王南

摘 要：2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑[4，5-b]吡啶（PhIP）是肉制品在高溫烹調(diào)加工過程中產(chǎn)生的含量較高的雜環(huán)胺類化合物。本文從PhIP的生物毒性、形成機(jī)制出發(fā)，探討不同加工條件對(duì)其形成的影響，總結(jié)分析該物質(zhì)的抑制措施，從而為相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：雜環(huán)胺；PhIP；形成機(jī)制；抑制措施

Abstract： PhIP （2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4，5-b]pyridine） is one of the most abundant heterocyclic amines detected in high-temperature cooked meat products. In this paper， the biological toxicity， formation mechanism， generation and control of PhIP are reviewed with the aim of providing a reference for related research.

Key words： heterocyclic amines； PhIP； formation mechanism； control measures

中圖分類號(hào)：TS251.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2014）10-0033-04

雜環(huán)胺是一類由蛋白質(zhì)含量較高的魚肉、畜禽肉等在高溫加工過程中通過美拉德反應(yīng)與自由基機(jī)制產(chǎn)生的低分子有機(jī)胺類化合物[1]。按照化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，雜環(huán)胺可分為氨基咪唑氮雜芳烴（即極性雜環(huán)胺）和氨基咔啉（即非極性雜環(huán)胺）兩類。2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑[4，5-b]吡啶（PhIP）是在300 ℃以下生成的吡啶類極性雜環(huán)胺，在烹調(diào)肉類中的含量較高，具有一定的毒性、致突變性及致癌性[2-4]。Lin等[5]的研究表明，PhIP可在肝臟內(nèi)代謝成N-乙酰氧基PhIP與DNA形成加合物，具有遺傳毒性；Kukiuchi等[6]發(fā)現(xiàn)，PhIP可引起大鼠體內(nèi)Acp基因的突變；PhIP的攝入在雜環(huán)胺類致癌性中起到約一半的作用[7]，國(guó)際腫瘤研究機(jī)構(gòu)因此將PhIP定為潛在致癌性物質(zhì)（2B類）[8]，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

近年來(lái)，關(guān)于肉制品中雜環(huán)胺類物質(zhì)總體的形成機(jī)制[9-10]、檢測(cè)方法[11-12]、加工條件影響[13-14]及其抑制措施[15-16]等方面均有相關(guān)研究報(bào)道。本文針對(duì)PhIP，從形成機(jī)制及影響因素出發(fā)，簡(jiǎn)要介紹其毒性作用，并著重對(duì)其作用機(jī)理及抑制措施進(jìn)行綜述，為相關(guān)研究提供參考。

1 PhIP的生物毒性

早在20世紀(jì)30年代末期，Widmark[17]就已發(fā)現(xiàn)從烤馬肉中提取出的雜環(huán)胺類物質(zhì)可誘發(fā)小鼠乳腺腫瘤。Turteltaub等[18]研究發(fā)現(xiàn)PhIP的致突變性是由肝臟內(nèi)細(xì)胞色素氧化酶P45OIAI與1A2進(jìn)行代謝活化產(chǎn)生。李萬(wàn)青[3]以腫瘤的主要抑制基因pl6作為生物標(biāo)記，采用顯微技術(shù)、熒光定量RT-PCR及生化分析等手段，從分子水平探究PhIP與大鼠胃組織的病理學(xué)改變關(guān)系；結(jié)果表明，PhIP可引起大鼠胃組織抗氧化酶活性下降及丙二醛（malondialdehyde，MDA）水平升高，以及蛋白質(zhì)羰基（protein carboyl，PCO）含量和DNA與蛋白質(zhì)交聯(lián)率（DNA-protein crosslinks coefficient，DPC）增高，同時(shí)對(duì)大鼠胃組織細(xì)胞脂質(zhì)、蛋白質(zhì)產(chǎn)生毒性損傷，并且抑制大鼠胃組織pl6基因表達(dá)，使pl6基因DNA甲基化，此反應(yīng)可能抑制了蛋白的表達(dá)，致使pl6蛋白失活，繼而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的過度增殖，造成大鼠胃組織損傷，進(jìn)一步引發(fā)癌變。此外，大量動(dòng)物性實(shí)驗(yàn)表明，PhIP可致使動(dòng)物多種器官及組織發(fā)生突變及腫瘤。Archer等[19]研究認(rèn)為PhIP對(duì)前列腺癌具有潛在作用；Nakai等[20]發(fā)現(xiàn)PhIP可間接促進(jìn)小鼠肺部癌細(xì)胞的增殖與擴(kuò)散，引發(fā)肺部腫瘤產(chǎn)生；Bandaru等[21]的研究也表明PhIP可誘導(dǎo)大鼠基因突變，導(dǎo)致結(jié)腸腫瘤；同時(shí)，PhIP亦可誘導(dǎo)小鼠鱗狀細(xì)胞癌ras突變，結(jié)腸腫瘤的Apc、Ctnnbl、lacⅠ基因突變，結(jié)腸和乳腺腫瘤的微衛(wèi)星不穩(wěn)定性及雜合性丟失等[22]。

2 PhIP的形成機(jī)制

最初發(fā)現(xiàn)的PhIP物質(zhì)是從煎烤碎牛肉中分離出來(lái)的，如今，人們已在牛肉、魚肉、豬肉、羊肉等原料肉中一一檢測(cè)出來(lái)。而在相同處理及檢測(cè)條件下，在雞肉中的含量一般比其他肉多[23]，其原因可能是雞肉中的氨基酸種類有利于PhIP的產(chǎn)生。

一般來(lái)說，雜環(huán)胺是由糖類、肌酐和氨基酸通過復(fù)雜的美拉德自由基反應(yīng)過程生成的。氨基咔啉類可由肌酐、葡萄糖分別與甘氨酸、蘇氨酸、丙氨酸在高溫下產(chǎn)生[24-25]，與非極性雜環(huán)胺的形成有所不同的是，生成PhIP的前體物中苯丙氨酸與肌酐的反應(yīng)較為重要，此猜想已通過模型體系[26]及干加熱13C標(biāo)記[27]證明得出。而葡萄糖對(duì)于PhIP的影響因加熱體系的條件而不同，在液體模型下，葡萄糖對(duì)PhIP的含量有重大影響，但在干熱體系中影響不大。Manabe等[28]發(fā)現(xiàn)，加熱肌酐、苯內(nèi)氨酸和乙醛或核酸的混合物可產(chǎn)生PhIP物質(zhì)。以苯丙氨酸作為前體物的模型中，苯丙氨酸首先通過美拉德反應(yīng)生成Strecker醛-苯乙醛，醛類再與肌酐通過醇醛縮合反應(yīng)隨后脫水形成縮合物。此外，還有研究證實(shí)亮氨酸、異亮氨酸與酪氨酸也是PhIP生成的前體物質(zhì)[26-29]，廖國(guó)周等[9]研究了在相同處理?xiàng)l件下不同前體物濃度對(duì)雜環(huán)胺形成的影響，結(jié)果表明，PhIP的形成量與原料肉中肌酸和葡萄糖的濃度比存在顯著相關(guān)性，當(dāng)原料肉中肌酸與葡萄糖的濃度比大約為0.89～9.84之間時(shí)，隨著還原糖含量的增加，PhIP的形成量隨之減少。實(shí)驗(yàn)同時(shí)證明了前體物濃度及其之間的物質(zhì)的量比對(duì)雜環(huán)胺形成的重要性[30]。梅競(jìng)博[31]認(rèn)為，PhIP結(jié)構(gòu)吡啶基團(tuán)中氮原子主要來(lái)源于肌酐的氨基與中間體的含氧基團(tuán)反應(yīng)、苯丙氨酸中的氨基和游離氨等。

3 不同加工條件對(duì)PhIP形成的影響

肉制品在烹調(diào)加工過程中雜環(huán)胺的產(chǎn)生量不僅與前體物種類及濃度有相關(guān)性，而且還與加工方法、溫度、處理時(shí)間密不可分。

3.1 加工方法

碳烤、油炸等直接與明火接觸的烹調(diào)加工方式，可使肉制品表面自由水快速流失且引起褐變反應(yīng)，有助于雜環(huán)胺的生成。郭海濤[14]比較了烘烤、油炸、煎炸和醬鹵4 種加工方式對(duì)羊肉餅中雜環(huán)胺形成的影響，發(fā)現(xiàn)PhIP在油炸方式下生成量最高，可達(dá)2.6 ng/g以上。而牛排在成熟與過熟時(shí)顯示，PhIP的含量在燒烤條件下均比鍋煎和烘烤多，分別為7.3 ng/g和30.0 ng/g[32]。其他原料肉類也顯示出類似的現(xiàn)象，廖國(guó)周[1]研究了鴨肉在碳烤、油炸、烘烤、微波、蒸煮和煎烤幾種加工方法，發(fā)現(xiàn)各種加工方法中煎烤產(chǎn)生的雜環(huán)胺最多，而PhIP在煎烤與碳烤中比較容易生成。同樣的結(jié)果，Sinha等[33]在雞肉中也有報(bào)道，他發(fā)現(xiàn)煎烤雞肉中PhIP含量高達(dá)70 ng/g。

3.2 加工溫度

肉制品中雜環(huán)胺的含量隨加工溫度升高而顯著增加。豬肉餅在140、160、180、200、220 ℃條件下油炸5 min檢測(cè)雜環(huán)胺含量的研究發(fā)現(xiàn)[31]，在140～160 ℃之間時(shí)，PhIP沒有明顯的檢出，而在180～220 ℃溫度范圍內(nèi)，其含量隨溫度的升高而增加，220 ℃時(shí)含量高達(dá)236.160 ng/g。Liao Guozhou等[34]在100、125、150 ℃條件下煎炒豬肉，高效液相色譜檢測(cè)結(jié)果表明，當(dāng)溫度為100 ℃時(shí)，沒有檢測(cè)到PhIP的存在，而在100～150 ℃之間，PhIP的生成量與溫度之間存在明顯相關(guān)性，即隨著溫度升高，PhIP的含量增加。與以上結(jié)果相同，楊洪生等[35]考察了草魚魚糜在140、160、180、200 ℃油炸溫度對(duì)雜環(huán)胺含量的影響，其中PhIP隨著加工溫度的升高，含量也不斷升高。烹調(diào)溫度不僅對(duì)肉類成品中雜環(huán)胺類化學(xué)物的生成量有影響，還對(duì)鍋內(nèi)殘留物中的雜環(huán)胺含量有影響，鄭國(guó)慶[36]研究發(fā)現(xiàn)，在225 ℃時(shí)小牛排成品及其鍋內(nèi)殘留量中，PhIP含量均比溫度為150 ℃時(shí)多10 倍以上。

3.3 加工時(shí)間

加工時(shí)間對(duì)雜環(huán)胺形成的影響要小于溫度。在相同溫度（180 ℃）條件下，將豬肉樣品分別油炸0～10 min，當(dāng)油炸5 min后，雜環(huán)胺物質(zhì)開始顯著產(chǎn)生，當(dāng)油炸10 min時(shí)，PhIP生成速率最快，且生成量最大，含量為5 min時(shí)10 倍左右[31]。Balogh等[37]也發(fā)現(xiàn)，碎牛肉餅中PhIP的含量在每面煎10 min時(shí)要比每面煎6 min時(shí)多3～6倍。羊肉餅在烘烤、油炸與煎炸時(shí)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，雜環(huán)胺的含量不斷升高，每種加工方式中PhIP的含量均為最高，當(dāng)油炸時(shí)間為3 min時(shí)，PhIP含量可高達(dá)32.24 ng/g，遠(yuǎn)比其他雜環(huán)胺含量高幾十倍[14]。

4 肉制品中PhIP的抑制措施

中華飲食文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，肉類烹飪加工與消費(fèi)方式多種多樣，燒烤、油炸等傳統(tǒng)的高溫加工過程中，肉制品本身容易產(chǎn)生雜環(huán)胺類化學(xué)物，雖然含量只有ng/g級(jí)別，但長(zhǎng)期攝入也可能對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。除采取合理的烹調(diào)方式[38]、降低烹調(diào)溫度、縮短加工時(shí)間外，合理添加一些香辛料、抗氧化劑、植物提取物等以抑制雜環(huán)胺產(chǎn)生成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

4.1 香辛料

香辛料中含有大量的抗氧化物質(zhì)，如酚類化合物具有清除自由基、淬滅單線態(tài)氧和螯合金屬離子的能力，與肉制品在加工過程中雜環(huán)胺形成具有一定的相關(guān)性[39]。大蒜中含硫化合物及大蒜素對(duì)雜環(huán)胺的抑制具有明顯效果，據(jù)報(bào)道，100 g牛肉餅中加入15 g大蒜，PhIP抑制率即可達(dá)到60%以上[40]。呂美[41]研究表明，3%高良姜對(duì)煎烤牛肉餅中的PhIP抑制率可達(dá)100%，使用50%陳皮也可達(dá)到同樣效果。而桂皮卻可誘發(fā)其中PhIP含量的增加。而對(duì)于燒雞雞肉及雞皮，良姜卻有促進(jìn)PhIP生成的作用[42]。與此類似，Dama?ius等[43]也發(fā)現(xiàn)，5%羅勒和牛至可導(dǎo)致牛肉中PhIP的含量增加。由40 mg/mL陳皮提取液處理過的牛肉干中檢測(cè)到PhIP含量與對(duì)照組有顯著差異

（P<0.05），其含量由對(duì)照組中（8.08±0.35）ng/g下降到（1.66±0.45）ng/g，抑制率達(dá)到79.5%[44]。郭海濤等[12]經(jīng)過比較生姜、大蒜、洋蔥和檸檬4 種物質(zhì)對(duì)羊肉餅中雜環(huán)胺含量的影響后，得出這4種物質(zhì)分別可抑制35.9%、49.7%、52.7%和55.7% PhIP。

4.2 抗氧化劑

維生素及黃酮類化合物等天然抗氧化劑均已被證實(shí)在烹飪過程中對(duì)雜環(huán)胺的產(chǎn)生具有抑制作用。Cheng等[45]分別考察了12 種酚類對(duì)牛肉中雜環(huán)胺含量的抑制作用，結(jié)果顯示，黃酮類化合物如槲皮素、柚皮苷、表兒茶素、茶黃素等均可抑制PhIP的產(chǎn)生，而酚酸類化合物如鼠尾草酸的存在卻增加其含量。Haskaraca等[15]研究表明，綠茶浸泡后的炸雞翅與炸雞腿肉中PhIP含量均有明顯的降低。Quelhas等[46]也在綠茶浸泡過后的牛肉中得出同樣結(jié)果，且進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，其含量也有明顯變化。追究其原因，發(fā)現(xiàn)綠茶中含有的沒食子兒茶素沒食子酸酯是通過淬滅活性羰基來(lái)抑制PhIP的形成，從而阻斷了苯乙醛與肌苷酸進(jìn)一步反應(yīng)形成PhIP[45]。梅競(jìng)博[31]研究了0.100 g/kg的竹葉抗氧化物溶液對(duì)豬肉中PhIP的含量影響，發(fā)現(xiàn)在0.100 g/kg竹葉抗氧化物溶液添加量條件下，竹葉抗氧化劑對(duì)PhIP的產(chǎn)生有明顯的抑制作用，但隨著油炸時(shí)間的增加，抑制作用減弱。VE對(duì)肉制品中雜環(huán)胺的產(chǎn)生也有一定的抑制作用。Faulkner[47]在煎烤碎牛肉餅中添加相當(dāng)于脂肪含量的1%的VE，發(fā)現(xiàn)可抑制80% PhIP的形成，同時(shí)還可減少70%的致突變性。除維生素外，迷迭香油樹脂也已被證明可抑制44%的PhIP的生成[48]。

4.3 植物提取物

多年來(lái)，諸多學(xué)者對(duì)各種植物中的抗氧化物質(zhì)進(jìn)行提取并應(yīng)用于雜環(huán)胺控制中，取得良好的效果。Lee等[49]用特級(jí)初榨橄欖油預(yù)先與牛肉攪拌，用平底鍋將牛排在200 ℃條件下煎制10 min，高效液相色譜結(jié)果顯示，牛排烹調(diào)前加入2～6 g橄欖油，PhIP含量由96.62 ng/g降到35.31 ng/g，而高于6 g時(shí)，含量降低不明顯，甚至有增加的趨勢(shì)，原因可能是過量的油脂會(huì)增加美拉德反應(yīng)中吡嗪和醛的增加。廖國(guó)周[1]對(duì)比了不同濃度的VE、葡萄籽提取物及槲皮素對(duì)煎烤羊肉中雜環(huán)胺含量的抑制作用，與對(duì)照組相比，0.5%的葡萄籽提取物對(duì)PhIP的抑制作用明顯，形成量減少了30%，而0.1%的葡萄籽提取物及0.05%的VE與對(duì)照組的差異性不明顯。此外，一些學(xué)者還對(duì)蘋果、菠蘿等水果提取物的抑制作用進(jìn)行了研究，結(jié)果也表現(xiàn)出差異性不等的抑制作用[50]。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著當(dāng)今社會(huì)對(duì)飲食健康的重視，人們對(duì)烹調(diào)肉類中雜環(huán)胺的研究也逐漸增多。不僅在檢測(cè)方法上，已尋找出更加準(zhǔn)確、方便、先進(jìn)的分析技術(shù)，隨著更加深入的研究，雜環(huán)胺的形成機(jī)制、影響因素也逐漸清晰，所以發(fā)掘出更多的抑制措施或控制技術(shù)也顯得尤為重要。本文從高溫加工肉制品中PhIP的生物毒性及形成機(jī)制出發(fā)，總結(jié)探討了不同加工條件對(duì)其形成及含量的影響，并且對(duì)近年來(lái)的抑制措施進(jìn)行分析歸納，為降低雜環(huán)胺含量、提高肉制品的安全性提供依據(jù)，對(duì)以后建立出一個(gè)適用于PhIP及其他類雜環(huán)胺控制與分析標(biāo)準(zhǔn)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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