗癌、免疫增强作用[5]、抑菌活性[6]、神经保护[7]、增强肠通透大分子亲水复合物[8]、促进神经元分化及轴突的外向生长[9]等，还可以弱化过氧化氢介导的内皮细胞损伤[10]。

氨基葡萄糖则具有抗菌、抗癌[11]、治疗关节炎和刺激蛋白多糖合成等功能[12]，还可诱导K562细胞向巨噬细胞方向分化[13]。

导期和晶核生成速率的添加剂至关重要。

添加剂的加入，影响了形成的碳酸钙晶体的形状。

添加不同的添加剂对碳酸钙晶体形状的影响不一样，但都没有改变碳酸钙晶体的类型。

参考文献：[1] Peter G, Koustoukos. Precipitation of Calcium Carbonate inAqueous Solutions[J]. Chem Soc Faraday Trans I, 1984, 80: 1181-1192.[2] 程伶. 天然钙及其在加工食品中的应用[J]. 四川粮油科技,1997, 2: 41-43.[3] 陈维钧, 许斯欣, 沈参秋, 等. 蔗汁清净[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2001: 136-146.[4] 司合芸, 李记明. 葡萄酒化学降酸方法的研究[J]. 食品工业科技, 2000, 21(5): 11-13.[5] Francisco Espínola, Manuel Moya, Diego G. Fernández.Improved extraction of virgin olive oil using calcium carbonate as coadjuvant extractant[J]. Journal of Food Engineering, 2009, 92: 112-118.[6] 姜鲁华, 杜芳林. 纳米碳酸钙的制备及应用进展[J]. 中国粉体技术, 2002, 8(2): 28.[7] Nielsen A E. Kinetics of Precipitation[M]. London:Perganoon Press, 1964: 1-19.[8] 李广兵, 方健, 徐敬, 等. 水垢成垢诱导期机理研究[J]. 同济大学学报, 2000, 28(5): 555-559.[9] 姚允斌. 物理化学手册[M]. 上海:上海科学技术出版社,1985: 1-23.181182但是，壳寡糖和氨基葡萄糖含氨基，属带电糖类，制备、存储过程中很容易发生美拉德反应引起非酶褐变[14]。

壳寡糖褐变后颜色加深，水溶性变差，褐变严重时甚至难溶于强酸性溶液，同时褐变还会引起壳寡糖热稳定性下降[15]。

氨基葡萄糖降解会产生多种褐变产物[16-18]，对氨基葡萄糖纯度、生物活性及安全性评价造成严重影响，大大影响了其在功能性食品和医药领域的应用。

本研究综述壳寡糖和氨基葡萄糖非酶褐变研究方面的相关进展，为其更深入的研究和质量控制提供基础资料和依据。

1 褐变程度的表征壳寡糖和氨基葡萄糖的褐变程度与温度、pH、加热时间、还原剂等条件密切相关，并且褐变程度对壳寡糖和氨基葡萄糖的安全性、有效性的影响程度也存在差异，因此常采用一些指标来表征褐变程度。

对于壳寡糖、氨基葡萄糖褐变程度表征，有的采用褐变溶液整体的吸光度来表示，有的采用产生的具体褐变产物来表征。

1.1 吸光度目前考察褐变程度时，由于褐变溶液中有色物质的产生，大多采用280 nm处的吸光度来进行表征[15,19]，以描述褐变程度随着时间的变化趋势；也有用420 nm 处的吸光度表征的[18]。

这些都有效地反映了褐变溶液整体随影响因素改变的情况，现象比较直观，但是却未能指出具体是哪一类物质导致了褐变的产生。

1.2 羟甲基糠醛5-羟甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural，5-HMF)在酸性或弱酸性条件下，是非酶褐变反应产生的最重要也是最主要的中间产物之一，其生成量的大小决定了整个褐变的反应速度，因此常作为评价非酶褐变程[20][17]1.3 脱氧果糖嗪脱氧果糖嗪（dexoyfructosazine，DOF）是一种多羟基烷基吡嗪类化合物，早在1963年就被确证为葡萄糖和氨水在弱酸条件下的反应产物之一[24]，呈褐色，同时也是类黑精的水解产物之一[25-26]。

氨基葡萄糖在水溶液中能转化成脱氧果糖嗪和果糖嗪[21,23]。

在氨基葡萄糖水溶液100 ℃降解条件下和氨基葡萄糖固体40 ℃，湿度75%的降解过程中都发现了2，5-脱氧果糖嗪[17]。

在碱性条件下（1.00 g，25 mmol/L NaOH）合成脱氧果糖嗪[27]，以苯基硼酸为催化剂，使得氨基葡萄糖褐变转化成脱氧果糖嗪。

2 非酶褐变的机理壳寡糖和氨基葡萄糖非酶褐变的机理尚无定论，目前比较认可的褐变机理主要有分子内羰氨反应、反醇醛缩合反应、分子间脱水缩合和烯醇化反应。

这些机理的提出主要是基于壳寡糖和氨基葡萄糖上的活性氨基和半缩醛羟基，正是有这两种基团的存在才使得壳寡糖和氨基葡萄糖容易发生非酶褐变，导致产品颜色加深。

2.1 分子内羰氨反应壳寡糖和氨基葡萄糖结构中均含有氨基和羰基，容易发生羰氨缩合反应而形成希夫碱，并随后环化成为N-葡萄糖基胺，再经阿美多分子重排生成果糖胺，果糖胺脱水生成羟甲基糠醛，羟甲基糠醛积累后导致褐变[28]。

氨基葡萄糖脱水脱氨后形成3-脱氧邻酮醛己糖，成环后再脱水即可形成5-羟甲基糠醛（5-HMF）[17]。

果糖胺重排形成还原酮，还原酮不稳定，进一步脱水后与氨类化合物缩合，最终羟醛缩合与聚合形成褐色素。

2.2 反醇醛缩合反应在pH 8.5条件下氨基葡萄糖发生反醇醛缩合产生了中间产物α-氨基乙醛和α-丙醛，α-氨基乙醛的自身缩合形成了吡嗪，α-氨基乙醛和α-丙醛结合形成了甲基吡嗪；此外，氨基葡萄糖脱氨基，呋喃醛开环形成5-氨基-2-酮基-3-戊烯醛，氨基和羧醛羟基发生分子内缩合，形成了3-羟基吡啶和吡咯-2-羧醛。

同时，Shu等[16]将呋喃醛和氨基源 (NH 4)2HPO 4在同样条件下反应，产生了以3-羟基吡啶和吡咯-2-羧醛为主的一系列反应产物，进一步确证了形成机理并为此提供了物质基础。

2.3 分子间脱水缩合在加热反应中，两分子氨基葡萄糖脱去两分子水自身缩合形成吡嗪杂环，形成多羟基二氢吡嗪[29]。

中间体二氢吡嗪发生氧化作用形成了2,5-果糖嗪，接着脱水和芳香化，形成了2,5-脱氧果糖嗪。

2,5-脱氧果糖嗪可能也是由二氢吡嗪中间体通过脱氢吡嗪环发生芳香化和脱水作用发生去质子化进一步使得双键转移而形成的。

氨基葡萄糖在pH 7.4磷酸缓冲盐中37 ℃温孵，除了有2,5-果糖嗪和2,5-脱氧果糖嗪，还有一未知结构（色谱峰B）[30]。

另一方面，在氨基葡萄糖水溶液pH 8.5，100 ℃降解反应中确证有2-（四羟基丁基）-5-（3’,4’-二羟基-1’-反式-正丁巴比妥）-吡嗪[17]，而在氨基葡萄糖固体40 ℃，湿度75%就没有该物质。