UV/Vis και FTIR φασματοσκοπική μελέτη της αλληλεπίδρασης της αιμοσφαιρίνης με τα προϊόντα της αντίδρασης Maillard - Αγαθοκλέους, Ιάκωβη (Department of Agricultural Science, Biotechnology and Food Science, Faculty of Geotechnical Science and Environmental Managment, Cyprus University of Technology, 2020)
Η αντίδραση Maillard περιλαμβάνει ένα πολύπλοκο δίκτυο χημικών αντιδράσεων που εμφανίζονται στα τρόφιμα μετά την επεξεργασία σε υψηλές θερμοκρασίες. Είναι γνωστή και ως αντίδραση μη ενζυμικής αμαύρωσης καρβονυλίου - αμινομάδας (browning reaction). Η παρουσία του ακρυλαμιδίου στις τροφές προκάλεσε ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την μελέτη αυτή της αντίδρασης. Παρόλο το ιδιαίτερο ενδιαφέρον που παρουσιάζει στην βιομηχανία, κρύβει όμως και πιθανό κίνδυνο για την υγεία του ανθρώπου. Το ακρυλαμίδιο θεωρείται πιθανός καρκινογόνος παράγοντας και η πρόσληψη μεγάλων ποσοτήτων επιφέρει άμεσα νευροτοξικά και ορμονολογικά αποτελέσματα. Ο στόχος της παρούσας έρευνας είναι η μελέτη της αλληλεπίδρασης της αιμοσφαιρίνης HbA με ένα σύστημα μοντέλου σακχάρου - αμινοξέος με την χρήση των φασματοσκοπικών τεχνικών υπερύθρου (FTIR) και ορατού-υπεριώδους (UV/Vis). Οι φασματοσκοπίες ορατού - υπεριώδους (UV/Vis) και υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FTIR) είναι εργαλεία ευαίσθητα στη δομή και στην οξειδοαναγωγή, ικανά να παρακολουθούν την αλληλεπίδραση της αιμοσφαιρίνης με τα προϊόντα αντίδρασης Maillard (ΜRPs). H αντίδραση Maillard αποτελείται από πολλές χημικές αντιδράσεις που εμφανίζονται στα τρόφιμα σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό αποτελεί ένα περαιτέρω σκοπό αυτής της μελέτης δηλαδή να εφαρμοστούν απλοί αναλυτικοί μέθοδοι για την παρακολούθηση των φασματοσκοπικών ιδιοτήτων των συστατικών των τροφίμων. Η αλληλεπίδραση της αιμοσφαιρίνης (ΗbA) με τα προϊόντα της αντίδρασης Maillard (MRPs) σε pH = 8.0 και 4.0 οδηγεί σε δομική αναδιάταξη της. Είναι αποτέλεσμα των αλλαγών στο ηλεκτροστατικό πεδίο της γύρω από την αίμη, αλλά όχι στο ενεργό κέντρο της πρωτεΐνης, όπως κατέδειξαν τα UV/Vis δεδομένα. Τα καρβονυλιωμένα προϊόντα της αντίδρασης Maillard, όπως φαίνονται στα FTIR δεδομένα, δρουν ως εξωτερικοί συνδέτες αφού συνδέονται σε μια εξωτερική θέση της πρωτεΐνης με αποτέλεσμα την γλυκοζυλίωση αυτής μέσω της αναδιάταξης Amadori, η οποία χαρακτηρίζεται από την δημιουργία και την απορρόφηση C=O δεσμών. H αρχική επιλογή του pH 8.0 έχει στόχο την διατήρηση της ισορροπίας μεταξύ του μοντέλου συστήματος σακχάρου - αμινοξέος και του φυσιολογικού pH της αιμοσφαιρίνης στο ανθρώπινο αίμα, το οποίο είναι ελαφρώς αλκαλικό, ενώ η επιλογή του όξινου pH (4.0) έχει στόχο την μελέτη της εξάρτησης της διαδικασίας γλυκοζυλίωσης από την παρουσία πρωτονίων (Η+), αλλά και από την δομική αναδιάταξη της HbA που λαμβάνει χώρα σε χαμηλές τιμές pH. Η διαδικασία γλυκοζυλίωσης που συμβαίνει στις αντιδράσεις Maillard, έχει τραβήξει την προσοχή τα τελευταία χρόνια και μελετούνται εκτενώς λόγο των συνεπειών της στην υγεία. Τα χρόνια προβλήματα υγείας οφείλονται στην παρατεταμένη έκθεση σε γλυκόζη ή άλλα γλυκοποιημένα είδη με αποτέλεσμα την αύξηση κινητικότητας της αντίδρασης γλυκοζυλίωσης. Τέλος, η γλυκοποιημένη αιμοσφαιρίνη είναι ένας αποτελεσματικός δείκτης μακροπρόθεσμου επιπέδου γλυκόζης στο αίμα και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στη διάγνωση του σακχαρώδη διαβήτη.
Keywords: Aιμοσφαιρίνη; Γλυκόζη; Φρουκτόζη; Ασπαρτικό αμινοξύ; Γλουταμινικό αμινοξύ; UV/Vis; FTIR; MRPs; Maillard reaction products; Ultraviolet/Visible; Fourier Transform Infrared; Glycose