食物中的碳水化合物、脂肪、蛋白质等营养物质在烘烤、油炸、水煮等热加工过程中,会形成以碳元素为主的发荧光的碳点（carbon dots,CDs）,这些食源性CDs因具有较小的尺寸、较大的比表面积、较高的光转化能力、较好的透过性及不确定的生物安全性,引起了人们的重视。食品热加工中常见的美拉德反应,是基于食品中羰基化合物和氨基化合物间的非酶褐变反应。然而,食品源CDs产生机制与美拉德反应的关联性还知之甚少。CDs是美拉德反应的中间产物?或者是终产物?本文以经典的美拉德反应（葡萄糖-赖氨酸）模型体系为切入点,研究美拉德反应中CDs的物化性质、形成机制,及其对细胞活性的影响机理。同时,在真实的工业化食品鱼罐头中找到CDs,阐明其性质及对细胞活性的影响。1.在葡萄糖-赖氨酸美拉德反应体系中,获得了发蓝色荧光的CDs,其形状呈类球形,粒径分布为2.3～6.8 nm,最大激发波长和最大发射波长分别为360和440 nm,具有典型的发射光随激发光红移现象,量子产率为16.30%,平均荧光寿命为9.50 ns,主要由碳、氮、氧和氢元素组成,其中碳、氮、氧的含量分别为69.5%、8.6%和21.6%。CDs表面存在大量的羟基、氨基、羰基/羧基基团,内部为无定型的碳结构。CDs表现出良好的荧光稳定性,荧光强度几乎不受p H、盐离子浓度和紫外光照射的影响,而铜离子和三价铁离子对CDs表现出荧光淬灭效应。CDs具有弱抗氧化性,可以直接或间接抑制羟基自由基的产生,对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基也具有一定的清除能力。2.美拉德反应产物类黑精可以继续发生水热反应,转化成发荧光的纳米粒子CDs。因此,本研究结果证实了CDs是美拉德反应的高级荧光产物,由碳、氮、氧和氢元素组成,其表面存在羧基、羟基、醛、胺和芳香环等多种基团。反应过程中,类黑精分子骨架被氧化生成芳香环和含氮、氧等杂环结构的化合物,继续被氧化、重排、聚合,形成了带有不饱和键并且能发荧光的CDs。反应时间越长,氧化、缩合或聚合作用越强,产生的CDs尺寸越小,CDs中氮的含量越高,荧光强度越强,拥有的杂环和芳香基团越多。3.体外细胞实验表明:CDs进入Hep G2细胞后主要集中分布在细胞质中,未附着在细胞核上。CDs与Hep G2细胞共同孵育,低浓度CDs对Hep G2细胞活力没有影响,在浓度1.0 mg/m L时与细胞孵育24 h后,细胞存活率为90%,且有浓度依赖性。10.0 mg/m L的CDs使Hep G2细胞线粒体膜电位下降,进而影响细胞的线粒体功能以及细胞的能量代谢,使细胞糖酵解通路受阻,Hep G2细胞的能量供给由糖酵解向三羧酸循环转换。究其原因,糖酵解通路受到影响,主要是丙酮酸激酶等的活力受到了CDs的抑制导致。而三羧酸循环中代偿产物通量的提高,主要是生糖氨基酸和生酮氨基酸代谢上调的结果。4.从黄花鱼、豆豉鲮鱼、烤鳗鱼、凤尾鱼四种鱼罐头中均发现荧光CDs。鱼罐头CDs由碳、氮、氧和氢元素组成,其中碳元素含量最高,为69.03%~80.25%,氮元素含量最低,为3.66%~12.14%;表面存在大量的羟基、氨基、羰基/羧基基团;最大激发波长为340~360 nm,最大发射波长为420~450 nm,发射波长具有激发波长依赖性,荧光寿命为6.27~7.08 ns,荧光量子产率为9.7%~17.9%。鱼罐头CDs表现出良好的p H荧光稳定性,铜离子和三价铁离子对其表现出荧光淬灭效应,锌离子对其表现出荧光增强效应。黄花鱼罐头CDs容易进入Hep G2细胞并分布在细胞质中,在浓度为0.125 mg/m L的CDs中孵育24 h后,Hep G2细胞存活率为80%,且有剂量依赖性。6.0 mg/m L时CDs能显著抑制细胞线粒体呼吸,4.0 mg/m L时显著抑制细胞糖酵解,原因可能是通过降低糖酵解中的丙酮酸激酶等的活性而使糖酵解途径受到抑制导致细胞活力降低。综上所述,本研究揭示了美拉德反应中CDs的形成机制及其细胞毒性机理,在工业化食品鱼罐头中发现了CDs并研究了其对细胞活力的影响,为充分认识美拉德反应以及食源性CDs提供了理论支撑。