综述:四川辣椒(花椒属植物)的风味化学与生物活性:架起“麻味香气”与“麻感”之间的桥梁

时间:2026年3月21日
来源:TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY

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本文系统综述了四川花椒红绿品种的Má感特征、化学成分及其神经生理机制,分析了烷基酰胺与非烷基酰胺的结构-活性关系,探讨了苦味成分的感官机制与生物活性,为未来研究提供理论框架。

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张迪|庄杰|卡门·多梅内|孙晓霞|黄晓德|钟奎|邹晓波|赵雷|沈玲琴|王成涛|史博林
江苏大学食品与生物工程学院,镇江,212013,中国

摘要

背景

四川辣椒以其独特的跨模态风味而闻名,这种风味结合了麻味香气(嗅觉)、麻味感觉(化学感觉)和苦味(味觉)。虽然之前的研究已经探讨了其整体感官特性,但迄今为止尚未有全面回顾其关键风味成分的识别进展以及相关生理机制的阐明。

范围与方法

本综述比较了红辣椒和绿辣椒的麻味香气特征。研究了麻味感觉的机制、烷基酰胺的结构-活性关系及其与其他风味成分的相互作用。同时,也考虑了非烷基酰胺化合物对麻味感觉的贡献。此外,还综合了关于关键芳香化合物和烷基酰胺的神经生理活性的最新证据。另外,还回顾了苦味化合物的识别、其感官转导机制及其相关生物活性的最新进展。

主要发现与结论

红辣椒由于其丰富的酯类物质而具有辛辣和花香甜味的特征,这使得其风味更加持久和稳定。相比之下,绿辣椒则具有以萜烯和醇类为主的尖锐草本香气,但其挥发性更强,风味持续时间较短。烷基酰胺的结构-活性分析表明,羟基化作用可以增强麻味感觉的强度,较长的烷基链可以延长这种感觉的持续时间,而双键的立体化学结构则影响其刺痛感与麻木感。烷基酰胺能够协同增强咸味,而香豆素也有助于产生麻味感觉。某些芳香物质和烷基酰胺还表现出多种神经保护作用。苦味化合物(包括氨基酸、黄酮类和生物碱)具有多种生物活性。未来的研究应重点关注这些风味成分之间的相互作用机制。

引言

四川辣椒是属于Zanthoxylum属(芸香科)植物的干燥果实,原产于中国,并在包括日本、韩国和菲律宾在内的多个亚洲国家广泛种植(Kono等人,2020年;Xia等人,2025年;Xia等人,2022年;Zhou等人,2023年)。在中国有着悠久的种植历史,四川辣椒主要分为红辣椒(Zanthoxylum bungeanum)和绿辣椒(Zanthoxylum schinifolium)。这些植物具有双重重要性,既作为传统中药使用,也是备受推崇的烹饪香料,并被列为中国的“八大主要香料”之一(Wei等人,2021年;Xia等人,2022年;Xia等人,2023年;Zhou等人,2023年)。四川辣椒的一个显著感官特征是其独特的“麻味”。重要的是,“麻味”并不是一种基本味道,而是一种跨模态的复合感官体验。它包含两个组成部分:由挥发性芳香化合物产生的“麻味香气”和主要由烷基酰胺引起的“麻味感觉”。香气成分赋予了一种清新刺鼻的嗅觉特征,而麻味感觉则通过三叉神经系统表现为刺痛、麻木、振动和轻微灼烧感。这些嗅觉和三叉神经输入的结合形成了四川辣椒与其他香料不同的独特风味。
尽管文献中已经对四川辣椒的整体感官特征进行了广泛描述,但尚未有全面回顾其关键风味成分及其潜在生理机制的最新进展。在研究麻味香气时,气相色谱-质谱(GC–MS)技术被用来鉴定关键挥发性化合物,这些化合物包括单萜类和倍半萜类,它们为四川辣椒的特色香气做出了贡献(Gu等人,2023年;Wang等人,2024年;Yang,2008年;Zhao等人,2022年)。然而,不同地理来源的香气挥发性成分的组成差异仍有待进一步探索,且尚未系统地编制出全面的香气谱型。
关于麻味感觉的机制,现有知识主要集中在烷基酰胺上,烷基酰胺能够激活瞬时受体电位香草酸1(TRPV1)和瞬时受体电位锚蛋白1(TRPA1)通道,并抑制双孔结构(KCNK)通道从而引发感知(Beltrán等人,2013年;Riera等人,2009年;Watanabe & Terada,2015年)。在此基础上,最近的研究正在动态推进这一领域的发展。研究越来越关注阐明结构-活性关系,明确羟基取代、碳链长度和双键构型等结构特征如何定量影响麻味感觉(Bader等人,2014年;Chen等人,2021年;Feng等人,2023年;Lu等人,2024年;Luo等人,2022年)。此外,新兴研究还扩展到了非烷基酰胺成分(如香豆素),探索它们对麻味感觉的潜在贡献以及多酚与烷基酰胺之间的复杂相互作用(Li等人,2025年;Sun等人,2020年;Zhang等人,2024年)。
最近的研究超越了传统的基于阈值的方法(如Scoville辣度单位,主要反映检测阈值),采用动态感官方法(包括时间-强度分析)来表征最大强度、曲线下面积和持续时间,提供了更完整的时间描述(Zhang等人,2018年)。感官的时间主导性和时间检查所有适用方法进一步表明,麻味感觉包含多种子特性,如刺痛、振动、灼烧和收敛感,表明这是一种复杂的三叉神经反应(Song等人,2025年)。此外,心理物理学建模和面部表情分析结合机器学习有助于建立更加标准化和客观的评估框架(Zhao等人,2022年;Zheng等人,2025年)。
除了贡献于独特的麻味外,某些挥发性成分和非挥发性烷基酰胺还与神经生理活动有关。最近的研究表明,四川辣椒的精油及其关键单萜类具有抗焦虑和抗抑郁潜力,通过抗氧化调节、神经递质调节、神经营养信号增强和应激轴调整发挥作用(Tang等人,2022年;Wei等人,2021年;Wen等人,2024年;Zhao等人,2020年)。同样,某些烷基酰胺(如羟基-α-山葵素)也被认为具有直接的神经保护和神经再生作用,包括减轻氧化应激、β-淀粉样蛋白诱导的神经元损伤以及激活促生存信号通路(Chen等人,2018年;Kamijima等人,2024年;Shan等人,2023年)。
除了麻味外,四川辣椒还具有独特的苦味。尽管在整体感官感知中不那么突出,但苦味是其复杂风味特征的重要组成部分(Yang等人,2021年;Yang等人,2022b)。然而,苦味物质的精确组成、它们的感知转导机制及其相关生物活性尚未得到充分研究,缺乏系统的整合。
本文主要基于过去五年内发表的研究,旨在系统地阐明对四川辣椒风味特性的最新理解。首先,它比较了红辣椒和绿辣椒的麻味香气特征,探讨了它们之间的差异起源。接下来,深入研究了三叉神经感觉,重点关注烷基酰胺的分子机制、结构-活性关系的进展及其与其他感官模式的相互作用。总结了关于芳香成分和烷基酰胺的生理功能的最新发现,强调了它们的独特作用和潜在的健康益处。最后,通过研究苦味化合物的化学组成、形成机制、感官转导途径和功能特性,探讨了苦味的味觉属性。通过系统整合这些关键方面,本文构建了一个全面的理论框架,用于理解四川辣椒复杂的跨模态风味。这一框架为未来研究其多种风味成分之间的相互作用机制提供了坚实的基础,并指导在食品和健康相关领域的更精确和有效的应用。

章节摘录

麻味香气的化学指纹:共性と特异性

红辣椒和绿辣椒的香气特征具有基本的共性,同时也表现出各自的品种特异性(Fei等人,2021年)。两种辣椒的共有嗅觉结构主要由单萜类和倍半萜类构成,其中柠檬烯、芳樟醇和β-蒎烯是最常见的化合物(Gao等人,2023年;Shao等人,2023年;Zhou等人,2023年)。对特征性挥发性化合物及其感官贡献的比较概述如下

麻味感觉的机制

三叉神经感知,也称为化学感觉,描述了由躯体感觉系统介导的、不同于味觉和嗅觉的感官体验(Yang等人,2022年)。这些感觉是由食物中的化学化合物(如辣椒素、胡椒碱、山葵素和薄荷醇)激活三叉神经末梢和瞬时受体电位(TRP)通道而产生的,导致灼烧、刺痛、麻木或冷却等感觉(McDonald等人,2016年)。

麻味香气的神经生理学和抗焦虑-抗抑郁效应

四川辣椒的挥发性成分(包括其精油)不仅定义了其感官特征,还表现出显著的生理调节作用。新兴研究表明,它们具有调节神经功能、维持肠道微生物群平衡和调节情绪状态的潜力(Wen等人,2024年)。这些神经生理功能的总结见图1。芳香成分可以通过多种方式调节神经系统功能

苦味化合物和化学类别

四川辣椒的苦味来源于其果皮中的多种天然化学成分,包括氨基酸、黄酮类、生物碱、香豆素、酚类和萜类(Ke等人,2021年;Mei,2020年;Wang等人,2025年;Yang,2022a;Yang等人,2021年;Yang等人,2022b)。主要苦味化合物的化学结构在图7中进行了分类和说明。这些化合物共同构成了四川辣椒独特的苦味特征

结论与未来展望

本综述全面总结了四川辣椒的多维感官特征,包括其嗅觉(麻味香气)、三叉神经(麻味感觉)和味觉(苦味)属性。文献分析证实,四川辣椒的香气特征复杂多样。不同地区的挥发性成分差异共同决定了其独特的嗅觉特征。关于三叉神经感知,许多产生麻味感觉的化合物主要是烷基酰胺

未引用的参考文献

Gao等人,2024年;Sun等人,2020年;Tan等人,2022年;Wang等人,2024年;Wang等人,2025年;Wang等人,2022年;Wang等人,2024年;Wei等人,2021年;Wu等人,2024年;Wu等人,2020年;Zhang等人,2024年;Zhang等人,2021年;Zhang等人,2025年;Zhang等人,2018年;Zhang等人,2024年;Zhao等人,2022年。

作者利益冲突

作者声明没有利益冲突。

作者贡献声明

张迪:概念构思、撰写-审稿与编辑、监督。庄杰:方法学、研究、撰写-初稿。卡门·多梅内:方法学、撰写-审稿与编辑。孙晓霞:方法学、撰写-审稿与编辑。黄晓德:文献整理、可视化。钟奎:文献整理、可视化。赵雷:图表制作。邹晓波:资金获取、监督。沈玲琴:监督、撰写-审稿与编辑。王成涛:

致谢

本工作得到了北京理工大学食品风味与健康跨创新开放项目(FFHCI-2025030)和市场监督管理总局关键实验室食品感官分析开放基金(项目编号:2025SYSKF03001)的财政支持。

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