香辛料对二甲基亚硝胺形成的抑制作用.pdf

基金项目:天津农学院科学基金项目(项目编号: 2007010) 作者简介:张健斌(1984 -),东北农业大学食品学院在读研究生。 2z3 y 通讯作者 马俪珍 收稿日期5 第24卷第2期 2 0 0 8年3月 Vol. 24, No. 2 Mar.2 0 0 8 香 辛 料 对 二 甲 基 亚 硝 胺 形 成 的 抑 制 作 用 Inhibitory effect of extract of some spices and herbs on formation ofN2nitrosodimethylamine(NDMA) 张健斌 1 ZHANG J ian2bin 1 马俪珍 2 MA L i2zhen 2 孔保华 1 KONG Bao2hua 1 王 瑞 2 WANG Rui 2 (1.东北农业大学食品学院,哈尔滨 150030;2.天津农学院食品系,天津 300384) (1.College of Food Science, Northeast China AgriculturalU niversity, Haerbin150030, China; 2. Department of Food Science, Tianjin Agricultural College, Tianjin300384, China) 摘要:在体外条件下模拟二甲基亚硝胺(NDMA )的生成反 应,对八角 、 丁香、 洋葱、 香菜、 小茴香、 大蒜这6种香辛料提 取液的抑制NDMA生成的作用和加入剂量的关系进行研究。 结果表明:在加入量逐渐加大的情况下,八角和丁香的抑制 效果随之增强,最高可达到90%以上,大蒜和洋葱的抑制效 果不明显,芫荽和小茴香的作用则是先强后弱,最终稳定在 一定水平。 关键词:香辛料;二甲基亚硝胺;抑制率 Abstract: The reaction of the for mation of dimethylnitr osamine was sti mu2 lated in ex ogenous condition,the relationship, which is exist between in2 hibitory effect and quantityof m ixed extracts of six spices, aniseed, gar2 lic, onion, coriander,clove, Foeniculum vulgare Mill( F. V. Mill) ,was in investigated. W hen the quantity of mixed extracts of spices increases, the inhibitory effect of aniseed and clove intensified, the highest inhibitory rate could reach more than 90% , garlic and onion had pool inhibitory a2 bility;the ability of coriander and F. V. Mill at first strengthened, later became weak, but kept on a certain level at last. Keywor ds: Herbs and Spices; NDMA;I nhibitory rate N2亚硝胺类化合物是强致癌物质,是由亚硝酸盐和胺 类合成而来的 1 。这两种合成前体物质在食物中普遍存在 , 如胺类在高蛋白易腐败的食品中广泛存在(畜禽肉制品和水 产品) ;亚硝酸盐除主要由蔬菜中的硝酸盐转化而来外,在 腌肉制品加工时也普遍用作发色剂和防腐剂 2 。在没有人 为干扰的情况下,N2亚硝胺的生成反应在体内和体外都可以 进行。亚硝酸盐在胃肠道的酸性环境中会与各种氨基化合 物(主要来自蛋白质分解产物)反应,在肉品加工过程中的加 热干燥、 烟熏、 蒸煮、 油炸等工艺过程中的高温环境也可以加 速亚硝胺的产生 3。 国内外许多研究者通过亚硝胺的体外细胞试验,证实了 许多果蔬植物的提取物质既有阻断亚硝胺的合成作用 4 ,又 具有保护细胞免受亚硝胺的毒害作用 5 ,这类混合物包括柚 子皮、 酸柚汁、 大蒜、 洋葱等 6,7 ,主要富含VC、 黄酮等还原性 物质,所以对亚硝化反应具有阻断作用。香辛料作为我国肉 制品加工中常用的添加剂,在传统工艺中起到调味调香的作 用,近年来对香辛料的研究较多,主要包括防腐作用和抗氧 化作用的研究,但是对亚硝化反应的影响的研究报道比较 少。 本试验选择了一些抗氧化活性较高的香辛料,通过测定 添加这些提取液前后的二甲基亚硝胺(NDMA)生成量的变 化,来探讨所选香辛料对NDMA体外生成阻断作用,为以后 香辛料的进一步研究提供科学依据。 1 材料与方法 1. 1 材料与仪器 药品与试剂:盐酸、 氯化钠、 硫酸、 氨基磺酸铵 、 亚硝酸 钠、 二甲胺盐酸盐 、N2二甲基亚硝胺标准品(色谱纯,深圳迈 瑞尔公司),二氯甲烷用全玻璃仪器重蒸:以上试剂除特殊说 明均为分析纯; 香辛料提取液(八角、 大蒜、 洋葱 、 丁香、 香菜)、 小茴香浸 提液:天津顶兴食品有限公司。 日本岛 津GC217A气 相色谱 仪,配有FI D检 测器 及 GS2010色谱数据工作站; 色谱柱DB2WAX:内径0. 25 mm,长30 m的弹性石英毛 细管柱,美国J 恒温水浴锅 江苏金坛市金城国胜实验仪器厂; 电子天平 上海精天仪器有限公司。 3 E m ail: b in h84 1ahoo. com. cn : : 2007 - 12 - 1 : : 9 1. 2 方法 1. 2. 1 模拟 NDMA生成 反应液 的调 制及反 应 参 照 Narmada等人 8的方法 ,略有改动 。取10 mL的反应缓冲液 (2 g氯化钠, 7 mL浓盐酸,定容至1 000 mL)加入反应试管, 再加入一定量的香辛料提取液,加入1 mol/L的亚硝酸钠溶 液1 mL, 0. 5 mol/L的二甲胺盐酸盐溶液2 mL,充分混合后 以重蒸水定容至20 mL。 在将反应试管放入37 水浴中加 热1 h,取出后加入100 mM氨基磺酸铵溶液3 mL和1 mL硫 酸溶液(13)终止其反应,加入10 mL二氯甲烷,用分液漏 斗萃取二甲基亚硝胺,收集二氯甲烷定容至10 mL。然后用 气相色谱测定其中亚硝胺的浓度。 本试验为了具体考察每种香辛料的抑制效果及量效关 系,依次加入1%、2%、3%、4%、5% (VV)提取液来分析 剂量对香辛料提取液抑制效果的影响。 1. 2. 2 NDMA的测定 参考王瑞等人 9 的方法 ,采用毛细 管气相色谱法,条件如下:进样口温度:280;检测器温度: 280;色谱 柱温 度:程序 升温,初温50保 持4 min, 8/min升至180 保持20 min。色谱柱DB2WAX:内径 0. 25 mm,长30 m的 毛 细 管 柱;载 气:氮 气,流 速 为 30 mL /m in;氢气:流速为50 mL /min;空气流速:500 mL /min, 分流比301;进样量0. 6L。通过和已知浓度的标准品溶 液的色谱图对比来计算样品中的亚硝胺浓度。 1. 2. 3 香辛料抑制作用的定量计算 根据标准NDMA的峰 面积和各样品的NDMA的峰面积,可以计算出加入香辛料提 取液后同一反应体系所产生的NDMA,以没有加入提取液的 空白作对照,所产生的NDMA减去添加有提取液的NDMA 的生成量,二者差值除以空白所产生的NDMA的量,就是提 取液的抑制率,用百分数来表示: 对NDMA的抑制率=(A0- A1)/ A0100% 式中: A1 反应物加抑制剂产生的亚硝胺,g/mL; A0 反应物不加抑制剂产生的亚硝胺,g/mL。 2 结果与分析 2. 1 八角和丁香的浸提液的抑制效果(表1) 表1 八角浸提掖对NDMA抑制效果 Table 1 Inhibitory effect of extraction of aniseed on f o r mation of NDMA 八角浸提 剂用量 ( VV ) /% 加入抑制剂后产生 的亚硝胺浓度 /(gmL - 1) 不加抑制剂产生 的亚硝胺浓度 /(gmL - 1) 抑制率 /% 1335. 462. 05355. 975. 76 2179. 663. 78355. 9749. 53 353. 472. 39355. 9784. 98 5 33555 5333355 从表1可见,在加入1%八角液时,抑制效果不明显,但 当剂量增加到2%时,抑制率迅速上升到近50% ,在随后的 试验组中逐步加大八角液的剂量,发现八角液对NDMA生成 反应的抑制效率也随之增高,在加入5%八角浸提液的反应 体系中所得到的抑制率最高达到93%。 丁香也具有类似八角的抑制效果(表2)。1%的丁香液 比等量的八角液的抑制效果较好,达到了40%以上, 2%的丁 香液的抑制效果几乎是1%的两倍, 3%的丁香液的抑制率就 达到了90%。上述两种香辛料都随着提取液的用量的增加 其抑制效果也逐渐增大。 表2 丁香浸提液对NDMA抑制效果 Tab le 2 Inhibito ry effectof extraction of clove on for mation ofNDMA 丁香浸提 剂用量 (VV)/% 加入抑制剂后产生 的亚硝胺浓度 / (gmL - 1) 不加抑制剂产生 的亚硝胺浓度 / (gmL- 1) 抑制率 /% 1196. 33. 09348. 0643. 60 275. 251. 79348. 0678. 38 335. 531. 25348. 0689. 79 431. 082. 41348. 0691. 07 515. 562. 78348. 0695. 53 2. 2 芫荽和小茴香的提取液抑制效果(表3、4) 表3 芫荽提取液对NDMA抑制效果 Tab le 3 Inhibito ry effectof extraction of coriander on for mation ofNDMA 芫荽浸提 剂用量 (VV)/% 加入抑制剂后产生 的亚硝胺浓度 /(gmL - 1) 不加抑制剂产生 的亚硝胺浓度 /(gmL- 1) 抑制率 /% 1260. 414. 35340. 0823. 42 2213. 165. 88340. 0837. 32 381. 722. 68340. 0875. 97 4166. 24. 99340. 0851. 13 5155. 481. 29340. 0854. 28 表4 小茴香提取液对NDMA抑制效果 Tab le 4 Inhibito ry effectof extraction of F . V. Mill on f o r mation of NDMA 小茴浸提 剂用量 ( VV ) /% 加入抑制剂后产生 的亚硝胺浓度 / (gmL - 1) 不加抑制剂产生 的亚硝胺浓度 / (gmL- 1) 抑制率 /% 1298. 073. 76330. 619. 84 2177. 117. 46330. 6146. 43 3103. 852. 10330. 6167. 77 35633656 53633653 安全与检测 2008年第2期 440. 94.2. 9788. 28 21. 9792. 04 411 . 19. 20.170. 1. 440. 110.18. 7 49 加入1%芫荽汁时(表3),抑制率为20%左右,加入3% 的芫荽液的抑制效果最好,最高的抑制率达到了75. 97% ,在 后面的更高水平芫荽液的反应体系中,抑制效果比较差,但 还保持在55%左右。小茴香提取液的最高抑制率也在加入 3%时出现(表4) ,为69% ,在低于此剂量时抑制率也随着提 取液加入量的增大而升高,但高于此水平时,抑制效果则表 现出相反的变化趋势, 5%的要比4%的抑制率低10%左右。 2. 3 洋葱和大蒜的提取液的抑制效果 洋葱和大蒜的抑制亚硝胺的试验结果在表5、6中。 表5 洋葱浸提液对NDMA抑制效果 Table 5 Inhibitory effect of extraction of onion on formation of NDMA 洋葱浸提 剂用量 ( VV ) /% 加入抑制剂后产生 的亚硝胺浓度 /(gmL - 1) 不加抑制剂产生 的亚硝胺浓度 /(gmL - 1) 抑制率 /% 1273. 005. 67338. 12- 19. 26 2291. 112. 99338. 12- 13. 9 3158. 144. 66338. 1253. 23 4210. 454. 56338. 1237. 76 5286. 504. 17338. 1215. 37 表中抑制率为负值表明香辛料对亚硝胺的形成有促进作用 在加入少量的洋葱液时,没有表现出抑制NDMA生成的 效果,且具有促进NDMA的作用,但是加入3%洋葱液时,其 抑制效果也达到了50%以上,但是加入更高量的洋葱液时, 并没有加强这样的抑制效果,在表5中可以看出,加入4%洋 葱液时抑制率为35% ,而加入5%时更低,为20%左右。 表6 大蒜提取液对NDMA抑制效果 Table 6 Inhibitory effect of extraction of garlic on for mation ofNDMA 大蒜浸提 剂用量 (VV)/% 加入抑制剂后产生 的亚硝胺浓度 / (gmL - 1) 不加抑制剂产生 的亚硝胺浓度 / (gmL- 1) 抑制率 /% 1328. 893. 82347. 815. 44 2287. 396. 61347. 8117. 37 3245. 623. 83347. 8129. 38 4255. 812. 04347. 8126. 45 5250. 914. 71347. 8127. 86 大蒜的抑制效果在加入3%提取液时也达到了最高水 平,增加大蒜液用量并没有加强其抑制效果,试验结果表明 其抑制率保持在5%左右。 3 讨论 3. 1 抑制率与加入剂量的关系 八角和丁香的量效关系表现较好,随着加入剂量的增大 抑制率也随着升高,这说明八角和丁香萃取液中的大部分物 质对NDMA的生成反应起着抑制的作用。而芫荽和小茴香 的量效关系比较复杂,在开始增加剂量时抑制率有所升高, 而抑制率达到一定值时增大剂量反使得抑制效果减弱,可能 芫荽和小茴香中还存在促进NDMA形成的物质。洋葱在加 入较少剂量时也表现出了促进NDMA形成的作用,而逐渐增 大剂量后洋葱抑制效果表现出类似芫荽和小茴香的现象,增 大到一定高度之后又有所下降。大蒜对NDMA的抑制率没 有表现出和其他几种香辛料的变化现象,增大剂量没有增加 大蒜的抑制率,其抑制率保持在一个稳定水平。这些香辛料 的不同抑制效果与其所含成分的种类和数量有关。 3. 2 香辛料的成分 香辛料中的成分比较复杂,化合物种类很多,同一种香 辛料采用不同的提取工艺得到的物质种类含量是不同的,如 小茴香的主要成分是大茴香( 44. 66%68. 67% )、 油 酸 (38. 30%)、 反式大茴香脑 10 。若用索氏提取器得到的主 要成分是大茴香脑,用固相微萃取得到的主要物质是反式茴 香脑(77. 93%) 11 。洋葱中含有抗坏血酸、 类黄酮等还原性 成分;大蒜中最主要的有效成分是大蒜素,大蒜素的抗菌和 免疫作用已经达到了证实;八角茴香的主要成分是反式茴香 脑(80%以上)、 大茴香醛(4%5% ) ,这类物质的抗氧化作 用也还没有研究报道,很有必要展开进一步的研究;丁香的 挥发油成分主要是丁香酚和异丁香酚,这两种还原性物质占 其中的比例为90%以上 12 ;香菜的成分比较复杂 ,提取物中 超过10%的物质是有醇类和醛类 13 ,作用于亚硝胺生成反 应的物质比较难于确定,需要更高级的分离方法和检测手 段。 3. 3 与前人试验方法的对比 之前国内的研究者主要是采用紫外光解法研究果蔬对 亚硝胺生成反应的抑制效果,这个方法对本试验所用的材料 不适用,因为本试验的香辛料提取液颜色过深,对NO22的显 色反应有很大的干扰作用,所以本试验采用比较成熟的气相 色谱测定亚硝胺的方法来 评价其抑制效果。Narmada等 人 8 将大蒜和洋葱打浆过滤后冷冻干燥 ,得到的干燥物再配 制成一定浓度的溶液,在体外环境下模拟胃液条件发现可以 阻断亚硝基吡咯烷、 亚硝基哌啶和亚硝基吗啉3种亚硝基化 合物的产生,随着溶液浓度的提高,阻断作用也在加强 。本 试验中大蒜和洋葱对NDMA的阻断作用不同于Nar mada的 试验结果,这是由于选择的亚硝胺种类不同 。本试验考察了 大蒜和洋葱针对NDMA的抑制作用,而Nar mada的试验则以 考察了亚硝基吡咯烷、 亚硝基哌啶和亚硝基吗啉的抑制作 用,这3种亚硝基化合物的前体物为脯氨酸、 哌啶和吗啉,不 5 第24卷第2期张健斌等:香辛料对二甲基亚硝胺形成的抑制作用 2 9 同于NDMA的前体物二甲胺,此外其反应过程也可能不同, 这些差异可能影响到了香辛料的抑制作用 。可见即使同一 植物体内的成分对于不同的亚硝基化合物的作用也是不同 的。 4 结论 本试验在体外模拟胃液的条件下来模拟NDMA的生成 反应,对八角、 大蒜、 洋葱 、 丁香、 香菜、 小茴香这6种香辛料 提取液的抑制NDMA生成的作用和加入剂量的关系进行考 察,发现八角和丁香的抑制作用与加入量成正相关;而大蒜 的抑制作用在加入量较少时有所增加,但加入过多时则保持 在25%左右;较低量的洋葱液没有抑制效果,而加入过多时 抑制效果却有所下降;香菜和小茴香的抑制作用有所相似, 在开始加入低剂量的提取液时抑制作用随加入剂量增加而 加强,在加入过多时抑制作用有所下降,但最终都稳定在一 定水平。 参考文献 1 何计国,甄润英主编.食品卫生学M .北京:中国农业大学出版 社,2003,89100. 2 唐爱明,夏延斌.肉制品中亚硝酸盐降解方法、 机理及研究进展 J.食品与机械, 2004,20(2): 3539. TangA iming, Xia Yanbin. Degradation machanism and research de2 velopment of nitrite in meat pr oducts J .Food and Machinery, 2004, 20 (2) : 3539. 3 D J Skry pec,J I Gray, A KMandagere, et al.Effect of bacon compo2 sition andprocessing on N2nitrosamines for mation J .Food Technolo2 gy, 1985(7): 7479. 4 余华,汤修琴,曹丽容.天然植物成分体外模拟胃液清除亚硝酸钠 及阻断亚硝胺合成的研究J .四川食品与发酵, 2005(2): 710. Yu Hua,Tang Xiuqin, Cao Lir ong . Studies on cleaning nitrite and blocking synthesis of nitrosamine by natural plant composition under simulated hu man gastric juice in vitro sichuan J . Food and Fer meta2 tion, 2005 (2) : 710. 5 Y oussef I kken, Isabel Camber o, Maria L Marin, et al . Anti mutagenic effect of fruit and vegetable aqueousextracts againstN2N itr osamines e2 valuated by the ames test J. J. Agric. Food Chem. , 1998, 46(7): 5 1945 200. 6 袁毅桦,陈忻.柚皮提取物对亚硝化反应抑制作用研究 J .化学 世界,2004(1) : 2628 . Yuan Yihua, Chen Xin .Study on inhibition of nitr osation by the ex2 traction of citrus grandis peel J. ChemicalWorld, 2004(1): 26 28. 7 余小林,徐步前,邓丹雯,等.酸柚精油与蔬菜汁混合体系对N2亚 硝基二甲胺体外生成阻断作用的影响 J .中国食品学报, 2006,6 (1): 273277. Y XXB qDD,Tyfff xffjx f or mation of N2nitr osodimethylamine(NDMA) J . Journal of Chi2 nese Institute of Food Science and Technology, 2006, 6(1): 273 277. 8 R ShenoyNar mada, S U ChoughuleyAhmed.I nhibitory effect of diet related sulphydryl compoundson the for mation of carcinogenic nitr osa2 m ines J. Cancer Letters, 1999( 65) : 227232. 9 杨华,马俪珍,王瑞,等.肉制品中N2亚硝胺及亚硝酸盐测定及其 相关性分析 J.保鲜与加工,2006, 6(4): 2123 . Yang Hua, Ma Lizhen, Wang Rui, et al. Measure of nitr osamine and nitrite in freezed pork and meat productswith their relativity analyzing J. Storage & Process ,2006, 6( 4) : 2123. 10 刘娜,余德顺,代明权,等.超临界CO2萃取小茴香精油与其它方 法所得提取物的成分对比 J .香料香精化妆品, 2002, 3(6): 1921. Liu Na, Yu Deshun, D