曾茂茂， 王俊輝， 陳 靜， 張夢茹， 何志勇， 秦 昉， 陳 潔

（食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江南大學(xué)，江蘇 無錫 214122）

香辛料是一類用于增加食品風(fēng)味和顏色等的天然芳香植物的器官或組織及其提取物[1]，廣泛用于改善食品的色香味及貯藏性等品質(zhì)，其最早的應(yīng)用可追溯至公元前幾千年。天然香辛料是可直接使用的具有賦香、調(diào)香和調(diào)味功能的植物果實、種子、花、根、莖、葉、皮或全株等天然植物性產(chǎn)品。根據(jù)其呈味特征可分為濃香型、辛辣型和淡香型天然香辛料。濃香型如丁香、八角茴香、牛至、羅勒等，辛辣型如大蒜、花椒、姜和辣椒等，淡香型如山柰、甘草、豆蔻等[2]。由于香辛料在我國的食品工業(yè)中得到了大量的應(yīng)用，因此國標(biāo)中也列入了68種香辛料的名稱（GB/T 12729.1-2008香辛料和調(diào)味品）及其基本成分的測定方法[3]。

雜環(huán)胺（Heterocyclic amines，HAs）是一大類致癌致突變的化學(xué)危害物，主要產(chǎn)生于富含蛋白質(zhì)食品的加工過程中[4]。肉制品是人們?nèi)粘Ｉ钪械闹饕獱I養(yǎng)來源之一，烘烤、煎炸、微波等加工方式賦予肉類食品獨特的風(fēng)味，深受消費者青睞。然而，肉制品在經(jīng)過高溫加工后會產(chǎn)生多種雜環(huán)胺，長期大量攝入會對人體健康造成危害。香辛料是肉制品加工中經(jīng)常使用的調(diào)味品，它們可以賦予肉制品獨特的風(fēng)味，同時也被證明可以顯著影響雜環(huán)胺的生成，且可能與其抗氧化活性具有一定的關(guān)系[5]。因此，作者總結(jié)了香辛料的抗氧化活性及其對肉制品中雜環(huán)胺生成的影響，并進(jìn)一步探討了目前相關(guān)研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為香辛料在肉制品中的應(yīng)用提供一定的參考。

1 香辛料的活性組分及功能

香辛料主要來源于植物的花蕾、果實、根、莖、葉等組織和器官，其中含有大量的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和礦物質(zhì)等組分及各種次生代謝產(chǎn)物。然而，香辛料的主要功能性組分為精油、辛辣味物質(zhì)、色素和酚類等[6]。香辛料精油是通過水蒸氣蒸餾等物理方法提取香辛料植物的不同部位組織而得到的一類具有獨特刺激性氣味的天然香料，其成分非常復(fù)雜，大致可分為萜烯類、芳香族類、脂肪族和含氮含硫類。香辛料精油具有抗菌、抗氧化、驅(qū)蟲和殺蟲等生理功能而被用于食品的保鮮等[7]。如采用體積分?jǐn)?shù)0.1%八角精油、0.08%花椒精油和0.04%桂皮精油作為復(fù)合保鮮劑能使調(diào)理雞肉串在4℃下保鮮達(dá)到20 d，25℃下保鮮16～18 h，同時能使雞肉串產(chǎn)品保持復(fù)合香味濃郁、略帶麻辣香味和風(fēng)味協(xié)調(diào)宜人[8]。復(fù)合香辛料精油成分（百里香酚、茴香腦、水楊醛、檸檬醛）可抑制花生仁霉變，在一定濃度以上時可完全抑制不同濕度下花生仁表面霉菌孢子的生長[9]。香辛料的辛辣味物質(zhì)主要為酰胺類物質(zhì)，如辣椒中的辣椒堿、花椒中的花椒麻素和胡椒中的胡椒堿等。辣椒素可通過與辣椒素受體結(jié)合、調(diào)節(jié)褐色脂肪組織和白色脂肪組織、釋放脂肪細(xì)胞因子、改變腸道菌群結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)飲食和肌肉組織功能等幾種途徑發(fā)揮降糖降脂作用[10]，花椒麻素具有鎮(zhèn)痛、麻醉、抗氧化、抗腫瘤和保護(hù)心血管等功效[11]；胡椒堿能明顯改善胰島素抵抗模型大鼠的脂代謝異常情況，降低大鼠甘油三酯和游離脂肪酸水平，也能通過上調(diào)中樞神經(jīng)系統(tǒng)5-羥色胺的水平實現(xiàn)抗抑郁作用[12]。香辛料色素如姜黃中的姜黃素、辣椒中的辣椒紅素等，姜黃素能夠通過調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的信號傳遞，從而調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞中某些酶活性及蛋白質(zhì)、基因的表達(dá)而具有顯著的抗腫瘤作用[13]。香辛料中的酚類物質(zhì)則被認(rèn)為具有抗氧化、抗菌、抗病毒和抗炎等作用[14]。

2 香辛料及其活性成分的抗氧化性研究

2.1 香辛料中的抗氧化活性成分

香辛料的抗氧化性是其被研究最為深入和廣泛的活性之一。香辛料的化學(xué)組成成分十分復(fù)雜，其主要的抗氧化性成分是由揮發(fā)油、酚類、黃酮類、萜類、醛類、酮類、酸類、醇類、酯類、生物堿類和不飽和烴類等組成[15]。

2.2 香辛料中抗氧化物質(zhì)的提取方法

香辛料中抗氧化成分的提取目前多采用有機(jī)溶劑浸提法、索氏提取法和超臨界流體萃取法等，其中溶液浸提法和索氏提取法已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，而超臨界流體萃取因其工藝簡單，且不需要分離溶劑，大大縮短提取時間等優(yōu)勢，也越來越受到研究者的青睞[16]。劉學(xué)武等[17]采用超臨界流體萃取提取胡椒油，并優(yōu)化了工藝條件，獲得了80%～90%的累積萃取率。陳建華等[18]利用超臨界CO2萃取技術(shù)對黑胡椒中的有效成分進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明超臨界CO2萃取黑胡椒油樹脂的最佳條件為：m（原料）∶m（體積分?jǐn)?shù) 95%食用乙醇）=2∶1、萃取壓力30 MPa、萃取溫度50℃、萃取時間4 h，在該條件下油樹脂得率為7.88%，油樹脂中胡椒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65.79%。柳中等人[19]采用索氏提取法提取白胡椒油樹脂，實驗結(jié)果表明：使用氯仿提取白胡椒油樹脂的得率最高，但因其有一定毒性所以綜合考慮乙醇為最佳提取溶劑，并得出提取白胡椒油樹脂的最優(yōu)工藝條件：蒸餾萃取時間5 h、料液質(zhì)量體積比15 g∶100 mL、顆粒破碎度80目，此條件下胡椒油樹脂的得率為12.06%。何文珊等人[20]采用有機(jī)溶劑萃取法考察和比較了生姜等6種常用香辛料提取物的抗氧化作用。

2.3 香辛料提取物抗氧化能力的評價方法

目前用來評價抗氧化能力的方法多種多樣，主要可分為體內(nèi)和體外兩大類。對于人體來說，自由基會不斷產(chǎn)生，但同時也會以一定的方式被清除，當(dāng)生成量大于清除量時即會對機(jī)體造成一定的損傷。因此體內(nèi)抗氧化的評價可通過測定體內(nèi)抗氧化酶活性或氧化應(yīng)激的生物標(biāo)志物的水平來衡量[21]。抗氧化酶有超氧化物岐化酶 （SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等，這些酶可清除特定的自由基，若這些酶的活性升高，則說明受試物具有抗氧化能力；氧化應(yīng)激可導(dǎo)致機(jī)體的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA等發(fā)生氧化損傷，如脂質(zhì)發(fā)生過氧化反應(yīng)可產(chǎn)生丙二醛（MDA），蛋白質(zhì)氧化使得體系羰基含量增加，DNA氧化生成8-羥基-2’-脫氧鳥苷（8-OHdG）等，這些物質(zhì)的水平降低程度可用于評價受試物的抗氧化能力。

體外評價方法根據(jù)其機(jī)理可分為基于脂質(zhì)氧化的方法，基于清除自由基的方法和基于還原能力的方法[22]。脂質(zhì)在氧化后會生成不穩(wěn)定的氫過氧化物，并繼續(xù)分解生成醛類等小分子化合物，抗氧化劑則可以抑制這些小分子產(chǎn)物的生成，由此采用不同的方法測定這些氧化產(chǎn)物可以得到待測物的抗氧化能力，如過氧化值法（PV）、硫氰酸鐵法（FTC）、共軛二烯法、硫代巴比妥酸法（TBARS）。清除自由基則包括生物體中存在的自由基如超氧自由基（O2·－）、過氧化氫（H2O2）、過氧自由基（ROO－）、羥自由基（HO·）和過氧化氮自由基（ONOO－）以及人工合成的自由基如ABTS自由基和DPPH自由基等?；谶€原能力的方法則包括鐵離子還原能力（FRAP）、銅離子還原能力（CUPRAC）等。

2.4 香辛料的抗氧化效果

王冬冬等[23]以DPPH自由基為指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)桂皮的抗氧化性強于生姜和白果。呂美[5]研究發(fā)現(xiàn)高良姜具有最強的抗氧化能力和最高的總酚含量。李婷等[24]研究表明草果的抗氧化性最好，桂皮、香葉、檀香的抗氧化性次之。豆海港[25]采用DPPH法評價了24種香辛料提取物的抗氧化活性，結(jié)果表明，丁香提取物、桂皮提取物和花椒提取物對DPPH自由基清除效果明顯優(yōu)于其它幾種香辛料的提取物。據(jù)張?zhí)耢o[26]報道，就超氧陰離子清除能力來說肉桂精油強于丁香精油。王穎等[27]比較了黑、白胡椒精油和合成的食用抗氧化劑的體外抗氧化和清除自由基性能，發(fā)現(xiàn)黑、白胡椒精油具有較好的清除超氧陰離子自由基能力。陳璐[28]發(fā)現(xiàn)添加迷迭香、丁香和桂皮提取物能夠顯著延緩冷凍肉丸中的脂肪氧化。顧仁勇[29]等的研究結(jié)果表明牛至、山蒼子、丁香、連翹和肉桂五種香辛料精油均具有一定的抗氧化性能，但5種精油抗氧化能力均弱于TBHQ。

3 香辛料對肉制品中雜環(huán)胺的作用

3.1 雜環(huán)胺簡介

雜環(huán)胺（Heterocyclic Amines，HCAs）是一大類致癌致突變化學(xué)危害物，主要產(chǎn)生于肉制品等富含蛋白質(zhì)的食品加工過程中[5]。雜環(huán)胺按其分子結(jié)構(gòu)可分為氨基咪唑氮雜芳烴類和氨基咔啉類兩大類，如表1所示，其中IQ被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)劃分為2A類致癌物[30]。加工方式對雜環(huán)胺的生成影響較大，燒烤和油炸等溫度較高的加工方式能生成較高水平的雜環(huán)胺，而燉煮等較溫和的方式則會產(chǎn)生較少量的雜環(huán)胺。此外，在食品加工過程中添加一些天然抗氧化劑等能對雜環(huán)胺的生成起到一定的抑制作用[31]。

表1 雜環(huán)胺的分類、縮寫、相對分子質(zhì)量和CAS號Table 1 Classification，abbreviation，molecular weight and CAS number of HAs

續(xù)表1

3.2 雜環(huán)胺的提取方法

由于雜環(huán)胺在烹調(diào)肉制品中的含量極低，且食品本身是一個非常復(fù)雜的體系，存在著眾多的干擾物質(zhì)，因此需要首先對樣品中的雜環(huán)胺進(jìn)行分離富集。樣品前處理首先需要采用一定的方法去除蛋白質(zhì)[32]，隨后采用固相萃取等對雜環(huán)胺進(jìn)行富集。1992年，Gross等人[33]提出了陽離子交換和C18反相固相萃取串聯(lián)法，用于復(fù)雜樣品中雜環(huán)胺的分離富集。為了簡化雜環(huán)胺的分離富集步驟，混合型陽離子交換固相萃取Oasis MCX小柱最近被用來取代Gross法中的串聯(lián)固相萃取，獲得了較好的效果[34]。

3.3 雜環(huán)胺的檢測方法

目前，肉制品中雜環(huán)胺的分離檢測主要采用色譜或色譜質(zhì)譜法，如毛細(xì)管電泳法（CE），氣相色譜（GC）和氣相色譜質(zhì)譜法 （GC-MS），液相色譜（HPLC）和液相色譜質(zhì)譜法（HPLC-MS/MS）等[35]。 由于大部分雜環(huán)胺極性較大且為難揮發(fā)的物質(zhì)，因此采用GC、GC/MS檢測時，需將雜環(huán)胺衍生化為揮發(fā)性物質(zhì)，因目前采用的酰基化等衍生化技術(shù)操作較為繁瑣、檢測靈敏度低，因而限制了此方法的應(yīng)用。HPLC特別適合于分析極性、難揮發(fā)和熱不穩(wěn)定化合物，與GC相比不需要做衍生處理，并且具有快速、高效、靈敏度高和應(yīng)用范圍廣等特點。LC-MS兼有色譜的高效分離和質(zhì)譜的高靈敏特性，以及串聯(lián)二級質(zhì)譜的高選擇性。由于雜環(huán)胺含量非常低，加之含有雜環(huán)胺的樣品基質(zhì)十分復(fù)雜，所以液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

3.4 香辛料對雜環(huán)胺的作用效果

不同種類的香辛料對雜環(huán)胺的作用效果不同，即使是同一種香辛料，因作用機(jī)制不同，對雜環(huán)胺的作用效果也不相同。姚瑤等人[36]用福林-酚法和ABTS法測定 20種香辛料的總酚含量和抗氧化能力，并用 HPLC法測定雜環(huán)胺含量，所選取的丁香、桂皮、良姜、紅花椒和香葉對雜環(huán)胺種類和含量的影響具有特異性：5種香辛料均能顯著降低Harman和 Norharman 的含量 （P＜0.05）， 對 7，8-DiMeIQx、Trp-P-1及Trp-P-2 3種雜環(huán)胺影響各不相同。此外，香葉還能促進(jìn)對照樣品中未檢測出的2-氨基-3，4-二甲基咪唑并[4，5-f]喹啉（MeIQ）的形成，而良姜和紅花椒對總雜環(huán)胺的含量具有顯著的抑制效果。Zeng等人[37]采用超高效液相色譜串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜技術(shù)，研究了6種中國家庭常用香辛料對烘烤牛肉餅中的17種雜環(huán)胺的影響，結(jié)果表明，花椒能夠抑制雜環(huán)胺的形成，然而，八角、茴香、小茴香、辣椒和黑胡椒都能夠促進(jìn)雜環(huán)胺的形成。Jinap等人[38]研究表明，姜黃可以顯著抑制極性雜環(huán)胺的產(chǎn)生，生姜可以使MeIQX減少到83 ng/hg牛肉。利用超高效液相和熒光檢測技術(shù)，研究了牛至、墨角蘭、迷迭香、香薄荷、香菜等7種香辛料提取物對牛肉中雜環(huán)胺的影響，結(jié)果表明，添加一定量的百里香、香薄荷和牛至提取物可一定程度上降低PhIP的生成，其他的香辛料提取物對PhIP的形成沒有任何影響，然而在某種情況下它們還可以促進(jìn)PhIP的形成，尤其是羅勒提取物。

4 展 望

香辛料是我國非常豐富的天然抗氧化劑資源，且我國自古就有采用香辛料用于食品加工的傳統(tǒng)。因此，采用香辛料在增加食品色香味的同時抑制食品加工過程中雜環(huán)胺等有害物質(zhì)的生成具有良好的前景。然而，目前關(guān)于香辛料對雜環(huán)胺等有害物質(zhì)的研究多從其中酚類物質(zhì)的抗氧化性入手，但大量研究表明，具有良好抗氧化性的香辛料及酚類物質(zhì)不僅對雜環(huán)胺等有害物質(zhì)的生成沒有顯著影響，甚至明顯促進(jìn)它們的生成，因此，關(guān)于香辛料對雜環(huán)胺等危害物的影響需要從非抗氧化理論來探討，并進(jìn)一步考察非酚類活性成分的作用。

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