高溫肉制品雜環胺防控及體內代謝調控研究進展

薛桂中，黃現青,2，宋蓮軍,2,*，喬明武,2，趙建生，馬相杰，徐俊濤

（1.河南農業大學食品科學技術學院，河南 鄭州 450002；2.河南省食品加工與流通安全控制工程技術研究中心，河南 鄭州 450002；3.河南雙匯投資發展股份有限公司，河南 漯河 462000）

肉制品作為人類不可缺少的重要能量來源物質，在人們飲食結構中占有重要地位。我國是肉制品生產和消費大國，據統計，2020年我國肉類總產量為7 639萬 t，其中高溫肉制品產量高達4 971萬 t，占肉制品總產量的65.08%。高溫肉制品因具有獨特的色、香、味、形而聞名于世。我國高溫肉制品主要有北京烤鴨、新疆烤羊肉串、萬州烤魚、哈爾濱紅腸等；國外高溫肉制品主要有德國法蘭克福香腸、土耳其烤肉、阿比讓烤肉等。

高溫肉制品加熱過程中主要發生的化學反應包括脂質氧化、蛋白質變性和美拉德反應。脂肪的適度氧化有利于高溫肉制品香氣形成；蛋白質變性不僅有利于氨基酸的吸收利用，同時也對產品風味有較大貢獻；而美拉德反應除了能增添高溫肉制品的香味外，還能賦予其誘人的色澤。但是，隨著熟制溫度的升高與加熱時間的延長，熟肉制品表面褐變程度加劇直至變黑，同時也會產生一些對人體有害物質等，如雜環胺、多環芳烴等。其中，雜環胺由于具有強致畸、致癌性、致突變性，過量攝入后會對人體健康產生嚴重毒害作用。因此，高溫肉制品加工過程中雜環胺的形成規律、控制技術、體內代謝等相關問題越來越受到研究者和消費者的關注與重視。

目前，雜環胺防控方法主要以熱加工過程中為主，但攝入體內后應如何調控的相關研究較少，所以，本文從熱加工過程中雜環胺形成機制、危害、抑制方法以及攝入體內后減控雜環胺在體內消化吸收、調節雜環胺在體內代謝途徑等研究進展進行闡述，旨在尋找抑制雜環胺有效可行的防控方法和措施。

1 雜環胺概述

1.1 雜環胺結構及類別

雜環胺是肉制品經過高溫加熱后，其中的葡萄糖、肌酸、肌酸酐、氨基酸等會發生化學反應后生成一類具有致癌性、致突變的芳香族雜環化合物，其結構至少含有一個芳香環和有氮原子組成的有機分子，因此也被稱為雜環芳香胺（heterocyclic aromatic amines，HAAs）。根據加熱溫度和化學結構的不同，主要分為兩大類及多個小類，加工溫度為100～300 ℃之間形成的雜環胺主要為氨基咪唑氮雜芳烴類雜環胺（amimidazolazine heterocyclic amines，AIAS），也稱為熱型雜環胺及極性雜環胺；當加工溫度高于300 ℃形成的雜環胺主要為氨基咔啉類雜環胺（amino-carbolines，ACS），也稱為熱解型雜環胺及非極性雜環胺，其具體分類及化學結構如圖1所示。

圖1 雜環胺的分類與化學結構[3]Fig. 1 Classification and chemical structures of heterocyclic amines[3]

1.2 雜環胺生物毒性

流行病學研究表明，大量攝入高溫肉制品會增加癌癥的風險從而影響人體健康?；趪H癌癥研究機構根據大量調查結構表明，幾乎所有的雜環胺都有致癌性，按照致癌程度分為5個級別，分別為1級（明確致癌性）、2A級（較高致癌性）、2B級（較低致癌性）、3級（致癌性未分類）和4級（無致癌性）。根據不同雜環胺致癌作用的差異，國際癌癥研究機構將2-氨基-3,4-二甲基-咪唑并[4,5-f]-喹啉（2-amino-3,4-dimethylimidazo[4,5-f]quinoline，MeIQ）、2-氨基-3,4-二甲基-咪唑并[4,5-f]-喹喔啉/2-氨基-3,8-二甲基-咪唑并[4,5-f]-喹喔啉（2-amino-3,8-dimethylimidazo[4,5-f]quinoxaline，MeIQx）、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）、2-氨基-9-吡啶并[2,3-b]吲哚（2-amino-9-pyrido[2,3-b]indole，AαC）、2-氨基-3-甲基-9-吡啶并[2,3-b]吲哚（2-amino-3methyl-9-pyrido[2,3-b]indole，MeAaC）、3-氨基-1,4-二甲基-5-吡啶并[4,3-b]吲哚（3-amino-1,4-dimethyl-5-pyrido[4,3-b]indole，Trp-P-1）和3-氨基-1-甲基-5-吡啶并[4,3-b]吲哚（3-amino-1-dimethyl-5-pyrido[4,3-b]indole，Trp-P-2）列為2B類潛在致癌物，把2-氨基-3-甲基-咪唑并[4,5-f]-喹啉（2-amoin-3-methy benzimidazole and [4,5-f]quinoline，IQ）列為2A類可能致癌物。除此之外，多種癌癥發生與雜環胺攝入量也有著密切關系，當雜環胺總攝入量超過41.4 ng/d時會增加直腸癌的風險，且女性患直腸癌風險要高于男性。目前，我國以及國際上暫未制定食品中雜環胺最大殘留量標準，但鑒于雜環胺的生物毒性，應最大程度上減少或降低其在食品中的生成量。

2 高溫肉制品加工過程中雜環胺形成途徑

2.1 AIAS形成途徑

AIAS形成主要是肉中肌酸在加熱條件下形成肌酸酐，葡萄糖與氨基酸等在100～300 ℃高溫下發生Strecker降解反應后，通過Amadori重排等一系列復雜化學反應形成吡嗪、吡啶類化合物，再與醛類、肌酸酐等發生Aldol-反應形成氨基咪唑喹啉、喹喔啉、吡啶類雜環胺等，具體詳細過程見圖2。由于AIAS（IQ型）形成途徑較多，但最主要的兩種形成途徑為，一是通過自由基途徑形成AIAS。Milic等研究結果表明，氨基咪唑喹喔啉形成主要分為兩個階段：1）反應初期，葡萄糖隨著溫度的升高降解生成二基化合物，與氨基酸發生Strecker降解反應后形成吡啶、吡嗪類自由基；2）反應后期，這些吡啶、吡嗪類自由基通過Amadori重排等一系列復雜化學反應形成吡嗪、吡啶類化合物再與肌酸酐反應形成AIAS。二是通過美拉德途徑形成AIAS。肉成分中含有一些形成雜環胺的前體物質如氨基酸、肌酸等，隨著熱加工溫度的進行，葡萄糖降解形成二基化合物后與氨基酸發生Strecker降解反應形成吡嗪類衍生物、吡啶類衍生物，通過進一步氧化、脫水等一系列化學反應形成吡嗪、吡啶類化合物，再與醛類、肌酸酐發生Aldol-反應生成氨基咪唑喹啉、喹喔啉、吡啶類極性雜環胺。

圖2 喹啉類、喹喔啉類、吡啶類雜環胺的形成途徑Fig. 2 Formation pathways of heterocyclic amines including quinolines,quinoxalines and pyridines

PhIP是高溫肉制品加工中最常見也是生成量最多雜環胺之一，相對于其他雜環胺相關報道及研究進展，PhIP形成機理研究也更為深入。Zochling、Cheng和Zamora等研究了PhIP的形成過程，結果表明，苯丙氨酸和肌酸酐是形成PhIP的重要前體物質，苯丙氨酸通過加熱形成苯乙醛（中間產物），苯乙醛與肌酸酐會發生一系列化學反應形成醇醛縮合產物，然后通過氧化形成PhIP。也有研究表明，除苯丙氨酸之外，部分氨基酸（亮氨酸、異亮氨酸、酪氨酸）與肌酸酐在高溫下可以形成PhIP；在美拉德反應中葡萄糖起著重要的作用，隨著溫度逐漸提升，葡萄糖降解形成二基化合物，與氨基酸發生Strecker降解反應后再與肌酸酐、醛類化合物發生一系列化學反應最終形成PhIP。

2.2 ACS形成途徑

ACS主要分為4大類：-咔啉類（AαC、MeAαC）、-咔啉類（Trp-P-1、Trp-P-2）、-咔啉類（Glu--1、Glu--2）、-咔啉類（1-甲基-9-吡啶并[3,4-b]吲哚（harmane）和9-吡啶并[3,4-b]吲哚（norharmane）），-咔啉類、-咔啉類、-咔啉類雜環胺形成溫度通常超過300 ℃，由氨基酸直接熱解產生，因此這類被稱為“熱解型雜環胺”，又稱非極性雜環胺。目前，對于-咔啉類、-咔啉類、-咔啉類雜環胺形成途徑尚不明確，需要進一步研究。而-咔啉類（1-甲基-9-吡啶并[3,4-b]吲哚和9-吡啶并[3,4-b]吲哚）形成途徑較為明確，Quan Wei、Bertrand和薛桂中等進行了相關研究，但大部分非極性雜環胺整體形成機制尚不清楚。美拉德反應初期，肉中所含有的醛糖與氨基酸在高溫下會發生脫水反應形成Schiff’s底物（醛糖胺），醛糖胺通過Amadori重排反應形成Amadori化合物，當pH＞7時會發生斷裂形成二基化合物，與半胱氨酸發生脫水、脫二氧化碳等一系列化學反應形成2-巰基乙醛和-氨基羰基化合物，而生成的中間產物與硫化氫反應生成乙醛、氨氣等物質；反應末期，色氨酸主要通過兩種途徑形成Norharmane和Harmane：1）色氨酸在高溫下通過Amadori重排反應形成Amadori化合物，再通過Pictet-Spengler環化反應形成四氫-咔啉，最后再通過分子內親核取代及氧化反應形成-咔啉（Norharmane和Harmane）雜環胺；2）色氨酸與醛類在高溫下形成中間產物，在環氧孤對電子作用下進行β消除反應，形成共軛氧鎓離子中間體，再通過分子內親核取代形成-咔啉，具體過程見圖3。

圖3 Norharmane和Harmane雜環胺形成途徑Fig. 3 Formation pathways of heterocyclic amines including norharmanes and harmanes

3 高溫肉制品加工過程中雜環胺防控方法

3.1 合理選擇熱加工方式

人們在熟肉加工時，會選擇不同熱加工方式如烤制、熏制、炸制等。楊釗宇等的研究結果表明，炸制溫度為160 ℃時雞肉餅中測得總雜環胺含量為1.19 ng/g，當溫度升高為200 ℃時，總雜環胺含量上升為7.38 ng/g，增加了5.2 倍，且隨著炸制溫度的升高，雞肉餅中總雜環胺含量逐漸增加。Bula等研究發現，烤制溫度為180 ℃烤制豬肉時測得總雜環胺含量為0.4 ng/g，當溫度升高為220 ℃時，總雜環胺含量上升為1.6 ng/g，增加了3 倍，且隨著烤制溫度的升高，烤肉中總雜環胺含量逐漸增加。Ozsarac等采用了氣爐和電爐兩種不同方式烤制肉串，結果表明，電爐烤制肉串時測得總雜環胺含量為1.348 ng/g，當選用氣爐烤制時，總雜環胺含量升高至2.335 ng/g，增加了近1 倍，氣爐烤制方式下產生的雜環胺總含量顯著高于電爐烤制方式。Yang Diaodiao等研究熏制方式加工香腸并測定雜環胺含量變化，結果表明，熏制溫度為50 ℃時總雜環胺含量為330.31 ng/g，當溫度升高為60 ℃時，測得總雜環胺含量為424.96 ng/g，總雜環胺生成量比原來提高1.5 倍，且隨著熏制溫度的升高，香腸中總雜環胺含量逐漸增加。由此可知，熱加工方式是影響高溫肉制品中雜環胺生成的重要因素，當選用不同烤制方式加工時，高溫肉制品中的雜環胺生成量也有所不同。

綜上，從雜環胺在熱加工過程中的形成速率及生成量來說，高溫肉制品熱加工方式首先應選擇熏制熱加工方式，其次是烤制熱加工方式，最后是炸制熱加工方式，在既保證高溫肉制品良好的色澤與口感等品質前提下，又最大程度上降低雜環胺的生成。

3.2 合理選擇原輔料種類及添加量

3.2.1 合理選擇食用油

Pan Teng等采用3種不同類型的食用油炸制豬肉并測定總雜環胺含量，與空白組相比，大豆油炸制組測得總雜環胺含量為11.14 ng/g，豬油炸制組測得總雜環胺含量為14.12 ng/g，棕櫚油炸制組測得總雜環胺含量14.27 ng/g，與空白組相比，雜環胺總生成量顯著增加。Ekiz等選用7種不同類型的食用油炸制豬肉丸并測定總雜環胺含量，與空白組相比，葵花籽油炸制組測得總雜環胺含量為34.91 ng/g，榛子油炸制組測得總雜環胺含量為30.43 ng/g，菜籽油炸制組測得總雜環胺含量為35.73 ng/g，混合植物油炸制組測得總雜環胺含量為43.71 ng/g，玉米油炸制組測得總雜環胺含量為39.85 ng/g，橄欖油炸制組測得總雜環胺含量為40.05 ng/g，橄欖油（天然壓榨）炸制組測得總雜環胺含量為39.23 ng/g，與空白組相比，總雜環胺生成量顯著增加。

對于食用油種類來說，在相同的熱加工方式條件下，使用不同種類食用油加工的熟肉制品中雜環胺總量也大不相同。當選用大豆油、豬油及棕櫚油炸肉時，測得大豆油油炸組熟肉中總雜環胺含量為11.14 ng/g，增加了2 倍；豬油油炸組熟肉中總雜環胺含量為14.12 ng/g，增加了2.75 倍；棕櫚油油炸組熟肉中總雜環胺含量為14.27 ng/g，增加了近3 倍，且生成雜環胺含量為棕櫚油＞豬油＞大豆油。此外，選用葵花籽油、榛子油、菜籽油、混合植物油、玉米油、橄欖油、橄欖油（天然壓榨）炸肉丸子，且總雜環胺生成量為混合植物油＞橄欖油＞玉米油＞橄欖油（天然壓榨）＞菜籽油＞葵花籽油＞榛子油。

3.2.2 適當添加糖及金屬陽離子

部分氨基酸（苯丙氨酸、色氨酸、亮氨酸、異亮氨酸）、肌酸、肌酸酐、糖類是形成雜環胺的重要前體物質，它們在高溫下會發生Strecker降解和Amadori重排反應形成Amadori化合物，再通過一系列復雜的化學反應最終形成雜環胺。在這些前體物質之中，糖類和肌酸酐能夠顯著影響雜環胺的形成。研究發現，以原料肉總重量為基礎，糖添加量為9%時，雜環胺總含量增加了85%，當糖添加量為14%時，雜環胺總含量降低了70%，且糖含量超過肌酸酐含量時，對雜環胺的生成起到抑制作用。這是由于在美拉德反應中，過量的糖會優先形成5-羥甲基-2-糠醛，通過與肌酸酐反應從而抑制雜環胺的形成；此外，糖的種類不同也會對雜環胺的生成影響也不相同。Hasnol等選用3種添加不同種類的糖腌制雞肉進行烤制，并測定總雜環胺含量，結果表明，與空白組相比，蔗糖添加量為95.1%腌制組測得總雜環胺含量為125.8 ng/g，蔗糖添加量為92.7%腌制組測得總雜環胺含量為102.34 ng/g，添加30.2%（質量分數）葡萄糖與添加34.4%（質量分數）果糖的蜂蜜腌制組測得總雜環胺含量為83.53 ng/g，富含葡萄糖與果糖的蜂蜜腌制組抑制雜環胺效果優于蔗糖腌制組。部分氨基酸（苯丙氨酸、色氨酸等）是形成雜環胺的重要前體物質，降低苯丙氨酸、色氨酸的含量也可以起到抑制雜環胺的形成。同時，加入金屬陽離子也能夠起到抑制雜環胺的形成。Yu Di等研究金屬陽離子對PhIP形成影響，結果表明，當加入80 μmol/L Fe和Fe時，PhIP抑制率分別為67.78%和94.78%，與空白組相比，抑制率顯著升高。

糖類、部分氨基酸、肌酸、肌酸酐等是形成雜環胺的重要前體物質，添加不同種類和適量的糖以及加入適量濃度的金屬陽離子有效抑制前體物質生成，這是因為苯丙氨酸加熱條件下形成苯乙醛，肌酸在加熱條件下形成肌酸酐，金屬離子（Fe、Fe）與肌酸酐上的氨基發生取代反應，而過量的糖在加熱條件下則會優先形成5-羥甲基-2-糠醛，二者均能阻斷中間產物與肌酸酐發生反應從而抑制雜環胺的形成。

3.2.3 適當添加天然香辛料及抗氧化劑

如上文所述，高溫肉制品加工過程中雜環胺主要通過通過自由基途徑和美拉德反應形成。極性雜環胺可以通過自由基途徑形成，非極性雜環胺主要以美拉德反應形成。美拉德反應初期，苯丙氨酸在加熱條件下形成苯乙醛（中間體產物），會加速與肌酸酐反應生成雜環胺。因此，清除自由基和中間體產物從而抑制或減少雜環胺的生成。Sepahpour等烤牛肉時分別加入姜黃粉、咖喱葉、火炬姜粉和檸檬草并測定總雜環胺含量，結果表明，4種香辛料對雜環胺的抑制效果姜黃粉＞檸檬草＞火炬姜粉＞咖喱葉。Zeng Maomao等在制作烤牛肉餡餅時加入不同添加量的辣椒提取物并測定總雜環胺含量，結果表明，與空白組相比，辣椒提取物添加量為0.5%時測得抑制效果為46%，當添加量為1.5%時測得抑制效果為24%，且雜環胺的抑制效果隨著辣椒提取物添加量增加而逐漸降低。Chen Shujuan等研究不同添加量甘蔗糖蜜對PhIP形成影響，結果表明，與空白組相比，甘蔗糖蜜添加量為0.005%時測得抑制率為24.14%，當添加量0.08%時測得抑制率為59.80%，且隨著甘蔗糖蜜添加量的增加對雜環胺的抑制效果逐漸升高。此外，菊花提取物、竹葉提取物、花椒葉提取物等天然抗氧化劑均能有效降低雜環胺生成量。對于中間體產物來說，由于雜環胺形成過程十分復雜，但它們都會生成共同的中間產物苯乙醛，黃酮類物質、酰胺類物質均能夠與苯乙醛反應生成加合物，從而抑制或減少雜環胺的形成。李利潔研究微波烤制牛肉中加入不同濃度槲皮素對雜環胺生成量的影響，結果表明，與空白組相比，槲皮素添加量為0.2 mg/mL時抑制率為24%，當添加量為0.8 mg/mL時抑制率為80%，隨著槲皮素添加量的增加對雜環胺的抑制效果逐漸增強。張夢茹在烤牛餅中加入不同添加量的黑胡椒和胡椒堿后并測定總雜環胺含量，結果表明，與空白組相比，黑胡椒添加量為0.5%時抑制率為42%，當添加量為1.5%時抑制率為25%；而胡椒堿添加量為0.005%時抑制率為62%，當添加量為0.015%時抑制率為56%，且二者隨著添加量增加對雜環胺的抑制效果逐漸降低。

在原料肉腌制過程中加入姜黃、辣椒提取物、甘蔗糖蜜提取物等天然香辛料及提取物均能顯著降低雜環胺的生成，同時槲皮素、黑胡椒和胡椒堿等黃酮及酰胺類物質也能夠顯著抑制雜環胺的生成，這是因為香辛料成分中含有酚類化合物，其酚類結構化合物上的羥基具有自由基清除能力，從而起到抗氧化作用；而黃酮類和酰胺類物質能夠與中間產物苯乙醛發生反應，生成苯乙醛加合產物，從而抑制雜環胺的形成。

4 雜環胺攝入體內后代謝調控方法

雜環胺通常在高溫肉制品加工過程中形成，具有一定的生物毒性，長期攝入會在體內蓄積從而對人體造成健康危害。雖然選取不同的方法抑制雜環胺的生成，如合理選擇熱加工方式、原輔料種類和添加量、食用油及適當添加糖、金屬陽離子、天然香辛料及抗氧化劑等均可有效減少其雜環胺生成量，但在加工過程仍不可避免雜環胺的形成，最終會以產品形式流向市場，供人們消費食用。人們長期過多攝入高溫肉制品時，成分中的雜環胺則經小腸吸收后經血液運輸至肝臟、淋巴組織等器官，造成體內蓄積從而引起致突變和致癌性。因此，需要研究雜環胺攝入體內的消化過程，并對代謝途徑加以控制，從而減少雜環胺在體內產生的毒性危害。

4.1 減控雜環胺在體內的消化吸收

人體攝入食物后，各種成分在消化道以后會發生一系列復雜物理、化學及微生物消化作用被分解成小分子物質，然后通過消化道黏膜（主要部位為小腸）進入血液或淋巴液被機體細胞所吸收利用，只有被吸收利用的物質才能對機體產生有利或有害作用。Raman等選用馬鈴薯、麥麩、燕麥3種不同膳食纖維研究其對雜環胺生成量的影響，結果表明，與空白組相比，3種膳食纖維對雜環胺的抑制效果依次為馬鈴薯纖維＞麥麩＞燕麥纖維。Persson等研究不同膳食纖維對總雜環胺生成量的影響，結果表明，與空白組相比，馬鈴薯纖維添加組抑制率為83%，麥麩添加組抑制率為78%，二者均有效降低了雜環胺的含量。Funk等在模擬小腸的條件下，運用改性后木質纖維玉米細胞壁吸附雜環胺，研究發現經木質纖維玉米細胞壁吸附的雜環胺不會被小腸所吸收，且隨木質纖維排出體外，因此可以運用木質纖維吸收大量疏水性的雜環胺，如PhIP、MeAαC從而降低雜環胺在人體消化吸收率。Willenberg等在Caco-2細胞腸道模型中研究可溶性白藜蘆醇纖維對雜環胺吸附影響，結果表明，白藜蘆醇纖維可以吸附水溶性雜環胺（PhIP）并隨之排出體外，從而降低雜環胺的吸收率。

圖4 極性雜環胺體內代謝途徑Fig. 4 Metabolic pathways of polar heterocyclic amines in the body

人體攝入食物后，食物在消化道會發生一系列復雜物理、化學及微生物消化作用從而被分解成小分子物質，通過消化道黏膜進入血液或淋巴液被機體細胞所吸收利用。因此，當攝入一定高溫肉制品后，可以攝取富含纖維類粗糧（如燕麥、馬鈴薯、麥麩等）以及富含白藜蘆醇的食物（如葡萄、桑葚、花生等）。富含纖維類粗糧可以有效降低雜環胺在體內的吸收率；而可溶性白藜蘆醇纖維對水溶性雜環胺（PhIP）吸收率較高且會與之結合并排出體外，從而有效降低雜環胺消化吸收率。另外，盡管目前胃腸道動態模型的建立已經趨于成熟，但由于不能模擬在人體胃腸道消化吸收過程中的其他干預條件，如微生物菌群、免疫系統以及激素的釋放，仍需要進一步進行體內代謝及動物實驗研究與驗證。

4.2 調節雜環胺在體內代謝途徑

圖5 非極性雜環胺體內代謝途徑Fig. 5 Metabolic pathways of nonpolar heterocyclic amines in the body

4.2.1 降低雜環胺活性

雜環胺具有一定的生物活性，當人體攝入并經小腸吸收后通過血液運輸至肝臟，在體內長期蓄積會對人體造成危害。因此，可以采用天然的活性物質如益生菌、葉綠素、硫代葡萄糖苷等與雜環胺結合，從而降低雜環胺生物活性。Narushima等研究接入保加利亞乳桿菌subsp（bulgaricus 2038）和嗜熱鏈球菌subsp（thermophilus strain 1131）的酸奶對雜環胺致癌性的影響，動物實驗結果表明，與空白組相比，治療兩周之后益生菌添加組的小白鼠結腸中的HAAs數量降低了52.8%，從而有效地抑制結腸癌的發生。十字花科植物甘藍能夠產生一種具有生物活性的化學物質硫代葡萄糖苷，它可以在內源性黑芥子酶和修飾蛋白作用下降解形成具有抗癌活性的異硫氰酸酯，異硫氰酸與雜環胺的氨基結合形成硫脲，抑制雜環胺形成具有基因毒性的雜環胺-氮-羥基（HAAs-N-OH）衍生物，從而減少癌癥的發生。除此之外，Sugiyama等研究葉綠素與殼聚糖對Trp-p-2雜環胺-DNA加合產物的影響，動物實驗結果表明，與空白組相比，葉綠素和殼聚糖添加量為1%時形成的Trp-p-2-DNA加合物生成量為2.50，降低了66.21%；葉綠素和殼聚糖添加量為2%時形成的Trp-p-2-DNA加合物生成量為0.50，降低了93.24%；葉綠素和殼聚糖添加量為3%時形成的Trp-p-2-DNA加合物生成量為0.16，降低了97.84%，且隨著添加量的增加對Trp-p-2-DNA加合物抑制率逐漸升高。

益生菌細胞壁中的肽聚糖可以與雜環胺之間進行陽離子交換，使其結合在細胞壁上，降低雜環胺的生物活性，最終通過糞便形式排出體外；雜環胺的毒性是由于與DNA反應生成雜環胺-DNA（HAAs-DNA）加合物，而葉綠素可以抑制加合物的形成；甘藍中的異硫氰酸酯可以與雜環胺的氨基結合形成硫脲，從而抑制HAAs-N-羥基衍生物的形成。因此，可以采用益生菌、葉綠素、硫代葡萄糖苷等天然的活性物質直接與雜環胺結合使其失去活性，從而達到減少癌癥的發生。

4.2.2 抑制雜環胺活化過程

雜環胺的生物毒性取決于在體內的代謝活化過程，而細胞色素P450（cytochrome P450，CYP450）酶在其中起著重要作用，因此抑制雜環胺活化過程主要是對其負責代謝活化的CYP酶進行作用從而控制其在體內代謝反應。Chevereau等研究人工合成的磺酸轉移酶1A1和-乙酰轉移酶2在雜環胺代謝活化過程以及運用重組V79細胞對基因毒性的影響，結果表明，運用V79-hCYP1A2重組細胞可以抑制AαC、2-氨基-6-甲基二吡啶并[1,2-a:3’,2’-d]咪唑（Glu-P-1）、MeAαC、2-氨基二吡啶并[1,2-a:3’,2’-d]咪唑（Glu-P-2）、Trp-P-2雜環胺在體內代謝活化產生影響，從而抑制基因毒性產生。Sekimoto等研究在人體HepG2細胞中運用芳香烴受體（aryl hydrocarbon receptor，AhR）和CYP1A酶對雜環胺誘導能力的影響，結果表明，CYP1A酶可以對MeAαC、2-氨基-3-甲基-咪唑并[4,5-f]-喹啉（IQ）、MeIQx的活化過程產生影響，從而抑制基因毒性的產生。Viegas等研究黃腐酚在人肝癌細胞中對HAAs MeIQx和PhIP基因毒性作用的影響，結果表明，黃腐酚隨著添加量的增加會使葡萄糖醛酸轉移酶（UDP-glucuronosyltransferases，UGT）含量增多，從而降低雜環胺代謝及抑制基因毒性的產生。

CYP450酶在整個代謝活化過程中也起著重要的作用。在CYP450酶催化作用下，雜環胺環外氨基的N發生氧化反應形成氮-羥基-雜環胺（N-OH-HAAs）衍生物，之后會通過乙?；磻突腔磻纬?乙?；s環胺衍生物和-磺酸基雜環胺衍生物進一步與DNA結合形成DNA-雜環胺（DNA-HAAs）加合物，最終的加合物會產生基因毒性。因此，可以采用重組V79細胞、CYP1A酶、黃腐酚等物質來抑制CYP450酶活性，從而降低雜環胺體內代謝活化及抑制基因毒性的產生。

4.2.3 酶降低雜環胺遺傳毒性

圖6 酶在人體代謝中對雜環胺解毒機制Fig. 6 Mechanism of enzymatic detoxification of heterocyclic amines in the body

雜環胺具有一定的遺傳毒性，在體內長期蓄積會對人體造成致癌及致突變性。因此，可以采用UGT和GST抑制雜環胺衍生物的生成，從而有效降低其遺傳毒性，具體過程見圖6。Cai Tingting等研究UGT對雜環胺遺傳毒性的影響，結果表明，UGT對極性和非極性雜環胺如AαC、PhIP等均起到解毒作用，從而有效降低雜環胺的遺傳毒性。Tang Yijin等研究UGT對AαC非極性雜環胺遺傳毒性的影響，結果表明，UGT對非極性雜環胺AαC起到解毒作用，從而能有效降低在人體中的遺傳毒性。Huber等在大鼠器官中加入咖啡研究其對UGT和GST及雜環胺遺傳毒性的影響，結果表明，咖啡中的咖啡因能提高UGT和GST的解毒活性，有效降低DNA-雜環胺（DNAHAAs）加合物形成，減少其遺傳毒性。

雜環胺是通過細胞色素P450在單加氧酶的催化反應下，使得外環氨基上的N發生氧化反應生成氮-羥基-雜環胺（N-OH-HAAs）衍生物，再進一步發生乙酰和磺化反應生成-乙?；?-磺酸基衍生物，最后與DNA分子結合形成DNA-雜環胺（DNA-HAAs）加合物表現出一定的基因毒性。而UGT和GST的加入可以降解雜環胺代謝產物，具有解毒作用，從而降低雜環胺的遺傳毒性。

4.2.4 運用NER

雜環胺的遺傳毒性機理主要通過其氧化生成氮-羥基-雜環胺（N-OH-HAAs）衍生物，最后與DNA分子結合形成DNA-雜環胺（DNA-HAAs），加合物從而表達出一定的基因毒性。因此，可以采用NER對表達基因進行修復，切除表達基因中形成DNA-HAAs加合物部分，從而有效控制雜環胺的遺傳毒性。Mu Hong等采用NER處理DNA加合物，結果表明，利用NER可以有效切除DNA加合物部分，從而抑制DNA加合物的遺傳毒性。Fahrer等研究采用NER對DNA-PhIP加合物的影響，結果表明，利用NER可以從表達基因中有效切具有高度致癌DNA-PhIP加合部分，從而抑制DNA-PhIP加合物的遺傳毒性。

DNA-雜環胺（DNA-HAAs）加合物遺傳毒性最有效調控方法是采用NER。主要步驟：1）識別DNA-HAAs加合物所在位置；2）通過DNA解旋酶使DNA-HAAs加合物解旋變成單鏈DNA，之后切割具有遺傳毒性DNA-HAAs加合物的基因片段；3）DNA聚合酶會填充切割部位，重新形成無基因毒性的DNA雙螺旋分子，從而有效抑制DNA-HAAs加合物的遺傳毒性。

5 結 語

本文綜述了高溫肉制品在熱加工過程中雜環胺的形成途徑、體內代謝途徑以及防控方法，并對其進行了總結（圖7）。肉制品熱加工過程中形成雜環胺的途徑主要有兩條，一是通過自由基途徑和美拉德反應形成AIAS；另一途徑是通過美拉德反應形成ACS。而雜環胺進入機體后毒性效應途徑主要為在單加氧酶的作用下生成氮-羥基-雜環胺（N-OH-HAAs）衍生物，之后與DNA分子結合形成DNA-雜環胺（DNA-HAAs）加合物，從而產生“三致”毒性?；诖?，提出肉制品加工應合理選擇加熱方式，合理選擇用油，適當添加糖、金屬陽離子、天然香辛料、抗氧化劑等，從而盡量降低雜環胺的產生。雜環胺被攝入后應通過降低活性、抑制活化過程、酶解解毒、NER等方法減少其在體內消化吸收，調節其體內代謝過程，從而降低其毒性效應。

圖7 加工過程及體內代謝雜環胺防控方法Fig. 7 Processing and prevention methods of heterocyclic amines in body metabolic

近年來，蒸汽輔助焙烤、過熱蒸汽烤制等新型烤制技術正逐漸應用在高溫肉制品的熱加工中，熱加工方式的創新，獲得了更加安全的產品品質，但這些新型烤制技術對于雜環胺的減控機制有待進一步明確，效果有待進一步提高。DNA-雜環胺加合反應與生物活性及解毒作用有著密切關系，隨著蛋白質組學、脂質組學及代謝組學、人體生物監測技術等快速發展，從雜環胺與DNA等加合反應方面進行深入系統的研究，必將為雜環胺的有效控制提出更多的技術與辦法。