酱卤鸭制品加工中常见香辛料的实验检测方法及风味机理研究

潘风光 赵颂宁 林柔汐 张 婷 刘静波

吉林大学食品科学与工程学院 吉林长春 130000

酱卤鸭制品风味独特、营养丰富,兼具酱香、肉香、鲜辣等风味，是中国传统肉制品。对酱卤鸭制品的研究，主要集中在测定其风味成分、改进加工工艺、改善加工过程产品品质和保鲜技术等方面。酱卤鸭制品风味成分测定方面的研究,主要集中在检测风味物质的方法，加工过程、不同鸭源对风味物质的影响等方面；改进酱卤鸭制品加工工艺方面的研究，主要集中在生产设备改进和加工过程中新技术的应用等方面;酱卤鸭制品加工贮藏过程中品质变化及改善方法的研究，主要集中在探究不同贮藏方式对其品质的影响和改善其色泽技术等方面；酱卤鸭制品保鲜技术的研究,主要采用添加香辛料精油和保鲜剂等方式对酱鸭制品进行保鲜。

1 香辛料主效成分研究现状以及构效机理

香辛料是指从植物的根块、叶茎、种子、果实、全草等中提取出的某些具有刺激性香味的精油，或指一类具有芳香和辛香等典型风味的天然植物性制品[1]。根据其不同的风味，香辛料的常规类别分为辛辣型(如辣椒、胡椒)、浓香型(如丁香、八角、茴香)以及淡香型(草果等)。香辛料中除芳香物质和色素外，还有许多成分具有多种功能性，如抗氧化性、抗菌、抗炎、抗癌等[2]，不仅可以增添卤肉制品香味，改善卤肉制品色泽，也可以在卤肉制品贮藏保鲜中起到抗氧化抑菌等作用[3]，同时对促进人体健康具有重要作用，如抗炎、抑制肿瘤细胞生长等[4]。在卤肉制品加工中常用到辣椒、花椒、桂皮、八角、丁香、茴香、肉蔻、黑胡椒等各种香辛料[5]。

1.1 辣椒及其辛辣机理

辣椒，茄科辣椒属，为一年生或有限多年生草本植物，由于其包含多种营养成分，如辣椒素类化合物、辣椒色素、维生素、氨基酸、不饱和脂肪酸和钙、铁等多种矿物质[6]，在全世界的果蔬销量中名列前茅。辣椒籽中含有大量维生素、胡萝卜素、类黄酮等抗氧化活性物质。辣椒应用范围广泛,除了作为鲜食蔬菜、调味品以外，还具有十分重要的药理作用。其功效有：健脾胃、促进食欲，改善消化的作用[7]；增强能量代谢，预防或治疗糖尿病的作用[8]；辣椒素作为辣椒中典型的功能成分，具有很好的抗氧化能力，几年来陆续有研究证明其对多种癌细胞增殖的抑制作用,以及抗菌杀虫、镇痛、促进身体的新陈代谢等功效。

辣椒中引起辛辣感和灼热感的主要成分是辣椒素类物质(Capsaicinoids)，由脂肪酸和香草胺缩合而成[12]。辣椒素类物质的具体分类(如表1所示),包括辣椒素(Capsaicin,C)、二氢辣椒素(Dihydrocapsaicin,DC)、降二氢辣椒素(Nordihydrocapsaicin,NDC)、高辣椒素(Homocapsaicin,HC)和高二氢辣椒素(Homodihydrocapsaicin,HDC),其中含量最高的是作为主要呈辣物质的辣椒素和二氢辣椒素，其含量高达整体辣椒素类物质的80%～90%[13]。

表1 辣椒素类物质结构式及其特性

辣椒素最早于19世纪末从辣椒中分离出来，1923年报道了其化学结构[16]。辣椒素(反式-8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺)是疏水性分子，可分为三个官能团：香草基(头部)、酰胺基(颈部)和脂肪酸链(尾部)(见图1)。研究人员对这些基团的修饰效果进行了探索，发现去除香草基中的4′-OH可去除辣椒素的活性;酰基尾链最重要的特征是疏水性，它可以耐受少到5个碳到10个碳的变化，而不会广泛改变活性[17]。近年来，辣椒素的辛辣机理以及辣椒素与辣椒素受体TRPV1(图2)的结合作用受到广泛研究，结果发现TRPV1是一种非选择性阳离子四聚体通道，当辣椒素激活TRPV1时，Na+和Ca2+内流，激发动作电位，去极化伤害性神经元，最后产生辣味[18]。最近的研究已经建立了辣椒素激活和结合TRPV1通道的原子水平框架，辣椒素采用“尾向上，头向下”的构型来结合通道跨膜形成的囊袋，随后通过氢键拉动和范德华相互作用来稳定TRPV1的S4-S5连接体[19]。我们针对辣椒素激活这一通道所获得的知识，可为开发针对TRPV1的新型镇痛药奠定基础，并且对人体无不良影响。

图1 辣椒素结构

图2 TRPV1的跨膜(TM)区由6个TM螺旋组成,S1～S6.

1.2 花椒及其麻味机理

花椒属(芸香科)作为食用和药用植物已有2000多年的历史，由于其独特的麻味和辛辣味道，广泛应用于火锅和其它川菜中，是中国八大传统调味品之一[20]。花椒烷基酰胺是花椒中的麻味成分，是形成花椒麻味和辛辣味的物质基础，在味觉上有刺痛感[21]。花椒的麻味成分具有各种生理特性，如麻醉[22]、阵痛[23]、抗氧化[24]、改善皮肤状况[25]、抗癌[26]和预防认知障碍[27]。由于这些特性，近年花椒属植物引起学者们的广泛关注。

目前，已经分离鉴定出25种以上的烷基酰胺，其中山椒素是主要代表性物质，包括α-山椒素、β-山椒素、γ-山椒素、δ-山椒素以及氨基部位含有一个羟基的同系物(见图3),它们具有很强的刺激性[28]。酰胺基团是花椒呈现麻味的主要基团，首先，酰胺基团N原子上的孤对电子不定域，不易与其他原子形成共价键结构，脂烃基(RCH2-)对氨基氮产生斥电子效应(RCH2→NH-)，N原子的电子云密度增大；其次,酰胺基团中的C=O双键与脂肪链上的C=C双键形成共轭，使电子云向氧原子方向移动，导致整个酰胺基团电子云密度增大，与质子结合力增强，人体舌黏膜和触觉神经受到刺激产生强烈的辛麻感[29]。

图3 花椒中的主要麻味成分

从生理机制角度，科研工作者们对于麻味物质产生辛麻感的原因有以下两种观点：一种观点认为，麻味物质通过激活TRPV1和TRPA1离子通道来激活体感神经元。麻味物质刺激TRPV1和TRPA1后，去极化感觉神经元，发生Ca2+内流，产生内向电流[30]，使人体感知到麻味物质的刺激及辛麻感；另一种观点认为，麻味物质抑制两孔钾离子通道(KCNK)，激活感觉神经元。Bautista D M[31](2008)等研究发现，羟基-α-山椒素通过抑制pH和麻醉敏感的双孔钾通道(KCNK)使感觉神经元活化，其中KCNK3、KCNK9和KCNK18是羟基-α-山椒素的受体。

图4 山椒素结构

2 香辛料主效成分的检测方法

2.1 分光光度法

分光光度法简单、快速，处理样品量大。董新荣[35](2007)等采用荧光分光光度法对辣椒中的辣椒素进行定量分析。俞远志[36](2015)等采用荧光分光光度计法快速测定辣椒素和二氢辣椒素总量，检测结果与高效液相法接近，满足一般定量检测的需求且操作快速简易。邵伟[37](2005)等建立分光光度法测定橙皮中橙皮苷的含量。

2.2 气相色谱法

气相色谱法操作简单、准确，适用于检测挥发性小分子物质。张月华[38](1981)采用气相色谱法测定辣椒果实中刺激性成分，如辣椒素、二氢辣椒素、去甲二氢辣椒素，该法可以同时测定各个刺激性成分，结果较为准确。王洪伟[39](2014)等采用气相色谱法、高效液相色谱法、分光光度计法3种方式定量检测花椒麻味物质含量，结果发现前2种方法比分光光度计法更为准确。徐艳春[40〗(2002)等采用气相色谱法定量研究黄连配伍肉桂后桂皮醛的含量变化，结果重现性较好。张博[41](2020)等建立了测定人参再造丸中桂皮醛、丁香酚含量的气相色谱法。

2.3 高效液相色谱法

高效液相色谱法精确度高、灵敏度高、适用范围广泛，常用于香辛料的定性定量检测。方林明[42](2020)、厉志伟[43](2017)等采用高效液相色谱法，利用甲醇-水流动相梯度洗脱辣椒提取物，同时测定食品中辣椒素、二氢辣椒素含量。陈海云[44](2013)等利用高效液相色谱法研究云南省不同地区、不同品种、不同成熟期辣椒中辣椒碱和二氢辣椒碱含量。王进[45](2015)等采用高效液相色谱法，流动相为乙腈-水(45∶55v/v)等浓度梯度洗脱花椒提取物，定量检测花椒中的麻味成分羟基-β-山椒素的含量。芮光伟[46](2013)等对花椒进行分离纯化，将纯化后的高纯度花椒麻味物质作为标准品，采用高效液相色谱法进行定量检测。马蓉蓉[47](2008)等采用高效液相色谱法同时测定肉桂中肉桂醛和肉桂酸含量。

2.4 气相色谱-质谱法

气相质谱也常用来分析香辛料中的主效成分。钟观林[48](2020)等采用GC-MS分析橙皮中的橙皮苷。赵琴[49](2014)等通过固相萃取对油样进行前处理后。采用超高效液相色谱-串联质谱联用技术。成功的对比分析了辣椒素和二氢辣椒素在食用油和地沟油中的含量，简单快捷，溶剂消耗量少。吴丹[50](2015)等建立气相色谱-质谱法对香桂化浊胶囊中桂皮醛进行定量分析。王强强[51](2020)等采用气相色谱-质谱法分析八角茴香的化学组成。

3 结论

目前,常用于香辛料定量检测的方法有分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法、气相色谱-质谱法。分光光度法用于定量分析辣椒素、二氢辣椒素,操作简单、快速。质谱技术用于定量分析辣椒素、二氢辣椒素、羟基-β-山椒素、肉桂醛、橙皮苷等香辛料中的主要呈味物质,检测精确度高、灵敏度高、适用范围广泛,但耗时长、操作繁琐。不同技术特点各异,使用者根据实际情况选择最优检测方法。

国内针对于酱卤鸭制品中的风味物质研究相对较少，但是休闲食品产业具有巨大开发潜力，酱卤制品中风味物质的构效关系是进一步研究风味迁移规律的基础，通过对风味物质主效成分机制机理研究分析，控制酱卤鸭制品品质，提高产品口感风味，降低成本，为酱卤制品食品开发研究提供理论参考。