所谓“抗糖”，指的是抵抗糖基化反应的发生和晚期糖基化终末产物（Advanced Glycation End-products, AGEs）的生成。AGEs是蛋白质、氨基酸、脂类或核酸等物质的游离氨基与还原糖的羰基经过缩合、重排、裂解及氧化修饰等一系列反应后形成的一类稳定的终末产物的总称。
近年来，大量研究表明AGEs 能积累于机体内的不同组织器官中。当AGEs 积累过量时，AGEs可以和人体的各种组织细胞相结合并破坏这些组织细胞，将会影响到机体内组织器官的正常功能，最终加速人体的衰老，引起各种慢性退化性疾病，比如糖尿病、阿尔茨海默病、动脉粥样硬化等疾病。因此，人体内AGEs的积累与人体肌肤和器官的衰老息息相关，成为人体衰老的一个重要指标。所以降低AGEs可以起到抗衰老和预防各种慢性退化性疾病的作用。
AGEs在体内有两个来源，一是过量的糖和蛋白质在体内合成AGEs，二是通过进食将食物中存在的AGEs摄入体内。因此，控制进食的食物也是控制AGEs在体内积累的重要途径之一。AGEs在食品中的积累则涉及到食品加工中的一种重要反应——美拉德反应。
何为美拉德反应？早在1912年，法国化学家美拉德发现氨基酸与糖在一起加热时会发生一系列复杂的反应，反应过程中产生的成百上千种新分子可以为食品提供独特的色泽与气味。同时，美拉德反应会生成褐色甚至黑色物质，因此又称为“非酶褐变反应”。美拉德反应的发生也会伴随多种复杂的有害物质的产生，其中就有能引发炎症反应、加速衰老的AGEs。
图1 AGEs的形成机制
膳食中AGEs对人体的危害是不容忽视的，如何减少机体内源性形成和蓄积AGEs已成为预防和调节糖尿病的重要考虑因素。在糖尿病患者血液中发现糖化血红蛋白后，研究者们也开始关注美拉德反应的生理作用并着力于开发AGEs抑制剂。
截至目前，已确定AGEs的主要结构成分是羧甲基赖氨酸、吡咯啉、羧乙基赖氨酸、吡咯醛、戊糖苷、交联和葡萄糖苷。根据其化学性质这些AGEs可分为四类：未交联的非荧光产物、未交联的荧光产物、交联的非荧光产物和交联的荧光产物。
图2 AGEs代谢图谱：（A）体内AGEs代谢途径；（B） AGE受体及其下游信号通路的结合
Nε-（羧甲基）赖氨酸是目前研究最多的AGEs之一。食品中Nε-（羧甲基）赖氨酸的形成可以通过形成Amadori产物和/或乙二醛的美拉德反应产生，这取决于配料和加工条件，如加热过程的时间-温度。微波加热处理显著加速了美拉德反应中Nε-（羧甲基）赖氨酸的形成，这与温度、时间和糖的类型有关。不同糖类的Nε-（羧甲基）赖氨酸形成顺序为乳糖>葡萄糖>蔗糖。针对微波加热过程中合成的Nε-（羧甲基）赖氨酸类AGEs，有研究者主要对其在糖-赖氨酸模型系统中的合成情况进行了介绍。
1、热处理温度对Nε-（羧甲基）赖氨酸生成的影响
在葡萄糖-赖氨酸模型系统中，95℃下20 min内Nε-（羧甲基）赖氨酸的生成最高。蔗糖产生的Nε-（羧甲基）赖氨酸的含量最低；乳糖中Nε-（羧甲基）赖氨酸含量最高。随着微波加热温度的增加，Nε-（羧甲基）赖氨酸的生成比水浴加热的变化更明显。在140℃加热20 min后，蔗糖-赖氨酸模型系统中的Nε-（羧甲基）赖氨酸浓度最低；乳糖中Nε-（羧甲基）赖氨酸的量从60℃增加到140℃时最多。
2、热处理时间对Nε-（羧甲基）赖氨酸生成的影响
在95℃水浴中，糖-赖氨酸模型系统中Nε-（羧甲基）赖氨酸的形成时间长达20 min。在乳糖-赖氨酸模型系统中，Nε-（羧甲基）赖氨酸含量显著增加；葡萄糖-赖氨酸和蔗糖-赖氨酸模型系统表现出相同的趋势，Nε-（羧甲基）赖氨酸的形成随加热时间的增加而增加。与温度的影响一样，微波加热20 min时，Nε-（羧甲基）赖氨酸形成顺序为乳糖>葡萄糖>蔗糖。
原因：
蔗糖水解是低温下糖降解过程中的限速步骤，作为一种非还原性糖，蔗糖不能被氧化为乙二醛，也不能被含有赖氨酸的希夫碱氧化。因此，蔗糖在常温下很难形成Nε-（羧甲基）赖氨酸。由于蔗糖比乳糖更稳定，导致它们形成的Nε-（羧甲基）赖氨酸量有所差异。还原性双糖乳糖的存在有利于糖基化反应，它可以被直接氧化为乙二醛或果糖赖氨酸，其中一些最终会变成Nε-（羧甲基）赖氨酸。
微波加热是一种介电加热，不会直接破坏分子结构的化学键。在微波加热系统的初始阶段，系统温度迅速上升，自由基密度明显增加，链转移反应加速，大量的糖与赖氨酸氧化为乙二醛或形成希夫碱，一些中间产物最终在短时间内成为Nε-（羧甲基）赖氨酸。
3、葡萄糖形成Nε-（羧甲基）赖氨酸的动力学模型及赖氨酸模拟系统
通过多级动力学建模对相关反应进行定量分析，有助于研究控制复杂反应中Nε-（羧甲基）赖氨酸生成的方法。多级模型考虑了反应物、中间体和最终反应产物的所有测量变化（浓度），能更全面地解释美拉德反应中Nε-（羧甲基）赖氨酸和有害物质的形成机制。建立动力学数学模型的步骤：化合物化学反应的一般路径图及其简化→建立动力学方程→推导动力学公式→与推导的动力学数学公式一致的实验数据→表观动力学方程的验证
多级动力学模型可以更科学地解释美拉德反应中Nε-（羧甲基）赖氨酸的形成机制，并为通过调控食品加工来控制Nε-（羧甲基）赖氨酸的产生提供了数学模型和理论依据，也为食品加工中Nε-（羧甲基）赖氨酸的形成规律和中间产物的预测奠定了基础。这有助于指导实际食品加工过程通过以上内容，目前我们已经从科学的角度初步认识到使人衰老的“真凶”——AGEs，也对它的形成机制和关键控制点有了基本的认知。那么对于前文提到的理想的AGEs抑制剂即天然抗氧化剂是如何发挥其对AGEs的抑制作用的呢？我们将在下次推文中为读者们继续呈现。中原料选择、条件控制，并为进一步研究如何抑制食品加工过程中AGEs的产生提供参考依据。
内容源自文献：《Mechanism of natural antioxidants regulating advanced glycosylation end products of Maillard reaction》
