脂质氧化对肉制品中4 类有害物质形成影响的研究进展

杨壹芳，余沁芯，肖子涵，王艺伦，刘雨萱，黄晓红，杨 勇

（四川农业大学食品学院，四川 雅安 625000）

肉制品中富含蛋白质、脂类、维生素和矿物质，能为机体提供必需的营养与能量，是人类饮食的重要组成部分[1]。但肉制品经加工后可能含有对人体健康有害的成分，因此，肉制品的安全性问题一直以来都备受关注。2015年，加工肉制品被国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer，IARC）归为第一类致癌物（最高风险的致癌物）。肉制品在生产过程中，由于微生物、酶、高温等的作用，其化学成分不断发生变化，产品获得良好感官品质的同时也会产生多种具有潜在毒性的物质，如杂环胺（heterocyclic amines，HAs）、N-亚硝基化合物（N-nitroso compounds，NOCs）、晚期糖基化终末产物（advanced glycation end products，AGEs）及多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）等[2-3]，当肉制品中这些危害物的含量达到一定水平时，便会危害消费者的身体健康。HAs是一种多环芳香族化合物，主要由己糖和肌酸、肌酸酐、蛋白质、氨基酸等物质经美拉德反应或由蛋白质、氨基酸裂解形成[4]。NOCs是指分子结构中含有—N—N＝O且在其第2位N上有两个取代基团（烷基、芳基或酰胺基）的有机化合物，目前认为NOCs的形成与亚硝化反应紧密相关，即亚硝酸盐、氮氧化物等亚硝化试剂与胺、酰胺类物质能够反应生成NOCs[5]。AGEs常产生于美拉德反应的最后阶段，主要由蛋白质、游离氨基酸、核酸等大分子物质和还原糖经复杂的反应产生[6]。PAHs是指在化学结构式中含有两个以上苯环以稠环形式相连并不含任何杂原子和取代基的持久性有机污染物[7]，主要由蛋白质、脂肪和碳水化合物等有机化合物发生热裂解后生成[8]。在肉制品加工过程中，多种因素影响这些有害化合物的生成，现有研究表明，脂质氧化是影响肉制品加工过程中HAs[9]、NOCs[10]、AGEs[11]及PAHs[12]形成与积累的重要因素。

在生产及贮藏过程中，肉制品会发生脂质氧化。适宜的脂质氧化能赋予肉制品良好的感官品质；但过度的氧化不仅会产生哈败味，降低产品风味，甚至会形成大量威胁人体健康的有害产物[13]。脂质氧化会产生大量的代谢产物，如氢过氧化物、活性羰基物质及具有未配对电子的自由基，这些物质的化学性质不稳定，可以与肉制品中其他成分发生反应，影响或参与某些反应途径[14]。研究表明，脂质氧化产生的次级产物（如醛、酮等）能与肉制品中蛋白质、氨基酸等化学成分发生反应，生成羰基衍生物、蛋白-蛋白复合物和蛋白-脂质复合物[15]，同时影响蛋白质氧化及降解、美拉德非酶褐变等反应途径[16-17]，而这些与HAs、NOCs、AGEs及PAHs的形成紧密相关。

脂质氧化是伴随肉制品中某些有害物质生成的常见反应，其氧化产物性质也十分活泼，因此研究脂质氧化与肉制品中常见有害衍生物生成的关系十分重要。本文综述了肉制品中脂质氧化的机制及氧化产物的反应活性、脂质氧化对肉制品中常见4 类有害物质形成的影响及相关控制措施，以期为通过控制脂质氧化过程开发肉制品安全性生产工艺提供参考。

1 肉制品中脂质氧化

脂质氧化是影响肉制品品质的主要因素之一，一方面能促进产品良好风味、色泽的形成，另一方面又能加速食品腐败变质，影响质构特性、色泽及营养品质等。此外，脂质氧化及其产物能造成蛋白质及DNA的损伤，引起机体衰老和慢性疾病的发生。各种内在特性和加工、运输、贮藏等过程都会使肉制品发生脂质氧化反应，因此肉制品中的脂质氧化一直是研究热点，关于其反应途径目前已有较为公认的机制，其氧化产物也被认为具有很高的反应活性。

1.1 脂质氧化的机制

脂质氧化的方式主要有两种：1）脂质直接发生氧化产生挥发性物质；2）脂质首先降解成甘油、磷酸和游离脂肪酸后再发生氧化形成各种产物。研究已表明，肉制品中的脂质氧化方式主要是第二种，而脂质不经降解直接发生氧化只占很小的一部分[18]。脂质在脂肪酶、磷脂酶及微生物酶等的作用下被逐渐降解生成游离脂肪酸，然后再发生氧化，生成初级氧化产物ROOH后分解氧化形成醇、醛、酮、酸、烃类物质、呋喃等化合物[19]。Huang Yechuan等[20]研究了传统熏肉制品在低温烟熏过程中脂质降解和脂质氧化的动态变化及两者的相关性，结果表明脂质的氧化与降解反应有很大的相关性且降解作用可促进脂质氧化反应的进行。韦友兵等[21]以萨拉米香肠为研究对象进行研究，结果发现不饱和脂肪酸（除油酸和鳕油酸外）的含量在发酵成熟过程中均呈现先升高后降低的趋势，并且该趋势与脂质氧化（过氧化值、硫代巴比妥酸值）的变化趋势相同，即萨拉米香肠发酵成熟过程中脂质水解及氧化的发生是同步的。可见，肉制品中脂质的氧化与降解反应密切相关。

食品中脂类物质的氧化情况十分复杂，主要可分为酶促氧化和非酶氧化（包括自动氧化和光氧化）两种方式。酶促氧化是指由酶引起的脂质氧化，而非酶氧化主要是在光和金属离子作用下发生的氧化。在肉制品加工处理中常常是多种氧化反应同时发生并相互影响，其中主要的反应机制是自动氧化。脂质自动氧化是不饱和脂肪酸在诱变剂的作用下和氧发生的自由基链式反应，包括链启动、链延伸和链终止3 个阶段。1）链启动阶段：脂类（RH）在肌肉中呼吸代谢作用产生的活性氧和自由基等诱发剂的作用下，脱去氢离子（H+）生成烷基自由基（R·）（式（1））。2）链延伸阶段：R·与三线态氧（3O2）反应形成过氧化脂质自由基（ROO·），ROO·十分活泼，能与附近的脂肪酸发生反应并夺取其一个H+，生成新的R·和初级氧化产物氢过氧化物（ROOH），从而形成自由基链式反应。其中ROOH不稳定，易裂解形成多种小分子物质（式（2）～（4））。3）链终止阶段：当前两个阶段中形成的各种自由基相互间发生反应，生成非自由基化合物时链式反应终止[22]（式（5）～（7））。

1.2 脂质氧化的代谢产物及其反应活性

脂质氧化是一个十分复杂的反应，其能产生大量的自由基，如·OOH、ROO·、·OH、RO·、O2-·等；此外，还会形成多种氧化代谢产物（如醛、酮、醇、烃及环氧类化合物等），具体的代表产物主要有己醛、丙醛、丙二醛、4-羟基-2-壬烯醛等[23]。脂质氧化生成的自由基、部分羰基化合物具有很高的反应活性，能与氨基酸反应、促进蛋白质氧化及降解、影响肉色[24]及参与美拉德反应等。

张培培[25]将不同氧化油脂分别与猪肉肌浆蛋白/肌原纤维蛋白混合建立反应体系，研究脂质氧化对蛋白质氧化降解的影响，结果表明脂质氧化能促进蛋白羰基的形成、游离硫醇基的流失及肌原纤维蛋白的降解；随后该学者以中式香肠为研究对象继续探讨了脂质氧化对蛋白质氧化降解的影响，实验结果与模拟反应体系结果基本一致。李静[26]将不同氧化程度的脂肪加入四川香肠中研究其对香肠品质的影响，结果表明脂质氧化程度越高的香肠中能形成更高含量的非蛋白氮、游离氨基酸、羰基及二硫键，说明脂质氧化能促进蛋白质的氧化及降解。一般而言，脂质氧化介导蛋白质的氧化及降解主要有两种方式：1）脂质氧化产生的活性氧自由基（如O2-·、·OOH、·OH等）攻击蛋白质的特定氨基酸侧链或肽主链，引起蛋白质发生氧化及降解[27]；2）脂质氧化产物（如过氧化氢、己醛、丙二醛、壬醛、己烯醛、壬烯醛、4-羟基-2-壬烯酸等）与蛋白质结合引起蛋白质的变化，如蛋白质的分子构象、功能特性等发生改变[28]。

美拉德反应是肉制品加工中另一个重要的反应，它与脂质氧化具有相似的反应途径以及共同的中间产物，因此不同研究者为厘清两种反应的独立性而研究其相互作用。研究发现，脂质氧化产物可以通过促进美拉德反应或与该反应某些中间体相互作用而影响美拉德反应，生成与在无脂质情况下形成的化合物不同的产物[29]。Hidalgo等[30]研究分析了脂质氧化产物4,5-环氧-2-烯醛与苯丙氨酸的反应，在37 ℃反应体系中除了检测到主要产物N-2-(1-羟基烷基)吡咯和N-取代吡咯外，还观察到了Strecker醛-苯乙醛和2-烷基吡啶的生成，这表明某些脂质氧化产物（如羰基化合物）在37 ℃时会产生Strecker型氨基酸降解。Zamora等[31]将多种脂质氧化产物（脂质过氧化氢及其二、三级氧化产物）与苯丙氨酸反应，实验结果进一步证实了大多脂质氧化产物都具有通过Strecker型氨基酸降解机制降解氨基酸的能力。进一步地，Hidalgo等[32]研究了脂质氧化产物自由基对氨基酸的作用，即在13-氢过氧化物、4-氧壬烯醛（由13-氢过氧化物衍生的活性羰基化合物）及两者混合物的存在下，研究苯丙氨酸、苯丙酮酸、苯乙醛和β-苯乙胺的降解情况，结果表明苯丙氨酸能在13-氢过氧化物和4-氧壬烯醛混合反应体系中发生降解，生成苯乙酸和苯甲醛。Adams等[33]研究氨基酸（甘氨酸、赖氨酸）与脂质氧化产物（己醛、葵二醛）相互作用的缩聚产物，结果发现脂质氧化产物羰基化合物的醇醛缩合反应在体系起始反应中起非常重要的作用，加热混合体系能形成多种反应产物，其中吡啶被认为是氨基酸-脂质氧化产物相互作用的典型标志。可见，脂质氧化形成的多种代谢物质能继续与游离氨基酸发生美拉德反应或与美拉德反应的中间产物相互作用进而形成吡啶类、吡嗪类、噻唑类、三硫杂己烷类等挥发性化合物[34-35]，进而影响肉制品某些有害物质如HAs、NOCs、AGEs、PAHs等[36]的形成。

2 脂质氧化对肉制品中常见有害物质的影响

2.1 脂质氧化对肉制品中杂环胺形成的影响

目前认为HAs主要由蛋白质、氨基酸发生美拉德反应或裂解后形成。但研究表明，肉制品加工过程中HAs的形成还与脂肪或油脂有关，含有更高脂肪的肉制品中能够检测到更高浓度的HAs[37]。但关于肉制品中脂肪在油炸等加工处理中油脂含量对HAs形成的可能影响，很难区分其中的物理和化学效应：1）物理效应，脂肪作为热传递介质、通过加快传热效应促进HAs的积累；2）化学效应：通过脂肪氧化产物参与美拉德反应从而影响极性HAs的产生。郭海涛等[38]研究发现，随着脂肪含量的增加，羊肉饼中2-氨基-3,8-二甲基咪唑并[4,5-f]喹喔啉、2-氨基-3,4,8-三甲基咪唑并[4,5-f]喹喔啉和2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶（2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine，PhIP）这3 种极性HAs的含量显著升高，非极性HAs的含量无显著性变化，极性HAs主要由美拉德反应产生，而非极性HAs由蛋白质或氨基酸在高温下裂解形成，这表明脂质可能主要是通过美拉德反应影响了HAs的形成。多项实验结果表明，脂质能通过氧化来影响肉制品中HAs的形成[39]。Soladoye等[40]研究烹调方法和贮藏时间对培根脂质氧化和蛋白质氧化及杂环芳香胺生成的影响，发现培根中脂质氧化指标硫代巴比妥酸值与HAs含量间存在显著相关性，推测脂质氧化能促进HAs的形成。张昆[11]用反复冻融获得的不同氧化程度原料肉制作烤肉饼并测定肉制品中HAs的含量，结果表明原料肉的脂质氧化程度与烤肉饼中α-咔啉类HAs含量呈正相关，表明脂质氧化在一定程度上会促进肉制品加工过程中HAs的形成。但也有研究者指出富含多不饱和脂肪酸的反应体系会抑制HAs的积累，这可能是由于多不饱和脂肪酸具有一定的抗氧化能力，从而抵消了因脂质氧化产物对HAs形成的促进作用[41]。

目前，通过研究已大致证明脂质氧化能促进肉制品中HAs的积累，但相关的形成途径尚不明确。有学者对脂质氧化形成HAs的可能途径进行了推测：脂质氧化可通过影响肉制品中美拉德反应间接影响HAs的形成，脂质氧化过程中会产生大量的自由基，它们会促进HAs自由基的形成[42]；进一步地研究发现脂质氧化产生的反应产物（如2,4-葵二烯醛）和自由基能介导HAs的形成，主要是脂质氧化产物羰基化合物与含氨基物质发生重排、环化等一系列反应后能形成HAs的重要前体物质吡啶[43]。关于脂质氧化促进HAs生成的具体作用机制，Zamora等[44-46]利用体外模拟实验进行了较为系统的研究。2012年，Zamora等[44]在肌酸酐-苯丙氨酸模拟体系中加入脂质，研究脂质氧化对HAs形成的影响，结果发现未氧化的脂质对PhIP的生成没有影响，而氧化脂质能显著增加体系中PhIP的含量。为进一步了解氧化脂质是如何促进反应体系中PhIP生成的，2013年，Zamora等[45]直接将一种具体的脂质氧化产物4-氧代-2-壬烯醛加入肌酸酐-苯丙氨酸模拟体系中，结果发现4-氧代-2-壬烯醛的添加显著增加了PhIP的生成量，并推测这可能是因为在脂质氧化产物存在时生成PhIP所需的活化能更低，此外，该学者还认为脂质氧化促进PhIP的形成与氧化产物诱导苯丙氨酸发生Strecker降解形成苯乙醛有关。2015年，Zamora等[46]研究发现，PhIP可以更准确地描述为食品中羰基化合物的产物（传统上PhIP被认为是苯丙氨酸、肌酐和碳水化合物之间美拉德反应的副产物），因为其他羰基化合物也有助于PhIP的产生：与碳水化合物衍生的羰基化合物类似，脂质氧化衍生所形成的羰基化合物（如4,5-环氧烯醛、乙二醛）能够使苯丙氨酸发生Strecker降解生成苯乙醛、苯丙酮酸等，后者再与肌酸酐反应最终生产PhIP；此外，该研究还发现脂质氧化产物甲醛可以促进氨基咪唑芳烃的发生闭环反应最后生成HAs。最后该学者还指出，该实验的结果可以类推到其他具有咪唑吡啶结构的氨基咪唑类HAs上。综上所述，脂质氧化能促进肉制品中HAs的形成，这可能是由于氧化产物羰基化合物与氨基酸发生Strecker降解反应，增加样品中吡啶、苯乙醛等前体物质的浓度，从而促进了HAs的生成（图1）。

图1 脂质氧化形成HAs的可能途径Fig. 1 Possible pathways of lipid oxidation to form heterocyclic amines

2.2 脂质氧化对肉制品中N-亚硝基化合物形成的影响

NOCs主要由食品中天然存在或人为添加的亚硝酸盐与胺类、酰胺类物质发生亚硝化反应转化而生成。有学者在研究肉制品中NOCs生成的影响因素时，发现脂质会明显影响NOCs的积累[47]。姜皓等[48]研究了原料肉脂肪比例对培根加工过程中脂质氧化及NAs含量的影响，结果表明随着原料肉中脂肪比例的增加，培根中硫代巴比妥酸值和NAs含量均呈现显著增加的趋势，且两者间呈显著性正相关，相关系数为0.995。Herrmann等[49]研究腊肠中N-亚硝胺的形成与抑制的影响因素时发现，当脂肪添加量由12%增加到25%时腊肠中N-亚硝基吡咯烷和N-亚硝基二甲胺（N-nitrosodimethylamine，NDMA）的含量有所上升，推测脂质的氧化降解产物可能起到必要的胺前体的作用[50]。熊凤娇等[51]研究鱼豆腐加工过程中N-亚硝胺含量的动态变化时发现，在添加脂肪进行斩拌后，鱼豆腐中N-甲基乙基亚硝胺（N-nitrosomethylethylamine，NMEA）和N-亚硝基二乙胺（N-nitrosodiethylamine，NDEA）的含量增加；此外，该学者还发现硫代巴比妥酸值与鱼豆腐中NMEA的含量呈正相关。上述研究结果均表明，随着肉制品中脂肪含量的增加，NOCs的含量也随着增加，对于这一现象，有学者提出这可能是因为脂肪的氧化影响了肉制品中NOCs的生成[52]。姜皓等[53]利用冻融制备的不同氧化程度的猪肥膘制作发酵西式培根，并测定NAs含量，结果发现脂肪氧化能促进样品中生物胺、NDMA及N-亚硝胺的生成。Sun Weiqing等[54]研究也发现，猪肉糜中NDEA的形成与蛋白、脂质氧化有关，脂质氧化能促进NDEA的形成且与蛋白氧化呈正相关。可见，脂质氧化能促进肉制品中NOCs的积累。

有学者对脂质氧化与NOCs形成的关系做了进一步研究，结果表明肉制品加热后形成的氧化油脂也具有亚硝化能力：不饱和脂质能与亚硝酸盐及其衍生物氮氧化物反应生成伪亚硝基不饱和脂类衍生物，该物质可在高温下氧化分解形成亚硝化试剂，亚硝化试剂是形成NOCs的重要前体物质之一，其能与胺类，尤其是仲胺类物质反应生成NOCs[50,55]。Hotchkiss等[56]也认为氧化脂质能与NOx反应生成一种硝基-脂类衍生物，该产物可在一定的高温处理条件下反应生成具有亚硝化能力的物质，其再通过亚硝化反应生成相应的N-亚硝胺。Liu Ruihai等[57]的研究证明了N2O3可加成到脂肪酸的碳碳双键位置生成某种不饱和脂质衍生物，该物质可以在油炸过程中氧化分解形成亚硝化试剂氮氧化物，最后再与胺类物质反应形成NOCs。进一步地，有学者研究认为这可能是脂质氧化生成的产物诱导了NOCs的生成：脂肪氧化产物与亚硝酸盐或氮氧化物反应生成相应衍生物（如2,3-二甲基-2-硝基-3-亚硝基丁烷），这些物质在加热时反应形成亚硝化试剂N2O3，N2O3通过与胺类物质发生亚硝化反应最后形成NOCs[58]。2018年，熊凤娇等[59]通过在亚硝化模拟体系中添加油脂进一步研究脂质氧化对N-亚硝胺形成的影响，结果发现从含较高氧化程度的花生油和亚麻籽油（过氧化值分别为（28.52±0.16）mmol/kg和（27.45±0.19）mmol/kg）模拟体系中检测到更高含量的NDMA和NDEA；在验证实验中，在模拟体系（亚硝酸盐和二甲胺盐酸盐）中分别添加20%不同氧化程度的花生油（过氧化值分别为（10.26±0.21）、（18.74±0.13）mmol/kg和（33.20±0.17）mmol/kg），结果表明NDMA的生成量随着花生油的氧化程度增加而逐渐增加，证明脂质氧化产物会促进NOCs的生成，该学者推测这可能是由脂质氧化产物丙二醛导致的。Kurechi等[60]在胺类-亚硝酸盐模拟体系中加入0.025～0.1 mol/L的脂肪氧化产物丙二醛，结果表明丙二醛的添加能增加模拟体系中NDMA的生成量，且生成量是对照体系8.64 倍，因此认为脂质氧化能促进肉制品中NOCs的形成。综上所述，脂质氧化能促进肉制品中NOCs的形成，主要是通过氧化产物与亚硝酸盐反应生成亚硝化试剂，亚硝化试剂是重要的前体物质，其浓度的增加促进了NOCs的形成（图2）。

图2 脂质氧化形成NOCs的可能途径Fig. 2 Possible pathways of lipid oxidation to form N-nitroso compounds

2.3 脂质氧化对晚期糖基化终末产物形成的影响

美拉德反应常为各类肉制品带来良好的感官品质，但是在这些反应过程中常常伴随一些潜在的有害物质产生，如在美拉德反应的最后阶段中形成大量的复杂化合物AGEs。目前认为形成AGEs的主要途径是美拉德反应。但研究表明AGEs的典型代表物羧甲基赖氨酸（carboxymethyl lysine，CML）和羧乙基赖氨酸（carboxyethyl lysine，CEL）的重要前体物质（如二羰基化合物）不仅能通过美拉德反应生成，还可以通过脂质过氧化及葡萄糖自氧化形成，这表明脂质氧化也能影响AGEs的形成。Sun Xiaohua等[61]的研究表明，高含量的CML和CEL常常在富含蛋白和脂质的肉制品中检测到。刘玲等[62]研究了亚油酸对食品加工中AGEs形成的影响，结果发现亚油酸的添加会提高体系中丙二醛的生成量，进而促进了CEL的生成。Yu Ligang等[63]研究了氧化亚油酸对美拉德反应中CML和CEL形成的影响，结果表明在肌原纤维蛋白-葡萄糖反应体系中添加氧化亚油酸能显著增加CML和CEL的含量；此外，该研究还发现赖氨酸-氧化亚油酸模拟体系中能形成AGEs，这表明氧化油脂可能具有与葡萄糖类似的作用，自身与氨基酸发生反应最后生成AGEs。进一步地，该学者研究了中式发酵香肠中AGEs的形成与脂肪氧化的关系，结果表明CML和CEL水平在很大程度上取决于香肠中脂肪的氧化，且脂肪氧化和美拉德反应在CML的形成中具有协同作用[64]。尉立刚[65]的研究表明，脂质氧化可促进香肠贮藏期间CML和CEL的生成。可见，脂质氧化是影响肉制品中AGEs形成的重要因素。

关于脂质氧化是如何作用于AGEs形成的，目前有学者提出了形成AGEs的脂质氧化途径，在此途径中脂质氧化形成的活性醛酮物质（如乙二醛、丙酮醛等）和氨基酸残基发生羰氨反应形成相应的AGEs[66]。此外，脂质氧化反应还能通过与美拉德反应相互作用影响AGEs的生成：Pischetsrieder[67]认为脂质氧化产物烷氧自由基是脂质影响美拉德反应的重要桥梁；Han Lipeng等[68]报道脂质氧化形成的羟自由基可促进美拉德反应模型体系中CML的生成，但是对具体的作用机制并未详细描述。此外，也有研究表明脂质氧化可能会抑制AGEs的形成：牛丽红[69]的研究表明，在赖氨酸-核糖混合体系中加入油酸后再经过加热处理会抑制体系中CML和CEL的生成，这可能是因为在羰氨反应体系中，油酸的存在能够氧化葡萄糖从而减少参与美拉德反应的葡萄糖前体物质，亦或是油酸氧化形成的产物与与赖氨酸反应形成聚合体从而减少了参与羰氨反应的赖氨酸含量，最终抑制了体系中CML和CEL的生成；Zhu Zongshuai等[70]也发现脂质氧化产生的自由基、二羰基化合物能抑制AGEs的生成，并认为这是由于脂质氧化使肉肌纤维蛋白（主要是肌球蛋白）发生过氧化，导致肌球蛋白的重链“头对头”连接，轻链通过二硫键发生尾部连接，使得许多赖氨酸或精氨酸基团被掩埋在分子内部从而受到保护；因此，CML和CEL的形成被抑制。但朱丽红[69]及Zhu Zongshuai[70]等的实验并没有否认脂质氧化对AGEs形成的促进作用，在上述实验中观察到的抑制效果可能抵消了促进的效果。综上所述，脂质氧化能影响肉制品中AGEs的形成：1）促进效果，脂质氧化产物羰基化合物与氨基酸发生羰氨反应，从而促进AGEs的形成；2）抑制效果，可能是氧化产物通过与氨基酸反应生成聚合体或使蛋白质氧化，从而抑制了AGEs的形成（图3）。

图3 脂质氧化形成AGEs的可能途径Fig. 3 Possible pathways of lipid oxidation to form advanced glycationend products

2.4 脂质氧化对多环芳烃形成的影响

在烟熏、烧烤、油炸及烘焙等高温加工处理过程中，肉制品中蛋白质、脂肪和碳水化合物等有机化合物发生热裂解，或接触不完全燃烧物时，肉制品都会积累大量的PAHs[71]。Kao等[72]研究了15 种不同原料肉在炭烤过程中16 种PAHs的生成情况，结果表明PAHs的生成与烘烤时间、温度和脂肪含量有关，其中脂肪含量越高，样品中苯并[a]芘生成量越高。Stumpe-Vīksna等[73]采用几种不同的烟熏木料处理肉制品并测定了相应烟熏肉中PAHs含量，结果发现用不同树脂含量的木料烟熏肉制品能明显影响肉制品中PAHs的积累，且采用树脂含量更高的木料烟熏会使肉制品含更高水平的PAHs，该学者推测肉制品中PAHs的形成与脂质含量具有一定的关系。Saito等[74]研究测定了多种烧烤肉制品中PAHs的含量，结果发现富含脂肪的猪肉、鳟鱼等样品中能形成更多的PAHs。对于脂质影响肉制品中PAHs的含量且脂肪含量高的肉制品更易积累PAHs这一现象，一方面这可能是由于PAHs具有高度亲脂性，使得PAHs更容易迁移扩散到肉制品内部形成富集[75]；另一方面，脂质能通热裂解和热聚合等反应途径形成PAHs[76]；此外，脂质氧化也被认为能影响肉制品中PAHs生成。朱叶[77]研究了煎炸油中PAHs含量及其与油脂劣变指标的相关性，结果发现含多不饱和脂肪酸最多的大豆油样品中能生成更多的苯并[a]蒽、䓛、苯并[b]荧蒽和苯并[a]芘等PAHs，且这4 类PAHs的生成量与脂质氧化产物的相关系数高达0.908，推测PAHs的生成可能与脂质氧化密切相关。

关于脂质氧化对PAHs形成的作用机制，有学者推测这可能是由于食品在高温加工过程中脂肪酸发生氧化形成ROOH，而ROOH不稳定，会通过分子内环化聚合生环状化合物，然后形成苯环，当第一个苯环形成以后，通过乙炔的氢提取加成反应（H-abstraction-C2H2-addition，HACA）机理逐步实现芳香烃分子的生长和环化，最终形成PAHs[78]。Uriate等[79]将不同组分的食用油经高温处理，结果发现亚麻酸和亚油酸等不饱和脂肪酸会氧化形成不饱和烷基苯，而不饱和烷基苯是PAHs的重要前体物质。Chen等[80]研究了模型脂质和食物脂质加热过程中氧化降解产物和PAHs的形成，结果表明模型脂质样品中能生成更多的脂肪酸氧化降解产物，且脂质不饱和脂肪度越高形成的氧化产物越多，PAHs的种类与数量也越多，相较于硬脂酸，在不饱和脂肪酸（如油酸、亚油酸、亚麻酸）体系中更容易发生分子内环化形成PAHs；反应体系中脂质氧化降解产物主要为短链烷烃、烯烃、醛、酮、酸和脂肪酸酯，此外，在氧化产物中发现了多种形式的含苯环化合物（如1-甲基多酚苯、2,5-二羟基苯甲酸甲酯、2,3-二甲基-4-戊基苯甲酸和苯甲醛等），苯是形成PAHs的前体物质，能与C4化合物反应生成萘和其他PAHs。综上所述，脂质氧化能促进肉制品中PAHs的形成，氧化形成的多种产物能通过环化形成环己烯、苯基等环状化合物等中间体，然后再形成各种PAHs（图4）。

图4 脂质氧化形成PAHs的可能途径Fig. 4 Possible pathways of lipid oxidation to form polycyclic aromatic hydrocarbons

3 肉制品中脂质氧化的控制措施

上文主要综述了脂质氧化对肉制品中HAs、NOCs、AGEs及PAHs 4 类有害物质的影响，本节对肉制品中控制脂质氧化的几种措施进行概述，以期为通过控制脂质氧化进程来降低肉制品中4 类有害物质的积累提供参考。

3.1 选择合理的脂肪添加量

肉制品中脂质氧化程度与其脂质的含量有着密切的关系。扈莹莹等[81]研究发酵香肠的脂质氧化发现，随着脂肪添加量的增加，香肠中硫代巴比妥酸值呈现显著上升趋势；此外，脂肪添加量较高的发酵香肠中醛、酮、酸、醇、酯和烷烃类化合物的量也显著增加，这表明香肠的脂质氧化程度随着脂肪添加量的增加而变大。朱迎春等[82]将添加了不同脂肪添加量（0、10%、20%）的牛肉饼反复冻融，并测定各样品的脂质氧化程度，结果表明脂质氧化程度随着脂肪添加量的增加而加剧。可见，在肉制品的加工中应尽量选择较小的脂肪添加量抑制脂质氧化的发生。但是，脂肪也能赋予肉制品特有的风味和口感，对于大多数肉制品而言又是不可或缺的主要成分之一。因此，在肉制品中选择合适的脂肪添加量十分重要。

3.2 添加抗氧化剂

抗氧化剂可以有效地延长脂质氧化反应的诱导期、减缓脂质氧化速度，目前许多学者采用添加抗氧化剂的方式抑制肉制品中脂质氧化的进程，其中天然抗氧化剂更是备受青睐。Wang Yongli等[83]在干腌培根中添加植物多酚和α-生育酚，结果发现，相比未添加抗氧化剂的空白对照组，植物多酚和α-生育酚能显著降低培根中脂质的氧化水平。Zhang Xuan等[84]研究藤茶提取物的抗氧化活性发现，该提取物具有很强的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除活性，将其添加到猪肉饼中能显著抑制肉制品硫代巴比妥酸值的增加及羰基化合物的形成，且抑制能力显著大于二丁基羟基甲苯。综上可知，在肉制品中添加抗氧化剂是控制脂质发生氧化的有效措施。

3.3 合理的加工温度和时间

肉制品需要一定的温度及时间使之熟制，其中脂质显著受到加工温度和时间的影响，一般而言，温度越高，时间越长，脂质的氧化程度越高。Li Binbin等[17]将猪肥膘于不同的温度下贮存6 h，结果发现猪肥膘的脂质氧化程度随着温度的增加呈显著上升趋势。许雪萍[85]采用蒸制、微波及煮制3 种熟制方式处理猪肉，结果发现3 种加工方式下猪肉的过氧化值、硫代巴比妥酸值和酸价均随着加工时间的延长呈现增大的趋势。综上可知，肉制品加工过程中应选择合理的加工温度及时间。

3.4 改善包装材料及方式

肉制品的包装会直接影响肉制品贮存期间接触氧气和光照的机会。氧气和光照是肉制品发生脂质氧化的重要影响因素：光照可引发脂质发生光氧化；而在光氧化和自由基链式反应过程当中，氧气作为反应物之一起着重要的传递作用。史智佳等[86]研究发现，光照贮藏相较暗室储藏能显著促进金枪鱼的脂质氧化，且光照的波长、强度均会影响肉制品中脂质的氧化程度。因此，采用避光性、隔氧性较高的材料进行适当的包装（真空包装、气调包装）能更能好地抑制肉制品发生氧化。

4 结 语

肉制品在加工过程中，常会产生HAs、NOCs、AGEs及PAHs等多种有害衍生物，使肉制品存在安全隐患。目前已有大量的研究聚焦于肉制品中HAs、NOCs、AGEs及PAHs的含量、危害与形成途径等方面，多项研究表明，脂质氧化能够影响肉制品加工过程中这4 类物质的积累。1）脂质氧化能促进HAs的形成：这可能是氧化产物与氨基酸发生Strecker降解反应，增加样品中前体物质（Strecker醛、吡啶等）的浓度从而促进了HAs的生成。2）脂质氧化能促进肉制品中NOCs的形成：主要是通过氧化产物与亚硝酸盐反应生成亚硝化试剂，然后与胺类物质反应生成NOCs。3）脂质氧化能影响肉制品中AGEs的形成：促进效果，脂质氧化产物羰基化合物与氨基酸发生羰氨反应，从而促进AGEs的形成；抑制效果，可能是氧化产物通过与氨基酸反应生成聚合体或使蛋白质氧化，从而抑制了AGEs的形成。4）脂质氧化能促进肉制品中PAHs的形成：氧化形成多种产物能通过环化形成环己烯、苯基等环状化合物等中间体，然后再形成各种PAHs。

虽然目前已大致明确脂质氧化及其代谢产物能影响肉制品中HAs、NOCs、AGEs及PAHs这4 类化合物的生成，但是对于作用机制方面的研究还比较匮乏，脂质氧化如何作用于其形成途径还有待深入探究。此外，目前关于肉制品中脂质氧化对有害物质影响的研究大多还停留在较为表面的阶段，仅仅研究了脂质氧化与有害物质积累量的关系，并未对具体的作用机制进行深入探讨；而关于作用机制方面的研究，大多采用模拟实验的方式进行。在模拟实验中，反应体系简单，能很好的排除肉制品中其他因素的影响，进而可以明确地研究脂质氧化对蛋白质、氨基酸、美拉德反应及某种有害物质等的影响；但模拟体系毕竟与肉制品这一食物体系相差甚远，不能直接将模拟实验的结果等同于肉制品中的结果，应将这些研究代入至肉制品中加以验证。肉制品是一个复杂的反应体系，研究脂质氧化对肉制品加工过程中某些有害物质形成的影响易受到食品中其他成分的干扰，因此，在某一确定的肉制品中，控制单一的变量对开展实验尤为重要。近年来，蛋白质组学、脂质组学及代谢组学快速发展，可以对不同反应条件下的中间产物、终产物进行定量定性分析，这为探明脂质氧化对肉制品中HAs、NOCs、AGEs及PAHs等物质生成的作用机制提供了可能[24]。明确这些物质的形成机制及影响因素，采用有效的措施控制其积累，进而获得更优更安全的肉制品加工工艺是今后相关领域学者的共同目标。