尤海琳，姜璐，劉鍇鍇，梁樹英，趙慧，胡建恩，盧航

(大連海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 大連，116023)

磷脂(phospholipids，PL)是一類廣泛存在于自然界中的含磷脂質(zhì)，是生物膜的重要組成部分，也是構(gòu)成生命的物質(zhì)基礎(chǔ)之一[1]。其生理活性較為豐富，在食品、保健品、醫(yī)藥以及飼料行業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛[2-3]。

海洋磷脂(marine phospholipids)是指來(lái)源于海洋生物的磷脂，其Sn-2位上的脂肪酸由多不飽和脂肪酸組成[4-5]，尤其是n-3長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸(long-chain polyunsaturated fatty acid, LC PUFA),如二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid，DHA)、二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid，EPA)等，具有促進(jìn)嬰兒大腦發(fā)育和預(yù)防多種疾病等功能[6-9]。海洋磷脂因其磷脂酰乙醇胺/氨基酸的伯胺基團(tuán)與脂質(zhì)氧化產(chǎn)物之間進(jìn)行非酶促褐變反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生抗氧化化合物，并且海洋磷脂和α-生育酚之間具有較好的協(xié)同作用[10]，因此表現(xiàn)出較好的抗氧化性。CANSELL等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在酸性條件下，海洋磷脂脂質(zhì)體的穩(wěn)定性更高。此外，海洋磷脂在食品加工過(guò)程中具有較好地食品強(qiáng)化功能[12-14]，也是乳液制備的天然表面活性劑，如海洋磷脂乳液可以用作富含n-3 LC PUFA油的有效載體[15-16]。

海洋磷脂廣泛存在于水產(chǎn)品中，因其n-3長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸的含量高，在加工和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中易發(fā)生脂質(zhì)氧化反應(yīng)、非酶促褐變反應(yīng)等。一方面，反應(yīng)生成的產(chǎn)物會(huì)引起水產(chǎn)品的酸敗，降低食品的品質(zhì)和風(fēng)味；另一方面適當(dāng)?shù)腜L氧化，提供了脂質(zhì)來(lái)源的前體物質(zhì)(如二聚體、氧化聚合化合物、Strecker降解產(chǎn)物、吡咯化產(chǎn)物等)，有益于食品獨(dú)特風(fēng)味的形成。因此，該文針對(duì)海洋磷脂氧化及其在食品風(fēng)味中的作用進(jìn)行綜述，以期為深入研究食品特征風(fēng)味物質(zhì)形成提供參考。

1 海洋磷脂的降解

1.1 海洋磷脂的組成

PL分為甘油磷脂與鞘磷脂兩大類，分別由甘油和鞘氨醇構(gòu)成。每一個(gè)磷脂分子都是由親水的極性頭部和親脂的非極性尾部組成。天然存在的磷酸甘油酯都具有相同的主體構(gòu)型，即由2條脂肪酸鏈構(gòu)成尾部和含有磷的極性頭部。甘油磷脂之間的主要差別是PL極性頭部的形狀、電荷量和分子量的差異，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 甘油磷酯的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of glycerophospholipid

而鞘磷脂是含硝氨醇或二氫鞘氨醇的磷脂，其分子不含甘油，是1分子脂肪酸以酰胺鍵與鞘氨醇的氨基相連，基本結(jié)構(gòu)如圖2所示，鞘磷脂之間的差別主要是磷脂極性尾部碳鏈長(zhǎng)短 (C14-C24)、雙鍵數(shù)目與構(gòu)型、碳鏈分支 (異-和反異-)等。每一分子的磷脂都不是單一的化合物，絕大多數(shù)磷酸甘油酯Sn-1位上以飽和脂肪酸為主，而Sn-2位上以不飽和脂肪酸居多[17]。

圖2 鞘磷脂的結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of sphingomyelin

海洋動(dòng)物中的磷脂以含雙不飽和鏈的化合物為主，其中含量最豐富的是磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine，PC)，其次是磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine，PE)，以及一些其他小分子的PL，如磷脂酰肌醇(phosphatidylinosidol，PI)，磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine，PS)，鞘磷脂(sphingomyelin，SPM)和溶血卵磷脂(lysoph-osphatidylcholine，LPC)等。

1.2 海洋磷脂的水解

海洋磷脂主要通過(guò)水解和氧化的途徑發(fā)生降解。通常在水存在或冷藏條件下發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生溶血卵磷脂、游離脂肪酸和甘油磷脂等混合物。其中溶血卵磷脂繼續(xù)發(fā)生降解，生成甘油磷酸化合物作為PL水解的終產(chǎn)物[18-19]。其代謝產(chǎn)物脂肪酸(fatty acid)中含有大量的ω-3系列的亞麻酸和ω-6系列的亞油酸，是人體不可缺少的必需脂肪酸[20-22]。卵磷脂代謝產(chǎn)物中還含有膽堿(choline)，膽堿是1種季胺堿，具強(qiáng)堿性，參與乙酰膽堿的組成，影響著腦和周圍神經(jīng)組織中乙酰膽堿的水平[23]，且能夠降低脂肪沉積，是維持生命和生長(zhǎng)的必需物質(zhì)[24]。LU等[25-26]研究發(fā)現(xiàn)，磷蝦油在儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生水解反應(yīng)，使得PL含量降低、游離脂肪酸含量上升，而在磷蝦油加工階段，游離脂肪酸的含量隨非酶褐變反應(yīng)的進(jìn)行而顯著減少，甘油酯含量變化卻不明顯，說(shuō)明PL水解為后續(xù)的氧化和風(fēng)味物質(zhì)的形成提供了脂質(zhì)來(lái)源的前體物質(zhì)[25,27]。

1.3 海洋磷脂的氧化

脂質(zhì)氧化、非酶促褐變反應(yīng)是海洋磷脂中重要的氧化反應(yīng)，海洋磷脂中n-3 LC PUFA的含量高，極易發(fā)生氧化反應(yīng)。n-3多不飽和脂肪酸的自動(dòng)氧化通過(guò)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，可以分為3個(gè)階段：鏈起始、鏈中間和鏈終止。氧化后的PL產(chǎn)生具有不同極性、穩(wěn)定性和分子量的多種化合物[28]。這些化合物可分為分子量與不飽和脂質(zhì)分子相似的化合物以及揮發(fā)性化合物，如醛、碳?xì)浠衔?、醇和酮等。而PL在高溫、金屬離子存在時(shí)或在氧化的加速階段，會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)及氧化聚合反應(yīng)，生成二級(jí)氧化產(chǎn)物，即氧化聚合化合物，如二聚體或聚合物，它們是通過(guò)2個(gè)或多個(gè)脂質(zhì)基相互作用形成的，分子量高于最初的脂質(zhì)分子量。

而最常見(jiàn)的非酶褐變反應(yīng)是美拉德反應(yīng)。PL可以顯著減少美拉德反應(yīng)產(chǎn)物(主要是含硫化合物)的形成及提供揮發(fā)性化合物如羰基或醇等，使得含有PL的食品風(fēng)味、顏色、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值發(fā)生重大變化[29-30]。THOMSEN等[31]在研究磷蝦油與魚油的脂質(zhì)氧化和非酶褐變反應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)海洋磷脂的非酶褐變反應(yīng)受化學(xué)組成(PE和氨基酸殘基水平)以及提取過(guò)程(溫度和條件)的影響，發(fā)現(xiàn)在有氨基酸殘基存在或溫度升高時(shí)，脂質(zhì)氧化產(chǎn)物含量升高，非酶褐變反應(yīng)加快。MOZURAITYTE等[32]在研究鱈魚磷脂的非酶褐變反應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)非酶褐變主要分為兩部分：吡咯化形成吡咯；在氨基酸殘基存在條件下，則發(fā)生Strecker降解。

2 海洋磷脂的氧化對(duì)食品風(fēng)味的影響

風(fēng)味是消費(fèi)者鑒定食品品質(zhì)的重要感官指標(biāo)之一，風(fēng)味形成的前體物質(zhì)大多來(lái)源于食品本身，主要是通過(guò)脂質(zhì)氧化降解、非酶褐變反應(yīng)產(chǎn)生。其中脂質(zhì)氧化降解能夠賦予食品特殊的芳香香氣、而非酶褐變反應(yīng)為肉香味的形成提供風(fēng)味共性物質(zhì)。熱反應(yīng)對(duì)食品風(fēng)味的形成具有促進(jìn)作用，當(dāng)食品處于較高溫度時(shí)，許多風(fēng)味前體物質(zhì)將會(huì)發(fā)生降解，生成大量以反應(yīng)中間體形式存在的初級(jí)降解產(chǎn)物，此類中間反應(yīng)體將會(huì)繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成大量特殊的香氣化合物。海洋磷脂是水產(chǎn)品風(fēng)味形成中重要的前體物質(zhì)[33-34]，其中PL脂質(zhì)體不飽和酰基鏈的氧化降解是產(chǎn)生揮發(fā)性香味的重要途徑之一[35]。劉奇等[36]研究發(fā)現(xiàn)，鱘魚中腥味物質(zhì)的產(chǎn)生與魚肉腐敗變質(zhì)、脂肪酸氧化降解有關(guān)，脂溶性物質(zhì)(特別是磷脂)腥味物質(zhì)較多；楊晶等[37]研究魚肉中的PL發(fā)現(xiàn)，PL在脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用，PL的氧化降解及其產(chǎn)物進(jìn)一步分解后生成大量的揮發(fā)性物質(zhì)，包括羰基類化合物、醇類、烴類等，提高了魚的芳香風(fēng)味。所以食品中的PL類物質(zhì)氧化反應(yīng)對(duì)食品風(fēng)味的形成和品質(zhì)變化具有十分重要的作用，一方面PL的氧化能引起水產(chǎn)品中脂肪酸的酸敗，產(chǎn)生哈喇味；另一方面適當(dāng)?shù)腜L氧化，提供了脂質(zhì)來(lái)源的前體風(fēng)味物質(zhì)，有益于食品獨(dú)特風(fēng)味的形成，引起人們的食欲。

2.1 海洋磷脂中脂質(zhì)氧化對(duì)食品風(fēng)味的影響

在高溫或有過(guò)渡金屬離子存在時(shí)，PL中不穩(wěn)定的脂質(zhì)過(guò)氧化氫將會(huì)分解，生成過(guò)氧化物和烷氧基自由基[4]。并且烷氧基自由基的β鍵繼續(xù)斷裂，生成各種形式的短鏈二級(jí)氧化揮發(fā)物[38]。盡管n-3 LC PUFA本身的氧化產(chǎn)物是無(wú)味的，但是這些氧化產(chǎn)物繼續(xù)分解，產(chǎn)生具有低氣味閾值的醛、酮、醇等[39-40](如(E)-2-辛烯醛、2-壬烯醛、(Z)-4-癸烯醛、2-十一烯醛1-戊烯-3-酮、苯甲醛、2-戊呋喃、2-庚酮、(Z)-4-庚烯醛等，其中2-十一烯醛1-戊烯-3-酮的含量最高)揮發(fā)性氧化產(chǎn)物，當(dāng)其含量達(dá)到一定時(shí)，將會(huì)影響n-3 LC PUFA食物的風(fēng)味、味道和總體質(zhì)量，降低食品的品質(zhì)。其中醛類化合物主要來(lái)源于脂質(zhì)的氧化降解，一般閾值較低，具有很強(qiáng)的揮發(fā)性和脂肪香味；酮類化合物大多是不飽和脂肪酸受熱氧化和降解的產(chǎn)物，其閾值也較低，常常使食品產(chǎn)生清香氣味；醇類化合物是脂質(zhì)中醇還原酶將醛類化合物和酮類化合物等還原為相應(yīng)的醇(飽和醇和不飽和醇類化合物)，一般閾值較高，當(dāng)其飽和醇類化合物含量低時(shí)，對(duì)食品風(fēng)味的貢獻(xiàn)比較小，但因其不飽和醇閾值較低，能夠使海產(chǎn)品產(chǎn)生蘑菇味和金屬味[41]。張迎陽(yáng)等[42]研究脂質(zhì)氧化分解聚合發(fā)現(xiàn)，高溫協(xié)同金屬離子可以使食品得到更好的感官品質(zhì)。PL脂質(zhì)氧化降解產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)，對(duì)食品整體風(fēng)味的形成及改善食品品質(zhì)十分重要。

2.2 海洋磷脂中的脂質(zhì)氧化聚合對(duì)食品風(fēng)味的影響

PL在高溫或氧化加速階段，會(huì)發(fā)生氧化聚合反應(yīng)。氧化聚合反應(yīng)產(chǎn)生的棕色氧化聚合物是海洋PL中PC的褐變產(chǎn)物，主要是因?yàn)镻C分子中含有大量多不飽和脂肪酸二十二碳六烯酸(DHA)，其極易在光、氧、熱條件下發(fā)生氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致脂質(zhì)氧化產(chǎn)物發(fā)生氧化聚合。UEMATSU等[43]認(rèn)為，脂肪酸不飽和程度的增加導(dǎo)致非酶褐變反應(yīng)的增加。吳寶森等[44]研究發(fā)現(xiàn)在加工、貯藏和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，PL極容易發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，影響食品的品質(zhì)；氧化生成的初級(jí)產(chǎn)物及次級(jí)產(chǎn)物化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，容易與其他成分(蛋白質(zhì)、氨基酸、金屬離子、血紅素、抗氧化添加劑等)發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，產(chǎn)生食品獨(dú)特的風(fēng)味。吳娜等[45]研究了中華絨螯蟹蒸制前后可食部位中脂質(zhì)及脂肪酸的含量變化，探討蒸制過(guò)程中關(guān)鍵香氣物質(zhì)形成與脂質(zhì)組成變化間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)PE在熱氧化條件下，其脂肪酸關(guān)鍵香氣形成的前體物質(zhì)(C17∶1n-7、C18∶1n9-c、C22∶1n-9和C18∶2n-6c)等含量顯著下降。

2.3 海洋磷脂的非酶褐變反應(yīng)

美拉德反應(yīng)是羰基化合物(尤其是還原糖)與氨基化合物(蛋白質(zhì)、氨基酸等)之間的復(fù)雜反應(yīng)。在體外構(gòu)建美拉德反應(yīng)模型中，添加PL的美拉德反應(yīng)風(fēng)味比不添加PL的風(fēng)味要好，因?yàn)楹Ｑ罅字趸?，提供了脂質(zhì)來(lái)源的前體物質(zhì)，有益于食品獨(dú)特風(fēng)味的形成[26]。海洋磷脂氧化參與非酶褐變反應(yīng)主要以吡咯化形成吡咯和Strecker降解為主，兩者都會(huì)影響食品的品質(zhì)與風(fēng)味。

2.3.1 海洋磷脂中吡咯化

吡咯是PL中的伯胺基團(tuán)或氨基酸與其脂質(zhì)氧化產(chǎn)物之間的非酶褐變反應(yīng)。吡咯化產(chǎn)生2種類型的吡咯(揮發(fā)性和非揮發(fā)性化合物)，即n-取代吡咯和2-(1-羥基烷基)吡咯，其中n-取代吡咯是穩(wěn)定的，而2-(1-羥基烷基)吡咯是不穩(wěn)定的，2-(1-羥基烷基)吡咯進(jìn)一步聚合，形成二聚體或聚合物形式的吡咯。THANONKAEW等[46]研究魷魚中PL脂質(zhì)體和蛋黃中卵磷脂脂質(zhì)體的氧化反應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)和褐變的反應(yīng)程度以及吡咯的含量都同時(shí)增加，游離胺基含量減少，這是因?yàn)轸滛~肌肉中PE的胺基與醛類脂質(zhì)氧化產(chǎn)物之間發(fā)生了褐變反應(yīng)；LU等[4]研究發(fā)現(xiàn),未發(fā)生氧化反應(yīng)的海洋磷脂脂質(zhì)體系中沒(méi)有吡咯，吡咯主要存在于高溫提取的海洋磷脂乳液中，而低溫提取的海洋磷脂乳液中吡咯含量較少。于汐洋等[47]研究發(fā)現(xiàn)，卵磷脂脂質(zhì)體發(fā)生美拉德反應(yīng)生成的產(chǎn)物——吡咯對(duì)人體的生理活動(dòng)十分有益，具有較好抗氧化效果。海洋磷脂的吡咯化會(huì)使海洋產(chǎn)品的顏色加深，因?yàn)樵谶量┑男纬珊途酆线^(guò)程中含胺基的脂質(zhì)體會(huì)發(fā)生黃色或褐變反應(yīng)，但這種反應(yīng)也能夠使海洋食品產(chǎn)生獨(dú)特的鮮味[27]。

2.3.2 海洋磷脂中Strecker降解

在非酶褐變反應(yīng)過(guò)程中，氨基酸的Strecker降解(SD)是氨基酸的氧化脫氨基作用，如還原糖或一些脂質(zhì)氧化產(chǎn)物，產(chǎn)生各種特殊的醛類物質(zhì)，是食品加工過(guò)程中產(chǎn)生馥郁香味的物質(zhì)之一[48]。在海洋PL中，Strecker降解發(fā)生在脂質(zhì)氧化產(chǎn)物和氨基酸之間，因?yàn)樵诤Ｑ驪L儲(chǔ)存過(guò)程中，亮氨酸、賴氨酸和蛋氨酸的含量降低，證實(shí)了這些氨基酸被降解成為Strecker醛。在海洋PL乳液中發(fā)現(xiàn)Strecker降解產(chǎn)物，是因?yàn)楹Ｑ驪L的乳液中含有大量的氨基酸殘基，在氨基酸的脂質(zhì)體分散體或含有PE的脂質(zhì)分散體中發(fā)現(xiàn)了Strecker降解產(chǎn)物，這些Strecker醛通過(guò)氨基酸與不飽和環(huán)氧基脂酯、環(huán)氧烯烴和羥基烯烴等發(fā)生3次脂質(zhì)氧化反應(yīng)生成的。FLORES等[49]通過(guò)固相微萃取(solid phase microextraction，SPME)、氣-質(zhì)聯(lián)用(gas chromatography-mass Spectrometer，GC-MS)測(cè)定出海洋PL乳液中有十多種不同類型的Strecker降解產(chǎn)物，如2-甲基丁醛和3-甲基丁醛分別是來(lái)自異亮氨酸或亮氨酸的Strecker降解產(chǎn)物。VENTANAS等[50]在低溫?zé)o菌模型系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，二甲基二硫化物和二甲基三硫化物是含硫化合物甲硫氨酸或半胱氨酸中的降解產(chǎn)物；2-甲基-2-戊烯醛是3次脂質(zhì)氧化產(chǎn)物(E)-2-(E)-4- 烯醛與賴氨酸反應(yīng)的主要揮發(fā)性產(chǎn)物；3-甲基丁烷是含有蛋氨酸的醛類脂質(zhì)氧化產(chǎn)物。海洋PL中最主要的Strecker降解產(chǎn)物是3-甲基丁醛、二甲基二硫化物和2-甲基-2-戊烯醛等，大部分Strecker降解產(chǎn)物在儲(chǔ)存一定時(shí)間后其含量都會(huì)保持恒定。隨著Strecker衍生揮發(fā)物含量的增加，脂質(zhì)衍生的揮發(fā)物含量的減少，賦予了食品不同馥郁風(fēng)味。

3 結(jié)論

食品風(fēng)味是構(gòu)成食品特色的重要組成成分，影響食品風(fēng)味的因素有很多。但總體而言，脂類物質(zhì)特別是PL是食品中最重要的風(fēng)味前體物質(zhì)，海洋PL的降解直接影響海洋PL產(chǎn)品中的品質(zhì)和風(fēng)味。海洋PL中的脂類物質(zhì)在加工或儲(chǔ)存中極易發(fā)生酶促或非酶褐變反應(yīng)，如脂肪的水解、氧化、吡咯化、Strecker降解以及美拉德反應(yīng)等，受這些反應(yīng)的影響，形成了食品獨(dú)特誘人的品質(zhì)和風(fēng)味。為有效控制風(fēng)味的形成，提高食品的品質(zhì)，需要更加全面地認(rèn)識(shí)海洋PL的氧化和風(fēng)味形成機(jī)理，建立一系列科學(xué)的生產(chǎn)操作規(guī)程和原料、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化體系。