丙酮醛（MGO）又名甲基乙二醛，是具有高反应活性的α-二羰基化合物。MGO广泛存在于面包、饼干、咖啡、奶酪、蜂蜜和饮料（碳酸软饮料）以及香烟烟雾中，食品在热加工过程（油炸、焙烤）甚至贮藏过程中均会产生MGO。MGO被人体摄入后，不仅会诱发体内活性氧产生，而且容易通过血液循环运输到全身组织，损伤生物大分子。研究表明，MGO是高血糖和糖尿病并发症的主要致病因素之一，而且MGO、AGEs的形成和积累与衰老相关疾病密切相关。由此可见，降低MGO水平可能是抑制AGEs形成、预防和治疗相关疾病的有效方法。

γ-氨基丁酸（GABA）是一种非蛋白质氨基酸，属于新资源食品。GABA参与多种代谢活动，具有很高的生理活性。暨南大学理工学院的胡嘉漫和暨南大学食品安全与营养研究院的欧隽滢*等人采用模拟体系，研究14种氨基酸对MGO的消除效果，以对MGO消除效果好、食品中含量较高的GABA为对象研究其消除机理，并在此基础上，表征产物结构，研究可能的反应机理。

1、氨基酸对MGO的清除作用

如图1所示，所有氨基酸对MGO均具有一定消除能力，半胱氨酸对MGO的消除率最高（90%）；其次为赖氨酸、GABA和甘氨酸，消除率分别为78%、77%和70%。消除率超过50%的氨基酸还有丝氨酸（59%）、丙氨酸（51%）、甲硫氨酸（54%）、色氨酸（63%）、精氨酸（61%）和组氨酸（62%）。半胱氨酸消除效果最好的可能原因是其不仅含有氨基，可以与MGO的醛基反应形成Schiff碱，而且还含有更加活泼的巯基，能与MGO反应生成半缩硫醛或缩硫醛。

2、GABA同时消除MGO和甲醛的能力

在37 ℃、pH 2.0或7.0条件下，GABA对MGO的消除能力如表1所示。结果表明，GABA在pH 7.0的中性反应体系中对MGO的清除能力比在pH 2.0的酸性体系中强；在含甲醛的反应体系中，GABA对MGO的清除效果较不含甲醛的反应体系更好。在pH 7.0、不加甲醛时，GABA对MGO的消除率只有59.6%，加入甲醛后，GABA对MGO的消除率增至81.2%。这说明甲醛的存在可以促进GABA对MGO的消减。

如表2所示，随着加热时间的延长，甲醛和MGO持续减少，直到30 min后，两种羰基化合物剩余量基本稳定。模拟体系加热5～15 min，GABA对甲醛的消除率不到40%，对MGO的消除率只有45%左右，而加热30 min，GABA对甲醛和MGO的消除率分别达到了91.3%和78.8%。在高温加热模拟体系中，GABA对MGO和甲醛均具有良好的消减效果。这一发现说明，当食品体系中MGO和甲醛同时存在时，GABA不仅可以更好地消除MGO，而且还可能显著降低甲醛含量。

3、反应产物的分离纯化

37 ℃水浴2 h，GABA-甲醛-MGO反应产物的HPLC图如图2A所示。除GABA（4.020 min）外，产物中还有一个较高的峰（10.157 min，目标产物），经紫外全波长扫描，得知产物的最大吸收波长为220 nm（图2B）。

如图 3 所示，采用反相硅胶纯化后，只有一个单一峰，说明纯化效果良好。 DNPH 被用作醛类和酮类的显色剂，而纯化后的目标产物不能使 DNPH 显色，说明产物中没有醛基或酮基。碘熏法是一种利用有机物遇碘蒸气能显黄色或黄棕色的显色方法。利用碘熏法监测馏分，馏分中含有纯化产物时，碘蒸气吸附于产物上而显棕色。含有氮原子和不饱和键，尤其是含有环内双键的化合物会使碘显色更明显。可以看出，滤纸上的产物为深棕色，说明目标产物保留了 GABA 的氮原子，且可能含有碳碳双键或环。

4、加合物的结构鉴定

纯化产物的HPLC-MS/MS一级、二级质谱和高分辨质谱图分别如图4A～C所示。

经纯化后的目标产物的13C、1H NMR谱和Dept-135谱图如图5所示。

结合HPLC-MS/MS的图谱数据，碎片离子m/z 169表示[—CH 2 CH 2 COO-]和[—CH]的损失，而m/z 109是带有1个甲基的咪唑环。因此，推测其反应机理为：两分子GABA捕获一分子MGO和一分子甲醛，GABA的氨基与甲醛反应生成中间产物Mannich碱，该反应在常温下就可发生。由于N原子的吸电子效应，导致α-C上正电荷堆积，另一分子GABA与之发生亲核加成反应形成另一个含2个亚氨基的中间产物；2个亚氨基同时进攻MGO的2个羰基碳，形成一个五元环化合物，然后分子内脱去两分子H 2 O，形成咪唑盐（图6）。

结 论

在37（生理条件）、80 ℃和160 ℃下，GABA均能有效消减MGO（消除率在77%以上），甲醛的加入促进了 GABA对MGO的消减。经产物分离纯化和结构表征，GABA同时与MGO和甲醛反应，产生一个相对分子质量为254（最大吸收波长220 nm）的含氮五元环化合物，其形成机理是：2 分子GABA与1 分子甲醛和1 分子MGO通过亲核加成反应脱去3 分子水后形成咪唑盐。本研究结果表明，在消化和热加工过程中，补充GABA能有效清除MGO和甲醛，避免其危害人体健康；但产物（咪唑盐）的安全性还有待进一步研究。

本文《氨基酸对丙酮醛和甲醛的消除效果及其机理分析》来源于《食品科学》2022年43卷4期32-38页，作者：胡嘉漫，黄才欢，郑洁，欧仕益，李瑞阳，欧隽滢。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210226-299。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网。

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2022年5月7-8日在河南郑州共同举办“2022年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。