《食品科学》：渤海大学刘贺教授等：二萜类化合物在肉类食品保鲜防腐中的应用研究进展

延长生鲜肉保质期是肉类产业的长期目标，这是减少资源浪费的有效途径之一。目前，肉类的保鲜策略主要包括冷却、保护性包装和防腐剂的使用等。通常，肉类由于氧气的促氧化作用会发生脂质和蛋白质氧化，从而产生腐臭异味，导致产品的接受度降低，通过改善肉类的抗氧化状态有助于延长其货架期。在食品领域，二萜类化合物具有抗氧化、抑菌、改善风味等作用，因此具备广泛的应用潜力，已在肉及肉制品的保鲜研究及应用中投入使用。

中国肉类食品综合研究中心的剡槿熙、臧明伍*，渤海大学食品科学与工程学院的刘贺*等基于国内外二萜类化合物研究动态和应用现状，对二萜类化合物的化学及结构特征、来源与分类、主要生物活性进行阐述，总结国内外二萜类化合物在肉类食品保鲜防腐中的研究与应用现状，并对二萜类化合物的发展前景进行进一步展望，旨在为二萜类化合物的理论研究和更广泛的商业化应用提供理论参考。

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二萜类化合物的化学及结构特征

迄今为止，在自然界中发现了超过90 000种萜烯，它们存在于各种生物中，在植物、真菌、细菌和海洋无脊椎动物中尤为普遍。二萜类化合物是指含有4 个异戊二烯单位的萜类化合物，是含有20碳（C 20 ）萜烯的一个亚类，由焦磷酸香叶基香叶酯衍生而成。二萜类化合物因为其多变的结构类型而具有多种生物活性，包括抗氧化、抑菌、抗炎和抗肿瘤活性等，因此也被应用于食品领域，如迷迭香、鼠尾草中的鼠尾草酸是二萜类化合物中活性较强的酚类抗氧化剂，是一种自由基清除剂。其中，鼠尾草酸比合成抗氧化剂有更高的抗氧化活性，近年来已被作为天然抗氧化剂和抗菌剂在肉与肉制品实际生产中得到应用。

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二萜类化合物的来源及其分类

二萜类化合物可以在结构上按环数分类，包括无环、单环、双环、三环、四环、五环二萜类化合物，部分具有生物活性的二萜类化合物结构如表1所示。

2.1 无环二萜类化合物

常见的无环二萜类化合物包括植物醇、(4R)-4-羟基-异植醇、Aphanamixins A～F、尼莫拉利辛C等，其主要来源于风干的胡桃科木头茎叶粉、浮萍（Lemna minor）、山楝茎皮等。

2.2 单环二萜类化合物

常见单环二萜类化合物包括咖啡酸、烟草烷型二萜类化合物、西松烷型二萜类化合物（sublylactones A和B）、VA等，主要来源于迷迭香、小盘木、光叶巴豆和动物的肝脏。

2.3 双环二萜类化合物

常见双环二萜类化合物包括(5S,7R,9R,10R,12R)-二羟基-8,17-二去氢车桑子内酯、半日花烷型双环二萜化合物、乙酰基化新氯丁二萜、穿心莲内酯、大青素、银杏内酯，主要来源于芡欧鼠尾草、小盘木、桫椤、穿心莲、马鞭草、银杏等植物。

2.4 三环二萜类化合物

常见三环二萜类化合物包括迷迭香酸、鼠尾草酸、芳香松香烷型二萜7α-羟基脱氢枞酸、15-羟基脱氢枞酸、橙桑黄酮、松香烷型二萜（wiltriptobenzene）、紫杉烷类二萜2-去乙酰氧基红豆杉素E、7-去乙酰氧基红豆杉素J、肌苷内酯A～C、益丁香酰益母草二萜苷、雷公藤甲素、恩格罗霉素酸A、恩格罗霉素酸B、恩格罗霉素、罗索内酯、玫瑰内酯、7-脱氧玫瑰壬内酯等。主要来源于迷迭香、柔茎香茶菜、雷公藤茎、红豆杉枝叶、担子菌（Inonotus sinensis）的培养物、益母草、思茅松松脂、真菌竹生肉球菌（Engleromyces goetzi）等。

2.5 四环二萜类化合物

常见四环二萜类化合物包括瑞香烷型二萜类化合物（daphgenin A、yuanhuakine B）、12,16-二羟基松香烷-6,8,11,13-四烯-3-酮、二萜类生物碱（dalanutines A和B）、脱氧高乌甲素、贝叶烷型和贝壳杉烷型二萜类化合物、对映-贝壳杉烷二萜（3β,6β,14β,15β-四乙酰氧基-20-醛-对映-贝壳杉-16-烯-7-酮、(5R,8S,9S,10R,13R)-2-酮-对映-贝壳杉-15-烯-17-酸、(4R,5S,8S,9S,10S,13R)-19-羟基-对映-贝壳杉-15-烯-17-酸）、5-表-丹参醇A、丹参醇A、15,16-二氢丹参酮I、隐丹参醌、丹参酮IIA、丹参新醌乙、弥罗松酚、大叶鼠尾草丙和紫丹参萜醚、pierisformoside F、甜菊苷等。主要来源于芫花花蕾、三尖杉茎叶、拉萨翠雀花、草乌、大萼香茶菜、冬凌草、大花美人蕉根、粘毛鼠尾草、马醉木叶、甜菊叶等。

2.6 五环二萜类化合物

常见五环二萜类化合物包括熊果酸、白桦酸、乌头碱型C 19 -二萜生物碱（kongboensenine）、8-O-甲基-14-O-苯甲醚裂丹宁、爱可宁、rockidines A～C和3 rockisine A，主要来源于迷迭香、工布乌头块根、丽江乌头、川乌、拟康定乌头。

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二萜类化合物的生物活性

3.1 抗氧化活性

二萜类化合物主要是通过以下机制发挥抗氧化活性：1）破坏自由基链反应，清除或抑制自由基；2）淬灭单线态氧，与自由基发生反应，形成无害的产物；3）抑制氧化酶的活性，增强抗氧化酶活性；4）螯合钝化过渡金属离子，防止过氧化物的形成。大部分抗氧化成分都是氧自由基清除剂，如多酚类物质鼠尾草酸、鼠尾草酚、迷迭香酚、VA等，其本身可以释放出体积小、亲合性很强的氢质子，捕捉高势能极活泼的自由基并使之转变为非活性或较为稳定的化合物，同时自身转变成较氧化链式反应生成自由基更稳定的物质，从而中断或延滞链式反应。二萜类化合物发挥抗氧化作用的另一个机制是通过电子转移直接给出电子从而清除自由基，如β-胡萝卜素能通过提供电子抑制活性氧（ROS）的生成，从而达到清除自由基的目的。

迷迭香富含异戊二烯醌，异戊二烯醌可作为自由基链的终止剂，从而破坏自由基的链式反应，发挥抗氧化活性。同时，异戊二烯醌也是ROS螯合剂。迷迭香提取物中存在的酚类化合物鼠尾草酸、迷迭香酸、鼠尾草醇、迷迭香醇、迷迭香醌、迷迭香二酚、12-甲氧基肌肽酸、异迷迭香醇以及咖啡酸具有很高的抗氧化活性。酚类化合物在与脂质和羟自由基反应时充当主要的抗氧化剂，将它们转化为稳定的产物。此外，这些化合物可以作为金属离子螯合剂，减少氧化反应的发生。类胡萝卜素具有聚异戊二烯结构和围绕中心双键的近双边对称性，其能够与过氧自由基产生共振稳定的自由基加合物，从而防止细胞壁脂质降解。

罗汉松总二萜主要包括松香烷型和桃拓烷型，松香烷二萜具有的多个环状结构可以与生物体内的酶反应从而发挥活性，且其双键可以发生氧化反应，进而能够发挥抗氧化功能，罗汉松总二萜已被证实对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、羟自由基、超氧阴离子自由基具有不同程度的清除能力，当质量浓度达到0.59 mg/mL时，其清除率分别为81.71%、66.27%、38.60%，抗氧化活性较好；Kabouche等从丹参的根提取物中分离出新的天然枷烷二萜类化合物7-氧代罗伊莱酮-12-甲醚和6 种已知的二萜类化合物，其中新型二萜类化合物7-氧代酰萜酮-12-甲醚被证实具有最高的超氧阴离子自由基清除活性。在螯合钝化过渡金属离子方面，迷迭香中的二萜黄酮类化合物具有4-酮基、5-羟基的分子结构，且B环3’和4’位的连位羟基含有孤对电子，因而能螯合金属离子。

部分具有抗氧化活性的二萜类化合物如图1所示。

3.2 抑菌活性

二萜类化合物的抑菌机理主要包括：1）破坏细胞壁和细胞膜使菌体出现孔洞甚至破裂，导致细胞内容物泄漏，并且通过破坏微生物细胞质，使微生物细胞浆凝固，在细菌表面形成高分子膜，阻止其吸收营养物质，影响其代谢途径；2）破坏微生物膜蛋白或与细胞表面的蛋白结合，阻止营养吸收，从而抑制细菌生长导致其死亡；3）减少微生物细胞内ATP的合成；4）改变细胞的通透性，干扰产能相关酶，并中断蛋白质的合成，最终导致细胞死亡。研究表明，迷迭香、鼠尾草、壳聚糖、金凤花茎、苜蓿的根部、益母草、异叶三宝木等植物中都能够分离出具有抗菌活性的二萜类化合物。

部分具有相关抑菌活性的二萜类化合物如图2所示。

3.3 抗炎活性

二萜类化合物的抗炎活性机理主要包括：抑制炎症因子的产生，调节炎症的信号通路，抑制前列腺素的生成，减少炎症介质的释放等。

刘燕芳通过体外抗炎活性研究发现从白菊木中分离得到的14 个二萜类化合物可不同程度地抑制炎症因子NO的产生，降低炎症因子（肿瘤坏死因子（TNF）-α、白细胞介素（IL）-1β、IL-6、IL-17）的表达，下调环氧化酶（COX）-2和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）的表达水平以及抑制转录因子（核因子κB（NF-κB）p65）的磷酸化。

当免疫细胞遭受微生物内毒素、炎症介质等刺激时，会生成大量的iNOS，产生炎症因子NO进行免疫应答，二萜物质能够通过抑制NO生成而起到抗炎的作用。

部分具有相关抗炎活性的二萜类化合物如图3所示。

3.4 抗肿瘤活性

二萜类化合物的抗肿瘤机制主要包括：1）调节机体免疫功能，如激活T、B淋巴细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞等免疫细胞；2）促进机体多种细胞因子的产生，如干扰素、TNF等；3）促进抗体产生、诱导肿瘤细胞凋亡；4）抑制肿瘤血管生长，如抑制肿瘤细胞诱导的微血管内皮增殖，抑制微血管内皮细胞（MVEC）黏附分子的表达，从而抑制MVEC的分化。

梁宇光通过研究苞叶香茶菜庚素（MOG）诱导HL-60细胞株凋亡的分子机制，证实了MOG能够通过破坏细胞内正常的氧化还原平衡引起氧化应激，进一步导致线粒体功能失调，最终激活Caspase-1和半胱胺酸蛋白酶蛋白-7，引起Caspase依赖性细胞凋亡。部分具有相关抗肿瘤活性的二萜类化合物如图4所示。

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二萜类化合物在肉与肉制品保鲜防腐中的应用现状

4.1 作为抗氧化剂的应用现状

二萜类化合物作为天然抗氧化成分，在肉与肉制品中得到很好的应用。 从干迷迭香叶中提取的油溶性和水分散性肌肽对控制脂质氧化和高铁肌红蛋白氧化非常有效，对牛肉和鸡肉的颜色具有很好的稳定作用。 紫杉二酮是迷迭香茎提取物中的主要生物活性分子，研究表明，紫杉二酮在牛肉冷藏期间可减少牛肉脂质和蛋白质氧化，同时，紫杉二酮是一种廉价且鲜有使用的天然抗氧化剂。

Fasseas等将猪和碎牛肉样品分为对照（无抗氧化剂）、牛至精油处理组（3%（以体系质量计，下同）牛至精油）和鼠尾草精油处理组（3%鼠尾草精油），测定样品在生的和煮熟的状态下4 ℃贮藏1、4、8、12 d后的抗氧化活性。结果表明，精油处理显著降低了肉品的氧化，而且热处理和贮藏时间显著影响了肉类的抗氧化活性。精油在熟肉中的抗氧化作用比在生肉中更明显，肉类蛋白质结构不同极大地影响了抗氧化活性。

在生鲜猪肉、猪肉制品中添加迷迭香提取物不仅可以有效抑制脂质氧化，而且对色素含量的减少也可起到抑制作用。Bolumar等使用真空包装、迷迭香活性包装和除氧剂包装猪肉饼，将其高压处理后10 ℃条件下贮存5 d时，发现不同包装方式均能抑制猪肉饼中脂质氧化，其中迷迭香活性包装组效果最好，证实了迷迭香活性包装是保护猪肉饼免受高压处理诱导的脂质氧化的最有效方法。

研究发现在新鲜猪肉香肠中添加鼠尾草精油和鼠尾草提取物对脂质氧化有显著抑制作用（P＜0.05），此外，鼠尾草提取物的添加提升了香肠的整体感官品质，鼠尾草精油和鼠尾草提取物表现出显著的抗氧化活性。

4.2 作为抑菌剂的应用现状

迷迭香二萜不仅可以作为抗氧化剂，还作为抑菌剂被应用于牛肉、猪肉、鸡肉以及鱼肉制品中。Šojić等通过研究鼠尾草精油和鼠尾草提取物对新鲜猪肉香肠微生物和氧化稳定性的影响，发现鼠尾草加工副产物鼠尾草精油和鼠尾草提取物具有显著的抗氧化和抗菌活性，并在鲜猪肉香肠生产中具有巨大的应用潜力。

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二萜类化合物在肉与肉制品保鲜防腐应用中存在的问题

二萜类化合物因其抗氧化与抑菌活性显著、毒性较低等优点，越来越受到肉类行业从业者的关注，但多数研究工作仍处在初步阶段，对其抑菌、抗氧化机理及使用安全性仍缺乏系统深入的了解，这些限制了二萜类化合物的开发和应用。常见二萜类化合物是安全可靠的，如迷迭香提取物作为抗氧化剂，是GB 2760—2014允许在肉制品中使用的（表2）。但部分新鉴定二萜类化合物的自身安全性及其与肉类食品中相关成分的互作关系尚缺乏研究支撑，这些问题仍需要进行体外和体内安全性评估，以证明二萜类化合物使用的有效性和安全性；二萜类化合物本身所具有的低阈值挥发性物质也会对肉类食品产生负面影响，所以在优化植物萃取工艺、提高其纯度等方面仍需加强。此外，二萜类化合物虽然具有较强的抗氧化性，但并不是在所有的食品基质中都能发挥其抗氧化效果。

目前，国内外对单一二萜类化合物的应用研究已较为深入，但对复合型二萜类化合物的应用研究还相对较少。有研究表明，植物提取物复配时的效果优于单一的提取物，复合型迷迭香天然抗氧化剂在肉与肉制品中的保鲜效果均优于单一迷迭香天然抗氧化剂，复合型迷迭香产品具有广泛的应用前景。例如Djenane等在模拟空气条件下用迷迭香提取物与VC联合并用紫外光照射处理牛排，发现使用迷迭香提取物与VC混合并用紫外光照射的条件下，可以有效地减少高铁肌红蛋白的形成、延缓脂质氧化，使货架期延长10～20 d。但是，植物提取物除了协同增效作用还可能产生拮抗作用。Stojanović-Radić等研究迷迭香和罗勒精油及其组合对沙门氏菌的抑菌效果，结果表明，迷迭香精油可有效减少混合菌群的数量，并且对热加工肉类中的肠炎沙门氏菌具有较强的抑制作用，罗勒精油对生肉中的细菌病原体和肠炎沙门氏菌更有效，对脂质氧化具有稳定作用，但是这两种精油组合使用时对腐败微生物没有显著的协同防腐作用，其效果与罗勒精油相似，对生肉的肠炎沙门氏菌有更高的防腐效果，并且抑制了脂质氧化的增加和烹饪损失的减少，其感官特性也高于可接受的水平。Hraš等通过研究发现，α-生育酚、抗坏血酸棕榈酸酯和柠檬酸对迷迭香提取物具有协同抗氧化作用。当与抗坏血酸棕榈酸酯结合时，迷迭香提取物表现出更强的抗氧化作用，而与α-生育酚混合时则表现出拮抗作用。因此，深入细致地研究二萜类化合物的作用机理、构效关系非常有必要。

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结 语

二萜类化合物是一类具有广泛生物活性的天然产物，研究表明二萜类化合物具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤、抗炎、抗病毒等多种生物活性，在医药、农业、化妆品等领域具有广阔的应用前景，其具有多样的化学结构和生物合成途径，因此也被广泛应用于天然产物合成领域。近几年二萜类化合物也被应用在肉类防腐保鲜方面，以改善肉类和肉制品的整体感官和营养品质，延长其保质期。然而，目前对二萜类成分的研究大多是针对从迷迭香和鼠尾草中提取的含量较高的鼠尾草酸和鼠尾草酚，对其他二萜类化合物，如杉醇、雷公藤甲素、二萜生物碱、冬凌草甲素、银杏内酯等的抗氧化、抗菌机理的研究依旧匮乏，虽然部分二萜类化合物已被证实在肉类食品中具有积极的抗氧化和抑菌作用，但它们在功能改善方面的应用仍面临诸多挑战。它们中的大多数需要更深入的研究，包括体外和体内评估，以证明其使用有效性和安全性，此外，如何提取更安全高效无毒的天然二萜化合物从而替代传统的抗氧化、抗菌剂仍是未来努力的方向。

本文《二萜类化合物在肉类食品保鲜防腐中的应用研究进展》来源于《食品科学》2024年45卷13期282-291.页. 作者：剡槿熙，臧明伍，刘贺，徐晨晨，史宇璇，白京，赵燕，郝静怡，张亚茹. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230723-256. 点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网