丙烯醛是α、β-不饱和醛中最简单且活性最高的小分子醛，广泛存在于热加工食品（如咖啡、酒、油炸土豆等）和环境（因工业排放、有机物不完全燃烧等原因产生）中。同时，丙烯醛也是一种内源性代谢产物，髓过氧化物酶介导的苏氨酸降解、胺氧化酶介导的精胺和亚精胺降解均会生成丙烯醛；抗癌药物环磷酰胺在体内通过细胞色素P450酶将其转化生成丙烯醛；细胞膜内自由基引发的多不饱和脂肪酸过氧化中也会生成丙烯醛。

半胱氨酸属于含硫氨基酸，其巯基极易与丙烯醛发生迈克尔加成反应，但氨基酸中氨基的反应活性及其与丙氨酸形成的加合物鲜见研究。丙氨酸是仅次于甘氨酸的最简单氨基酸，在马铃薯和面粉中的含量显著高于甘氨酸。暨南大学理工学院的邹照佳、郑 洁、欧仕益*等人选择丙氨酸作为丙烯醛的清除剂，通过阐释其加合物的结构及其反应机理，以期为控制食品中的丙烯醛毒性提供一种新策略。

1、丙烯醛清除率

实验中丙烯醛标准曲线方程为y＝0.0258x-0.0855，R 2 ＝0.9887（其中x代表丙烯醛质量浓度，y代表吸光度）。根据该标准曲线，获得对照组和实验组的丙烯醛清除率如表1所示，相比于对照组，实验组在90 min后的丙烯醛消除率即接近80%，说明丙氨酸对丙烯醛有较高的清除能力。

2、加合物的分离纯化

采用不同浓度比的丙烯醛与丙氨酸反应，发现产物中除丙氨酸外，还出现一个峰面积较大的新产物 （图1A）。其中，丙烯醛与丙氨酸浓度比为1∶2，在50 ℃反应5 h后，新产物的峰面积最大，因此以此为最佳反应条件制备加合物。

经反相硅胶层析柱细分离后的目标加合物用HPLC法检测，色谱结果如图1B所示。纯化后目标加合物的保留时间为5.926 min（图1B），经紫外全波长扫描，目标产物的最大吸收波长是220 nm（图1C）。根据 图1B峰面积积分计算得出纯化后获得的目标加合物纯度可达95%以上。

3、目标加合物的结构鉴定

纯化后的目标产物经高分辨质谱法检测结果如图2所示。该物质相对分子质量为183.0823，分子式为C9H13NO3。

纯化后的目标加合物经LC-MS分析所得的一级、二级质谱如图3所示，从一级质谱图可以看到明显的 [M+H]+、[M+Na]+、[M+K]+峰（图3A），再次确定了加合物相对分子质量为183，且二级质谱图中脱羧峰 [M-45]+（图3B）的存在以及较少的碎片离子峰表明目标加合物中仍存在一个完整的羧基，化合物结构相对稳定。

目标加合物的13C NMR、1H NMR图谱如图4所示，根据13C NMR和Dept-135 NMR分析可得：δ 193.69（—CHO）， δ 149.11、δ 133.54（环内—CH＝C—），δ 45.46 （环内—N—CH2—C—），δ 48.87（环内—N—CH2—CH2—），δ 23.8（环内—CH2—C—），δ 173.64（-COOH）。 根据1H NMR分析可得：δ 9.45s（-CHO）、δ 7.32m（环内 —CH＝C—）、δ 4.79（D2O）、δ 1.57d（—CH3）。

4、加合物的细胞毒性

本研究选取人正常胃上皮细胞对丙烯醛和加合物的毒性进行探索。结果表明，丙烯醛和加合物的细胞毒性存在显著差异（图6）。GES-1细胞活力随着丙烯醛浓度的增加急剧降低，在丙烯醛浓度达到0.06 mmol/L时细胞的存活率仅为38.9%（24 h）、32.2%（48 h），且随着浓度的增加细胞的存活率基本上没有发生改变，说明在浓度达到0.06 mmol/L甚至更高时，细胞已经基本死亡，丙烯醛的毒性具有很强的剂量依赖性。由图6可知，加合物浓度高达2 mmol/L时，24 h后GES-1细胞的存活率依然保持在60%以上，毒性明显低于丙烯醛的毒性。但延长培养时间至48 h后，增加加合物浓度开始显现出细胞毒性，1 mmol/L时细胞存活率出现明显降低，但细胞存活率依然保持40%以上。综上所述，在实验设置的浓度范围内，丙烯醛对GES-1细胞生长有较大的抑制作用，较低浓度的丙烯醛就可导致细胞存活率快速下降，而加合物在低浓度时对GES-1细胞生长没有抑制作用，但高浓度、较长时间（48 h）处理会抑制GES-1细胞生长。

结 论

本研究制备并分离纯化出了一种丙氨酸-丙烯醛加合物。经HPLC检测该加合物最大吸收波长为220 nm，经分离 纯化后，确定该加合物的相对分子质量为183.0823，结构为一分子丙氨酸与两分子丙烯醛先经过迈克尔加成反应再通过羟醛缩合生成一个含氮六元环的稳定结构。加合物的形成大大降低了丙烯醛的细胞毒性，以加合物和丙烯醛孵育GES-1细胞24 h和48 h后，加合物的IC50分别是丙烯醛的56.7、12.9 倍，说明丙氨酸可作为丙烯醛的清除剂。但是，随着加合物孵育时间的延长，高剂量加合物的细胞毒性增加，其机理有待进一步研究。

本文《丙烯醛-丙氨酸加合物制备与细胞毒性》来源于《食品科学》2021年42卷9期1-6页，作者：邹照佳，郑洁，黄才欢，刘付，欧仕益。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200410-141。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

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修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

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