辣椒、花椒等辛辣香辛料對肉制品風味影響的研究進展

王海帆，郭夢嫣，王玉潔，彭利娟，廖 鄂,2，王海濱,2,*，鄒愛軍，王 蕾

（1.武漢輕工大學食品科學與工程學院，湖北 武漢 430023；2.武漢輕工大學肉類加工與安全研究所，湖北 武漢 430023；3.武漢慧康利茲食品有限公司，湖北 武漢 430345）

自古以來，香辛料就是烹飪食品不可或缺的調味料。在現代食品工業中，香辛料的作用更為廣泛，除了在食品加工中能夠調味、增香、著色外，許多學者還發現香辛料具有抗氧化、抗炎癥、抑菌、抗癌等作用。近年來，全球香辛料的產量更是呈現不斷上升的趨勢，據聯合國糧食及農業組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）大數據顯示，全球香辛料總產量在2015年為234.3萬 t，2019年增長至277.0萬 t，近5 年來，全球香辛料總產量增長了18.2%。香辛料作為一種天然的食品添加劑，不僅是食品加工特別是肉制品加工領域必不可少的基料，還受到廣大消費者的青睞。香辛料不僅能改善肉制品的風味，還能抑制肉制品中微生物的生長，延長其保質期。因此，香辛料在肉制品中的應用研究已經成為肉制品加工領域的一個熱門方向。

在我國，辣椒、花椒等辛辣香辛料是最常見也是使用最多的香辛料，特別是在無辣不歡的川渝地區，小到家庭，大到各類肉制品加工企業，都能見到辣椒、花椒的使用。為了解辣椒、花椒等辛辣香辛料對肉制品風味的影響，筆者認為應當首先從辣椒、花椒等辛辣香辛料的風味物質著手，了解其風味成分以及在常見加工方式中的變化。因此，本文首先闡述了辣椒、花椒等辛辣香辛料的風味成分以及在水煮和熱油加工過程中的變化，然后闡述了辛辣香辛料在肉制品加工中的應用及其對產品風味的影響，介紹辣味的主要檢測方法，以期為本領域研究開發人員提供參考。

1 辛辣香辛料的風味成分

辛辣香辛料是一類以辛、辣味等強刺激性氣味為主的天然香辛料產品，其呈味成分多為含硫或酰胺類化合物。目前，根據GB/T 21725—2017《天然香辛料 分類》，我國使用的天然香辛料有67 種，其中辛辣香辛料有20 種，這類香辛料多取自植物的種子、果實、鱗莖、根和葉等部位。在肉制品加工以及烹飪中，常用的辛辣香辛料多為辣椒、花椒、胡椒、大蒜、蔥等。辛辣香辛料的作用主要是賦予肉制品麻辣鮮香風味，同時還能去除羊肉、牛肉等肉制品的腥膻味。此外，辛辣香辛料還具有減脂和抗菌等功效。

1.1 辣椒的特征風味成分

辣椒的特征風味成分為辣椒素，最早由Thresh分離得到，其分子式為CHNO，化學名稱為反式-8-甲基--香草基-6-壬烯酰胺，是一種香草酰胺類生物堿，主要存在于茄科植物辣椒及其變種。目前主要的辣椒素類物質有5 種，分別為辣椒素、二氫辣椒素、高辣椒素、降二氫辣椒素、高二氫辣椒素，其中辣椒素和二氫辣椒素約占總量的90%，是辣椒中最辛辣的物質，能賦予食品強烈的辛辣味道，其史高維爾值（Scoville heat unit，SHU）能達到1.6×10。辣椒的胎座和隔膜存在較多的辣椒素類物質，其次是果肉，種子和外果皮含量最低。此外，其含量也會受辣椒品種、種植環境和成熟度的影響。在辣椒的揮發性風味物質中，酯類和萜類物質是新鮮辣椒主要的揮發性風味物質，而在干辣椒中，其揮發性風味物質主要是醛類、脂肪類和萜類物質。這種變化的原因在于新鮮辣椒在干燥過程中發生了美拉德反應、酶水解、熱降解以及不飽和脂肪酸降解，最終導致了辣椒中揮發性風味物質的改變。

付楊等研究了干紅辣椒在水煮、熱油條件下辣椒素類物質含量的變化，結果表明，加工溫度對辣椒中的辣椒素類物質有正反兩方面的作用：一方面，在水溶液中，隨著溫度升高，能促進辣椒中的辣椒素類物質溶出；另一方面，當溫度過高時則會破壞辣椒素類物質。有研究認為，高溫可使辣椒組織破裂，以氣體形式釋放出表皮細胞中的辣椒素類物質，從而導致辣椒素類物質損失。而在油溶液中，釋放出的部分辣椒素類物質能夠被油包裹，從而降低其損失。周細軍等也得出類似的結論，認為提高油濃度可以減少辣椒素的損失。

1.2 花椒的特征風味成分

花椒麻味素是花椒中主要的風味物質，是一種鏈狀不飽和脂肪酸酰胺。目前在花椒中發現的酰胺類物質有20多種，如-山椒素、羥基--山椒素、-山椒素、羥基--山椒素、-山椒素等。其中-山椒素和-山椒素在口腔中能夠產生灼熱感，羥基--山椒素和羥基--山椒素能夠產生麻感，-山椒素能夠產生苦味。花椒果皮存在較多的花椒麻味素，其次是花椒花、花椒葉。目前，青花椒和紅花椒是最常使用的花椒類型。青花椒主要以香味為主，麻味稍弱；紅花椒則是以麻味為主，香味稍弱。經研究發現，青花椒麻味物質含量約是紅花椒的1/3。花椒揮發油是花椒主要的揮發性風味物質，其成分主要是檸檬烯、芳樟醇、大葉醇、月桂烯等。蒲鳳琳等分析了四川漢源青、紅花椒的揮發性風味物質，結果表明，青、紅花椒中都含有烴類、酯類和醇類等揮發性風味物質，二者不同之處在于，紅花椒中醇類化合物種類較青花椒豐富，這可能是青、紅花椒產生風味差異的原因之一。這一研究結果與高夏潔等對17 種不同產地花椒的研究結果相似。

公敬欣等探究了花椒麻味素在水煮、熱油兩種常見加工方式下的含量變化，結果表明，在水煮條件下，萃取率和熱損失是影響水溶液中花椒麻味素含量的主要因素。水煮時間較短時，水煮液中花椒麻味素含量逐漸升高，水煮時間超過1.5 h后，水煮液中花椒麻味素含量逐漸降低。這與袁小鈞等的研究結果相同。在熱油加工條件下，隨著時間的延長，花椒麻味素含量呈現出與水煮過程相似的先升后降的趨勢，在0.5 h達到峰值。楊瑞麗以自然晾曬和加熱干燥兩種方式干制花椒，研究發現，以自然晾曬方式干制花椒的得率高于加熱干燥，這表明花椒麻味素在較高溫度下會發生熱損失。

1.3 其他辛辣香辛料的特征風味成分

大蒜、大蔥、香茅、胡椒、洋蔥等也是常見的辛辣香辛料，這些香辛料大多含有不同程度的辛辣味道。洋蔥、大蒜、大蔥的特征性風味物質是含硫化合物，主要由-谷氨酰半胱氨酸經水解氧化生成的蒜氨酸、異蒜氨酸和丙基蒜氨酸等風味前體物質與催化其分解的蒜氨酸酶結合，經過一系列復雜的生物化學反應產生二烯丙基二硫醚、甲基丙烯基二硫醚等含硫化合物，使洋蔥、大蒜、大蔥呈現辛辣味道。胡椒的揮發性風味物質主要是胡椒精油，主要由萜烴、含氧萜烯以及芳香化合物組成。吳桂蘋和Leopold等研究發現，胡椒中的特征性風味物質主要來源于-石竹烯、檸檬烯、-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見的胡椒品種，白胡椒以辣味為主，香味稍弱，黑胡椒則以香味為主，辣味稍淡。生姜中的特征性風味物質主要是姜辣素和生姜揮發油，揮發油主要包括烯類、醛類、酸類、醇類和酯類成分。香茅中的揮發性風味物質與生姜類似，也含有烯類、醛類、醇類等，最主要的風味成分是檸檬醛。

幾種常見辛辣香辛料特征風味物質的化學結構見表1。

表1 幾種常見辛辣香辛料的特征風味物質Table 1 Characteristic flavor compounds of several common pungent spices

1.4 辛辣香辛料的非特征風味成分

辛辣香辛料除了含有其特征性風味物質外，還含有少量的游離氨基酸、有機酸以及核苷酸，它們在形成食品風味的過程中起著十分重要的作用：一方面是直接作為風味化合物呈現風味；另一方面可作為風味前體化合物，經一系列復雜的生物化學反應，間接對食品風味的形成產生貢獻。Huang Yan等對GB/T 21725—2017中規定的20 種辛辣香辛料風味物質的研究表明，在辛辣香辛料所含的游離氨基酸中，以精氨酸（Arg）、酪氨酸（Tyr）、纈氨酸（Val）、甲硫氨酸（Met）等苦味氨基酸為主體，而谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）兩種鮮味氨基酸以及絲氨酸（Ser）、丙氨酸（Ala）、甘氨酸（Gly）等甜味氨基酸含量相對較少。此外，這些辛辣香辛料還含有多種5’-核苷酸，如5’-鳥苷酸（5’-guanosine monophosphate，5’-GMP）、5’-肌苷酸（5’-inosine monophosphate，5’-IMP）、5’-腺苷酸（5’-adenosine monophosphate，5’-AMP）。盡管這些物質在辛辣香辛料的風味呈現效果中不占主導地位，但當加入食品中時，這些微量成分與食品中其他成分結合會產生生物化學反應，從而對食品復合風味的形成也產生一定的貢獻作用。這些風味物質不呈現主體風味的原因可能在于，一是它們含量較低，而辛辣風味物質的含量及其風味呈現效果明顯，掩蓋了這些非特征風味物質的風味；二是雖然某些非特征性風味物質含量較高，但由于其呈味閾值也相對較高，因此也難以呈現風味。

2 辛辣香辛料在肉制品加工過程中對其風味的影響

辛辣香辛料在肉制品加工過程中主要作用是賦予肉制品麻、辣、辛、香等風味。此外，由于宰殺后的原料肉具有較濃的血腥味，辛辣香辛料在一定程度上也可以去除這種異味，還能抑制異味揮發性物質產生，同時辛辣香辛料中可以對肉制品中的不良風味進行掩蔽從而達到抑臭除味的目的。因此，辛辣香辛料是肉制品加工中不可或缺的原料之一。辛辣香辛料對肉制品風味的影響并不僅僅取決于辛辣香辛料的風味成分，還取決于肉制品本身蛋白質、脂肪、水分以及碳水化合物等成分的性質。已有研究表明，辛辣香辛料的風味物質可以與肉中的肌原纖維蛋白結合，其結合量與肌原纖維蛋白的構象有關，而水分是二者結合必不可少的條件。此外，由于一些風味物質具有脂溶性，因此肉中脂肪可以作為這類物質良好的溶劑，提高肉制品對風味的保留。

2.1 辛辣香辛料特征風味成分對肉制品風味的影響

2.1.1 辛辣香辛料特征風味成分對醬鹵肉制品風味的影響

醬鹵肉制品作為我國傳統的肉制品，有著悠久的歷史，其制作流程大多是將原料肉預煮后，再添加各種香辛料和調味料進行鹵制。醬鹵肉制品加工過程中的關鍵環節是使用香辛料進行調味增香，不同的香辛料賦予了醬鹵肉制品不同的風味。目前，根據呈現的風味，醬鹵肉制品可分為咸鹵、五香、麻辣、紅燒4 種。醬鹵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、蔥、蓽撥等辛辣香辛料。在原料肉鹵制過程中，蔥類受熱后，辛辣味消失，會產生令人喜愛的甜味和香味，同時，蔥和蒜類也可以去除鴨肉以及牛羊肉的腥膻味；花椒、胡椒等含有香精油，在醬鹵肉制品中能夠起到增香、抑臭作用；辣椒、花椒、生姜等可以賦予醬鹵肉制品麻辣風味。此外，肉中的脂肪、蛋白質等成分溶出，發生脂肪酸氧化、蛋白質降解、Maillard反應和硫胺素降解等反應，產生風味物質和風味前體物質，這些物質進一步與辛辣香辛料的風味結合，形成醬鹵肉制品特有風味。在鹵制過程中，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鹵水中，隨著鹵制時間的延長和溫度的升高，這些風味物質一部分遷移擴散至原料肉中，與肉中的生物大分子相互作用，而另一部分風味物質由于溫度過高而發生熱損失。程琦等在對鹵制武漢鴨脖的研究中發現，鹵制45 min內，花椒中的-山椒素從鹵水中向鴨脖中的遷移比例呈現先升后降的趨勢，表明肉制品的鹵制時間并非越長越好，應根據香辛料的特性，在鹵制的不同時間點投入鹵湯中，這樣才能最大限度地發揮辛辣香辛料的作用。

2.1.2 辛辣香辛料特征風味成分對發酵肉制品風味的影響

發酵肉制品的歷史可追溯到2 000 年前，但在近幾十年相關研究才逐漸活躍起來，其是在自然或人工條件下，經微生物或酶發酵使原料肉發生一系列生物化學反應從而形成獨特風味的一類肉制品。發酵肉制品的風味主要來源于兩個方面，一是香辛料的調味增香，二是微生物發酵。香辛料所含的各種特征風味成分不僅可以賦予發酵肉制品良好的風味，還能促進肉制品在發酵過程中某些有益微生物的生長并抑制腐敗菌及致病菌的生長。原料肉中的一些有益微生物及內源酶在發酵過程中能夠使蛋白質、脂肪、碳水化合物等降解，從而產生酸類、醇類以及雜環化合物等芳香物質。

在發酵肉制品中，辣椒、花椒、胡椒、生姜、蔥等是最常使用的辛辣香辛料。已有大量研究表明，發酵肉制品中主要的風味物質是醛類、含硫化合物、酸類、醇類、萜類等，而這些風味物質也是花椒、胡椒、生姜、蔥等的特征性風味成分。牛爽采用同時蒸餾萃取結合氣相色譜-質譜聯用技術對發酵干香腸的揮發性風味進行分析，發現風味物質主要來源于黑胡椒和脂肪氧化。此外，胡椒等辛辣香辛料中錳含量較高，可以促進發酵肉制品中乳酸菌的生長和代謝，刺激乳酸的生成，從而對發酵肉制品的風味產生貢獻作用。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夠為發酵肉制品提供辣味與麻味外，還能起到抑菌的效果。郭麗等的研究結果表明辣椒素對金黃色葡萄球菌以及枯草芽孢桿菌有顯著的抑制效果。陳寧的研究結果表明，蒜氨酸及其降解產物對念珠菌和芽孢桿菌有抑菌作用。

2.2 辛辣香辛料非特征風味成分對肉制品風味的影響

辛辣香辛料中所含的多種游離氨基酸、有機酸以及核苷酸也能對肉制品的風味產生一定的貢獻。其中，游離氨基酸不僅能夠為肉制品提供鮮味和甜味，還能作為風味前體物質參與肉制品加工中復雜的生物化學反應。Daniels等的研究表明，在鴨湯中添加辛辣香辛料能夠促進肉制品中鮮味氨基酸的釋放。Zou Tingting等認為，甘氨酸、纈氨酸以及甲硫氨酸參與Maillard反應產生的醛類、酮類是肉制品重要的風味物質。也有研究發現，在肉制品加工中以一定比例的氯化鉀代替氯化鈉時，加入精氨酸和賴氨酸能夠掩蓋氯化鉀帶來的苦澀味。此外，有機酸及其鈉鹽也能有效提高雞湯的風味，尤其是琥珀酸及其鈉鹽；5’-IMP能夠提高食品的鹽度和鮮度，其不僅能夠賦予肉制品風味，還能減少肉制品加工中食鹽的添加量，達到減鹽的效果。5’-GMP也能夠提高食品的鮮味，這兩種5’-核苷酸是辛辣香辛料中主要的核苷酸，也是食品工業中呈味核苷酸二鈉的主要成分。因此可以推測，香辛料含有的這些非特征風味成分也會對肉制品產生上述影響。

3 辛辣香辛料及其加工肉制品中辣味分析檢測方法

辛辣香辛料在肉制品中主要是提供麻、辣、辛、香風味，在這幾種風味中，辣味最為突出。因此，檢測肉制品中的辣度對辛辣香辛料在肉制品的量化使用和風味控制尤為重要。

史高維爾感官評價法是評價辣味最為經典的方法，這種評價法具有設備簡單、費用低的特點，更為重要的是，該法能夠提供給實驗人員直接真實的辣味感官特性，這是其他儀器所不能替代的。近年來，隨著雜交技術的發展，辣椒出現了很多變種，因此，需要新的感官評價方法來評估食品中的辣味。Guzmán等建立了一種新的描述辣味的感官評價方法，制定出辣椒在品嘗過程中的5 個關鍵屬性（表2），系統性地評估了5 種馴化椒型及其14 種果型。

表2 辣味的5 個關鍵屬性及描述[58]Table 2 Five critical attributes and description of piquancy[58]

使用感官評價法評估食物的辣味的缺陷在于，評估的客觀性和準確性受到感官評估者個體敏感度和耐受性差異的限制。因此，隨著科學技術的發展，高效液相色譜、液相色譜-質譜聯用、電子舌等方法也逐漸運用到辣味物質的檢測中，從而彌補了上述缺陷。高效液相色譜法是GB/T 21266—2007《辣椒及辣椒制品中辣椒素類物質測定及辣度表示方法》規定的檢測辣椒及辣椒制品中辣度的方法，它能夠檢測出食品中辣椒素類物質，具有高分離度、高準確度等優點，能夠大批量地檢測樣品，是目前分析食品中辣椒素類物質的主流方法。而使用液相色譜-質譜聯用檢測辣椒素類物質既利用了液相色譜的高分離性，又結合了質譜的高靈敏性以及檢測速度快等優勢。但這兩種方法仍有缺陷：一是以上兩種方法大多以檢測到的辣椒素和二氫辣椒素含量作為評價食品辣味基礎，而食品中能產生辣味的物質較多，目前已知能夠產生辣味的物質有22 種，很難一一檢測；二是根據辣味形成機理，不同的辣味物質與人體內的辣椒素受體（transient receptor potential vanilloid 1，TRPV1）的親和力并不相同。Xiao Sa等的研究表明，辣味物質與TRPV1的親和力由高到底依次是辣椒素、山椒素、大蒜素。Zewdie等使用高效液相色譜檢測了絨毛辣椒（）和一年生辣椒（）中兩種辣椒素含量，研究結果表明，絨毛辣椒的真實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，采用高效液相色譜以及液相色譜-質譜聯用所檢測到的辣味物質并不能完全代表人體對辣味的真實感受。同樣，電子舌也存在類似的問題，其依靠不同辣味物質引起的人工脂膜電位變化差異來檢測辣味，但這種電位變化是否能代表真實的辣味還有待探究。

近年來，由于全球辣椒等辛辣香辛料交易量巨大，在交易過程中需要對各種辣椒及其制品品質快速定性定量分析，因此，各種快速檢測辣味的方法應運而生。Schmidt等在傳統的高效液相色譜法基礎上建立了一種新的檢測辣椒素及二氫辣椒素的超高液相色譜法，該方法不僅具有更高的分辨率，同時縮短了樣品的檢測時間，整個檢測過程僅需要1.7 min。Morozova等采用流動注射-庫侖陣列檢測器對辣椒提取物中的辣椒素進行電位分析，該方法能夠將辣椒素的分析檢測時間縮短至30 s。Sun Yucheng等研發了一種帶有激光誘導熒光檢測器的膠束電動色譜快速檢測技術，并以此檢測食品中的辣味物質，該方法除了具有靈敏度高、檢測速度快的特點外，還能同時檢測各種食品中的辣味物質。

4 結 語

辣椒、花椒等辛辣香辛料作為常見的天然香辛料，隨著的研究深入，發現其不僅能改善肉制品風味，還有一定的抗菌作用，因此在肉制品加工中可作為一類綠色食品添加劑使用。目前，國內對辛辣香辛料在肉制品風味影響方面的研究大多集中在肉制品風味物質的定性和定量上，對于辛辣香辛料是如何改善肉制品風味的機理方面研究還相對較少。此外，關于辛辣香辛料的辣味、麻味與酸、甜、苦、咸4 種基本味覺之間的相互作用還鮮見報道。鑒于當前的研究現狀，后續的研究可繼續探究辛辣香辛料對肉制品風味影響的機理以及辣味、麻味是否與酸、甜、苦、咸4 種基本味覺之間存在對比或協同作用，以期最大限度地發揮辛辣香辛料的調味增香作用。