近日，中國(guó)熱科院生物所在香蕉花納米碳點(diǎn)減控食品中有害物質(zhì)領(lǐng)域取得新進(jìn)展，研究團(tuán)隊(duì)采用水熱法，以香蕉花為碳前驅(qū)體制備出碳點(diǎn)，成功制備出納米級(jí)碳點(diǎn)材料，該材料在抑制烘焙食品中晚期糖基化終產(chǎn)物（AGEs）方面發(fā)揮重要作用，顯著降低了海綿蛋糕中AGEs的生成。團(tuán)隊(duì)還通過多級(jí)動(dòng)力學(xué)模型揭示了抑制機(jī)制，研究成果為香蕉果實(shí)副產(chǎn)物的資源高值化利用和提高食品安全方面提供了新方向。
烘焙食品在高溫加工過程中，糖類與蛋白質(zhì)經(jīng)美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的AGEs，已被證實(shí)與糖尿病、腎衰竭等慢性疾病密切相關(guān)。傳統(tǒng)植物多酚抑制劑因熱穩(wěn)定性差等問題應(yīng)用受限，而新型納米材料碳點(diǎn)（CDs）憑借優(yōu)異的水溶性和熱穩(wěn)定性，展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。盡管 CDs 對(duì) AGEs 的抑制作用已確定，但它們對(duì)熱加工食品中 AGEs 的減控效果仍未得到進(jìn)一步探索。AGEs 的形成涉及各種中間體，CDs 抑制不同產(chǎn)物形成的機(jī)制也尚不清楚。
為攻克上述難題，研究團(tuán)隊(duì)采用香蕉果實(shí)的副產(chǎn)物香蕉花為碳前驅(qū)體制備出香蕉花碳點(diǎn)（BB-CDs），用以抑制化學(xué)模型和烘焙食品中的AGEs，并通過多級(jí)動(dòng)力學(xué)模型探究抑制機(jī)制。研究結(jié)果顯示，采用一步水熱法制備的BB-CDs表現(xiàn)出近乎球形的形態(tài)，單體尺寸為2.06 nm，具有無定形結(jié)構(gòu)，表面富含親水和反應(yīng)性官能團(tuán)，同時(shí)具有優(yōu)異的發(fā)光性能。BB-CDs顯著抑制了化學(xué)模型和海綿蛋糕中AGEs的生成。在2.5 g/100 mL的添加量水平下，化學(xué)模型中不同類別的AGEs抑制率達(dá)到79.72%~98.44%。該研究首次通過多級(jí)動(dòng)力學(xué)模型揭示，BB-CDs通過阻斷中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化、加速有害物分解的雙重路徑實(shí)現(xiàn)AGEs減控。在海綿蛋糕中，BB-CDs有效抑制熒光和非熒光 AGEs生成，減少蛋白質(zhì)氧化，增強(qiáng)蛋糕保水性，使質(zhì)地更柔軟。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)將 BB-CDs 定位為一種很有前途的外源AGEs抑制劑，在提高食品安全方面具有潛在應(yīng)用。
相關(guān)研究成果以“Nano-engineered carbon dots from banana blossoms inhibit advanced glycation end products formation in bakery foods: A mechanistic study through multi-stage kinetic modeling”為題發(fā)表于《LWT - Food Science and Technology》，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士生程欣和熱科院生物所助理研究員校導(dǎo)為論文共同第一作者，中國(guó)熱科院加工所/生物所/熱帶生物育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室盛占武研究員和博士生王申宛為論文共同通訊作者。研究得到海南省科技人才創(chuàng)新項(xiàng)目、海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目和中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.lwt.2025.117619
