香精剖析技术及其安全性问题初探-厦门金帝龙香精香料有限公司

一香料香精概述

1 香料香精的分类

香料：具有一定特征气息、符合人类安全健康需求的化合物或混合物

天然香料：以天然动植物资源为主要原料通过物理、物化、生化等方法制备的单体化合物或

混合物

合成香料：以化学单体原料通过有机合成的方法制备得到的单体化合物

香精：多种天然或合成的化合物。按一定的配方和工艺制备而成的具有一定特征香气的混合物。

2 香料香精的制备方法

香料

化学合成：有机化学合成反应（苯乙醇）

生物合成：微生物发酵、植物细胞组织培养（苯乙醇）

天然提取：溶剂萃取、二氧化碳超临界萃取、蒸馏法、冷轧法、冷磨法（薰衣草精油）

香精

调配合成法：根据香精特征香气和香韵结构来合成（调配）所需要的香精

反应合成法：酶解、美拉德反应、脂肪氧化、微胶囊技术（粒径大小不一）

二香精的剖析方法

1 香精剖析的前处理方法

香精中风味物质剖析的前处理方法主要有以下几种：

(1) 同时蒸馏萃取（SDE）

同时蒸馏萃取（SDE）是比较经典的芳香物质的提取方法，

优点：提取量较多，重现性较好

缺点：高温会使热敏性物质分解

(2) 超临界流体萃取(SCFE)

二氧化碳(CO2)超临界流体萃取(SCFE)是香精香料行业中分离成分的首选方法。二氧化碳超临界流体萃取可以在低压和接近室温的条件下进行，使其具有成本效益。此外，二氧化碳是无色、无味、安全的，即不易燃、无毒，而且是以纯净的形式提供。而且，二氧化碳可以从大气中获取，这使得二氧化碳SCFE成为一个生态友好的过程。溶剂萃取、机械分离和蒸馏是用于植物风味浓缩的其他三种方法。与蒸汽蒸馏相比，SCFE对植物样品的作用很温和，保持了原始的香味。另外，提取物更干净、更新鲜、更清脆。水蒸汽蒸馏可以从化学角度改变提取的成分，而有机溶剂提取往往会改变成分的颜色和香气。

(3) 搅拌棒吸附萃取(SBSE)

搅拌棒吸附萃取法是由Baltussen等人在1999年首次提出的，此后作为一种高效的样品制备技术获得了广泛的认可，用于富集水样中的溶质。SBSE-TD-GC-MS已被应用于诸如葡萄酒中的农药和花卉化合物、生物液体中的有机溶质以及水溶液中农药的快速筛选等多种应用。使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为萃取相的SBSE可以实现高回收率和极低的检测限（LOD），可以从水样中提取和富集相对极性的溶质（log Kow > 3.0）。使用PDMS（Twister）的SBSE的优点之一是可以从水基食品基质中提取相对GC友好的溶质，而不富集非挥发性溶质，如氨基酸、糖类、糖苷、多酚等。事实上，从这种复杂的基质中提取后，搅拌棒可以在超纯水中进行短暂的冲洗，以去除任何附着的物质，然后用无绒纸巾擦干。

(4) 吸附热脱附吹扫捕集（ATD）

吹扫和捕集方法（动态技术）的基础是用惰性气体（通常是氦气或氮气）吹扫样品（液体或固体）；然后将挥发性化合物吸附在捕集器上，捕集器立即被加热，将其解吸到气相色谱仪进样器中。有许多吸附剂，如Porapaks、Chromosorbs或Tenax系列，都能满足正确的热解吸的必要要求；然而Tenax系列（基于2,6-二苯基对苯二胺的聚合物）非常适用于水醇样品，如葡萄酒或类似的饮料。在这个意义上，已经提出使用吹扫和捕集方法来分析水果和果汁以及酒精饮料。

(5) 顶空固相微萃取（HS-SPME)

SPME是一种无溶剂的方法，集成了采样、提取和浓缩分析物的功能。与溶剂萃取相比，SPME是一种非完全的萃取技术，只有一小部分目标分析物从样品基质中被萃取出来。这种技术的好处是便于携带，有可能实现自动化，并提高灵敏度，此外，在顶空（HS）模式下使用时，被动采样方法不会干扰样品。

(6) 溶剂辅助风味萃取(safe)

溶剂辅助香味蒸发（SAFE）被认为是生产 "干净的 "香味提取物的最佳整体方法，以避免在气相色谱（GC）分析过程中损失易溶的香味化合物或形成热产生的假象。

2 样品分析常用的方法

风味物质分析常用的方法如下：

气相色谱（GC）

气相色谱-质谱联用（GC-MS）

气相色谱-嗅闻技术（GC-O）

电子鼻、电子舌

全二维气相色谱-质谱联用技术（GC×GC-MS）

3 天然香料及其鉴定方法-同位素法

同位素溯源技术在食品安全领域主要用于鉴别食品成分掺假、食品污染物来源、追溯产品原产地以及判断动物饲料来源等方面。稳定同位素技术在鉴定精油的天然感方面也发挥着重要作用。

美国FEMA建立了同位素研究委员会（FEMA-ISC），它与美国佐治亚大学应用同位素研究中心进行广泛合作，并向该中心提供资金援助，对一系列食品香料的天然度进行测定，为他们建立了13C及13C/12C的范围，这些香料中主要有苯甲醛、肉桂醛、茴脑、水杨酸甲酯及各种脂肪酸酯类等。

肉桂醛

碳同位素分析技术用于香料的分析十分见效。

天然香兰素十分昂贵，而合成香兰素化学成分和天然香兰素完全相同，很便宜。采自世界各地的香兰素13C值多在-16.8和-20.4‰，而合成的香兰素多在-16.8‰以下，因此，有人将天然和合成香兰素的界定值定为-21‰，低于该值就认为加入了合成物质。

三香精安全性评估

1 香原料的安全性

香原料根据其来源不同可分为天然香料、合成香料（天然等同香料）

自从第一届食用香料和提取物制造商协会（FEMA）专家小组实行对用在人类食物中的香料成分的安全性进行评估计划以来已有55年之多。在那个时候FEMA GRAS计划的主要的目的是用于评估香料工业想要用于香料的原料是否“一般认为是安全的”（GRAS）。

2 美拉德反应产物安全性的评估

美拉德反应机理：

Hodge于1953年解释了包括Maillard反应在内的一系列反应，认为Maillard反应可分为三个阶段：

（1）第一阶段：葡基胺的生成和随后的重排

（2）第二阶段：脱氧生成呋喃衍生物，还原酮和其他羰基化合物

（3）第三阶段：从这些呋喃和羰基中间产物到芳香化合物的转变，常常通过与其他中间产物(如氨基化合物或氨基酸降解产物)发生反应而实现

Hursten将美拉德反应中的挥发性风味物质分为三种

Ø“简单的”糖脱氢—裂解产物呋喃类、吡喃酮、环式烯、羰基化合物、酸.

Ø一般的氨基酸降解产物醛、含硫化合物(如H2S、甲硫醇)、含氮化合物(如氨、胺).

Ø由一步相互作用产生的挥发性物质吡咯、噻唑、吡啶、噻吩、吡嗪二硫杂烷、三硫杂烷、咪唑、二噻烷、三噻烷吡唑、呋喃硫醇、3—羟基丁醇缩合物.

欧阳晶晶通过动物实验评价了美拉德反应香精的安全性，研究表明：肉味香精摄入量与小鼠血液脂质过氧化密切相关，并且灌食的香精剂量与其对小鼠血液脂质过氧化的影响有浓度依赖性。肉味香精的摄入也能对小鼠的肝脏和心肌细胞造成损伤，尤其是对肝脏作用明显，表明美拉德反应香精对小鼠具有一定的毒性。（欧阳晶晶. 几种美拉德反应产物分析方法的建立及其毒理学研究[D]. 上海应用技术学院, 2014.）

可能原因：美拉德反应产物的后期会生成较多的含氮、含硫的杂环类物质，食用浓度过高的这种MRPS可能会对人体有一定影响

解决方法：

在反应过程中控制反应速率和反应时间，防止过度反应生成可能对人体有害的物质

严格控制美拉德反应产物的添加量，防止过量使用以保证食品的安全性

3 食用香精香料存在的安全问题

3.1 食用香精存在的安全问题

(1)、原材料的安全性问题

食用香精的原材料是其安全性的最主要因素之一；食用香精的生产绝不可使用未经许可的品种，更不能使用化工原料的香料单体来替代食品级香料，以降低成本或提高产品的留香效果。

举例分析

柠檬腈 Lemonile

3,7-Dimethyl-2(3),6-nonadienonitrile

CAS:61792-11-8

柠檬腈具有强烈的柠檬、古龙样香气。多用于柠檬、马鞭草和白柠檬类香精配方，能产生新鲜和持久的效果，更具有天然感。

推荐用于美容用品、香皂、洗护用品和家居用品中。不宜用于食品或饮料中。

香豆素类 Coumarins

二氢香豆素、八氢香豆素、6-甲基香豆素是GB2760-2011允许使用的三种食用香料。根据国家食药监的规定，香豆素不得添加于任何食品中。当饮料中因使用天然香料而导致天然香料本身所含香豆素残留时，其含量应在2mg/kg以下。

黄樟素（Safrole）及异黄樟素（Isosafrole）

黄樟素是八角精油中的天然成分，有足够的证据表明其具有致癌性。异黄樟素用于日化工业，具有八角和甘草似的香气特征，少量存在不同精油中。

黄樟素，是一种有机化合物，化学式为C10H10O2，为无色油状液体，但萃取时常含有杂质而呈微黄色，有樟木气味，易溶于醇，能与氯仿、醚混溶，不溶于水和甘油，被列为第一类易制毒化学品管控。

2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，黄樟素在2B类致癌物清单中。

黄樟素通常由黄樟树的根、树皮、果实，或北美檫树的根皮中提取，或是经由儿茶酚或其他相关亚甲二氧基的化合物化学合成所生产。一种在巴西成长的植物高贵绿心樟可制成棕色樟脑油（高贵绿心樟油），而黄樟素就是此油的主要成分。

黄樟素是许多合成物的前体，例如：杀虫增效剂胡椒基丁醚（piperonyl butoxide）、透过异黄樟素生产的香气剂胡椒醛及致幻同感剂MDMA。经动物实验，确定在生物的代谢过程中，会有致癌的风险。

在1960年代研究指出，黄樟素是致癌物，造成动物的永久性肝脏损伤。因此美国食品和药物管理局(FDA)禁止黄樟和黄樟素供人食用。美国食品和药物管理局仍然认为黄樟素在老鼠是弱的致癌物质，黄樟素被美国政府认定为弱致癌物质，现今被美国禁止使用于食品添加物、肥皂、香水。然而一个1977研究黄樟素在大鼠和人类的代谢产物，在大鼠尿中发现的黄樟素两种致癌代谢物，1,1'-羟基黄樟素和3'-羟基异黄樟脑，并没有在人尿中发现。欧盟健康与消费者保护委员会假定黄樟素具有遗传毒性和致癌性。它天然存在于各种香料，如肉桂，肉豆蔻，和黑胡椒和部分草药罗勒，但含量较低。黄樟素同许多天然存在的化合物一样，一般在使用原植物下较难发现显著影响，但萃取物在啮齿动物实验中能诱导发生癌症。不过对人类的影响尚未证实有致癌因果，由劳伦斯·伯克利国家实验室估计，类似呼吸室内空气或饮用市政供水带来的风险。在美国曾经被广泛用作根汁啤酒、黄樟茶，和其他常见的产品食品添加剂，其对大鼠的致癌性被发现后被美国食品和药物管理局禁止使用。如今黄樟素也被国际香料协会禁止用于肥皂和香水。