《The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology》：Impact of cooking techniques on the formation of 7-ketocholesterol in food: a comprehensive review
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热加工促进胆固醇氧化生成7-酮胆固醇，其积累受温度/时间、氧气、水分及基质特性影响，干热法加剧氧化而真空低温法抑制，但储存和复热会增强其形成，尤其是富含多不饱和脂肪酸的基质。7-K作为生物标志物与氧化应激、炎症相关，需评估其膳食暴露与健康风险。
Dario Mercatante | Claudia Troisi | Maria Teresa Rodriguez-Estrada
农业与食品科学系，Alma Mater Studiorum-博洛尼亚大学，40127 博洛尼亚，意大利
摘要
食品的热加工会促进胆固醇的氧化，生成7-酮胆固醇（7-K），这是一种通过自由基和光氧化机制产生的主要次级氧化甾醇。不同的烹饪技术对其积累的影响各不相同，这取决于温度/时间组合、氧气暴露、水分损失以及基质特性（脂质组成、内源性抗氧化剂、预处理方式）。干热方法（如烧烤、烘烤、煎炸和油炸）通常会加剧氧化过程，而微波加热可能会进一步加速过氧化物的降解和界面驱动的自由基反应。相反，基于真空的低温系统（如真空低温烹饪）可能会减少7-K的生成。然而，烹饪后的条件（包括储存、再加热和保温）会显著增加7-K的生成，尤其是在富含多不饱和脂肪酸（PUFA）的基质和之前受到氧化应激的食品中。鉴于7-K的吸收程度有限，但其能够进入全身循环，评估日常饮食中7-K的摄入量对于评估其对饮食相关氧化负担的潜在影响非常重要。本综述汇总了目前关于热加工食品中7-K生成机制、技术因素及其膳食存在的知识，重点讨论了影响其在不同烹饪方法中形成的关键因素。
引言
胆固醇是一种多环脂质，是动物组织中的主要甾醇，也是动物源性膳食脂肪中不可皂化成分的主要组成部分。其分子结构由一个环戊[α]菲四环核心、C-3位置的羟基以及C-17位置的八个碳原子的烷基侧链组成。胆固醇在B环的C-5和C-6之间有一个双键，这使得胆固醇容易发生类似于单不饱和脂肪酸（MUFA）的氧化反应；侧链也可能发生进一步氧化，这一过程由三级碳原子促进[1]。食品中的胆固醇氧化可以通过多种机制发生，包括自动氧化、光化学途径和酶催化作用，反应动力学和产物分布受脂质不饱和度、加热、辐照、水分含量以及催化微量金属、光敏剂、促氧化剂和抗氧化剂等因素的影响。胆固醇氧化产物（COPs）是通过非酶促和酶促氧化过程形成的生物活性衍生物，尤其是在食品加工和烹饪过程中。食品加工过程中的胆固醇降解增加了这一过程的复杂性。最近的研究越来越多地关注胆固醇的热氧化，这一过程被认为是多因素影响的，并且受到特定时间-温度条件、周围脂质基质的保护作用以及内源性或添加的抗氧化剂存在的影响[1]。与由活性氧物种引发的氧化不同，热处理会生成更广泛的产物。除了众所周知的极性单体胆固醇氧化物外，热氧化条件还会生成中极性和非极性衍生物，以及在高温处理（如油炸）下的寡聚体和聚合物结构。在COPs中，7-酮胆固醇（7-K）被广泛认为是判断原始食品和加工食品中胆固醇降解程度的可靠指标。然而，正如Rodriguez-Estrada等人[2]所指出的，其在热处理和/或高度加工食品中的积累并不一定呈线性增长趋势，因为7-K可能会发生进一步转化，包括脱水、降解或与氨基化合物的反应，尤其是在复杂的基质或经过广泛处理的条件下。这些反应途径会显著改变其表观浓度，因为7-K可能转化为其他衍生物（如胆甾-3,5-二烯-7-酮），或者参与与蛋白质的相互作用或美拉德反应产物。因此，尽管7-K容易形成并且通常占总COPs的很大比例，但其定量行为反映了生成和转化之间的动态平衡，因此必须谨慎使用它作为独立标志物，同时考虑食品系统的特定物理化学特性。
除了作为食品来源的氧化甾醇外，7-K还是人体生理中最丰富且最具生物危害性的COPs之一。正如Ghzaiel等人[3]总结的那样，7-K在患有心血管疾病、神经退行性疾病、眼部疾病和代谢紊乱以及炎症性肠病的个体的血浆和组织中积累，其存在反映了氧化应激的增加和甾醇稳态的破坏[4]。7-K具有独特的促氧化、促炎和细胞毒性作用。它会破坏膜结构，引起线粒体和过氧化物酶体功能障碍，并触发调节性细胞死亡途径，包括凋亡和混合形式的氧凋亡，这些机制在体外和体内都有广泛的研究记录，并与慢性退行性疾病的进展机制相关[5]。COPs分析的进步表明，循环中的7-K水平在多种病理条件下均可检测到，这支持了其作为全身氧化应激无创生物标志物的价值。它能够刺激IL-6、IL-8和其他炎症介质的释放，损害上皮屏障的完整性，并调节免疫细胞表型，进一步表明7-K是局部和全身炎症的关键效应因子[6]。因此，由于7-K的细胞毒性、促炎性和致动脉粥样硬化特性，其膳食摄入值得特别关注，因为这些特性与不良的心脏代谢和神经退行性结果有关[7]。了解食品制备如何影响其形成对于制定有效的缓解策略至关重要。本综述旨在批判性地评估不同烹饪技术对食品中7-K形成的影响，重点关注其背后的机制和健康相关影响。
食品中7-酮胆固醇的生成和降解机制
胆固醇的自动氧化和光敏氧化主要通过导致过氧化物形成的机制途径及其不同的动力学行为来区分。这些单体氧化过程会产生关键中间体，其中7-K尤为重要，因为它可以积累或经历进一步的化学转化（包括脱水、热降解和缩合/聚合），从而影响胆固醇的氧化特征。
调节7-酮胆固醇积累的因素
食品中7-K的积累受到环境、物理化学和结构因素的复杂相互作用的影响。这些因素调节胆固醇自动氧化的起始和传播阶段，进而影响7-K在食品系统中的积累、稳定性和分布。以下部分总结了加工、储存和烹饪过程中调节其形成的关键机制因素。
微波烹饪
微波加热通过水和带电物种的偶极旋转和离子传导快速传递体积能量，在分子层面产生摩擦热。这种局部且不均匀的热行为通过加速过氧化物的分解和自由基传播途径来促进脂质氧化，尤其是在高功率或长时间微波照射的情况下[45]。在含有胆固醇的食品中，这些条件与7-K的增加生成有关。
人类膳食中7-酮胆固醇的摄入及其潜在风险评估
7-K的膳食摄入主要来自经过热处理、脱水或长时间储存的动物源性食品，这些条件会加速胆固醇的非酶促自动氧化[88]、[89]。尽管其在人体中的吸收通常较低，但7-K可以进入全身循环并在组织中积累，参与氧化应激、线粒体功能障碍、慢性炎症以及一种特定类型的细胞死亡
结论与未来展望
在胆固醇氧化产物中，7-酮胆固醇（7-K）常被视为食品中胆固醇降解的指标；然而，其在热处理产品中的水平并不一定反映热处理的程度。一旦形成，7-K可能会发生脱水、片段化、缩合反应或与氨基团和美拉德产物的反应，尤其是在复杂的基质或极端热处理条件下。因此，其浓度反映了动态变化
手稿准备过程中生成AI和AI辅助技术的声明
在准备这项工作时，作者使用了Chat GPT来提高可读性和语言表达（例如，重新措辞句子）。使用该工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对出版物的内容负全责。
资助
本工作得到了Alma Mater Studiorum-博洛尼亚大学基础研究基金（RFO）的支持。Claudia Troisi获得了欧盟“下一代欧盟”计划（Mission 4，Component 2，Investment 3.3，D.M. 117/2023）CUP J33C23001320009的博士学位奖学金；以及Olitalia s.r.l.（项目代码-2024-UNIBO971-0002046）的资助。
CRediT作者贡献声明
Dario Mercatante：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，研究，概念化。
Claudia Troisi：撰写 – 原稿，研究。
Maria Teresa Rodriguez-Estrada：撰写 – 审稿与编辑，监督，资金获取，概念化。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
