《食品科学》：中国肉类食品综合研究中心张顺亮高级工程师等：羧甲基赖氨酸在植物蛋白肉中含量分析及其对斑马鱼发育毒性评估

植物蛋白肉（或称为“素肉”）以及肉制品是人们日常生活中经常摄入的高蛋白食品类别，可为人体生长提供蛋白质、脂肪和矿物质等重要营养元素。高蛋白食品加工和储存过程中，会发生一系列复杂的化学反应，例如美拉德反应、脂肪氧化和蛋白氧化等，这些反应对产品的品质、风味、营养价值以及安全性有重要影响。在热加工过程中，尤其是采用烘烤、煎炸等高温处理时，肉制品或素肉中含有的蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质可直接或间接形成丙烯酰胺、杂环胺和多环芳烃等多种有害物质。晚期糖基化终末产物（AGEs）是还原糖的活性羰基与蛋白质、脂肪和核酸的自由氨基经非酶促反应形成的化合物。近些年来，AGEs对人体健康影响方面的研究逐渐成为热点，诸多研究表明体内过量的AGEs积累与慢性疾病发病相关，而饮食摄入是AGEs累积的重要因素。羧甲基赖氨酸（CML）是一种典型的AGEs，是美拉德反应及氧化过程的主要副产物之一，其生成量与AGEs呈正相关，可以采用CML含量间接评估总AGEs水平。CML主要通过消化道摄入吸收，吸收后部分在肝脏代谢分解，部分随尿液、粪便排出，可结合细胞受体激活炎症通路，诱导氧化应激，损伤蛋白质功能与DNA完整性，从而诱发系列慢性疾病。因此，探究CML毒性作用及其在食品中的分布情况，对于保障公众饮食安全、预防相关疾病具有不可忽视的重要意义。Zhang Qiaozhi等尝试对西方和中国群体食用的肉制品、乳制品、蔬菜、饮料等主要类别食物中AGEs的含量分布进行数据库搭建，但缺少植物蛋白肉产品中的CML含量分析。出于社会资源短缺、环境保护、动物福利等方面因素，植物蛋白肉在人群中的食用量逐渐增多，但此类产品中CML含量水平鲜见报道，因此，植物蛋白肉中CML含量评估也尤为重要。

植物蛋白肉作为日常食用物质，由CML引起的急性显性毒性较少，但长期食用后其中潜在危害可能危及人体以及后代的健康，当下CML的动物胚胎安全性仍鲜见报道，因此，应高度重视对其相关潜在胚胎发育毒性影响研究。斑马鱼是目前广泛使用的模式生物之一，具有成本低、鱼卵透明、成熟快等优点，且82%的人类疾病相关基因与斑马鱼具有同源性。因此，中国肉类食品综合研究中心的李素、赵燕和张顺亮*等以斑马鱼为实验动物，从不同模型、不同剂量暴露等方面探究外源CML对生物个体的毒性表现，尤其是对胚胎毒性的影响，同时对市场上主流植物蛋白肉产品CML含量水平进行分析，以期为评估CML对人体健康风险提供科学支撑。

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植物蛋白肉中CML含量分布

对市场中采集的20 款不同植物蛋白肉样品进行了CML含量测定，结果如表1所示。采集样品CML含量范围在0.39～35.36 mg/kg，平均值为10.47 mg/kg，中位值为2.51 mg/kg，油炸素肉制品含量最高（平均值为26.95 mg/kg），其次是其他素肉制品（平均值为15.32 mg/kg），预制调理素肉制品含量最低（平均值为0.70 mg/kg）。油炸类样品CML含量明显高于其他类别，如植物蛋白鸡块A样品含量最高，为35.36 mg/kg，主要由于油炸过程中油脂氧化和美拉德反应加剧，导致CML大量积累；其他素肉制品采集样品主要为干制品，产品水分含量低，也可能经烘干、炒制等工艺加工而成，CML含量较高；预制调理素肉制品，如植物蛋白肉饼，多为低温成型、保藏或短时加热，且未进行食用前的二次热加工过程，CML含量较低，范围为0.48～0.85 mg/kg；酱卤类依赖调味和煮制，美拉德反应温和，含量亦较低（0.56～2.54 mg/kg）；熏煮类样品可能因水分含量高、加热时间较短，CML生成较少，采集样品中熏煮素肉制品CML含量最低，为0.39 mg/kg。食源性CML形成途径有多种，产品类型、配料组成、热加工方式、加热强度以及贮藏条件等均可以影响食品中CML含量，油炸、烘焙等高温处理均会明显增加食品中CML含量，与本研究中采集样品的测定结果一致。

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植物蛋白肉与其他食品类别中CML含量比较

CML在食品中广泛存在，表2列举了多项报道中不同类别食品中CML含量水平，涵盖肉和肉制品、乳制品、面制品、休闲零食和调味料等10多种食品类别。其中，调味品和植物蛋白粉CML含量较高，调味品中CML含量较高的样品为酿造酱油和红烧牛肉酱，植物蛋白粉主要为五谷粉、豆浆粉等粉状样品。与其他类食品相比，植物蛋白肉中的CML含量有相似性也有差异性。油炸素肉制品CML含量与方便面（平均值27.2 mg/kg，范围19.9～35.5 mg/kg）和谷物（平均值25.5 mg/kg，范围7.6～54.2 mg/kg）的CML含量相近，可能由于这些植物蛋白肉和方便面、谷物均经过了高温加工处理，如油炸或烘烤等工艺，促进了美拉德反应，从而使CML含量增加。素肉粒等一些其他素肉制品CML含量与植物蛋白粉含量范围相近，可能是此类物质干物质含量较高。植物蛋白肉中CML含量普遍高于乳制品，远低于调味品，差异原因与产品加热强度密切相关。植物蛋白肉在一定程度上可以作为肉类替代食品，采集的部分样品CML含量与肉和鱼中的含量相近，而肉类菜肴CML范围波动较大（1.0～423.9 mg/kg）， 植物蛋白肉中CML含量与其具有一定重叠和差异，但最高含量明显低于肉类菜肴。

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CML对斑马鱼发育毒性的影响

3.1 CML对斑马鱼胚胎存活率的影响

为评价CML对斑马鱼胚胎存活率的影响，将受精后1.0～1.5 h的斑马鱼胚胎暴露于不同质量浓度的测试溶液中。从图1可看出，培养96 hpf时，正常对照组和溶剂对照组斑马鱼胚胎存活率为100%，当暴露于62.5、125、250 mg/L的CML溶液时，斑马鱼胚胎存活率仍可达到100%。CML溶液暴露质量浓度增加至500 mg/L和1 000 mg/L时，培养至72 hpf时存活率仍为100%，继续培养至96 hpf时溶剂暴露组斑马鱼胚胎开始出现死亡，质量浓度为500 mg/L时胚胎存活率仅为63.4%，质量浓度升为1 000 mg/L时存活率显著降低（P＜0.01），为50.0%，即有半数斑马鱼出现死亡。如表3所示，通过回归分析计算出CML在96 hpf的LC50为864.521 mg/L，外源化合物急性毒性强弱与LC50值成反比，值越小毒性越大，参考全球化学品统一分类和标签制度中急性经口毒性分级标准， 将≤2 000 mg/kg的化合物毒性归为4 类，CML可归于此类物质，对斑马鱼胚胎急性表现为低毒。孙建霞等在研究CML对胚胎干细胞和成纤维细胞的毒性评估结果时，发现4 mmol/L（质量浓度为816 mg/L）以下对成纤维细胞存活率无明显影响，1 mmol/L（质量浓度为204 mg/L）时胚胎干细胞成活率显著降低，差异原因主要为受体不同。

3.2 CML对斑马鱼胚胎孵化率的影响

孵化是斑马鱼胚胎发育过程的重要环节，孵化率常被用于评价斑马鱼胚胎发育毒性。本实验孵化率统计至96 hpf，各组斑马鱼胚胎孵化率结果见图2和图3。在24 hpf所有组别孵化率为0%，48 hpf空白对照组和溶剂对照组有孵化现象，孵化率均为3.3%，CML实验组无孵化现象。72 hpf溶液质量浓度低于250 mg/L的实验组多数斑马鱼胚胎完成孵化，质量浓度为62.5 mg/L时孵化率与空白对照组相比无显著差异（P＞0.05），且高于溶剂对照组。通常情况下斑马鱼胚胎正常孵化时间段为48～72 h，胚胎暴露于高质量浓度CML溶液72 hpf时孵化率受明显抑制作用，质量浓度达250 mg/L时胚胎孵化率仅有8.9%，当质量浓度增加至500 mg/L和1 000 mg/L 时未出现孵化现象。培养96 hpf时，CML仅在低质量浓度62.5 mg/L时总孵化率达到100%，随质量浓度升高总孵化率显著降低（P＜0.05），暴露质量浓度为1 000 mg/L 时胚胎总孵化率为0%。暴露质量浓度为250 mg/L时61.1%的斑马鱼胚胎在72～96 hpf期间完成孵化，总孵化率为70%。暴露质量浓度为500 mg/L时孵化率仅有7.8%，说明该质量浓度严重影响斑马鱼的生长发育。多项研究表明化合物的加入会导致斑马鱼出现孵化延迟现象，可能是通过改变抗氧化防御机制影响胚胎孵化。

3.3 斑马鱼畸形发生率和形态畸形

实验中斑马鱼幼鱼畸形发生率和形态畸形评估时间为培养至120 hpf，此时斑马鱼所有器官基本发育完全 ，畸形发生率可用于表示受试物对斑马鱼的急性毒性效应。样品质量浓度为125、250 mg/L和500 mg/L，实验结果如表4和图4所示。表4统计了实验动物中观察到的畸形类型及其发生率，空白对照组和溶剂对照组斑马鱼幼鱼无形态畸形和毒性效应。从图4可看出，CML暴露组斑马鱼在125、250 mg/L和500 mg/L质量浓度条件下卵黄囊面积明显变大，说明3 个质量浓度条件均诱发斑马鱼卵黄囊吸收延迟，发生率100%，即说明其发育受限，且在 500 mg/L质量浓度条件下卵黄囊面积最大，表明此质量浓度对斑马鱼发育限制影响最大，与前述高质量浓度CML对胚胎急性毒性效应一致。CML在250 mg/L质量浓度条件下还诱发斑马鱼肝变小，发生率27%，500 mg/L质量浓度条件下诱发37%死亡和100%肝变小，其他畸形类型未见发生。Šsebeková等 研究了食源性CML对大鼠肾功能的影响，发现持续喂养半年对大鼠肾脏表现出明显损伤效应，也有研究发现CML对小鼠组织产生炎症效应 ，本研究中CML对斑马鱼发育毒性未发现有肾脏损伤和脑损伤，可能是由于暴露时间短，未形成更多器官损伤效应，即CML的发育毒性更可能是慢性毒性。有研究表明斑马鱼发育毒性结果与哺乳动物研究结果一致性范围在62%～87% ，因此实验动物不同也可能出现毒性效应差异 。

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通过植物蛋白肉摄入CML的EDI评估

根据中国居民膳食指南建议，假设以植物蛋白肉完全替代肉类食品，日摄入量按200 g计，结合表1计算EDI，表5展示了不同加工类型植物基肉替代品中CML的EDI差异。CML的EDI平均值为0.034 9 mg/（kg·d），中位值为0.008 4 mg/（kg·d），最大值为0.117 9 mg/（kg·d）。油炸素肉制品CML的EDI明显高于其他类型样品，平均值达0.089 8 mg/（kg·d），范围在0.061 9～0.117 9 mg/（kg·d）之间；预制调理素肉制品、酱卤素肉制品和熏煮素肉制品CML的EDI较低，平均值均低于0.005 0 mg/（kg·d），范围集中在0.001 3～0.008 5 mg/（kg·d）；其他素肉制品CML的EDI处于中间水平，平均值为0.051 1 mg/（kg·d）。从总体样品来看，每日通过植物蛋白肉摄入的CML的EDI的大范围波动（0.001 3～0.117 9 mg/（kg·d））也反映出加工工艺和配方组成是影响CML的核心因素。根据Zhang Qiaozhi等的AGEs膳食暴露评估结果，中式饮食习惯中成人从不同种类食物中日摄入CML的EDI范围为0.000～0.026 mg/（kg·d），中位数水平下日摄入CML总值为0.057 mg/（kg·d），本研究中位值水平下研究结果与该评估范围一致，可认为常规食用植物蛋白肉摄入的CML不会对斑马鱼产生胚胎存活率和孵化率产生影响，亦可认为不会对人体产生胚胎发育毒性。

结论

本研究选取5大类、20 款植物蛋白肉产品，检测发现其CML含量范围为0.39～35.36 mg/kg，平均值为10.47 mg/kg；其CML含量与不同食品类别相比，既存在相似性也有差异性，主要受加工方式、原辅料差异和产品形态等因素影响。急性毒性试验表明，CML对斑马鱼胚胎的急性毒性呈现剂量依赖性，96 hpf时LC50为864.521 mg/L，属于低毒物质；质量浓度≥125 mg/L时，可显著抑制胚胎孵化并诱发卵黄囊吸收延迟、肝脏发育异常等形态学改变，推测CML的发育毒性可能通过干扰胚胎代谢通路实现。EDI评估显示，每日摄入200 g植物蛋白肉，CML的EDI平均值为0.034 9 mg/（kg·d），中位值为0.008 4 mg/（kg·d），最大值为0.117 9 mg/（kg·d）， 远低于产生斑马鱼发育毒性的阈值浓度，不会产生急性毒性和发育毒性。研究提示，温和加工的植物蛋白肉CML含量较低，但诸如预制调理素肉制品类产品，后期的过度加工仍可能使其失去健康优势，需通过工艺优化或辅料调整等技术减少CML生成，提升产品整体营养安全性。未来还需进一步探索不同植物蛋白原料自身特性对CML生成的影响，同时建立针对植物蛋白肉的安全控制标准，为产品创新和品质提升提供更精准的理论支撑，也需通过膳食暴露评估或哺乳动物模型验证CML的人体安全性。本研究结果对植物蛋白肉中CML的安全性评价提供了关键数据支撑。

作者简介

第一作者：

李素，硕士，中国肉类食品综合研究中心高级工程师，主要从事肉品科学和质量安全控制以及肉制品产品研发和品质提升技术研究工作。作为负责人与技术骨干先后完成了“十二五”“十三五”“十四五”国家重点研发计划项目、省部级科技项目、首农食品集团科技项目10余项。参与5 项国家标准、行业标准和团体标准的制修订；以第一作者发表学术论文12 篇；申请专利10余项，获得授权发明专利6 项，授权实用新型专利1 项；科研成果曾获得多项“食品工业协会、“中国商业联合会”和首农食品集团的科技进步奖。

引文格式：

李素, 赵燕, 潘晓倩, 等. 羧甲基赖氨酸在植物蛋白肉中含量分析及其对斑马鱼发育毒性评估[J]. 食品科学, 2026, 47(9):341-347. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251024-164.

LI Su, ZHAO Yan, PAN Xiaoqian, et al. Carboxymethyl lysine content in plant-based meat products and its developmental toxicity in zebrafish[J]. Food Science, 2026, 47(9): 341-347. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251024-164.

实习编辑：南伊；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。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理论的完善与创新，加速科研成果向实际生产力的转化，助力产业实现高质量、可持续发展，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、中国食品杂志社与海南大学、海南热带海洋学院、江西农业大学共同举办的“2026年动物源食品科学与人类健康研讨会”，将于2026年11月14-15日（11月13日报到）在中国 海南 海口召开。

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