脂質氧化對肉制品中4 類有害物質形成影響的研究進展

楊壹芳，余沁芯，肖子涵，王藝倫，劉雨萱，黃曉紅，楊 勇

（四川農業(yè)大學食品學院，四川 雅安 625000）

肉制品中富含蛋白質、脂類、維生素和礦物質，能為機體提供必需的營養(yǎng)與能量，是人類飲食的重要組成部分[1]。但肉制品經加工后可能含有對人體健康有害的成分，因此，肉制品的安全性問題一直以來都備受關注。2015年，加工肉制品被國際癌癥研究機構（International Agency for Research on Cancer，IARC）歸為第一類致癌物（最高風險的致癌物）。肉制品在生產過程中，由于微生物、酶、高溫等的作用，其化學成分不斷發(fā)生變化，產品獲得良好感官品質的同時也會產生多種具有潛在毒性的物質，如雜環(huán)胺（heterocyclic amines，HAs）、N-亞硝基化合物（N-nitroso compounds，NOCs）、晚期糖基化終末產物（advanced glycation end products，AGEs）及多環(huán)芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）等[2-3]，當肉制品中這些危害物的含量達到一定水平時，便會危害消費者的身體健康。HAs是一種多環(huán)芳香族化合物，主要由己糖和肌酸、肌酸酐、蛋白質、氨基酸等物質經美拉德反應或由蛋白質、氨基酸裂解形成[4]。NOCs是指分子結構中含有—N—N＝O且在其第2位N上有兩個取代基團（烷基、芳基或酰胺基）的有機化合物，目前認為NOCs的形成與亞硝化反應緊密相關，即亞硝酸鹽、氮氧化物等亞硝化試劑與胺、酰胺類物質能夠反應生成NOCs[5]。AGEs常產生于美拉德反應的最后階段，主要由蛋白質、游離氨基酸、核酸等大分子物質和還原糖經復雜的反應產生[6]。PAHs是指在化學結構式中含有兩個以上苯環(huán)以稠環(huán)形式相連并不含任何雜原子和取代基的持久性有機污染物[7]，主要由蛋白質、脂肪和碳水化合物等有機化合物發(fā)生熱裂解后生成[8]。在肉制品加工過程中，多種因素影響這些有害化合物的生成，現(xiàn)有研究表明，脂質氧化是影響肉制品加工過程中HAs[9]、NOCs[10]、AGEs[11]及PAHs[12]形成與積累的重要因素。

在生產及貯藏過程中，肉制品會發(fā)生脂質氧化。適宜的脂質氧化能賦予肉制品良好的感官品質；但過度的氧化不僅會產生哈敗味，降低產品風味，甚至會形成大量威脅人體健康的有害產物[13]。脂質氧化會產生大量的代謝產物，如氫過氧化物、活性羰基物質及具有未配對電子的自由基，這些物質的化學性質不穩(wěn)定，可以與肉制品中其他成分發(fā)生反應，影響或參與某些反應途徑[14]。研究表明，脂質氧化產生的次級產物（如醛、酮等）能與肉制品中蛋白質、氨基酸等化學成分發(fā)生反應，生成羰基衍生物、蛋白-蛋白復合物和蛋白-脂質復合物[15]，同時影響蛋白質氧化及降解、美拉德非酶褐變等反應途徑[16-17]，而這些與HAs、NOCs、AGEs及PAHs的形成緊密相關。

脂質氧化是伴隨肉制品中某些有害物質生成的常見反應，其氧化產物性質也十分活潑，因此研究脂質氧化與肉制品中常見有害衍生物生成的關系十分重要。本文綜述了肉制品中脂質氧化的機制及氧化產物的反應活性、脂質氧化對肉制品中常見4 類有害物質形成的影響及相關控制措施，以期為通過控制脂質氧化過程開發(fā)肉制品安全性生產工藝提供參考。

1 肉制品中脂質氧化

脂質氧化是影響肉制品品質的主要因素之一，一方面能促進產品良好風味、色澤的形成，另一方面又能加速食品腐敗變質，影響質構特性、色澤及營養(yǎng)品質等。此外，脂質氧化及其產物能造成蛋白質及DNA的損傷，引起機體衰老和慢性疾病的發(fā)生。各種內在特性和加工、運輸、貯藏等過程都會使肉制品發(fā)生脂質氧化反應，因此肉制品中的脂質氧化一直是研究熱點，關于其反應途徑目前已有較為公認的機制，其氧化產物也被認為具有很高的反應活性。

1.1 脂質氧化的機制

脂質氧化的方式主要有兩種：1）脂質直接發(fā)生氧化產生揮發(fā)性物質；2）脂質首先降解成甘油、磷酸和游離脂肪酸后再發(fā)生氧化形成各種產物。研究已表明，肉制品中的脂質氧化方式主要是第二種，而脂質不經降解直接發(fā)生氧化只占很小的一部分[18]。脂質在脂肪酶、磷脂酶及微生物酶等的作用下被逐漸降解生成游離脂肪酸，然后再發(fā)生氧化，生成初級氧化產物ROOH后分解氧化形成醇、醛、酮、酸、烴類物質、呋喃等化合物[19]。Huang Yechuan等[20]研究了傳統(tǒng)熏肉制品在低溫煙熏過程中脂質降解和脂質氧化的動態(tài)變化及兩者的相關性，結果表明脂質的氧化與降解反應有很大的相關性且降解作用可促進脂質氧化反應的進行。韋友兵等[21]以薩拉米香腸為研究對象進行研究，結果發(fā)現(xiàn)不飽和脂肪酸（除油酸和鱈油酸外）的含量在發(fā)酵成熟過程中均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，并且該趨勢與脂質氧化（過氧化值、硫代巴比妥酸值）的變化趨勢相同，即薩拉米香腸發(fā)酵成熟過程中脂質水解及氧化的發(fā)生是同步的?？梢?，肉制品中脂質的氧化與降解反應密切相關。

食品中脂類物質的氧化情況十分復雜，主要可分為酶促氧化和非酶氧化（包括自動氧化和光氧化）兩種方式。酶促氧化是指由酶引起的脂質氧化，而非酶氧化主要是在光和金屬離子作用下發(fā)生的氧化。在肉制品加工處理中常常是多種氧化反應同時發(fā)生并相互影響，其中主要的反應機制是自動氧化。脂質自動氧化是不飽和脂肪酸在誘變劑的作用下和氧發(fā)生的自由基鏈式反應，包括鏈啟動、鏈延伸和鏈終止3 個階段。1）鏈啟動階段：脂類（RH）在肌肉中呼吸代謝作用產生的活性氧和自由基等誘發(fā)劑的作用下，脫去氫離子（H+）生成烷基自由基（R·）（式（1））。2）鏈延伸階段：R·與三線態(tài)氧（3O2）反應形成過氧化脂質自由基（ROO·），ROO·十分活潑，能與附近的脂肪酸發(fā)生反應并奪取其一個H+，生成新的R·和初級氧化產物氫過氧化物（ROOH），從而形成自由基鏈式反應。其中ROOH不穩(wěn)定，易裂解形成多種小分子物質（式（2）～（4））。3）鏈終止階段：當前兩個階段中形成的各種自由基相互間發(fā)生反應，生成非自由基化合物時鏈式反應終止[22]（式（5）～（7））。

1.2 脂質氧化的代謝產物及其反應活性

脂質氧化是一個十分復雜的反應，其能產生大量的自由基，如·OOH、ROO·、·OH、RO·、O2-·等；此外，還會形成多種氧化代謝產物（如醛、酮、醇、烴及環(huán)氧類化合物等），具體的代表產物主要有己醛、丙醛、丙二醛、4-羥基-2-壬烯醛等[23]。脂質氧化生成的自由基、部分羰基化合物具有很高的反應活性，能與氨基酸反應、促進蛋白質氧化及降解、影響肉色[24]及參與美拉德反應等。

張培培[25]將不同氧化油脂分別與豬肉肌漿蛋白/肌原纖維蛋白混合建立反應體系，研究脂質氧化對蛋白質氧化降解的影響，結果表明脂質氧化能促進蛋白羰基的形成、游離硫醇基的流失及肌原纖維蛋白的降解；隨后該學者以中式香腸為研究對象繼續(xù)探討了脂質氧化對蛋白質氧化降解的影響，實驗結果與模擬反應體系結果基本一致。李靜[26]將不同氧化程度的脂肪加入四川香腸中研究其對香腸品質的影響，結果表明脂質氧化程度越高的香腸中能形成更高含量的非蛋白氮、游離氨基酸、羰基及二硫鍵，說明脂質氧化能促進蛋白質的氧化及降解。一般而言，脂質氧化介導蛋白質的氧化及降解主要有兩種方式：1）脂質氧化產生的活性氧自由基（如O2-·、·OOH、·OH等）攻擊蛋白質的特定氨基酸側鏈或肽主鏈，引起蛋白質發(fā)生氧化及降解[27]；2）脂質氧化產物（如過氧化氫、己醛、丙二醛、壬醛、己烯醛、壬烯醛、4-羥基-2-壬烯酸等）與蛋白質結合引起蛋白質的變化，如蛋白質的分子構象、功能特性等發(fā)生改變[28]。

美拉德反應是肉制品加工中另一個重要的反應，它與脂質氧化具有相似的反應途徑以及共同的中間產物，因此不同研究者為厘清兩種反應的獨立性而研究其相互作用。研究發(fā)現(xiàn)，脂質氧化產物可以通過促進美拉德反應或與該反應某些中間體相互作用而影響美拉德反應，生成與在無脂質情況下形成的化合物不同的產物[29]。Hidalgo等[30]研究分析了脂質氧化產物4,5-環(huán)氧-2-烯醛與苯丙氨酸的反應，在37 ℃反應體系中除了檢測到主要產物N-2-(1-羥基烷基)吡咯和N-取代吡咯外，還觀察到了Strecker醛-苯乙醛和2-烷基吡啶的生成，這表明某些脂質氧化產物（如羰基化合物）在37 ℃時會產生Strecker型氨基酸降解。Zamora等[31]將多種脂質氧化產物（脂質過氧化氫及其二、三級氧化產物）與苯丙氨酸反應，實驗結果進一步證實了大多脂質氧化產物都具有通過Strecker型氨基酸降解機制降解氨基酸的能力。進一步地，Hidalgo等[32]研究了脂質氧化產物自由基對氨基酸的作用，即在13-氫過氧化物、4-氧壬烯醛（由13-氫過氧化物衍生的活性羰基化合物）及兩者混合物的存在下，研究苯丙氨酸、苯丙酮酸、苯乙醛和β-苯乙胺的降解情況，結果表明苯丙氨酸能在13-氫過氧化物和4-氧壬烯醛混合反應體系中發(fā)生降解，生成苯乙酸和苯甲醛。Adams等[33]研究氨基酸（甘氨酸、賴氨酸）與脂質氧化產物（己醛、葵二醛）相互作用的縮聚產物，結果發(fā)現(xiàn)脂質氧化產物羰基化合物的醇醛縮合反應在體系起始反應中起非常重要的作用，加熱混合體系能形成多種反應產物，其中吡啶被認為是氨基酸-脂質氧化產物相互作用的典型標志?？梢?，脂質氧化形成的多種代謝物質能繼續(xù)與游離氨基酸發(fā)生美拉德反應或與美拉德反應的中間產物相互作用進而形成吡啶類、吡嗪類、噻唑類、三硫雜己烷類等揮發(fā)性化合物[34-35]，進而影響肉制品某些有害物質如HAs、NOCs、AGEs、PAHs等[36]的形成。

2 脂質氧化對肉制品中常見有害物質的影響

2.1 脂質氧化對肉制品中雜環(huán)胺形成的影響

目前認為HAs主要由蛋白質、氨基酸發(fā)生美拉德反應或裂解后形成。但研究表明，肉制品加工過程中HAs的形成還與脂肪或油脂有關，含有更高脂肪的肉制品中能夠檢測到更高濃度的HAs[37]。但關于肉制品中脂肪在油炸等加工處理中油脂含量對HAs形成的可能影響，很難區(qū)分其中的物理和化學效應：1）物理效應，脂肪作為熱傳遞介質、通過加快傳熱效應促進HAs的積累；2）化學效應：通過脂肪氧化產物參與美拉德反應從而影響極性HAs的產生。郭海濤等[38]研究發(fā)現(xiàn)，隨著脂肪含量的增加，羊肉餅中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）這3 種極性HAs的含量顯著升高，非極性HAs的含量無顯著性變化，極性HAs主要由美拉德反應產生，而非極性HAs由蛋白質或氨基酸在高溫下裂解形成，這表明脂質可能主要是通過美拉德反應影響了HAs的形成。多項實驗結果表明，脂質能通過氧化來影響肉制品中HAs的形成[39]。Soladoye等[40]研究烹調方法和貯藏時間對培根脂質氧化和蛋白質氧化及雜環(huán)芳香胺生成的影響，發(fā)現(xiàn)培根中脂質氧化指標硫代巴比妥酸值與HAs含量間存在顯著相關性，推測脂質氧化能促進HAs的形成。張昆[11]用反復凍融獲得的不同氧化程度原料肉制作烤肉餅并測定肉制品中HAs的含量，結果表明原料肉的脂質氧化程度與烤肉餅中α-咔啉類HAs含量呈正相關，表明脂質氧化在一定程度上會促進肉制品加工過程中HAs的形成。但也有研究者指出富含多不飽和脂肪酸的反應體系會抑制HAs的積累，這可能是由于多不飽和脂肪酸具有一定的抗氧化能力，從而抵消了因脂質氧化產物對HAs形成的促進作用[41]。

目前，通過研究已大致證明脂質氧化能促進肉制品中HAs的積累，但相關的形成途徑尚不明確。有學者對脂質氧化形成HAs的可能途徑進行了推測：脂質氧化可通過影響肉制品中美拉德反應間接影響HAs的形成，脂質氧化過程中會產生大量的自由基，它們會促進HAs自由基的形成[42]；進一步地研究發(fā)現(xiàn)脂質氧化產生的反應產物（如2,4-葵二烯醛）和自由基能介導HAs的形成，主要是脂質氧化產物羰基化合物與含氨基物質發(fā)生重排、環(huán)化等一系列反應后能形成HAs的重要前體物質吡啶[43]。關于脂質氧化促進HAs生成的具體作用機制，Zamora等[44-46]利用體外模擬實驗進行了較為系統(tǒng)的研究。2012年，Zamora等[44]在肌酸酐-苯丙氨酸模擬體系中加入脂質，研究脂質氧化對HAs形成的影響，結果發(fā)現(xiàn)未氧化的脂質對PhIP的生成沒有影響，而氧化脂質能顯著增加體系中PhIP的含量。為進一步了解氧化脂質是如何促進反應體系中PhIP生成的，2013年，Zamora等[45]直接將一種具體的脂質氧化產物4-氧代-2-壬烯醛加入肌酸酐-苯丙氨酸模擬體系中，結果發(fā)現(xiàn)4-氧代-2-壬烯醛的添加顯著增加了PhIP的生成量，并推測這可能是因為在脂質氧化產物存在時生成PhIP所需的活化能更低，此外，該學者還認為脂質氧化促進PhIP的形成與氧化產物誘導苯丙氨酸發(fā)生Strecker降解形成苯乙醛有關。2015年，Zamora等[46]研究發(fā)現(xiàn)，PhIP可以更準確地描述為食品中羰基化合物的產物（傳統(tǒng)上PhIP被認為是苯丙氨酸、肌酐和碳水化合物之間美拉德反應的副產物），因為其他羰基化合物也有助于PhIP的產生：與碳水化合物衍生的羰基化合物類似，脂質氧化衍生所形成的羰基化合物（如4,5-環(huán)氧烯醛、乙二醛）能夠使苯丙氨酸發(fā)生Strecker降解生成苯乙醛、苯丙酮酸等，后者再與肌酸酐反應最終生產PhIP；此外，該研究還發(fā)現(xiàn)脂質氧化產物甲醛可以促進氨基咪唑芳烴的發(fā)生閉環(huán)反應最后生成HAs。最后該學者還指出，該實驗的結果可以類推到其他具有咪唑吡啶結構的氨基咪唑類HAs上。綜上所述，脂質氧化能促進肉制品中HAs的形成，這可能是由于氧化產物羰基化合物與氨基酸發(fā)生Strecker降解反應，增加樣品中吡啶、苯乙醛等前體物質的濃度，從而促進了HAs的生成（圖1）。

圖1 脂質氧化形成HAs的可能途徑Fig. 1 Possible pathways of lipid oxidation to form heterocyclic amines

2.2 脂質氧化對肉制品中N-亞硝基化合物形成的影響

NOCs主要由食品中天然存在或人為添加的亞硝酸鹽與胺類、酰胺類物質發(fā)生亞硝化反應轉化而生成。有學者在研究肉制品中NOCs生成的影響因素時，發(fā)現(xiàn)脂質會明顯影響NOCs的積累[47]。姜皓等[48]研究了原料肉脂肪比例對培根加工過程中脂質氧化及NAs含量的影響，結果表明隨著原料肉中脂肪比例的增加，培根中硫代巴比妥酸值和NAs含量均呈現(xiàn)顯著增加的趨勢，且兩者間呈顯著性正相關，相關系數為0.995。Herrmann等[49]研究臘腸中N-亞硝胺的形成與抑制的影響因素時發(fā)現(xiàn)，當脂肪添加量由12%增加到25%時臘腸中N-亞硝基吡咯烷和N-亞硝基二甲胺（N-nitrosodimethylamine，NDMA）的含量有所上升，推測脂質的氧化降解產物可能起到必要的胺前體的作用[50]。熊鳳嬌等[51]研究魚豆腐加工過程中N-亞硝胺含量的動態(tài)變化時發(fā)現(xiàn)，在添加脂肪進行斬拌后，魚豆腐中N-甲基乙基亞硝胺（N-nitrosomethylethylamine，NMEA）和N-亞硝基二乙胺（N-nitrosodiethylamine，NDEA）的含量增加；此外，該學者還發(fā)現(xiàn)硫代巴比妥酸值與魚豆腐中NMEA的含量呈正相關。上述研究結果均表明，隨著肉制品中脂肪含量的增加，NOCs的含量也隨著增加，對于這一現(xiàn)象，有學者提出這可能是因為脂肪的氧化影響了肉制品中NOCs的生成[52]。姜皓等[53]利用凍融制備的不同氧化程度的豬肥膘制作發(fā)酵西式培根，并測定NAs含量，結果發(fā)現(xiàn)脂肪氧化能促進樣品中生物胺、NDMA及N-亞硝胺的生成。Sun Weiqing等[54]研究也發(fā)現(xiàn)，豬肉糜中NDEA的形成與蛋白、脂質氧化有關，脂質氧化能促進NDEA的形成且與蛋白氧化呈正相關?？梢?，脂質氧化能促進肉制品中NOCs的積累。

有學者對脂質氧化與NOCs形成的關系做了進一步研究，結果表明肉制品加熱后形成的氧化油脂也具有亞硝化能力：不飽和脂質能與亞硝酸鹽及其衍生物氮氧化物反應生成偽亞硝基不飽和脂類衍生物，該物質可在高溫下氧化分解形成亞硝化試劑，亞硝化試劑是形成NOCs的重要前體物質之一，其能與胺類，尤其是仲胺類物質反應生成NOCs[50,55]。Hotchkiss等[56]也認為氧化脂質能與NOx反應生成一種硝基-脂類衍生物，該產物可在一定的高溫處理條件下反應生成具有亞硝化能力的物質，其再通過亞硝化反應生成相應的N-亞硝胺。Liu Ruihai等[57]的研究證明了N2O3可加成到脂肪酸的碳碳雙鍵位置生成某種不飽和脂質衍生物，該物質可以在油炸過程中氧化分解形成亞硝化試劑氮氧化物，最后再與胺類物質反應形成NOCs。進一步地，有學者研究認為這可能是脂質氧化生成的產物誘導了NOCs的生成：脂肪氧化產物與亞硝酸鹽或氮氧化物反應生成相應衍生物（如2,3-二甲基-2-硝基-3-亞硝基丁烷），這些物質在加熱時反應形成亞硝化試劑N2O3，N2O3通過與胺類物質發(fā)生亞硝化反應最后形成NOCs[58]。2018年，熊鳳嬌等[59]通過在亞硝化模擬體系中添加油脂進一步研究脂質氧化對N-亞硝胺形成的影響，結果發(fā)現(xiàn)從含較高氧化程度的花生油和亞麻籽油（過氧化值分別為（28.52±0.16）mmol/kg和（27.45±0.19）mmol/kg）模擬體系中檢測到更高含量的NDMA和NDEA；在驗證實驗中，在模擬體系（亞硝酸鹽和二甲胺鹽酸鹽）中分別添加20%不同氧化程度的花生油（過氧化值分別為（10.26±0.21）、（18.74±0.13）mmol/kg和（33.20±0.17）mmol/kg），結果表明NDMA的生成量隨著花生油的氧化程度增加而逐漸增加，證明脂質氧化產物會促進NOCs的生成，該學者推測這可能是由脂質氧化產物丙二醛導致的。Kurechi等[60]在胺類-亞硝酸鹽模擬體系中加入0.025～0.1 mol/L的脂肪氧化產物丙二醛，結果表明丙二醛的添加能增加模擬體系中NDMA的生成量，且生成量是對照體系8.64 倍，因此認為脂質氧化能促進肉制品中NOCs的形成。綜上所述，脂質氧化能促進肉制品中NOCs的形成，主要是通過氧化產物與亞硝酸鹽反應生成亞硝化試劑，亞硝化試劑是重要的前體物質，其濃度的增加促進了NOCs的形成（圖2）。

圖2 脂質氧化形成NOCs的可能途徑Fig. 2 Possible pathways of lipid oxidation to form N-nitroso compounds

2.3 脂質氧化對晚期糖基化終末產物形成的影響

美拉德反應常為各類肉制品帶來良好的感官品質，但是在這些反應過程中常常伴隨一些潛在的有害物質產生，如在美拉德反應的最后階段中形成大量的復雜化合物AGEs。目前認為形成AGEs的主要途徑是美拉德反應。但研究表明AGEs的典型代表物羧甲基賴氨酸（carboxymethyl lysine，CML）和羧乙基賴氨酸（carboxyethyl lysine，CEL）的重要前體物質（如二羰基化合物）不僅能通過美拉德反應生成，還可以通過脂質過氧化及葡萄糖自氧化形成，這表明脂質氧化也能影響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質的肉制品中檢測到。劉玲等[62]研究了亞油酸對食品加工中AGEs形成的影響，結果發(fā)現(xiàn)亞油酸的添加會提高體系中丙二醛的生成量，進而促進了CEL的生成。Yu Ligang等[63]研究了氧化亞油酸對美拉德反應中CML和CEL形成的影響，結果表明在肌原纖維蛋白-葡萄糖反應體系中添加氧化亞油酸能顯著增加CML和CEL的含量；此外，該研究還發(fā)現(xiàn)賴氨酸-氧化亞油酸模擬體系中能形成AGEs，這表明氧化油脂可能具有與葡萄糖類似的作用，自身與氨基酸發(fā)生反應最后生成AGEs。進一步地，該學者研究了中式發(fā)酵香腸中AGEs的形成與脂肪氧化的關系，結果表明CML和CEL水平在很大程度上取決于香腸中脂肪的氧化，且脂肪氧化和美拉德反應在CML的形成中具有協(xié)同作用[64]。尉立剛[65]的研究表明，脂質氧化可促進香腸貯藏期間CML和CEL的生成。可見，脂質氧化是影響肉制品中AGEs形成的重要因素。

關于脂質氧化是如何作用于AGEs形成的，目前有學者提出了形成AGEs的脂質氧化途徑，在此途徑中脂質氧化形成的活性醛酮物質（如乙二醛、丙酮醛等）和氨基酸殘基發(fā)生羰氨反應形成相應的AGEs[66]。此外，脂質氧化反應還能通過與美拉德反應相互作用影響AGEs的生成：Pischetsrieder[67]認為脂質氧化產物烷氧自由基是脂質影響美拉德反應的重要橋梁；Han Lipeng等[68]報道脂質氧化形成的羥自由基可促進美拉德反應模型體系中CML的生成，但是對具體的作用機制并未詳細描述。此外，也有研究表明脂質氧化可能會抑制AGEs的形成：牛麗紅[69]的研究表明，在賴氨酸-核糖混合體系中加入油酸后再經過加熱處理會抑制體系中CML和CEL的生成，這可能是因為在羰氨反應體系中，油酸的存在能夠氧化葡萄糖從而減少參與美拉德反應的葡萄糖前體物質，亦或是油酸氧化形成的產物與與賴氨酸反應形成聚合體從而減少了參與羰氨反應的賴氨酸含量，最終抑制了體系中CML和CEL的生成；Zhu Zongshuai等[70]也發(fā)現(xiàn)脂質氧化產生的自由基、二羰基化合物能抑制AGEs的生成，并認為這是由于脂質氧化使肉肌纖維蛋白（主要是肌球蛋白）發(fā)生過氧化，導致肌球蛋白的重鏈“頭對頭”連接，輕鏈通過二硫鍵發(fā)生尾部連接，使得許多賴氨酸或精氨酸基團被掩埋在分子內部從而受到保護；因此，CML和CEL的形成被抑制。但朱麗紅[69]及Zhu Zongshuai[70]等的實驗并沒有否認脂質氧化對AGEs形成的促進作用，在上述實驗中觀察到的抑制效果可能抵消了促進的效果。綜上所述，脂質氧化能影響肉制品中AGEs的形成：1）促進效果，脂質氧化產物羰基化合物與氨基酸發(fā)生羰氨反應，從而促進AGEs的形成；2）抑制效果，可能是氧化產物通過與氨基酸反應生成聚合體或使蛋白質氧化，從而抑制了AGEs的形成（圖3）。

圖3 脂質氧化形成AGEs的可能途徑Fig. 3 Possible pathways of lipid oxidation to form advanced glycationend products

2.4 脂質氧化對多環(huán)芳烴形成的影響

在煙熏、燒烤、油炸及烘焙等高溫加工處理過程中，肉制品中蛋白質、脂肪和碳水化合物等有機化合物發(fā)生熱裂解，或接觸不完全燃燒物時，肉制品都會積累大量的PAHs[71]。Kao等[72]研究了15 種不同原料肉在炭烤過程中16 種PAHs的生成情況，結果表明PAHs的生成與烘烤時間、溫度和脂肪含量有關，其中脂肪含量越高，樣品中苯并[a]芘生成量越高。Stumpe-Vīksna等[73]采用幾種不同的煙熏木料處理肉制品并測定了相應煙熏肉中PAHs含量，結果發(fā)現(xiàn)用不同樹脂含量的木料煙熏肉制品能明顯影響肉制品中PAHs的積累，且采用樹脂含量更高的木料煙熏會使肉制品含更高水平的PAHs，該學者推測肉制品中PAHs的形成與脂質含量具有一定的關系。Saito等[74]研究測定了多種燒烤肉制品中PAHs的含量，結果發(fā)現(xiàn)富含脂肪的豬肉、鱒魚等樣品中能形成更多的PAHs。對于脂質影響肉制品中PAHs的含量且脂肪含量高的肉制品更易積累PAHs這一現(xiàn)象，一方面這可能是由于PAHs具有高度親脂性，使得PAHs更容易遷移擴散到肉制品內部形成富集[75]；另一方面，脂質能通熱裂解和熱聚合等反應途徑形成PAHs[76]；此外，脂質氧化也被認為能影響肉制品中PAHs生成。朱葉[77]研究了煎炸油中PAHs含量及其與油脂劣變指標的相關性，結果發(fā)現(xiàn)含多不飽和脂肪酸最多的大豆油樣品中能生成更多的苯并[a]蒽、?、苯并[b]熒蒽和苯并[a]芘等PAHs，且這4 類PAHs的生成量與脂質氧化產物的相關系數高達0.908，推測PAHs的生成可能與脂質氧化密切相關。

關于脂質氧化對PAHs形成的作用機制，有學者推測這可能是由于食品在高溫加工過程中脂肪酸發(fā)生氧化形成ROOH，而ROOH不穩(wěn)定，會通過分子內環(huán)化聚合生環(huán)狀化合物，然后形成苯環(huán)，當第一個苯環(huán)形成以后，通過乙炔的氫提取加成反應（H-abstraction-C2H2-addition，HACA）機理逐步實現(xiàn)芳香烴分子的生長和環(huán)化，最終形成PAHs[78]。Uriate等[79]將不同組分的食用油經高溫處理，結果發(fā)現(xiàn)亞麻酸和亞油酸等不飽和脂肪酸會氧化形成不飽和烷基苯，而不飽和烷基苯是PAHs的重要前體物質。Chen等[80]研究了模型脂質和食物脂質加熱過程中氧化降解產物和PAHs的形成，結果表明模型脂質樣品中能生成更多的脂肪酸氧化降解產物，且脂質不飽和脂肪度越高形成的氧化產物越多，PAHs的種類與數量也越多，相較于硬脂酸，在不飽和脂肪酸（如油酸、亞油酸、亞麻酸）體系中更容易發(fā)生分子內環(huán)化形成PAHs；反應體系中脂質氧化降解產物主要為短鏈烷烴、烯烴、醛、酮、酸和脂肪酸酯，此外，在氧化產物中發(fā)現(xiàn)了多種形式的含苯環(huán)化合物（如1-甲基多酚苯、2,5-二羥基苯甲酸甲酯、2,3-二甲基-4-戊基苯甲酸和苯甲醛等），苯是形成PAHs的前體物質，能與C4化合物反應生成萘和其他PAHs。綜上所述，脂質氧化能促進肉制品中PAHs的形成，氧化形成的多種產物能通過環(huán)化形成環(huán)己烯、苯基等環(huán)狀化合物等中間體，然后再形成各種PAHs（圖4）。

圖4 脂質氧化形成PAHs的可能途徑Fig. 4 Possible pathways of lipid oxidation to form polycyclic aromatic hydrocarbons

3 肉制品中脂質氧化的控制措施

上文主要綜述了脂質氧化對肉制品中HAs、NOCs、AGEs及PAHs 4 類有害物質的影響，本節(jié)對肉制品中控制脂質氧化的幾種措施進行概述，以期為通過控制脂質氧化進程來降低肉制品中4 類有害物質的積累提供參考。

3.1 選擇合理的脂肪添加量

肉制品中脂質氧化程度與其脂質的含量有著密切的關系。扈瑩瑩等[81]研究發(fā)酵香腸的脂質氧化發(fā)現(xiàn)，隨著脂肪添加量的增加，香腸中硫代巴比妥酸值呈現(xiàn)顯著上升趨勢；此外，脂肪添加量較高的發(fā)酵香腸中醛、酮、酸、醇、酯和烷烴類化合物的量也顯著增加，這表明香腸的脂質氧化程度隨著脂肪添加量的增加而變大。朱迎春等[82]將添加了不同脂肪添加量（0、10%、20%）的牛肉餅反復凍融，并測定各樣品的脂質氧化程度，結果表明脂質氧化程度隨著脂肪添加量的增加而加劇?？梢?，在肉制品的加工中應盡量選擇較小的脂肪添加量抑制脂質氧化的發(fā)生。但是，脂肪也能賦予肉制品特有的風味和口感，對于大多數肉制品而言又是不可或缺的主要成分之一。因此，在肉制品中選擇合適的脂肪添加量十分重要。

3.2 添加抗氧化劑

抗氧化劑可以有效地延長脂質氧化反應的誘導期、減緩脂質氧化速度，目前許多學者采用添加抗氧化劑的方式抑制肉制品中脂質氧化的進程，其中天然抗氧化劑更是備受青睞。Wang Yongli等[83]在干腌培根中添加植物多酚和α-生育酚，結果發(fā)現(xiàn)，相比未添加抗氧化劑的空白對照組，植物多酚和α-生育酚能顯著降低培根中脂質的氧化水平。Zhang Xuan等[84]研究藤茶提取物的抗氧化活性發(fā)現(xiàn)，該提取物具有很強的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除活性，將其添加到豬肉餅中能顯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，且抑制能力顯著大于二丁基羥基甲苯。綜上可知，在肉制品中添加抗氧化劑是控制脂質發(fā)生氧化的有效措施。

3.3 合理的加工溫度和時間

肉制品需要一定的溫度及時間使之熟制，其中脂質顯著受到加工溫度和時間的影響，一般而言，溫度越高，時間越長，脂質的氧化程度越高。Li Binbin等[17]將豬肥膘于不同的溫度下貯存6 h，結果發(fā)現(xiàn)豬肥膘的脂質氧化程度隨著溫度的增加呈顯著上升趨勢。許雪萍[85]采用蒸制、微波及煮制3 種熟制方式處理豬肉，結果發(fā)現(xiàn)3 種加工方式下豬肉的過氧化值、硫代巴比妥酸值和酸價均隨著加工時間的延長呈現(xiàn)增大的趨勢。綜上可知，肉制品加工過程中應選擇合理的加工溫度及時間。

3.4 改善包裝材料及方式

肉制品的包裝會直接影響肉制品貯存期間接觸氧氣和光照的機會。氧氣和光照是肉制品發(fā)生脂質氧化的重要影響因素：光照可引發(fā)脂質發(fā)生光氧化；而在光氧化和自由基鏈式反應過程當中，氧氣作為反應物之一起著重要的傳遞作用。史智佳等[86]研究發(fā)現(xiàn)，光照貯藏相較暗室儲藏能顯著促進金槍魚的脂質氧化，且光照的波長、強度均會影響肉制品中脂質的氧化程度。因此，采用避光性、隔氧性較高的材料進行適當的包裝（真空包裝、氣調包裝）能更能好地抑制肉制品發(fā)生氧化。

4 結 語

肉制品在加工過程中，常會產生HAs、NOCs、AGEs及PAHs等多種有害衍生物，使肉制品存在安全隱患。目前已有大量的研究聚焦于肉制品中HAs、NOCs、AGEs及PAHs的含量、危害與形成途徑等方面，多項研究表明，脂質氧化能夠影響肉制品加工過程中這4 類物質的積累。1）脂質氧化能促進HAs的形成：這可能是氧化產物與氨基酸發(fā)生Strecker降解反應，增加樣品中前體物質（Strecker醛、吡啶等）的濃度從而促進了HAs的生成。2）脂質氧化能促進肉制品中NOCs的形成：主要是通過氧化產物與亞硝酸鹽反應生成亞硝化試劑，然后與胺類物質反應生成NOCs。3）脂質氧化能影響肉制品中AGEs的形成：促進效果，脂質氧化產物羰基化合物與氨基酸發(fā)生羰氨反應，從而促進AGEs的形成；抑制效果，可能是氧化產物通過與氨基酸反應生成聚合體或使蛋白質氧化，從而抑制了AGEs的形成。4）脂質氧化能促進肉制品中PAHs的形成：氧化形成多種產物能通過環(huán)化形成環(huán)己烯、苯基等環(huán)狀化合物等中間體，然后再形成各種PAHs。

雖然目前已大致明確脂質氧化及其代謝產物能影響肉制品中HAs、NOCs、AGEs及PAHs這4 類化合物的生成，但是對于作用機制方面的研究還比較匱乏，脂質氧化如何作用于其形成途徑還有待深入探究。此外，目前關于肉制品中脂質氧化對有害物質影響的研究大多還停留在較為表面的階段，僅僅研究了脂質氧化與有害物質積累量的關系，并未對具體的作用機制進行深入探討；而關于作用機制方面的研究，大多采用模擬實驗的方式進行。在模擬實驗中，反應體系簡單，能很好的排除肉制品中其他因素的影響，進而可以明確地研究脂質氧化對蛋白質、氨基酸、美拉德反應及某種有害物質等的影響；但模擬體系畢竟與肉制品這一食物體系相差甚遠，不能直接將模擬實驗的結果等同于肉制品中的結果，應將這些研究代入至肉制品中加以驗證。肉制品是一個復雜的反應體系，研究脂質氧化對肉制品加工過程中某些有害物質形成的影響易受到食品中其他成分的干擾，因此，在某一確定的肉制品中，控制單一的變量對開展實驗尤為重要。近年來，蛋白質組學、脂質組學及代謝組學快速發(fā)展，可以對不同反應條件下的中間產物、終產物進行定量定性分析，這為探明脂質氧化對肉制品中HAs、NOCs、AGEs及PAHs等物質生成的作用機制提供了可能[24]。明確這些物質的形成機制及影響因素，采用有效的措施控制其積累，進而獲得更優(yōu)更安全的肉制品加工工藝是今后相關領域學者的共同目標。