一 香料香精概述

1 香料香精的分類

香料：具有一定特征氣息、符合人類安全健康需求的化合物或混合物

天然香料：以天然動(dòng)植物資源為主要原料通過物理、物化、生化等方法制備的單體化合物或

混合物

合成香料：以化學(xué)單體原料通過有機(jī)合成的方法制備得到的單體化合物

香精：多種天然或合成的化合物。按一定的配方和工藝制備而成的具有一定特征香氣的混合物。

2 香料香精的制備方法

香料

化學(xué)合成：有機(jī)化學(xué)合成反應(yīng)（苯乙醇）

生物合成：微生物發(fā)酵、植物細(xì)胞組織培養(yǎng)（苯乙醇）

天然提?。喝軇┹腿?、二氧化碳超臨界萃取、蒸餾法、冷軋法、冷磨法（薰衣草精油）

香精

調(diào)配合成法：根據(jù)香精特征香氣和香韻結(jié)構(gòu)來合成（調(diào)配）所需要的香精

反應(yīng)合成法：酶解、美拉德反應(yīng)、脂肪氧化、微膠囊技術(shù)（粒徑大小不一）

二 香精的剖析方法

1 香精剖析的前處理方法

香精中風(fēng)味物質(zhì)剖析的前處理方法主要有以下幾種：

(1) 同時(shí)蒸餾萃?。⊿DE）

同時(shí)蒸餾萃?。⊿DE）是比較經(jīng)典的芳香物質(zhì)的提取方法，

優(yōu)點(diǎn)：提取量較多，重現(xiàn)性較好

缺點(diǎn)：高溫會(huì)使熱敏性物質(zhì)分解

(2) 超臨界流體萃取(SCFE)

二氧化碳(CO2)超臨界流體萃取(SCFE)是香精香料行業(yè)中分離成分的首選方法。二氧化碳超臨界流體萃取可以在低壓和接近室溫的條件下進(jìn)行，使其具有成本效益。此外，二氧化碳是無色、無味、安全的，即不易燃、無毒，而且是以純凈的形式提供。而且，二氧化碳可以從大氣中獲取，這使得二氧化碳SCFE成為一個(gè)生態(tài)友好的過程。溶劑萃取、機(jī)械分離和蒸餾是用于植物風(fēng)味濃縮的其他三種方法。與蒸汽蒸餾相比，SCFE對植物樣品的作用很溫和，保持了原始的香味。另外，提取物更干凈、更新鮮、更清脆。水蒸汽蒸餾可以從化學(xué)角度改變提取的成分，而有機(jī)溶劑提取往往會(huì)改變成分的顏色和香氣。

(3) 攪拌棒吸附萃取(SBSE)

攪拌棒吸附萃取法是由Baltussen等人在1999年首次提出的，此后作為一種高效的樣品制備技術(shù)獲得了廣泛的認(rèn)可，用于富集水樣中的溶質(zhì)。SBSE-TD-GC-MS已被應(yīng)用于諸如葡萄酒中的農(nóng)藥和花卉化合物、生物液體中的有機(jī)溶質(zhì)以及水溶液中農(nóng)藥的快速篩選等多種應(yīng)用。使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）作為萃取相的SBSE可以實(shí)現(xiàn)高回收率和極低的檢測限（LOD），可以從水樣中提取和富集相對極性的溶質(zhì)（log Kow > 3.0）。使用PDMS（Twister）的SBSE的優(yōu)點(diǎn)之一是可以從水基食品基質(zhì)中提取相對GC友好的溶質(zhì)，而不富集非揮發(fā)性溶質(zhì)，如氨基酸、糖類、糖苷、多酚等。事實(shí)上，從這種復(fù)雜的基質(zhì)中提取后，攪拌棒可以在超純水中進(jìn)行短暫的沖洗，以去除任何附著的物質(zhì)，然后用無絨紙巾擦干。

(4) 吸附熱脫附吹掃捕集（ATD）

吹掃和捕集方法（動(dòng)態(tài)技術(shù)）的基礎(chǔ)是用惰性氣體（通常是氦氣或氮?dú)猓┐祾邩悠罚ㄒ后w或固體）；然后將揮發(fā)性化合物吸附在捕集器上，捕集器立即被加熱，將其解吸到氣相色譜儀進(jìn)樣器中。有許多吸附劑，如Porapaks、Chromosorbs或Tenax系列，都能滿足正確的熱解吸的必要要求；然而Tenax系列（基于2,6-二苯基對苯二胺的聚合物）非常適用于水醇樣品，如葡萄酒或類似的飲料。在這個(gè)意義上，已經(jīng)提出使用吹掃和捕集方法來分析水果和果汁以及酒精飲料。

(5) 頂空固相微萃取（HS-SPME)

SPME是一種無溶劑的方法，集成了采樣、提取和濃縮分析物的功能。與溶劑萃取相比，SPME是一種非完全的萃取技術(shù)，只有一小部分目標(biāo)分析物從樣品基質(zhì)中被萃取出來。這種技術(shù)的好處是便于攜帶，有可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并提高靈敏度，此外，在頂空（HS）模式下使用時(shí)，被動(dòng)采樣方法不會(huì)干擾樣品。

(6) 溶劑輔助風(fēng)味萃取(safe)

溶劑輔助香味蒸發(fā)（SAFE）被認(rèn)為是生產(chǎn) "干凈的 "香味提取物的最佳整體方法，以避免在氣相色譜（GC）分析過程中損失易溶的香味化合物或形成熱產(chǎn)生的假象。

2 樣品分析常用的方法

風(fēng)味物質(zhì)分析常用的方法如下：

氣相色譜（GC）

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）

氣相色譜-嗅聞技術(shù)（GC-O）

電子鼻、電子舌

全二維氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC×GC-MS）

3 天然香料及其鑒定方法-同位素法

同位素溯源技術(shù)在食品安全領(lǐng)域主要用于鑒別食品成分摻假、 食品污染物來源、追溯產(chǎn)品原產(chǎn)地以及判斷動(dòng)物飼料來源等方面。穩(wěn)定同位素技術(shù)在鑒定精油的天然感方面也發(fā)揮著重要作用。

美國FEMA建立了同位素研究委員會(huì)（FEMA-ISC），它與美國佐治亞大學(xué)應(yīng)用同位素研究中心進(jìn)行廣泛合作，并向該中心提供資金援助，對一系列食品香料的天然度進(jìn)行測定，為他們建立了13C及13C/12C的范圍，這些香料中主要有苯甲醛、肉桂醛、茴腦、水楊酸甲酯及各種脂肪酸酯類等。

肉桂醛

碳同位素分析技術(shù)用于香料的分析十分見效。

天然香蘭素十分昂貴，而合成香蘭素化學(xué)成分和天然香蘭素完全相同，很便宜。采自世界各地的香蘭素13C值多在-16.8和-20.4‰，而合成的香蘭素多在-16.8‰以下，因此，有人將天然和合成香蘭素的界定值定為-21‰，低于該值就認(rèn)為加入了合成物質(zhì)。

三 香精安全性評估

1 香原料的安全性

香原料根據(jù)其來源不同可分為天然香料、合成香料（天然等同香料）

自從第一屆食用香料和提取物制造商協(xié)會(huì)（FEMA）專家小組實(shí)行對用在人類食物中的香料成分的安全性進(jìn)行評估計(jì)劃以來已有55年之多。在那個(gè)時(shí)候FEMA GRAS計(jì)劃的主要的目的是用于評估香料工業(yè)想要用于香料的原料是否“一般認(rèn)為是安全的”（GRAS）。

2 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物安全性的評估

美拉德反應(yīng)機(jī)理：

Hodge于1953年解釋了包括Maillard反應(yīng)在內(nèi)的一系列反應(yīng) ，認(rèn)為Maillard反應(yīng)可分為三個(gè)階段：

（1）第一階段：葡基胺的生成和隨后的重排

（2）第二階段：脫氧生成呋喃衍生物，還原酮和其他羰基化合物

（3）第三階段：從這些呋喃和羰基中間產(chǎn)物到芳香化合物的轉(zhuǎn)變，常常通過與其他中間產(chǎn)物(如氨基化合物或氨基酸降解產(chǎn)物)發(fā)生反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)

Hursten將美拉德反應(yīng)中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分為三種

?“簡單的”糖脫氫—裂解產(chǎn)物呋喃類、吡喃酮、環(huán)式烯、羰基化合物、酸.

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

?由一步相互作用產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)吡咯、噻唑、吡啶、噻吩、吡嗪二硫雜烷、三硫雜烷、咪唑、二噻烷、三噻烷吡唑、呋喃硫醇、3—羥基丁醇縮合物.

歐陽晶晶通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)評價(jià)了美拉德反應(yīng)香精的安全性，研究表明：肉味香精攝入量與小鼠血液脂質(zhì)過氧化密切相關(guān)，并且灌食的香精劑量與其對小鼠血液脂質(zhì)過氧化的影響有濃度依賴性。肉味香精的攝入也能對小鼠的肝臟和心肌細(xì)胞造成損傷，尤其是對肝臟作用明顯，表明美拉德反應(yīng)香精對小鼠具有一定的毒性。（歐陽晶晶. 幾種美拉德反應(yīng)產(chǎn)物分析方法的建立及其毒理學(xué)研究[D]. 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院, 2014.）

可能原因：美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的后期會(huì)生成較多的含氮、含硫的雜環(huán)類物質(zhì)，食用濃度過高的這種MRPS可能會(huì)對人體有一定影響

解決方法：

在反應(yīng)過程中控制反應(yīng)速率和反應(yīng)時(shí)間，防止過度反應(yīng)生成可能對人體有害的物質(zhì)

嚴(yán)格控制美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的添加量，防止過量使用以保證食品的安全性

3 食用香精香料存在的安全問題

3.1 食用香精存在的安全問題

(1)、原材料的安全性問題

食用香精的原材料是其安全性的最主要因素之一；食用香精的生產(chǎn)絕不可使用未經(jīng)許可的品種，更不能使用化工原料的香料單體來替代食品級香料，以降低成本或提高產(chǎn)品的留香效果。

舉例分析

檸檬腈 Lemonile

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

CAS:61792-11-8

檸檬腈具有強(qiáng)烈的檸檬、古龍樣香氣。多用于檸檬、馬鞭草和白檸檬類香精配方，能產(chǎn)生新鮮和持久的效果，更具有天然感。

推薦用于美容用品、香皂、洗護(hù)用品和家居用品中。不宜用于食品或飲料中。

香豆素類 Coumarins

二氫香豆素、八氫香豆素、6-甲基香豆素是GB2760-2011允許使用的三種食用香料。根據(jù)國家食藥監(jiān)的規(guī)定，香豆素不得添加于任何食品中。當(dāng)飲料中因使用天然香料而導(dǎo)致天然香料本身所含香豆素殘留時(shí)，其含量應(yīng)在2mg/kg以下。

黃樟素（Safrole）及異黃樟素（Isosafrole）

黃樟素是八角精油中的天然成分，有足夠的證據(jù)表明其具有致癌性。異黃樟素用于日化工業(yè)，具有八角和甘草似的香氣特征，少量存在不同精油中。

黃樟素，是一種有機(jī)化合物，化學(xué)式為C10H10O2，為無色油狀液體，但萃取時(shí)常含有雜質(zhì)而呈微黃色，有樟木氣味，易溶于醇，能與氯仿、醚混溶，不溶于水和甘油，被列為第一類易制毒化學(xué)品管控。

2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考，黃樟素在2B類致癌物清單中。

黃樟素通常由黃樟樹的根、樹皮、果實(shí)，或北美檫樹的根皮中提取，或是經(jīng)由兒茶酚或其他相關(guān)亞甲二氧基的化合物化學(xué)合成所生產(chǎn)。一種在巴西成長的植物高貴綠心樟可制成棕色樟腦油（高貴綠心樟油），而黃樟素就是此油的主要成分。

黃樟素是許多合成物的前體，例如：殺蟲增效劑胡椒基丁醚（piperonyl butoxide）、透過異黃樟素生產(chǎn)的香氣劑胡椒醛及致幻同感劑MDMA。經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，確定在生物的代謝過程中，會(huì)有致癌的風(fēng)險(xiǎn)。

在1960年代研究指出，黃樟素是致癌物，造成動(dòng)物的永久性肝臟損傷。因此美國食品和藥物管理局(FDA)禁止黃樟和黃樟素供人食用。美國食品和藥物管理局仍然認(rèn)為黃樟素在老鼠是弱的致癌物質(zhì)，黃樟素被美國政府認(rèn)定為弱致癌物質(zhì)，現(xiàn)今被美國禁止使用于食品添加物、肥皂、香水。然而一個(gè)1977研究黃樟素在大鼠和人類的代謝產(chǎn)物，在大鼠尿中發(fā)現(xiàn)的黃樟素兩種致癌代謝物，1,1'-羥基黃樟素和3'-羥基異黃樟腦，并沒有在人尿中發(fā)現(xiàn)。歐盟健康與消費(fèi)者保護(hù)委員會(huì)假定黃樟素具有遺傳毒性和致癌性。它天然存在于各種香料，如肉桂，肉豆蔻，和黑胡椒和部分草藥羅勒，但含量較低。黃樟素同許多天然存在的化合物一樣，一般在使用原植物下較難發(fā)現(xiàn)顯著影響，但萃取物在嚙齒動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中能誘導(dǎo)發(fā)生癌癥。不過對人類的影響尚未證實(shí)有致癌因果，由勞倫斯·伯克利國家實(shí)驗(yàn)室估計(jì)，類似呼吸室內(nèi)空氣或飲用市政供水帶來的風(fēng)險(xiǎn)。在美國曾經(jīng)被廣泛用作根汁啤酒、黃樟茶，和其他常見的產(chǎn)品食品添加劑，其對大鼠的致癌性被發(fā)現(xiàn)后被美國食品和藥物管理局禁止使用。如今黃樟素也被國際香料協(xié)會(huì)禁止用于肥皂和香水。

這兩個(gè)網(wǎng)頁都表明這兩種原料適合用作食品用香料，真的可以嗎？我國GB2760-2011中并未包含黃樟素和異黃樟素。這種誤導(dǎo)作用需要引起高度重視。

小結(jié)：

國內(nèi)允許使用的食品用香料達(dá)1853種，由于其化合物的復(fù)雜性，導(dǎo)致在使用過程中可能會(huì)濫用、錯(cuò)用等安全與應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。有些食品香精香料化合物純度不高，例如含有重金屬殘留、密度和折光率指標(biāo)不符合標(biāo)準(zhǔn)等，也會(huì)導(dǎo)致使用安全隱患。

(2)、加工工藝的安全性問題

天然調(diào)味料——醬油所用植物水解蛋白(HVP)在生產(chǎn)過程中，易產(chǎn)生氯丙醇，具有生殖毒性、致癌性和致突變性。

舉例說明：

氯丙醇類 Chloropropanols

3-氯-1,2-丙二醇和1,3-二氯-2-丙醇在不同的食物和食品配料中發(fā)現(xiàn)，特別是酸水解植物水解蛋白和調(diào)配醬油中，而植物水解蛋白和醬油是反應(yīng)香料的常用原料。1,3-二氯-2-丙醇具有致癌性，但暴露量經(jīng)評估后發(fā)現(xiàn)對人體健康的影響很小。

Exposure to chloropropanols from soy sauces：3-Chloro-1,2-propanediol =0.06~2.3μg/kg bw/day，1,3-dichloro-2-propanol=0.025~0.136μg/kg bw/day

多環(huán)雜環(huán)胺 Polycyclic HeterocyclicAmines，PHAs

IQ（2-氨基-3-甲基咪唑并[4,5-f]喹啉）和MeIQ（2-氨基-3,8-二甲基咪唑并[4,5-f]喹啉）是肉制品中發(fā)現(xiàn)的高致癌性多環(huán)雜環(huán)胺（PHAs）的兩種。

食用香精中的PHAs對消費(fèi)者的暴露量低于普通肉制品。

Exposure to PHAs from process flavors：

IQ = 2.70 x 10-5ng/kg bw/day

MeIQ= 2.38 x 10-5ng/kg bw/day

Exposure to PHAs from cooked meat：

IQ = 0.36 to 150 ng/kg bw/day

MeIQx= 8.9 to 33 ng/kg bw/day

多環(huán)芳烴 Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs

苯并芘僅是食品中所發(fā)現(xiàn)的100多種多環(huán)芳烴的一種。苯并芘的遺傳毒性已被充分證實(shí)，并且作為這類研究的參照物。苯并芘的日均攝入量比大鼠實(shí)驗(yàn)中不產(chǎn)生腫瘤作用的最大報(bào)道劑量低4個(gè)數(shù)量級。

丙烯酰胺 Acrylamide

對于肉味香精而言，熱反應(yīng)是制備香精的重要加工工藝，而德國、比利時(shí)、中國、日本等國科學(xué)家相繼發(fā)現(xiàn)熱反應(yīng)體系會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺這一安全性問題，是一種“可能對人體致癌物”。

丙烯酰胺在很多食品和反應(yīng)香料中存在，但對健康有風(fēng)險(xiǎn)么？

形成機(jī)理: 精氨酸與還原糖反應(yīng)

一些反應(yīng)香料中存在少量丙烯酰胺，濃度在70~1180ppb之間

(3)、儲(chǔ)藏過程中的安全性問題

食用香精香料儲(chǔ)藏時(shí)受到的污染，主要包括微生物污染、遷移污染，如DEHP從包裝向內(nèi)容物的遷移。

食用香精香料儲(chǔ)藏時(shí)不同成分之間的反應(yīng)。

(4)、應(yīng)用過程中的安全性問題

雖然食用香精香料被認(rèn)為可“自我限量”的添加劑 ，但是隨著食品工業(yè)的日益發(fā)展，香精香料使用的逐漸普遍，消費(fèi)者的味蕾對于香味的識(shí)別閾值也在逐年提高，從而可能造成食用香精香料在使用過程中逐漸增量。

例如近年來出現(xiàn)的冰淇淋、面包以及乳制品中苯甲酸過量的問題就屬于香精使用過程中可能因?yàn)楸郊姿岷窟^高而導(dǎo)致不知情地?cái)U(kuò)大了苯甲酸超量使用。

3.2 香精應(yīng)用中的安全性問題

在應(yīng)用前甄別香精的安全性，但這一點(diǎn)就目前的食品企業(yè)而言，很難做到。對香料與食品基質(zhì)的相互作用進(jìn)行判斷。

3.3 我國食用香精香料的法規(guī)和管理

(1).食用香精香料法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的問題

獲批香料有限

食品用香料的質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)缺乏

香料的使用范圍和使用量不明確

食品香精缺少標(biāo)識(shí)規(guī)范

(2).應(yīng)對措施一

食品法規(guī)發(fā)展的導(dǎo)向變化

消費(fèi)者導(dǎo)向要求供應(yīng)安全的食品

透明度或者知情權(quán)

全球商業(yè)慣例

(3).應(yīng)對措施二

對食品管制立法

各項(xiàng)安全評估程序

申報(bào)過程規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化

新品香料許可和安全標(biāo)準(zhǔn)同步

盡快頒布實(shí)施食用香精標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)

(4).應(yīng)對措施三

除非濫用非食用物質(zhì)（如日化用香料及其他化學(xué)品），食用香精對人體健康并沒有危害風(fēng)險(xiǎn)。我國食用香精的標(biāo)準(zhǔn)還需要進(jìn)一步完善與提高。