李雨竹 汪永 謝婷婷 鄭威 劉興運 徐寶才 蔡克周

摘 要：為研究生姜、辣椒對鹵煮牛肉中雜環(huán)胺含量的影響及其抑制機(jī)制，分別在鹵煮牛肉中添加生姜和辣椒及其活性組分。結(jié)果表明：生姜和辣椒可以顯著降低鹵煮牛肉中雜環(huán)胺總量（P<0.05）;利用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分離鑒定出生姜和辣椒中含量最高的活性組分為6-姜酚和辣椒素，分別添加2 種活性組分均可以顯著降低鹵煮牛肉中雜環(huán)胺總量（P<0.05）;通過自由基清除率分析，發(fā)現(xiàn)添加物質(zhì)的抗氧化性強(qiáng)弱為6-姜酚>辣椒素>生姜>辣椒;相較對照組，分別添加6-姜酚和辣椒素均可以顯著增加還原糖、肌酐、肌酸含量（P<0.05）。上述結(jié)果表明，生姜和辣椒可以有效抑制鹵煮牛肉中雜環(huán)胺的形成，抑制效果與其所含活性組分的抗氧化性有關(guān)。

關(guān)鍵詞：生姜;辣椒;6-姜酚;辣椒素;鹵煮牛肉;雜環(huán)胺

Effects of Ginger and Chili Pepper as well as Their Bioactive Components on the Formation of

Heterocyclic Amines in Stewed Beef

LI Yuzhu1， WANG Yong1，2， XIE Tingting3， ZHENG Wei1， LIU Xingyun1， XU Baocai1， CAI Kezhou1，*

（1.Engineering Research Center of Agricultural Bio-Chemicals， Ministry of Education， Hefei University of Technology， Hefei 230009， China;

2.Anhui Dongsheng Food Co. Ltd.， Bozhou 236000， China; 3.Three Squirrels Co. Ltd.， Wuhu 241000， China）

Abstract： This study was undertaken in order to investigate the inhibitory effects of ginger and chili pepper as well as their bioactive components on the formation of heterocyclic amines in stewed beef and the underlying mechanism. The results showed that ginger and chili pepper could significantly reduce the total amount of heterocyclic amines in stewed beef

（P < 0.05）. 6-Gingerol and capsaicin were respectively identified as the most abundant bioactive compounds in ginger and chili pepper by liquid chromatography-tandem mass spectrometry （LC-MS/MS）. The addition of 6-gingerol or capsaicin could significantly reduce the total amount of heterocyclic amines in stewed beef （P < 0.05）. 6-Gingerol had stronger antioxidant activity in terms of free radical scavenging capacity compared with capsaicin， and hot water extracts from ginger and chili pepper， listed in descending order. The addition of 6-gingerol or capsaicin significantly increased the content of reducing sugar， creatinine and creatine compared with the control group （P < 0.05）. The above results demonstrate that ginger and chili pepper can effectively inhibit the formation of heterocyclic amines in stewed beef， and the inhibitory effect is related to the antioxidant potency of the bioactive components they contain.

Keywords： ginger; chili pepper; 6-gingerol; capsaicin; stewed beef; heterocyclic amine

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200427-106

中圖分類號：TS251.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-8123（2020）06-0045-07

引文格式：

李雨竹， 汪永， 謝婷婷， 等. 生姜和辣椒及其活性組分對鹵煮牛肉中雜環(huán)胺生成的影響[J]. 肉類研究， 2020， 34（6）： 45-51. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200427-106.? ? http：//www.rlyj.net.cn

LI Yuzhu， WANG Yong， XIE Tingting， et al. Effects of ginger and chili pepper as well as their bioactive components on the formation of heterocyclic amines in stewed beef[J]. Meat Research， 2020， 34（6）： 45-51. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200427-106.? ? http：//www.rlyj.net.cn

鹵煮是我國一種歷史悠久的傳統(tǒng)肉制品加工方法，其是將原料肉經(jīng)簡單腌制后，在添加有香辛料的鹵湯中進(jìn)行長時間煮制。牛肉經(jīng)鹵煮后能形成特有的醇厚口感和風(fēng)味，但在長時間沸湯（>98 ℃）環(huán)境中，牛肉內(nèi)部易發(fā)生以還原糖、氨基酸、肌酐和肌酸為底物的美拉德反應(yīng)，生成一類可以致畸、致癌、致突變的有機(jī)化合物——雜環(huán)胺[1-2]。雜環(huán)胺是一類多環(huán)芳香族化合物，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可以分為氨基咪唑類和氨基咔啉類兩大類，最先在煎炸、烘烤等高溫加工肉類食品中發(fā)現(xiàn)。大量研究表明，通過食品攝入的雜環(huán)胺容易引起人體胃腸道疾病和多種腫瘤的發(fā)生[3-4]。因此，雜環(huán)胺的生成和控制也是肉品科技工作者關(guān)注的熱點。

對于肉制品加工過程中雜環(huán)胺產(chǎn)生的控制，目前添加香辛料是主流手段之一。姚瑤等[5]研究發(fā)現(xiàn)，添加香葉等香辛料，鹵煮牛肉中β-咔啉、γ-咔啉和2-氨基-3-甲基咪唑[4，5-f]喹啉（2-amino-3-methylimidazo[4，5-f]quinoline，IQ）

型雜環(huán)胺含量顯著降低。申霄嬋等[6]在醬豬肉中添加7 種不同香辛料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加0.05%和0.10%的丁香可以顯著抑制雜環(huán)胺總量。李進(jìn)等[7]發(fā)現(xiàn)，黑胡椒等香辛料對鹵雞肉中β-咔啉類雜環(huán)胺形成有抑制作用，且抑制能力與羥自由基清除能力有緊密聯(lián)系。在肉制品加工過程中，美拉德反應(yīng)形成的吡啶和吡嗪自由基被認(rèn)為是雜環(huán)胺形成的關(guān)鍵中間產(chǎn)物，添加外源抗氧化劑或含有抗氧化成分的物質(zhì)可以通過清除自由基反應(yīng)，減少雜環(huán)胺的生成[8-9]。辣椒與生姜作為肉制品加工過程中常見的香辛料，不僅可以調(diào)香，還可以抑制脂質(zhì)氧化[10]、丙烯酰胺生成[11]等多種不利的化學(xué)反應(yīng)，其抑制功能可能與其含有的活性組分有關(guān)。

鹵煮牛肉中，辣椒和生姜是常用香辛料，而辣椒和生姜及其所含的主要活性成分對雜環(huán)胺的影響尚不明確。本實驗研究辣椒和生姜對鹵煮牛肉雜環(huán)胺生成的影響情況，并對辣椒、生姜中的活性組分辣椒素和6-姜酚在其功效發(fā)揮中的作用進(jìn)行探討，以期為鹵煮肉制品安全加工提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮牛后腿肉、干紅辣椒（產(chǎn)地貴州大方）、生姜（產(chǎn)地云南玉溪）、食鹽、白砂糖、海鮮醬油 合肥家樂福超市。

三氯乙酸、正己烷、濃硫酸、無水乙醇、鹽酸、石油醚、乙酸正己酯、氨水、甲苯、香草醛、苦味酸、鹽酸胍、乙酸乙酯、2，2-聯(lián)氮-雙（3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽（2，2-azino-bis（3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid）ammonium salt，ABTS）、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、葡萄糖、肌酐、肌酸（以上試劑均為分析純）、辣椒素、6-姜酚、碘（純度均大于99%） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;硅藻土 阿拉丁試劑（上海）有限公司;雜環(huán)胺標(biāo)品（純度≥99%）：2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑[4，5-b]吡啶（2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4，5-b]pyridine，PhIP）、3-氨基-1-甲基-5H-吡啶并[4，3-b]吲哚（3-amino-1-methyl-5H-pyrido[4，3-b]indole，Trp-P-2）、2-氨基-3，4，8-三甲基咪唑并[4，5-f]喹惡啉（2-amino-3，4，8-trimethylimidazo[4，5-f]quinoxaline，DiMeIQx）、3-氨基-1，4-二甲基-5H-吡啶并[4，3-b]吲哚（3-amino-1，4-dimethyl-5H-pyrido[4，3-b]indole，Trp-P-1）、2-氨基-3，4-二甲基咪唑并[4，5-f]喹啉（2-amino-3，4-dimethylimidazo[4，5-f]quinoline，MeIQ）、2-氨基-3，8-二甲基-咪唑[4，5-f]喹惡啉（2-amino-3，8-dimethyl-imidazo[4，5-f]quinoxaline，MeIQx）、1-甲基-9H-吡啶[3，4-b]吲哚（1-methyl-9H-pyrido[3，4-b]indole，Harman）、2-氨基-9H-吡啶[2，3-b]吲哚（2-amino-9H-pyrido[2，3-b]indole，AaC）、IQ 加拿大TRC公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Thermo QE 高分辨質(zhì)譜儀 賽默飛世爾科技（中國）有限公司;QTrap 6500質(zhì)譜儀 美國AB Sciex公司;

P2紫外-可見分光光度計 上海向帆儀器有限公司;1100高效液相色譜儀 美國Agilent公司;S-1-150S高速冷凍離心機(jī) 鞏義市宏華儀器設(shè)備工貿(mào)有限公司;Hei-VAP旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 德國Heidolph公司;800Y皇代家用小型粉碎機(jī) 曲阜順陽機(jī)械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

將新鮮冷凍牛肉放在冷水中解凍，解凍后將牛肉分割成5 cm×1 cm×5 mm大小的肉條，剔除脂肪組織和筋膜，待用。

添加香辛料組：干紅辣椒直接用家用小型粉碎機(jī)粉碎后過20 目篩，待用。生姜粉碎后用真空冷凍干燥機(jī)真空干燥后待用。每組添加牛肉300 g、食鹽6 g、白砂糖6 g、醬油5 mL，分別添加碾碎的辣椒和生姜粉末4.5 g，置于煮鍋中，加入1 000 mL蒸餾水，用600 W功率鹵煮2 h，每隔0.5 h補(bǔ)充適量蒸餾水，使煮鍋內(nèi)水位始終保持與初始水位相同。鹵煮完成后將牛肉撈出，瀝干水分后進(jìn)行各項指標(biāo)測定。

添加活性組分組：每組添加牛肉300 g、食鹽6 g、白砂糖6 g、醬油5 mL，分別添加5 mg 6-姜酚和辣椒素，其余條件與添加香辛料組一致。

對照組：不添加香辛料及活性組分，其余條件均與實驗組相同。

1.3.2 指標(biāo)測定

1.3.2.1 還原糖含量測定

參考陳炎等[12]的方法稍作修改。還原糖提取方法：準(zhǔn)確稱取2.00 g肉泥，放入50 mL燒杯中，加入20 mL蒸餾水，并用均質(zhì)機(jī)將樣品均質(zhì)，攪勻;靜置1 min后置于50 ℃水浴鍋中溫水浴0.5 h，水浴結(jié)束后將懸濁液倒入50 mL圓底離心管中進(jìn)行高速離心（4 ℃、7 000 r/min、3 min）;離心結(jié)束后將上清液倒入100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容后于540 nm波長處測定吸光度。根據(jù)還原糖標(biāo)準(zhǔn)曲線（y=0.950x-0.258）計算含量。

1.3.2.2 肌酐、肌酸含量測定

參考楊瀟[13]的方法。取300 mg碎肉于試管中，加入2 mL 0.6 mol/L高氯酸，充分振蕩并于冰水中浸提15 min。4 ℃、10 000 r/min高速離心5 min后，取上清液800 μL于離心管中待測。

肌酐含量測定：在800 μL上清液中加入40 μL 4 g/100 mL溴百里香酚藍(lán)，混勻后加入一定量的0.8 mol/L KOH溶液，使得溶液pH值保持在6～8。將溶液4 ℃、10 000 r/min高速離心5 min后，取上清液于2.0 mL離心管中，添加0.75 mL堿性苦味酸鹽反應(yīng)液充分振蕩混勻，于室溫下反應(yīng)45 min，最后于490 nm波長處測定吸光度。根據(jù)肌酐標(biāo)準(zhǔn)曲線（y=0.305x-0.106）計算樣品待測液中肌酐質(zhì)量濃度（mg/100 mL）。

肌酸含量測定：取300 μL上清液加入40 μL碘反應(yīng)液，使顏色穩(wěn)定2 min以上。加入0.6 mL氯仿后充分混勻，4 ℃、4 000 r/min高速離心5 min后，取0.1 mL上清液加入0.7 mL超純水充分振蕩混勻。取0.7 mL稀釋液，加入0.15 mL飽和苦味酸溶液，沸水孵育1 h。待冷卻至室溫，加入0.6 mL磷酸鹽緩沖液（pH 10.0），于室溫下反應(yīng)45 min，最后于490 nm波長處測定吸光度。根據(jù)肌酸標(biāo)準(zhǔn)曲線（y=0.165x-0.025）計算樣品待測液中肌酸質(zhì)量濃度（mg/100 mL）。

樣品中肌酐、肌酸含量按式（1）計算。

（1）

式中：X為樣品中肌酐或肌酸的含量/（mg/100 g）;ρ為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得到的樣品待測液中肌酐或肌酸質(zhì)量濃度/（mg/100 mL）;V為樣品待測液最終定容體積/μL;m為樣品質(zhì)量/mg。

1.3.2.3 雜環(huán)胺含量測定

參考Gross等[14]的方法。

色譜條件：色譜柱：TSK-Gel ODS-80TM色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），進(jìn)樣量20 μL，柱溫30 ℃，流動相A：乙腈;流動相B：0.05 mol/L醋酸銨-醋酸緩沖液。洗脫梯度：0 min，10%流動相B;25 min時，50%流動相B;35 min時，10%流動相B。

雜環(huán)胺含量按式（2）計算。

（2）

式中：X為樣品中雜環(huán)胺的含量/（ng/g）;ρ為依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得到的樣品待測液中雜環(huán)胺質(zhì)量濃度/（μg/L）;V為樣品待測液最終定容體積/mL;m為樣品質(zhì)量/g。

1.3.2.4 香辛料中活性組分含量測定

取100 mg生姜和辣椒分別置于2 mL離心管，加入1 500 μL超純水;渦旋30 s后冰水浴超聲15 min并在12 000 r/min下離心15 min，取上清液500 μL，氮氣吹干;加入250 μL提取液（體積分?jǐn)?shù)50%甲醇）復(fù)溶，冰水浴超聲15 min后12 000 r/min離心15 min，取上清液置于2 mL進(jìn)樣瓶待測。

色譜條件與質(zhì)譜條件參考繆萍等[15]的方法稍作改動。色譜柱為Waters UPLC HSS T3色譜柱（2.1 mm×100.0 mm，1.8 μm），柱溫箱溫度設(shè)為40 ℃，自動進(jìn)樣器溫度設(shè)為4 ℃，進(jìn)樣體積2 μL，流速0.3 mL/min。流動相A：0.1%甲酸水溶液;流動相B：乙腈。洗脫梯度：0～2 min，2%流動相B;2～11 min，2%～98%流動相B;11～13 min，98%流動相B;13～15 min，98%～2%流動相B。

高分辨質(zhì)譜儀參數(shù)設(shè)置：通過信息依賴性獲?。╥nformation-dependent acquisition，IDA）模式進(jìn)行高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集。在IDA模式下，數(shù)據(jù)采集軟件（Xcalibur 4.1，Thermo）依據(jù)一級質(zhì)譜數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，自動選擇離子并采集其二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)。每個循環(huán)選取3 個強(qiáng)度大于5 000的離子，離子源參數(shù)如下：噴霧電壓：+3 500/-3 500 V，毛細(xì)管溫度350 ℃，鞘氣壓力206.85 kPa，輔助氣壓力68.95 kPa，碰撞能量：10、30、50 eV。數(shù)據(jù)采集時按Mass Range進(jìn)行分段，70～300、290～600、590～1 100，從而擴(kuò)大二級譜圖的采集率。采集獲得的數(shù)據(jù)分別使用本實驗室自建的BiotreeDB數(shù)據(jù)庫及MAPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。將母離子與二級譜中的子離子組合成離子對，建立多反應(yīng)監(jiān)測（multiple reaction monitoring，MRM）數(shù)據(jù)庫，然后再在三重四極桿質(zhì)譜儀上對所有樣品進(jìn)行MRM數(shù)據(jù)采集。

AB Sciex QTrap 6500質(zhì)譜儀參數(shù)設(shè)置：離子源參數(shù)：離子噴霧電壓：+5 000/-4 500 V，氣簾氣壓力241.325 kPa，溫度500 ℃，離子源氣體1壓力413.7 kPa，離子源氣體2壓力413.7 kPa，去簇電壓±100 V。

1.3.2.5 DPPH自由基、ABTS陽離子自由基清除率測定

生姜/辣椒水提物的制備：取0.5 g生姜/辣椒粉末于25 mL試管中，加入蒸餾水定容并在沸水浴中提取0.5 h，最后將提取液高速離心（8 000 r/min、5 min、4 ℃），取上清液備用，將上清液稀釋至質(zhì)量濃度0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mg/mL。

6-姜酚/辣椒素水溶液的制備：將6-姜酚與辣椒素分別用蒸餾水配制成質(zhì)量濃度0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mg/mL的溶液。

DPPH自由基、ABTS陽離子自由基清除率的測定參考屠澤慧[16]、姚瑤[5]等的方法。

DPPH自由基清除率測定：將4 mL不同質(zhì)量濃度的生姜/辣椒水提物以及6-姜酚/辣椒素水溶液與4 mL 0.1 mmol/L?DPPH溶液混合均勻，在暗處靜置1 h后，515 nm波長處測定吸光度，記為A樣品;將4 mL蒸餾水與4 mL 0.1 mmol/L?DPPH溶液混合均勻，相同條件下測定吸光度，記為A對照。DPPH自由基清除率按式（3）計算。

（3）

ABTS陽離子自由基清除率測定：將40 μL不同質(zhì)量濃度的生姜/辣椒水提物以及6-姜酚/辣椒素水溶液與4 mL ABTS溶液混合均勻，暗處反應(yīng)6 min后在734 nm波長處測定吸光度，記為A樣品;將40 μL無水乙醇與4 mL ABTS溶液混合均勻，相同條件下測得吸光度，記為A對照。ABTS陽離子自由基清除率按式（4）計算。

（4）

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 9.0軟件進(jìn)行繪圖及統(tǒng)計分析，所有實驗均重復(fù)3 次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示;采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析和相關(guān)性分析，P<0.05為有顯著性差異或顯著相關(guān)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生姜及辣椒對鹵煮牛肉中雜環(huán)胺生成的影響

表2同。

由表1可知，與對照組相比，生姜組的極性雜環(huán)胺與非極性雜環(huán)胺總量顯著降低（P<0.05），其中，每種雜環(huán)胺含量分別下降39.33%（PhIP）、77.56%（MeIQx）、28.22%（MeIQ）、26.79%（IQ）、9.24%（DiMeIQx）、3.13%（Trp-p-1）、100.00%（Trp-p-2、Harman）、28.81%（Aac）。呂美[17]研究煎烤牛肉餅中的雜環(huán)胺含量時發(fā)現(xiàn)，添加3%生姜對PHIP的抑制率達(dá)到100%，對Aac及Harman的抑制率也分別達(dá)到77.27%和77.08%，抑制率的不同可能與生姜的添加量、品種及干基含量有關(guān)。與對照組相比，辣椒組的極性雜環(huán)胺與非極性雜環(huán)胺總量也均顯著降低（P<0.05），每種雜環(huán)胺含量分別降低23.03%（PhIP）、40.38%（MeIQx）、9.54%（MeIQ）、22.28%（DiMeIQx）、6.25%（Trp-p-1）、26.00%（Harman）、16.10%（Aac），其中IQ、Trp-p-2的含量比對照組稍高，但沒有顯著變化。楊調(diào)調(diào)[18]發(fā)現(xiàn)在西式熏煮香腸中添加辣椒可以顯著抑制Aac的產(chǎn)生，推測是由于辣椒中富含的黃酮類、酰胺類化合物對雜環(huán)胺起到了抑制作用。在鹵煮牛肉中，目前關(guān)于生姜和辣椒中具有抑制雜環(huán)胺作用的具體成分尚不明確。

2.2 生姜和辣椒中的天然活性物質(zhì)

將植物廣泛靶標(biāo)代謝組技術(shù)應(yīng)用于生姜和辣椒成分的檢測。首先用高分辨質(zhì)譜獲取樣品各組分質(zhì)譜圖，再結(jié)合Biotree DB高分辨二級譜庫進(jìn)行精準(zhǔn)物質(zhì)鑒定，最后從質(zhì)譜圖中提取MRM離子對信息，對樣本進(jìn)行特異性建庫，再利用三重四極桿質(zhì)譜MRM技術(shù)進(jìn)行精確定量。

由圖1A可知，在生姜的天然組分當(dāng)中，含量最多的6-姜酚占比達(dá)24.42%，其次為順-8-姜烯（14.11%）、β-檀香萜醇（10.53%）、甜菜堿（7.97%）等。其中，

6-姜酚具有較強(qiáng)的抗氧化作用，其抗氧化能力低于二丁基羥基甲苯，但高于VE[19]，這可能與其酚羥基及β-羥基酮的結(jié)構(gòu)有關(guān)，6-姜酚的酚羥基可以通過脫氫反應(yīng)生成半醌自由基，進(jìn)一步生成聯(lián)苯酚，由于聯(lián)苯酚的穩(wěn)定性較強(qiáng)，可以終斷氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，起到抗氧化的

目的[20]。由圖1B可知，在辣椒的天然組分當(dāng)中，辣椒素的占比最高（20.24%），其次為降二氫辣椒堿（18.24%）、甘油磷酸膽堿（11.78%）、高二氫辣椒素（9.13%）等。辣椒素是一種黃酮物質(zhì)，同樣具有一定的抗氧化活性?？寡趸缘膹?qiáng)弱對雜環(huán)胺的抑制有重要作用[21]，生姜與辣椒中含量最高的2 種活性物質(zhì)可能對抑制雜環(huán)胺有積極影響。

2.3 添加6-姜酚與辣椒素對鹵煮牛肉中雜環(huán)胺生成的影響

由表2可知，分別添加6-姜酚與辣椒素后，鹵煮牛肉中的極性雜環(huán)胺與非極性雜環(huán)胺含量顯著降低

（P<0.05）。其中，添加6-姜酚后各雜環(huán)胺含量分別較對照組下降74.91%（PhIP）、87.82%（MeIQx）、49.10%（MeIQ）、41.31%（IQ）、70.11%（DiMeIQx）、66.46%（Trp-p-1）、100.00%（Trp-p-2、Harman、Aac），添加辣椒素后各雜環(huán)胺含量分別較對照組下降66.67%（PhIP）、70.73%（MeIQx）、31.26%（MeIQ）、41.31%（IQ）、28.62%（DiMeIQx）、55.21%（Trp-p-1）、100.00%（Trp-p-2、Harman）、72.60%（Aac）。從抑制效果可以看出，6-姜酚抑制雜環(huán)胺的效果更好。

加入6-姜酚后鹵煮牛肉中雜環(huán)胺含量顯著降低，這可能是由于6-姜酚是一種酚類物質(zhì)，而酚類物質(zhì)對雜環(huán)胺有一定的抑制效果。Sabally等[22]在牛肉餅中添加富含多酚的蘋果皮提取物，發(fā)現(xiàn)其可以顯著降低PhIP和MeIQx含量。Jamali等[23]在牛肉餡餅中添加玫瑰花茶提取物，發(fā)現(xiàn)在160、220 ℃條件下對PHIP有很強(qiáng)的抑制效果，原因可能是玫瑰花茶提取物中富含兒茶素等酚類物質(zhì)。相似地，辣椒素作為一種黃酮類物質(zhì)，對雜環(huán)胺也起到了抑制作用。Zeng Maomao等[24]在烤牛肉餅中添加辣椒素后發(fā)現(xiàn)雜環(huán)胺含量顯著降低，且對牛肉餅的質(zhì)構(gòu)沒有負(fù)面影響。Keskekoglu等[25]在牛肉與雞肉中添加葡萄籽提取物，發(fā)現(xiàn)牛肉與雞肉中的雜環(huán)胺含量分別下降65%與37%。

2.4 生姜和辣椒及其活性組分的抗氧化性分析

研究表明，雜環(huán)胺的形成過程中自由基反應(yīng)起到重要作用，而香辛料中的天然抗氧化活性成分對反應(yīng)過程中的自由基具有一定的清除作用，從而起到抑制雜環(huán)胺形成的作用[8-9]。衡量一個物質(zhì)的抗氧化性強(qiáng)弱一般可以用DPPH、ABTS陽離子自由基清除率高低來表示[26]。

大寫字母不同，表示同一組別、不同質(zhì)量濃度時差異顯著（P<0.05），小寫字母不同，表示同一質(zhì)量濃度下不同組間差異顯著（P<0.05）。

由圖2可知，隨著質(zhì)量濃度的增加，生姜、辣椒及其天然活性組分6-姜酚和辣椒素的DPPH、ABTS陽離子自由基清除率均呈現(xiàn)上升趨勢。其中，6-姜酚組的自由基清除率始終保持最高，0.5 mg/mL時DPPH自由基清除率達(dá)99.8%，ABTS陽離子自由基清除率達(dá)91.54%。其次為辣椒素組，0.5 mg/mL時，DPPH自由基清除率達(dá)84.65%，ABTS陽離子自由基清除率達(dá)75.65%。2 種天然活性組分組的自由基清除率均高于生姜組與辣椒組。在0.5 mg/mL時生姜組與辣椒組的DPPH自由基清除率分別為46.79%、39.34%，ABTS陽離子自由基清除率分別為52.24%、44.34%。從自由基清除率的結(jié)果可以看出，各組抗氧化性強(qiáng)弱為：6-姜酚組>辣椒素組>生姜組>辣椒組。這一結(jié)果與添加香辛料與活性組分后鹵煮牛肉雜環(huán)胺生成量相符合。

2.5 生姜/辣椒與6-姜酚/辣椒素對雜環(huán)胺前體物質(zhì)含量的影響

小寫字母不同，表示差異顯著（P<0.05）。下同。

還原糖、肌酐和肌酸是雜環(huán)胺生成的重要前體物質(zhì)，它們與一些游離氨基酸、二肽在加熱過程中通過美拉德反應(yīng)可以生成IQ等雜環(huán)胺[27]。由圖3和圖4A可知，與對照組相比，實驗組的還原糖及肌酐含量顯著上升

（P<0.05），這可能是由于加入生姜/辣椒和6-姜酚/辣椒素之后，抑制了還原糖及肌酐參與美拉德反應(yīng)進(jìn)一步合成雜環(huán)胺。由圖4B可知，與對照組相比，添加生姜/辣椒組的肌酸含量均無顯著變化，而添加6-姜酚/辣椒素組的肌酸含量顯著上升（P<0.05），這可能是由于生姜和辣椒的抗氧化活性還不足以影響肌酸含量，而由于6-姜酚/辣椒素具有較強(qiáng)的抗氧化性，清除了肌酸進(jìn)行次級反應(yīng)的必要自由基，從而使得肌酸含量相比于對照組顯著上升。

2.6 鹵煮牛肉中極性/非極性雜環(huán)胺與前體物質(zhì)的相關(guān)性分析

為進(jìn)一步探究添加生姜、辣椒及其活性組分過程中，鹵煮牛肉中的雜環(huán)胺含量與前體物質(zhì)之間的關(guān)系，對極性雜環(huán)胺、非極性雜環(huán)胺形成量和還原糖、肌酐、肌酸含量進(jìn)行相關(guān)性分析。

由表3可知，極性雜環(huán)胺含量與還原糖、肌酐含量呈顯著負(fù)相關(guān)，非極性雜環(huán)胺含量與肌酐、肌酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)。根據(jù)這一結(jié)果，進(jìn)一步推測加入的香辛料及其活性組分，由于其自由基清除能力，會清除還原糖、肌酐、肌酸等前體物質(zhì)反應(yīng)所需的自由基，從而降低了雜環(huán)胺含量。

3 討 論

雜環(huán)胺的生成機(jī)制一般離不開美拉德反應(yīng)與自由基反應(yīng)。美拉德反應(yīng)中的Strecker降解會產(chǎn)生大量乙烯基-吡啶、

乙烯基-吡嗪等物質(zhì)，這些物質(zhì)與肌酐、肌酸反應(yīng)，經(jīng)過高溫?zé)峤饧碍h(huán)化脫水等步驟會生成雜環(huán)胺;美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物，如色氨酸-Amadori化合物經(jīng)過脫水消去等反應(yīng)容易生成β-咔啉類雜環(huán)胺。而一些自由基，如烷基吡啶自由基，容易與肌酐、肌酸反應(yīng)生成IQ型（喹啉類）雜環(huán)胺[28]。目前有研究認(rèn)為，通過在食品中添加香辛料或其他具有抗氧化作用的物質(zhì)，如迷迭香提取物、茶葉提取物等，可以清除雜環(huán)胺反應(yīng)所需的自由基或減輕美拉德反應(yīng)，最終可以起到抑制雜環(huán)胺的作用[23，29-30]。在本研究中，6-姜酚與辣椒素2 種多酚化合物不僅具有較強(qiáng)的自由基清除能力，還可以抑制雜環(huán)胺的前體物進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)，如美拉德反應(yīng)。多酚化合物可以與美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物5-羥甲基糠醛和席夫堿上的羰基碳原子進(jìn)行反應(yīng)，從而減輕美拉德反應(yīng)程度[31]。因此，生姜和辣椒對鹵煮牛肉的雜環(huán)胺生成具有抑制效果可能是由于其含有的酚類化合物具有較強(qiáng)的抗氧化性，既可以清除雜環(huán)胺生成所需的自由基，也可以減輕美拉德反應(yīng)，使得雜環(huán)胺的前體物質(zhì)（還原糖、肌酐、肌酸）難以發(fā)生次級反應(yīng)。

4 結(jié) 論

添加生姜和辣椒可以顯著降低鹵煮牛肉中雜環(huán)胺的含量（P<0.05）。生姜和辣椒中含量最高的2 種活性物質(zhì)6-姜酚與辣椒素均具有較強(qiáng)的抗氧化性，可以清除雜環(huán)胺生成過程中所需的自由基，避免雜環(huán)胺前體物質(zhì)（還原糖、肌酐、肌酸）進(jìn)一步反應(yīng)，從而對雜環(huán)胺的抑制有著積極作用，而抑制效果主要與其抗氧化性強(qiáng)弱有關(guān)。本研究為使用這些食材作為烹飪過程中潛在的雜環(huán)胺天然抑制劑提供了理論基礎(chǔ)。

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