OBrien和Morrissey(1995)在研究美拉德产物对于金属离子的络合性时发现:葡萄糖-谷氨酸的美拉德反应产物具有络合Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+,在pH为3.5~10的范围内其结合强度为Mg2+>Cu2+=Ca2+>Zn2+。Burger(1990)认为络合对于矿物质的吸收、代谢和分泌有重要的影响。人们早知道不溶性络合物将限制微量元素在肠道的生物学活性。Stegink等(1981)对人静脉灌注美拉德产物增加了尿中铜、铁、锌的分泌。而口服相同的溶液并不影响尿中矿物质的分泌。Johson等(1983)也认为口服美拉德反应产物并不影响尿中微量元素的分泌。但也有人实验在和长期饲喂玉米片与玉米粉的动物相比较,65Zn贮留下降,尿中的高分子量物结合锌显著增高。在饲喂含有果糖基赖氨酸8 514mg/kg与蛋白质2 314mg/kg的相比,尿中67Cu增加,体内铜贮留减少30%(Rehner&Walter,1991)。OBrien等(1994)报告大鼠饲予含有0.5%可溶性的葡萄糖—谷氨酸的MRP产物时,由于粪、尿锌分泌的增多体内锌含量减少、铜和铁含量不受影响。
Furniss等(1989)控制反应条件让酪蛋白和葡萄糖或乳糖反应,分成早期和晚期的MRPs产物以估计赖氨酸的损失和破坏纯化早期的果糖与赖氨酸的MRPs产物用于研究对锌代谢的影响:含有20mg/kgZn的实验日粮饲予断奶大鼠21d,在9~14d和1~14d评估锌的平衡,在21d测定股骨、肝脏、肾和血锌浓度,MRPs的主效应是影响尿锌的分泌,酪蛋白—葡萄糖混合物的MRPs引起了尿中锌分泌增高6倍,相同日粮的酪蛋白—乳糖混合物的MRPs增加了尿中锌2倍,游离的果糖—赖氨酸(FL)对尿中锌无影响。虽然肾脏的锌在饲喂FL的大鼠有所减少,但粪便锌、贮留锌、肝、股骨、和血清中的锌并不被酪蛋白—糖混合物反应的MRP或游离的果糖-赖氨酸影响。所以他认为在饲喂含有MRPs日粮的大鼠虽然尿中锌分泌增加,对于饲喂含有足够锌日粮的大鼠这是一个较小的分泌途径,对于全面锌的营养影响不大。
5 对机体免疫机能的影响
Varela(1997)在考察断奶大鼠的免疫活性与日粮热加工处理的关系时,将含有未加热酪蛋白(CD组:对照)和酪蛋白与葡萄糖混合(CGD组:处理组)并在140℃加热2h分别饲喂2组Wistar大鼠21d,考察体增重、饲料消耗率、胸腺和脾脏重量、蛋白质代谢和体内的免疫反应,在实验的15d,给实验鼠接种绵羊红细胞提供免疫挑战,结果表明:在体重、饲料消耗、和饲料转化率上没有差异,在脾脏重、蛋白含量、DNA含量、DNase活性、淋巴细胞计数也没有显著差异,认为两组实验大鼠脾脏细胞的生长没有差异,CGD引起胸腺DNA含量的明显增加,同时蛋白与DNA的比率降低,脾脏RNA含量在所有的鼠相同,但胸腺RNA含量在CGD组低29%,虽然这种不同并不显著,这种现象可能是饲喂CGD鼠的胸腺低RNase活性和RNase与RNA的比率降低所至。此外,脾脏浆细胞分泌抗绵羊红细胞抗体在相同组是显著减少。结论:两种日粮能满足鼠的生长需要,饲喂CGD组鼠在胸腺上的不同可能是组织功能的直接保护作用,但CGD引起免疫功能障碍影响体液免疫反应。
6 MRPs影响养分吸收指标的研究
Plakas等(1988)将虹鳟鱼分梯度饲喂褐色蛋白日粮,饲喂后测定其血浆中游离赖氨酸的含量与对照组比较,赖氨酸的生物利用率通过日粮中含量和快速增加的血浆中赖氨酸进行评估,对照鱼蛋白在体外温和条件下(37℃孵育40d)用1-氟-2,4-二硝基苯试剂酶水解的方法评估,活性赖氨酸含量大约减少80%,认为用血浆赖氨酸反映赖氨酸的营养损害与体外酶解法结果是相似的,鳟鱼与其它动物是相同的,不能利用在早期美拉德反应形成的赖氨酸的脱氧酮(Amadori)化合物,在它们的血浆能反应日粮必需氨基酸的水平。
Rao和Murali(1987)在72只雄性Wistar大鼠日粮中分别添加喷雾干燥全蛋粉、喷雾干燥煎蛋饼、冷冻干燥全蛋粉。煎蛋饼加工方式由于美拉德反应使赖氨酸失活,蛋白质的PER与新鲜冻干蛋粉相比从4.51减少到3.42,并认为蛋白的溶解性和有效赖氨酸、溶解性和PER、PER和有效赖氨酸之间有正相关关系。
7 MRPs对微生物代谢的影响
Marounek(1995)将美拉德反应多聚体与提取的绵羊瘤胃液温育并不能产生任何VFA或乳酸盐,可溶性的美拉德反应聚合物并不同混合温育的瘤胃微生物发生物质交换,0.5g/l和2g/lMRPs分别抑制了7株瘤胃革兰氏阴性菌生长20%和30%,在4株革兰氏阳性菌,MRPs降低细胞浓度11%(0.5g/l)和25%(2g/l),瘤胃真菌Orpinomyces joyonii,也不能同可溶性MRPs发生代谢。Nishino(2001)也认为MRPs在青贮或瘤胃发酵时都不影响挥发性脂肪酸(VFA)的量。厌氧发酵时对MRPs的影响在青贮和瘤胃发酵消化时是不同的,当反刍动物饲喂干草日粮比饲喂青贮基础日粮时有更多的MRPs产物进入小肠。
Kostyukovsky(1995)通过葡萄糖18g+尿素3g、或+甘氨酸7.5g、或+蛋白胨25g、或+酸性酶解酪蛋白38、或+酪蛋白34g在高压灭菌设备中制备MRPs,主要产物其分子量在0.4~22.5kDa,当MRPs瘤胃液温育8h无VFA产生。尿素(5、20、40mg/ml),甘氨酸(20、40mg/ml)和酪蛋白(10、20、40mg/ml)的MRPs瘤胃微生物混合物离体实验中减少了VFA的产量。
Ames等(1999)认为类黑精能影响人的大肠微生物,给予含有美拉德反应产物的各种食物,可能关系到大肠的健康。
8 美拉德反应对食品和饲料品质的影响
在由美拉德反应引起的非酶褐变过程中,氨基酸因形成色素复合物和在Strecher降解中的破坏而遭受损失,且色素复合物在消化道内不能水解,降低了蛋白质的生物学效价。试验表明,在组成蛋白质的所有氨基酸中,最易在褐变反应中损失的是赖氨酸,其他如精氨酸、色氨酸、组氨酸、苏氨酸等在加热过程中,也极易和还原糖反应而失其功能。室温条件下氨基与羰基共存时都会引起美拉德反应,当加热后特别是60℃以上时速度加剧。因此,在有游离还原糖存在的条件下,应避免对饲料的过度加热。棉仁饼在121℃且持续60min以上的加热,会降低雏鸡对其的利用率(Fernandez等,1994),葵花饼加热至同样高的温度时,也会降低其营养价值(ZhangandParsons,1994)。并且,鱼粉过度加热会产生肌胃糜烂素(gizzerosine),雏鸡摄食后会诱发胃溃疡、角化等症(Okazaki等,1983)。
王之盛等(2000)认为温度升高极显著降低了配合饲料中的总赖氨酸含量,温度是影响配合饲料总赖氨酸含量最重要的因素,热加工总赖氨酸和还原糖含量均显著降低:总赖氨酸含量损失率平均8.64%;有效赖氨酸损失率平均为:13.44%。温度与时间互作极显著降低有效赖氨酸含量,显著降低总赖氨酸含量。
牛乳分别在100℃、110℃、120℃二次灭菌20min后,乳中的赖氨酸损失分别为:1.1%、3.6%、9.6%。酪蛋白或乳清蛋白与乳糖在加热到120℃1h赖氨酸的损失:酪蛋白+乳糖为50.5%,乳清蛋白+乳糖为42.5%。在聚乙烯袋中奶粉分别在4℃、20℃、37℃、相对湿度为75%条件下贮藏24周,其有效赖氨酸损失为11.8%、22.9%、73%(Kisza,1985)。El和Kavas(1997)发现鲜奶的有效赖氨酸经过干燥加工减少14.27%,经过6个月和18个月的贮藏减少27.51%和29.22%。
陈刚等(2001)认为菜籽饼粕过热处理还原糖与氨基酸的N-末端或赖氨酸的ε-侧链结合,从而破坏必需氨基酸尤其是赖氨酸的结构,使其丧失生物学活性,显著降低了可消化赖氨酸的含量,使相当多的DCP转变成了NDF成分,日粮纤维水平升高,DCP含量下降。菜粕饼粕中碳水化合物主要是蔗糖和寡聚糖,蔗糖是其主要的有效能来源之一,过热加工之后,菜粕蔗糖含量由10.1%降至7.7%,降低24%,使其有效能量也降低。Soest(1991)认为加热的饲草和饲料产生的美拉德反应将增加不易消化的酸性洗涤纤维中的N(ADIN)含量,使得粪N损失增加。并且认为可用ADIN、280nm和320nm的吸光率以及可溶性的非氨态N作为评价饲草美拉德反应热损害的指标。
9 结语
美拉德反应是一个复杂的系统过程,其反应造成食品和饲料品质的下降。其产物影响了养分的消化吸收和代谢。目前对美拉德反应的研究都是在特定的模式系统下进行的研究,其作用的机制与反应条件相关。在食品和饲料生产过程中如何控制美拉德反应的发生是研究的一个热点。