辣椒、花椒等辛辣香辛料对肉制品风味影响的研究进展

王海帆，郭梦嫣，王玉洁，彭利娟，廖 鄂,2，王海滨,2,*，邹爱军，王 蕾

（1.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北 武汉 430023；2.武汉轻工大学肉类加工与安全研究所，湖北 武汉 430023；3.武汉慧康利兹食品有限公司，湖北 武汉 430345）

自古以来，香辛料就是烹饪食品不可或缺的调味料。在现代食品工业中，香辛料的作用更为广泛，除了在食品加工中能够调味、增香、着色外，许多学者还发现香辛料具有抗氧化、抗炎症、抑菌、抗癌等作用。近年来，全球香辛料的产量更是呈现不断上升的趋势，据联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）大数据显示，全球香辛料总产量在2015年为234.3万 t，2019年增长至277.0万 t，近5 年来，全球香辛料总产量增长了18.2%。香辛料作为一种天然的食品添加剂，不仅是食品加工特别是肉制品加工领域必不可少的基料，还受到广大消费者的青睐。香辛料不仅能改善肉制品的风味，还能抑制肉制品中微生物的生长，延长其保质期。因此，香辛料在肉制品中的应用研究已经成为肉制品加工领域的一个热门方向。

在我国，辣椒、花椒等辛辣香辛料是最常见也是使用最多的香辛料，特别是在无辣不欢的川渝地区，小到家庭，大到各类肉制品加工企业，都能见到辣椒、花椒的使用。为了解辣椒、花椒等辛辣香辛料对肉制品风味的影响，笔者认为应当首先从辣椒、花椒等辛辣香辛料的风味物质着手，了解其风味成分以及在常见加工方式中的变化。因此，本文首先阐述了辣椒、花椒等辛辣香辛料的风味成分以及在水煮和热油加工过程中的变化，然后阐述了辛辣香辛料在肉制品加工中的应用及其对产品风味的影响，介绍辣味的主要检测方法，以期为本领域研究开发人员提供参考。

1 辛辣香辛料的风味成分

辛辣香辛料是一类以辛、辣味等强刺激性气味为主的天然香辛料产品，其呈味成分多为含硫或酰胺类化合物。目前，根据GB/T 21725—2017《天然香辛料 分类》，我国使用的天然香辛料有67 种，其中辛辣香辛料有20 种，这类香辛料多取自植物的种子、果实、鳞茎、根和叶等部位。在肉制品加工以及烹饪中，常用的辛辣香辛料多为辣椒、花椒、胡椒、大蒜、葱等。辛辣香辛料的作用主要是赋予肉制品麻辣鲜香风味，同时还能去除羊肉、牛肉等肉制品的腥膻味。此外，辛辣香辛料还具有减脂和抗菌等功效。

1.1 辣椒的特征风味成分

辣椒的特征风味成分为辣椒素，最早由Thresh分离得到，其分子式为CHNO，化学名称为反式-8-甲基--香草基-6-壬烯酰胺，是一种香草酰胺类生物碱，主要存在于茄科植物辣椒及其变种。目前主要的辣椒素类物质有5 种，分别为辣椒素、二氢辣椒素、高辣椒素、降二氢辣椒素、高二氢辣椒素，其中辣椒素和二氢辣椒素约占总量的90%，是辣椒中最辛辣的物质，能赋予食品强烈的辛辣味道，其史高维尔值（Scoville heat unit，SHU）能达到1.6×10。辣椒的胎座和隔膜存在较多的辣椒素类物质，其次是果肉，种子和外果皮含量最低。此外，其含量也会受辣椒品种、种植环境和成熟度的影响。在辣椒的挥发性风味物质中，酯类和萜类物质是新鲜辣椒主要的挥发性风味物质，而在干辣椒中，其挥发性风味物质主要是醛类、脂肪类和萜类物质。这种变化的原因在于新鲜辣椒在干燥过程中发生了美拉德反应、酶水解、热降解以及不饱和脂肪酸降解，最终导致了辣椒中挥发性风味物质的改变。

付杨等研究了干红辣椒在水煮、热油条件下辣椒素类物质含量的变化，结果表明，加工温度对辣椒中的辣椒素类物质有正反两方面的作用：一方面，在水溶液中，随着温度升高，能促进辣椒中的辣椒素类物质溶出；另一方面，当温度过高时则会破坏辣椒素类物质。有研究认为，高温可使辣椒组织破裂，以气体形式释放出表皮细胞中的辣椒素类物质，从而导致辣椒素类物质损失。而在油溶液中，释放出的部分辣椒素类物质能够被油包裹，从而降低其损失。周细军等也得出类似的结论，认为提高油浓度可以减少辣椒素的损失。

1.2 花椒的特征风味成分

花椒麻味素是花椒中主要的风味物质，是一种链状不饱和脂肪酸酰胺。目前在花椒中发现的酰胺类物质有20多种，如-山椒素、羟基--山椒素、-山椒素、羟基--山椒素、-山椒素等。其中-山椒素和-山椒素在口腔中能够产生灼热感，羟基--山椒素和羟基--山椒素能够产生麻感，-山椒素能够产生苦味。花椒果皮存在较多的花椒麻味素，其次是花椒花、花椒叶。目前，青花椒和红花椒是最常使用的花椒类型。青花椒主要以香味为主，麻味稍弱；红花椒则是以麻味为主，香味稍弱。经研究发现，青花椒麻味物质含量约是红花椒的1/3。花椒挥发油是花椒主要的挥发性风味物质，其成分主要是柠檬烯、芳樟醇、大叶醇、月桂烯等。蒲凤琳等分析了四川汉源青、红花椒的挥发性风味物质，结果表明，青、红花椒中都含有烃类、酯类和醇类等挥发性风味物质，二者不同之处在于，红花椒中醇类化合物种类较青花椒丰富，这可能是青、红花椒产生风味差异的原因之一。这一研究结果与高夏洁等对17 种不同产地花椒的研究结果相似。

公敬欣等探究了花椒麻味素在水煮、热油两种常见加工方式下的含量变化，结果表明，在水煮条件下，萃取率和热损失是影响水溶液中花椒麻味素含量的主要因素。水煮时间较短时，水煮液中花椒麻味素含量逐渐升高，水煮时间超过1.5 h后，水煮液中花椒麻味素含量逐渐降低。这与袁小钧等的研究结果相同。在热油加工条件下，随着时间的延长，花椒麻味素含量呈现出与水煮过程相似的先升后降的趋势，在0.5 h达到峰值。杨瑞丽以自然晾晒和加热干燥两种方式干制花椒，研究发现，以自然晾晒方式干制花椒的得率高于加热干燥，这表明花椒麻味素在较高温度下会发生热损失。

1.3 其他辛辣香辛料的特征风味成分

大蒜、大葱、香茅、胡椒、洋葱等也是常见的辛辣香辛料，这些香辛料大多含有不同程度的辛辣味道。洋葱、大蒜、大葱的特征性风味物质是含硫化合物，主要由-谷氨酰半胱氨酸经水解氧化生成的蒜氨酸、异蒜氨酸和丙基蒜氨酸等风味前体物质与催化其分解的蒜氨酸酶结合，经过一系列复杂的生物化学反应产生二烯丙基二硫醚、甲基丙烯基二硫醚等含硫化合物，使洋葱、大蒜、大葱呈现辛辣味道。胡椒的挥发性风味物质主要是胡椒精油，主要由萜烃、含氧萜烯以及芳香化合物组成。吴桂苹和Leopold等研究发现，胡椒中的特征性风味物质主要来源于-石竹烯、柠檬烯、-蒎烯、水芹烯和月桂烯等化合物。目前，白胡椒和黑胡椒是最常见的胡椒品种，白胡椒以辣味为主，香味稍弱，黑胡椒则以香味为主，辣味稍淡。生姜中的特征性风味物质主要是姜辣素和生姜挥发油，挥发油主要包括烯类、醛类、酸类、醇类和酯类成分。香茅中的挥发性风味物质与生姜类似，也含有烯类、醛类、醇类等，最主要的风味成分是柠檬醛。

几种常见辛辣香辛料特征风味物质的化学结构见表1。

表1 几种常见辛辣香辛料的特征风味物质Table 1 Characteristic flavor compounds of several common pungent spices

1.4 辛辣香辛料的非特征风味成分

辛辣香辛料除了含有其特征性风味物质外，还含有少量的游离氨基酸、有机酸以及核苷酸，它们在形成食品风味的过程中起着十分重要的作用：一方面是直接作为风味化合物呈现风味；另一方面可作为风味前体化合物，经一系列复杂的生物化学反应，间接对食品风味的形成产生贡献。Huang Yan等对GB/T 21725—2017中规定的20 种辛辣香辛料风味物质的研究表明，在辛辣香辛料所含的游离氨基酸中，以精氨酸（Arg）、酪氨酸（Tyr）、缬氨酸（Val）、甲硫氨酸（Met）等苦味氨基酸为主体，而谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）两种鲜味氨基酸以及丝氨酸（Ser）、丙氨酸（Ala）、甘氨酸（Gly）等甜味氨基酸含量相对较少。此外，这些辛辣香辛料还含有多种5’-核苷酸，如5’-鸟苷酸（5’-guanosine monophosphate，5’-GMP）、5’-肌苷酸（5’-inosine monophosphate，5’-IMP）、5’-腺苷酸（5’-adenosine monophosphate，5’-AMP）。尽管这些物质在辛辣香辛料的风味呈现效果中不占主导地位，但当加入食品中时，这些微量成分与食品中其他成分结合会产生生物化学反应，从而对食品复合风味的形成也产生一定的贡献作用。这些风味物质不呈现主体风味的原因可能在于，一是它们含量较低，而辛辣风味物质的含量及其风味呈现效果明显，掩盖了这些非特征风味物质的风味；二是虽然某些非特征性风味物质含量较高，但由于其呈味阈值也相对较高，因此也难以呈现风味。

2 辛辣香辛料在肉制品加工过程中对其风味的影响

辛辣香辛料在肉制品加工过程中主要作用是赋予肉制品麻、辣、辛、香等风味。此外，由于宰杀后的原料肉具有较浓的血腥味，辛辣香辛料在一定程度上也可以去除这种异味，还能抑制异味挥发性物质产生，同时辛辣香辛料中可以对肉制品中的不良风味进行掩蔽从而达到抑臭除味的目的。因此，辛辣香辛料是肉制品加工中不可或缺的原料之一。辛辣香辛料对肉制品风味的影响并不仅仅取决于辛辣香辛料的风味成分，还取决于肉制品本身蛋白质、脂肪、水分以及碳水化合物等成分的性质。已有研究表明，辛辣香辛料的风味物质可以与肉中的肌原纤维蛋白结合，其结合量与肌原纤维蛋白的构象有关，而水分是二者结合必不可少的条件。此外，由于一些风味物质具有脂溶性，因此肉中脂肪可以作为这类物质良好的溶剂，提高肉制品对风味的保留。

2.1 辛辣香辛料特征风味成分对肉制品风味的影响

2.1.1 辛辣香辛料特征风味成分对酱卤肉制品风味的影响

酱卤肉制品作为我国传统的肉制品，有着悠久的历史，其制作流程大多是将原料肉预煮后，再添加各种香辛料和调味料进行卤制。酱卤肉制品加工过程中的关键环节是使用香辛料进行调味增香，不同的香辛料赋予了酱卤肉制品不同的风味。目前，根据呈现的风味，酱卤肉制品可分为咸卤、五香、麻辣、红烧4 种。酱卤肉制品常用的香辛料主要是含有麻味和辣味的香辛料，如辣椒、花椒、胡椒、大蒜、姜、葱、荜拨等辛辣香辛料。在原料肉卤制过程中，葱类受热后，辛辣味消失，会产生令人喜爱的甜味和香味，同时，葱和蒜类也可以去除鸭肉以及牛羊肉的腥膻味；花椒、胡椒等含有香精油，在酱卤肉制品中能够起到增香、抑臭作用；辣椒、花椒、生姜等可以赋予酱卤肉制品麻辣风味。此外，肉中的脂肪、蛋白质等成分溶出，发生脂肪酸氧化、蛋白质降解、Maillard反应和硫胺素降解等反应，产生风味物质和风味前体物质，这些物质进一步与辛辣香辛料的风味结合，形成酱卤肉制品特有风味。在卤制过程中，首先是辛辣香辛料中的辣椒素、山椒素、硫醚以及小分子化合物溶解于卤水中，随着卤制时间的延长和温度的升高，这些风味物质一部分迁移扩散至原料肉中，与肉中的生物大分子相互作用，而另一部分风味物质由于温度过高而发生热损失。程琦等在对卤制武汉鸭脖的研究中发现，卤制45 min内，花椒中的-山椒素从卤水中向鸭脖中的迁移比例呈现先升后降的趋势，表明肉制品的卤制时间并非越长越好，应根据香辛料的特性，在卤制的不同时间点投入卤汤中，这样才能最大限度地发挥辛辣香辛料的作用。

2.1.2 辛辣香辛料特征风味成分对发酵肉制品风味的影响

发酵肉制品的历史可追溯到2 000 年前，但在近几十年相关研究才逐渐活跃起来，其是在自然或人工条件下，经微生物或酶发酵使原料肉发生一系列生物化学反应从而形成独特风味的一类肉制品。发酵肉制品的风味主要来源于两个方面，一是香辛料的调味增香，二是微生物发酵。香辛料所含的各种特征风味成分不仅可以赋予发酵肉制品良好的风味，还能促进肉制品在发酵过程中某些有益微生物的生长并抑制腐败菌及致病菌的生长。原料肉中的一些有益微生物及内源酶在发酵过程中能够使蛋白质、脂肪、碳水化合物等降解，从而产生酸类、醇类以及杂环化合物等芳香物质。

在发酵肉制品中，辣椒、花椒、胡椒、生姜、葱等是最常使用的辛辣香辛料。已有大量研究表明，发酵肉制品中主要的风味物质是醛类、含硫化合物、酸类、醇类、萜类等，而这些风味物质也是花椒、胡椒、生姜、葱等的特征性风味成分。牛爽采用同时蒸馏萃取结合气相色谱-质谱联用技术对发酵干香肠的挥发性风味进行分析，发现风味物质主要来源于黑胡椒和脂肪氧化。此外，胡椒等辛辣香辛料中锰含量较高，可以促进发酵肉制品中乳酸菌的生长和代谢，刺激乳酸的生成，从而对发酵肉制品的风味产生贡献作用。辣椒中的辣椒素、花椒中的麻味素以及大蒜中的含硫化合物等除了能够为发酵肉制品提供辣味与麻味外，还能起到抑菌的效果。郭丽等的研究结果表明辣椒素对金黄色葡萄球菌以及枯草芽孢杆菌有显著的抑制效果。陈宁的研究结果表明，蒜氨酸及其降解产物对念珠菌和芽孢杆菌有抑菌作用。

2.2 辛辣香辛料非特征风味成分对肉制品风味的影响

辛辣香辛料中所含的多种游离氨基酸、有机酸以及核苷酸也能对肉制品的风味产生一定的贡献。其中，游离氨基酸不仅能够为肉制品提供鲜味和甜味，还能作为风味前体物质参与肉制品加工中复杂的生物化学反应。Daniels等的研究表明，在鸭汤中添加辛辣香辛料能够促进肉制品中鲜味氨基酸的释放。Zou Tingting等认为，甘氨酸、缬氨酸以及甲硫氨酸参与Maillard反应产生的醛类、酮类是肉制品重要的风味物质。也有研究发现，在肉制品加工中以一定比例的氯化钾代替氯化钠时，加入精氨酸和赖氨酸能够掩盖氯化钾带来的苦涩味。此外，有机酸及其钠盐也能有效提高鸡汤的风味，尤其是琥珀酸及其钠盐；5’-IMP能够提高食品的盐度和鲜度，其不仅能够赋予肉制品风味，还能减少肉制品加工中食盐的添加量，达到减盐的效果。5’-GMP也能够提高食品的鲜味，这两种5’-核苷酸是辛辣香辛料中主要的核苷酸，也是食品工业中呈味核苷酸二钠的主要成分。因此可以推测，香辛料含有的这些非特征风味成分也会对肉制品产生上述影响。

3 辛辣香辛料及其加工肉制品中辣味分析检测方法

辛辣香辛料在肉制品中主要是提供麻、辣、辛、香风味，在这几种风味中，辣味最为突出。因此，检测肉制品中的辣度对辛辣香辛料在肉制品的量化使用和风味控制尤为重要。

史高维尔感官评价法是评价辣味最为经典的方法，这种评价法具有设备简单、费用低的特点，更为重要的是，该法能够提供给实验人员直接真实的辣味感官特性，这是其他仪器所不能替代的。近年来，随着杂交技术的发展，辣椒出现了很多变种，因此，需要新的感官评价方法来评估食品中的辣味。Guzmán等建立了一种新的描述辣味的感官评价方法，制定出辣椒在品尝过程中的5 个关键属性（表2），系统性地评估了5 种驯化椒型及其14 种果型。

表2 辣味的5 个关键属性及描述[58]Table 2 Five critical attributes and description of piquancy[58]

使用感官评价法评估食物的辣味的缺陷在于，评估的客观性和准确性受到感官评估者个体敏感度和耐受性差异的限制。因此，随着科学技术的发展，高效液相色谱、液相色谱-质谱联用、电子舌等方法也逐渐运用到辣味物质的检测中，从而弥补了上述缺陷。高效液相色谱法是GB/T 21266—2007《辣椒及辣椒制品中辣椒素类物质测定及辣度表示方法》规定的检测辣椒及辣椒制品中辣度的方法，它能够检测出食品中辣椒素类物质，具有高分离度、高准确度等优点，能够大批量地检测样品，是目前分析食品中辣椒素类物质的主流方法。而使用液相色谱-质谱联用检测辣椒素类物质既利用了液相色谱的高分离性，又结合了质谱的高灵敏性以及检测速度快等优势。但这两种方法仍有缺陷：一是以上两种方法大多以检测到的辣椒素和二氢辣椒素含量作为评价食品辣味基础，而食品中能产生辣味的物质较多，目前已知能够产生辣味的物质有22 种，很难一一检测；二是根据辣味形成机理，不同的辣味物质与人体内的辣椒素受体（transient receptor potential vanilloid 1，TRPV1）的亲和力并不相同。Xiao Sa等的研究表明，辣味物质与TRPV1的亲和力由高到底依次是辣椒素、山椒素、大蒜素。Zewdie等使用高效液相色谱检测了绒毛辣椒（）和一年生辣椒（）中两种辣椒素含量，研究结果表明，绒毛辣椒的真实辣度要比一年生辣椒辣，但后者的辣椒素含量要高于前者。因此，采用高效液相色谱以及液相色谱-质谱联用所检测到的辣味物质并不能完全代表人体对辣味的真实感受。同样，电子舌也存在类似的问题，其依靠不同辣味物质引起的人工脂膜电位变化差异来检测辣味，但这种电位变化是否能代表真实的辣味还有待探究。

近年来，由于全球辣椒等辛辣香辛料交易量巨大，在交易过程中需要对各种辣椒及其制品品质快速定性定量分析，因此，各种快速检测辣味的方法应运而生。Schmidt等在传统的高效液相色谱法基础上建立了一种新的检测辣椒素及二氢辣椒素的超高液相色谱法，该方法不仅具有更高的分辨率，同时缩短了样品的检测时间，整个检测过程仅需要1.7 min。Morozova等采用流动注射-库仑阵列检测器对辣椒提取物中的辣椒素进行电位分析，该方法能够将辣椒素的分析检测时间缩短至30 s。Sun Yucheng等研发了一种带有激光诱导荧光检测器的胶束电动色谱快速检测技术，并以此检测食品中的辣味物质，该方法除了具有灵敏度高、检测速度快的特点外，还能同时检测各种食品中的辣味物质。

4 结 语

辣椒、花椒等辛辣香辛料作为常见的天然香辛料，随着的研究深入，发现其不仅能改善肉制品风味，还有一定的抗菌作用，因此在肉制品加工中可作为一类绿色食品添加剂使用。目前，国内对辛辣香辛料在肉制品风味影响方面的研究大多集中在肉制品风味物质的定性和定量上，对于辛辣香辛料是如何改善肉制品风味的机理方面研究还相对较少。此外，关于辛辣香辛料的辣味、麻味与酸、甜、苦、咸4 种基本味觉之间的相互作用还鲜见报道。鉴于当前的研究现状，后续的研究可继续探究辛辣香辛料对肉制品风味影响的机理以及辣味、麻味是否与酸、甜、苦、咸4 种基本味觉之间存在对比或协同作用，以期最大限度地发挥辛辣香辛料的调味增香作用。