美拉德反应是一种非酶褐变，是蛋白质、多肽或氨基酸上的氨基与碳水化合物的羰基之间发生的缩合反应[1-2]。美拉德反应产物广泛存在于各种加工食品中，如牛奶、谷类食品和巧克力等[3]，能够改善蛋白质的功能特性和生物活性，赋予食品独特的色泽和风味。然而美拉德反应降低了蛋白质的消化率，这为美拉德反应产物进入结肠被微生物发酵利用提供了更多的可能性[4-5]。越来越多的证据表明，肠道菌群在维持机体平衡、提供营养能量、参与生理生化代谢等方面发挥着重要作用[6-7]，与人体的健康和疾病的发生发展密切相关。美拉德反应作为食品热加工过程中最常见的副反应之一[8]，其对肠道菌群的影响是食品营养学研究的热点和趋势。目前关于美拉德反应产物与肠道菌群的互作效果不一，互作机制不明。本文综述了美拉德反应产物的体外消化和酵解特性，讨论了其在体内对肠道菌群及其代谢产物的影响，旨在为研究美拉德反应与肠道营养健康的关系提供科学依据。
1 美拉德反应
1.1 美拉德反应过程及产物
美拉德反应条件温和，不需添加任何化学试剂，被认为是最有潜力的蛋白质修饰方法之一[9]。美拉德反应主要经历三个阶段(附图)[10]，包括初始阶段、中间阶段和最终阶段，所有阶段相互关联且可以同时发生[11]。在早期，游离氨基酸如赖氨酸的ε-氨基或末端氨基酸的α-氨基与还原糖发生缩合反应，形成N-取代糖基胺，该化合物经过不可逆的Amadori重排形成Amadori化合物，N-取代糖基胺和Amadori化合物为美拉德反应早期产物[12]。在中间阶段，在水分、pH和温度等因素的控制下，Amadori化合物经过裂解、脱水、Strecker降解等反应形成中期糖基化产物。在最终阶段，中间产物进一步与氨基酸反应，经过氧化、缩合、环化和重排等，生成终产物类黑精[13]。与早期相比，美拉德中期和晚期反应非常复杂，当反应程度不受控制时，可能会观察到有害影响[13]。
附图 美拉德反应过程及产物
1.2 美拉德反应产物的体外消化特性
由于空间位阻等原因，美拉德反应产物在上消化道的消化率较低，其可能的机制是通过位于裂解位点附近的氨基酸糖基化，以保护蛋白质不被相关蛋白酶识别，直接或间接地阻断裂解位点[14-15]，从而限制了蛋白质的可及性，降低了蛋白质与酶的相互作用效率。Zenker等[16]通过体外消化模型研究不同美拉德反应程度的婴儿配方奶粉的消化率，发现美拉德反应会降低蛋白质的整体消化率。Hu等[17]研究表明，花生分离蛋白和D-葡萄糖美拉德反应降低了蛋白质的体外消化率。工业加热可通过变性提高原料乳中蛋白质的消化率，但这可能涉及到改性使消化率降低的抵消作用，然而Wada等[18]的研究则未观察到加热对生乳蛋白质消化率的不利影响。这些结果表明经过热处理后，蛋白质的展开和空间位阻之间的平衡决定了消化率的增加或减少[16]。
2 美拉德反应产物对肠道微生物的影响
哺乳动物的肠道中含有数万亿种微生物，越来越多的证据表明，肠道微生物在肥胖、糖尿病、心血管疾病、慢性肾病等疾病中起着重要的作用[19]。动物和人体实验证明，膳食中仅10%～30%的美拉德反应产物可被宿主吸收，剩余的美拉德反应产物可作为微生物代谢底物[20]。目前美拉德反应产物对肠道菌群和健康的影响存在一定争议，其可能存在有益的影响，如抗氧化、抑菌、抗高血压和益生元特性等，也可能具有有害的健康影响，如致突变性、致癌性、细胞毒性、提高有害菌丰度等[21]。美拉德反应产物对肠道菌群及机体健康的影响不同可能归因于其生成的化合物的异质性，其调控机理仍需要进一步阐明。
2.1 体外发酵特性
利用人源粪便菌群体外酵解模型研究证实美拉德反应产物可以被某些种类的肠道菌群选择性地代谢[22]。Han等[23]研究了草鱼肌原纤维蛋白与葡萄糖美拉德反应产物对肠道菌群体外发酵的影响，发现有较多Amadori产物和较低褐变强度的糖基化蛋白增强了基于种级水平的粪便微生物多样性，可能对肠道健康有潜在的积极影响。美拉德反应产物的糖基化程度影响着发酵过程中丁酸的产生，并与光岗菌属(Mitsuokella)、毛螺菌科UCG-004(Lachnospiraceae_UCG-004)、萨特氏菌(Sutterella)等呈显著正相关，与肠球菌(Enterococcus)、志贺氏菌(Escherichia-Shigella)、考拉杆菌(Phascolarctobacterium)呈负相关。Xu等[24]研究了糖基化酪蛋白的体外发酵，发现美拉德反应显著提高了乳酸杆菌属(Lactobacillus)、巨球菌(Megasphaera)、链型杆菌属(Catenibacterium)和罗斯氏菌(Roseburia)的相对丰度，显著降低了短链脂肪酸(SCFAs)的生成。人肠道菌群对水解酪蛋白巨肽和益生元碳水化合物(乳果糖、低聚半乳糖)产生的糖基化产物的体外发酵显示出良好的双歧效应[25]。 上一篇：全基因组关联研究在疾病风险预测中的应用 下一篇：没有了