天然香辛料在肉制品绿色加工中的研究进展

刘瑶瑶，邹宇晓*，郑雪君，穆利霞，刘学铭，庄沛锐，陈楚锐，宋昆

(1.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所 农业部功能食品重点实验室 广东省农产品加工 重点实验室，广州 510610；2.广东真美食品股份有限公司，广东 潮州 515637)

天然香辛料是一类富含辛辣成分、有机酸、芳香/刺激性挥发性油等成分的特殊植物原料。因其安全、无毒等因素，在我国肉制品加工中应用历史悠久[1]。天然香辛料不仅可以赋予肉制品香气，抑制异味的产生，还能发挥防腐、抑菌和抗氧化的作用。拓宽天然香辛料应用的新技术和应用领域可有效减少人工合成保鲜剂、抗氧化剂和防腐剂对人体健康的潜在危害。本文在查阅近年来国内外密切相关的文献的基础上,综述了天然香辛料的来源、分类、功能及其在肉制品中的应用和原则，以期为天然香辛料的开发利用提供理论参考。

1 天然香辛料来源与分类

1.1 天然香辛料来源

香辛料是天然食用香料植物的简称,可来源于植物的种子、果实、茎叶、树皮、花蕾等部位,是一类能够给食品呈现具有各种香、辛、麻辣、甜等典型风味的食品添加剂[2]。美国食品药品监督管理局(FDA)对香料的定义是：“以整体、破碎或磨碎形式存在的芳香植物物质,其在食品中的主要作用是调味而不是营养”[3]。香辛料呈现出从黑色到深浅不一的棕色、红色、绿色和白色等丰富多彩的颜色[4]。世界上已知的天然香辛料多达500种[5]，最早起源于地中海国家,其应用历史可追溯到古埃及和古罗马时期。亚洲是香辛料的主要产区,主要生产肉桂、胡椒、肉豆蔻、丁香和姜。也有一些拉丁美洲国家在某些香料的生产上处于领先地位,如巴西是胡椒的主要供应国,危地马拉是小豆蔻的主要生产国。我国在香辛料的栽培、抚育和加工利用方面历史悠久,是全球香辛料的主要生产、种植和出口国[6]。

1.2 天然香辛料分类

天然香辛料可依照呈味特性、植物的使用部位、产品形式、原料组成、用途等多种方式进行分类，其中按呈味特性、植物的使用部位分类最为常见(见表 1)。根据天然香辛料的不同呈味特征，GB/T 21725-2017《天然香辛料分类》将天然香辛料分为浓香型、辛辣型和淡香型3大类。其中芳香族化合物多为浓香型天然香辛料的呈味成分；含硫或酰胺类化合物多为辛辣型天然香辛料的呈味成分；淡香型天然香辛料无辛辣等刺激性气味[7]。同时香辛料也可按使用部位分为果实型、种子型、花型、根型、茎型、叶型、皮型、假种皮型和鳞茎型[8]。根据香辛料的产品形式，香辛料还可分为粉碎香辛料、完整香辛料、香辛料提取物、微胶囊化香辛料以及吸附于载体上的香辛料，其中提取物多以精油和油树脂的形式存在[9]。按原料组成可分为单一型和复合型，其中单一型包括陈皮、花椒、丁香等，复合型包括十三香、五香粉等[10]。根据天然香辛料的用途主要分为4大类，包括食品用香辛料、酒用香辛料、烟用香辛料、药用香辛料等，其中食品类香辛料是最主要的品种，用途最为广泛。不同食材对使用的香辛料香型要求不同，命名也有所不同。天然香辛料按照香型大致分为水果香辛料、肉类香辛料、坚果香辛料、蔬菜香辛料、乳香香辛料、辛辣香料、葡萄酒香辛料等22大类，此外，香辛料还可分为水溶性、油溶性、油水两溶性、膏状、乳化香辛料和粉末6大剂型[11]。根据配料的分类，选用比较合适的香料或相互搭配。

表1 香辛料的分类Table 1 Classification of spices

续 表

2 天然香辛料的功能及其在肉制品中的应用

香辛料除了含有常规营养素外,还含有多酚、精油(萜类)、辛辣物质和色素等物质。香辛料中的营养成分和功能活性成分对肉制品的感官特性和理化特性有着显著的改善作用，还可以促进人体健康，减少了患慢性病的风险。每种香料都有其自身潜在的功效，而且每种香料之间可以产生协同作用，从而进一步增加烹饪和健康相关潜力[12]。

2.1 感官品质功能

在肉制品加工过程中添加香辛料的一个重要作用就是提高肉制品的营养价值并改善包含滋味、风味和色泽等在内的感官品质。根据添加香辛料种类和添加量的不同，可使肉制品呈现香、辛、甜、苦、辣、麻等特征滋味。如在制作羊肉汉堡过程中添加诸如大蒜、迷迭香、百里香、鼠尾草或丁香等多种香辛料不仅可以丰富羊肉制品种类，而且不影响营养含量，增强羊肉汉堡的底香，延长了羊肉制品的保质期，改善了感官特性[13]。此外，风味也是评价肉制品品质的重要指标之一。香辛料能够减少醛类和其他异味物质的产生。例如在制作猪肉馅饼、火腿、猪肉香肠、新鲜牛肉和鸡肉过程中添加迷迭香可以抑制脂质氧化，抑制异味的产生[14]。此外，大多数香辛料中特征性的挥发性风味化合物与肉类产生的挥发性气味物质共同形成特征风味。例如大蒜、胡椒、大葱等香辛料可以掩盖鸡肉的腥膻味，突出鸡肉的香气，带来更好的嗅感和口感[15]。部分香辛料本身色素也是肉制品呈色的机理之一，如类胡萝卜素、姜黄素、辣椒红素等色素能起到增加肉制品色泽的作用。肉类调味料为肉制品增色增香，最大程度减少脂质氧化并为提高肉类产品微生物安全性提供了解决方案。

2.2 生物活性功能

香辛料不仅是烹调过程中用于调味增香的调味料，而且是多种活性化合物的来源。自古以来就有药用的记载，例如在古希腊时期，薄荷就被用来治疗哮喘，大蒜被用于治疗子宫癌，而迷迭香被用于增强记忆力。在我国传统中药学中，香料也已有数千年的应用历史，例如，人参和银杏可改善认知过程，高良姜可缓解腹痛，肉豆蔻可缓解腹泻，肉桂可改善感冒和流感[16]。近年来，随着现代医学和药物化学的深入研究，发现香辛料在抗氧化、抑菌、抗炎症、抗癌等方面具有突出的生物活性。

2.2.1 抗氧化

在储存、加工和热处理过程中脂肪氧化和蛋白氧化是导致肉及肉制品质量恶化和货架期缩短的主要因素[17]。香辛料是天然抗氧化剂的来源，能够抑制肉制品在加工以及贮藏过程中的脂质氧化。香辛料中的抗氧化活性成分有酚酸(没食子酸、原儿茶酸、咖啡因和迷迭香酸)、酚二萜(鼠李糖醇、鼠李酸、迷迭香酚和迷迭香)、类黄酮(槲皮素、儿茶素、柚皮苷和山奈酚)、挥发油(丁香酚、香芹酚、百里酚和薄荷醇精油)和植物色素等[18]。肉和肉制品中最常用的香料是茴香、肉桂、丁香、芫荽、孜然、姜、辣椒、迷迭香等[19]。迷迭香含有天然、高效的抗氧化活性成分，包括酚类化合物(肌酸、肌醇、迷迭香酸、咖啡酸和类黄酮)和挥发性精油[20]。Rashidaie等[21]研究了迷迭香提取物游离形式和胶囊化形式对冷藏存储期内牛肉品质的影响，结果表明，迷迭香提取物具有抗微生物和抗氧化特性，可以逐渐延缓牛肉片的微生物变质和脂质氧化，迷迭香的纳米包封形式可以提高增强这些品质。因此，胶囊化的迷迭香提取物似乎可以用作牛肉和肉类产品中的天然防腐剂。牛至精油作为一种天然抗氧化剂已被广泛应用于肉与肉制品(鸡肉、猪肉、鸡肝肉以及羊肉汉堡、香肠)的加工中，其主要抗氧化活性成分为香芹酚、百里香酚、对伞花烃、迷迭香酸等。此外，吴月德等研究证实在真实的鱼油氧化体系中，不同香辛料复配可以全面地清除各种自由基，提高其抗氧化活性，表明在肉制品保鲜过程中不同香辛料复合使用效果会更好[22]。但在使用过程中需对香辛料提取物进行充分评价，包括抗氧化性成分、使用量、抗氧化效果和毒理学效应，保证香辛料在肉制品中的食用安全[23]。

2.2.2 抑菌防腐

病原体引起的传染病和变质微生物引起的食物中毒正威胁着人类健康。目前在食品工业中用于延长食品货架期和提高食品安全性用于抑制致病微生物的一些抑菌药物的功效已被微生物耐药性削弱。因此,食品工业对新型有效抗菌剂的需求与日俱增。研究表明,香辛料具有显著的抗菌和抗真菌的活性,最常见的有丁香、牛至、百里香、肉桂和小茴香等[24]。研究表明,香料的抗菌作用主要与其含的挥发性精油有关。Radaelli M等[25]研究了巴西常见的6种香辛料精油(罗勒、迷迭香、马郁兰、薄荷、百里香、茴香)对产气荚膜梭状芽孢杆菌的抑菌作用,发现除茴香精油外其他香辛料精油在最低抑菌浓度下均表现出杀菌活性。

不同香辛料的抑菌效果和抑菌种类因其含有的植物化合物的组成不同而存在差异(见表2),如小茴香和大蒜能显著抑制烧鸡中的产黄青霉菌生长,肉桂对产毒曲霉菌、寄生曲霉的生长具有更好的抑制效果[26]。不同种类的香辛料提取物之间存在协同作用。有学者用13种香辛料精油研究其对沙门氏菌、单核细胞增生性李斯特菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果，基于它们的抑菌效果和对食源性病原体的最低抑菌浓度(MIC)选择其中7种精油(迷迭香、肉桂、大蒜、月桂、欧芹、百里香、小茴香)来研究其协同作用，发现百里香精油和肉桂精油对食源性病原体的抑菌效果最好，所选EO的组合显示出对食源性病原体的协同作用，并且其单个MIC也显著降低[27]。许多研究表明香辛料还可以有效降低食品中生物胺的形成来提高肉制品品质。Wu Tingting等[28]采用高速粉碎法制备了8种香料微颗粒(八角、肉桂、月桂叶、辣椒、花椒、肉豆蔻、丁香、孜然),并对其作为亚硝酸盐清除剂的应用前景进行了探讨,发现在亚硝酸钠溶液(亚硝酸盐清除率36%～100%)和高亚硝酸盐罗非鱼肌肉模型(亚硝酸盐清除率11%～42%)中,香料微粒能有效降低亚硝酸盐。大量研究表明,香辛料及其提取物具有良好的抑菌作用,可作为天然植物抗菌剂。

表2 常见香辛料的抑菌特性Table 2 Bacteriostatic properties of common spices

2.2.3 生理药理功能

大多香辛料是我国传统的药食两用植物资源，具有多种药理活性功能，如抗炎、抗癌、抗病毒、抗糖尿病、降血脂、抗胃溃疡等。

香辛料及其提取物的局部应用是缓解各种不适(如腰酸、风湿病、皮疹和一般炎症过程)的常用方法。最常见的有抗炎作用的香辛料有百里香、肉豆蔻、柠檬草、牛至、姜、肉桂、丁香、辣椒、迷迭香、葫芦巴、鼠尾草、罗勒、胡椒、莳萝、欧芹、薄荷、姜黄[29]。Muellet等[30]利用脂多糖刺激的巨噬细胞作为模型，研究了各种水果、草药和天然香辛料的抗炎活性，结果发现水果、草药和天然香辛料通过降低促炎性白介素-6(IL-6)或肿瘤坏死因子(TNF)-α的产生，提高抗炎性IL-10的产生或降低环氧合酶2或诱导型一氧化氮合酶的表达来发挥作用，其中辣椒具有最高的抗炎潜能。

香辛料被认为具有成为癌症化学预防药物的巨大潜力。多项基于细胞、动物和人体的研究结果显示,姜黄、丁香、大蒜、姜、茴香、黑小茴香、肉桂、胡椒、藏红花、迷迭香和辣椒等都具有很好的抗癌作用[31]。迷迭香多酚在体外和动物模型中均显示出对结肠癌细胞的巨大抗增殖能力。研究表明，迷迭香多酚处理导致细胞内ROS急剧增加，导致坏死细胞死亡。Nrf2基因沉默增加迷迭香多酚细胞毒性效应，因此表明该途径参与细胞存活。这与通过使用无胸腺裸鼠在结肠癌细胞的异种移植模型中口服使用迷迭香多酚减少了肿瘤生长相一致。结果表明，通过增加细胞内ROS和降低细胞存活机制来靶向结肠癌细胞可能是迷迭香多酚和化学治疗药物联合治疗结肠癌的机制[32]。姜黄素可通过抑制血管生成，干扰细胞增殖周期，诱导细胞凋亡,抑制肿瘤形成[33]。

香辛料因其广泛的可用性、多样的抗病毒植物化学成分和普遍良好的安全性，被认为是抗病毒化合物的天然来源。香辛料中的精油是香料中最重要的抗病毒成分，其主要是通过抑制细菌毒素的产生、干扰群体感应系统、抑制生物膜的形成或消除已形成的生物膜和抑制细菌运动达到抗病毒的作用[34]。姜黄素对许多不同的病毒种类均显示出强大的抗病毒特性，包括单链RNA(single-stranded RNA,ssRNA)和双链DNA(dsDNA)病毒。从机制上讲，姜黄素可以直接作用于病毒编码因子，也可以通过影响对病毒至关重要的细胞过程或通路发挥抗病毒作用[35]。此外，有学者认为食用香辛料在我们抵抗新型冠状病毒(COVID-19)的能力中起着重要作用[36]。

近年来,随着现代医学和药物化学的深入研究,发现香辛料在降血糖方面具有突出的生物活性。已经发现的具有很好降血糖效果的香辛料有肉桂、生姜、姜黄、葫芦巴、大蒜、黑孜然、孜然、黑胡椒、咖喱、香菜、芥末、茴芹、洋葱和人参[37]。姜黄具有抗糖尿病的功能。Bao Peiling等[38]以雄性大鼠腹腔注射链脲佐菌模型为研究对象，探讨了姜黄素调节糖尿病大鼠肾损伤的分子机制，发现姜黄素可通过调节Wnt信号通路减轻糖尿病大鼠肾脏损害。葫芦巴目前在动物试验以及人的验证试验上被充分证实具有降血糖的作用，并且能够降低糖尿病模型下的大鼠在采食前后的血糖浓度[39]。

社会和饮食行为的复杂变化导致了人体胃肠道功能和免疫紊乱的显著增加。香辛料可以通过调节炎症和肠道微生物菌群来保护消化系统免受滥用药物和免疫过敏反应的影响。

已经有多项临床试验证实小茴香、迷迭香、生姜、大蒜、薄荷、酸橙、小豆蔻精油可以防止胃溃疡的形成，减少胃酸的产生，或促进上消化道的愈合[40]。此外，研究表明藏红花中的类胡萝卜素和番红花素对炎症性疾病(包括胃炎和消化性溃疡、肠易激综合征、炎症性肠病和肝炎)有显著功效[41]。

香辛料主要被认为是风味增强剂，现在已经确定它们具有生物活性，可见香辛料可能在预防非传染性慢性疾病方面发挥作用。

3 天然香辛料在肉制品中的使用原则

香辛料对肉制品的感官特性和理化特性有着显著的改善作用，但香辛料的过量使用反而会对肉制品品质造成不良影响。例如，香辛料精油大多有刺激性气味，过量使用会影响肉制品的风味。因此，需要掌握一些香辛料在肉制品中的使用原则，使香辛料更大程度地发挥出它们的作用[42]。

3.1 不能滥用

香辛料的使用必须严格按照消费者习惯、香辛料的呈味特性和使用目的配比使用，不能滥用。但还要以消费者的喜好为主，例如大蒜、芫荽等虽然具有独特的香味和辛辣味，但一些消费者难以接受，所以在使用的时候，还要寻找呈味特征类似的香辛料进行替换。

3.2 不能过量

除葱、姜、蒜、辣椒等外，香辛料总量一般控制在0.08%～1%之间。此外，香辛料还需根据其使用形式来判断在肉制品的添加量。例如，粉末型香辛料的添加剂量一般低于或等于0.8%，精油和油树脂的添加剂量为0.02%。

3.3 注重风味

在肉制品加工过程中添加香辛料的主要目的是调味。因此，在搭配过程中要注重不同的搭配对风味的影响，通过合理搭配赋予肉制品特殊香气、味感和色泽。

3.4 互换性

当呈味成分相似时，香辛料之间可以替换。如大茴香和小茴香以及豆蔻和肉桂可以互相代替。此法适用于一些消费者难以接受的香辛料，替换后又不会改变肉制品的色、香、味。

3.5 复合为主

各种香辛料在肉类加工实际应用中，多以复合为主。香辛料的复合既要起到消除肉类异味、增加风味的作用，同时也要考虑原料的协调性。通常将以味道为主，香味兼有和以香味为主这三类香辛料按 6∶3∶1 的比例混合使用。

4 展望

香辛料是肉制品加工和储藏过程中常用的辅料之一，在赋予肉制品特殊风味的同时，又可以达到保鲜的效果，延长食品的保质期。香辛料中的植物化合物可通过与肉制品中的营养成分和风味成分相互作用，提高肉制品整体的营养价值和风味特性，满足人们对营养和感官的双重需求。此外，天然香辛料还可作为一种具有多种保健功能的食品原料。但是基于目前的研究进展，还有一些具体的问题有待解决：

香辛料产品主要以农产品居多，精油和提取物等形式的深加工产品过少，不利于产品的应用和推广。

香辛料质量标准及配套应用技术有待完善。目前餐饮和食品加工企业在香辛料添加量、使用方法等方面主要以经验为准，缺乏统一的操作规范。此外，某些香辛料的有效成分、毒理学和安全性评价数据缺乏，在产品应用方面还存在诸多局限性和不足。

香辛料中植物化合物单体对肉制品品质影响的相关研究较少。香辛料中的单体物质具有多种生物活性，进一步研究这些单体物质以及不同单体物质复配对肉制品品质的影响，对开发新型食品添加剂或配料添加剂具有重要作用。

天然香辛料的研究主要集中在改善肉制品品质特性上，缺乏对其作用机制的系统性研究。

基于上述研究现状，研究人员可以针对香辛料单体成分、精深加工产品等方面进行更加全面深入的研究，进而推动新型食品配料添加剂的研发。