中式香腸蛋白氧化降解對產品品質的影響

吳雪燕，張培培，汪　淼，莊　濤，周　超，葛慶豐，吳滿剛，汪志君，于　海（揚州大學食品科學與工程學院，江蘇揚州225127）

中式香腸蛋白氧化降解對產品品質的影響

吳雪燕，張培培，汪淼，莊濤，周超，葛慶豐，吳滿剛，汪志君，于海*
（揚州大學食品科學與工程學院，江蘇揚州225127）

研究不同包裝、溫度、光照以及抗氧化劑對中式香腸品質的影響，通過建立中式香腸的蛋白氧化模型，以羰基和硫醇基為氧化指標，以游離氨基酸和揮發(fā)性鹽基氮為蛋白降解指標，并對產品品質進行跟蹤檢測，分析蛋白氧化降解與產品品質之間的相關性。結果表明：不同處理組的蛋白氧化和蛋白降解程度不同；蛋白硫醇基值與L*值呈正相關（p＜0.05），與彈性、咀嚼性呈顯著負相關（p＜0.05）；游離氨基酸總量和揮發(fā)性鹽基氮值與L*值呈負相關（p＜0.05），與a值、咀嚼性和彈性呈正相關（p＜0.05）。

中式香腸，蛋白氧化，降解，品質

中式香腸是我國傳統(tǒng)風干香腸的主要代表，風味獨特、保質期長等優(yōu)點受到人們的親睞。但不當?shù)募庸ず蛢Σ貤l件會造成香腸中脂肪和蛋白質過度氧化，從而縮短產品的貨架期。影響香腸氧化的因素主要包括兩方面：一是金屬離子、脂肪組成、肌紅蛋白的組成，另一方面是氧氣、溫度、光照[1]。氧氣是氧化反應的重要組成部分，氧氣濃度的高低決定著產品品質。傳統(tǒng)聚乙烯膜包裝的牛肉，肉色只能維持4～7d，而要高氧氣調包裝的牛肉肉色能維持14～21d。但高氧氣調包裝會加速脂肪和蛋白氧化，且在較低溫度時肉內部會形成棕褐色[2]。Zakrys等[3]研究不同氧氣體積分數(shù)（0%、10%、20%、50%和80%）的氣調包裝對牛肉風味的影響，結果表明氧氣體積分數(shù)為50%的氣調包裝的風味最佳，但高氧氣調包裝會降低肉的嫩度、減少肉的多汁性。研究表明，光照會顯著提高肉制品中自由基生成的速度，增加脂肪氧化的敏感性[4]，從而促進蛋白質的氧化[5]。Cui等[6]研究溫度對肌肉蛋白酶解的影響，結果表明隨溫度的升高，蛋白游離硫醇基含量顯著下降。

肉制品中蛋白質的氧化主要包括蛋白變性（主要是三級結構破壞）和在外源酶或內源酶作用下的水解（蛋白質水解）[7-8]。肉制品加工過程中，蛋白質表現(xiàn)出一系列功能性質，形成網(wǎng)狀結構，并且和其他成分相互作用。因此，加工過程中蛋白質成分和功能性質的變化對肉制品的結構、感官和營養(yǎng)品質非常重要[9]。研究表明，加工過程中蛋白質水解作用對質構、風味特性的形成非常重要，且蛋白質氧化和水解性之間存在相互作用[10]?？傮w而言，關于肉制品加工過程中蛋白質氧化變化對蛋白質性質和產品品質影響的相關研究結果是有限的。

本研究以中式香腸為研究對象，對中式香腸加工過程中包裝、溫度、光照以及抗氧化劑的不同處理，建立中式香腸的蛋白氧化模型，分析不同蛋白的氧化降解指標，并結合分析不同處理組香腸的色差和質構，以此建立蛋白氧化與香腸品質的相關性。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

鮮豬里脊肉、豬背肥膘、配料揚州歐尚超市；5，5’-二硫代雙（2-硝基苯甲酸）、2，4-二硝基苯肼、碘化汞、茚三酮國藥集團化學試；其他試劑均為分析純。

5417R型冷凍高速離心機Eppendorf公司；生化培養(yǎng)箱、恒溫恒濕箱上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；UV2100型紫外分光光度計Unic公司；JJ-2型組織搗碎機金壇市科析儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1中式香腸的制作[9]及取樣里脊肉與豬肥膘按照4∶1比例混合，每100g肉中加入白糖7g，食鹽3g，大曲2mL，生姜0.15g，味精0.2g，五香粉0.1g，水10g。

原料肉→漂洗→斬拌（肥、瘦肉切成8～10mm大小的肉粒）→配料→灌腸（單根腸長度18～20cm，直徑4.2～4.5cm，灌注原料肉110g）→結扎→晾掛自然風干（15℃，10d）→成品。

樣品采集分別在灌腸后0、5、10、15、20、25、30d取樣，測定各項理化指標。

1.2.2氧化模型的構建處理組分為三組，其中：對照組（CK），不添加抗氧化劑，風干10d后，儲藏于常溫，真空包裝、自然光照；促氧化組（Prooxidation，PO），不添加抗氧化劑，風干10d后，儲藏于30℃、無包裝、自然光照；抗氧化組（Antioxidation，AO），添加抗氧化劑2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT，參照GB 2760－2011食品添加劑使用標準確定添加量，以脂肪計0.015%），風干10d后，儲藏于4℃、真空包裝、避光。

1.2.3指標測定羰基值測定參照文獻[12]，游離硫醇基含量測定參照文獻[13]，游離氨基酸總量測定參照文獻[14]，揮發(fā)性鹽基氮測定參照文獻[15]，色差測定參照文獻[16]，質構測定參照文獻[17]。

1.3數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

每次實驗進行3次平行，測定結果采用Microsoft Excel統(tǒng)計處理，SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件進行單因素方差分析、雙因素方差分析及Pearson相關性分析。

2　結果與分析

2.1不同蛋白羰基值的變化

2.1.1肌漿蛋白羰基值變化蛋白羰基形成是蛋白氧化的最顯著的變化之一，各處理組香腸中肌漿蛋白羰基含量的變化情況如圖1所示。

圖1　各處理組香腸中肌漿蛋白羰基含量的變化Fig.1　Changes in the carbonyl content of sarcoplasmic proteins of Chinese-style sausage with different treatment

從圖1可知，前10d各處理組的蛋白羰基的含量呈上升趨勢。10d時AO組香腸的羰基含量只有2.21nmol/mg蛋白，顯著低于其他兩組的香腸（p＜0.05），原因可能是抗氧化劑有效地抑制蛋白氧化，減少蛋白羰基的形成。15d時PO組香腸開始顯著高于其他兩組，到20d時PO組香腸的羰基達到最高值，達到5.02nmol/mg蛋白，這表明高溫促進蛋白氧化，進而促進蛋白羰基的形成。25d時PO組香腸的羰基含量開始迅速下降，顯著低于CK組，分析其原因可能是高度氧化條件下蛋白質羰基會發(fā)生進一步的反應，例如蛋白質羰基氧化成酸類物質，羰基分子之間形成醇醛縮合物，蛋白質羰基與氨基酸之間形成甲亞胺等[18-19]。25d時開始，CK組香腸蛋白羰基含量顯著高于其他兩組，至30d時CK組香腸蛋白羰基含量為5.03nmol/mg蛋白，并且PO和AO組之間沒有顯著性差異，30d時蛋白羰基含量分別只有3.37nmol/mg蛋白和2.09nmol/mg蛋白。在整個加工過程中，PO組香腸蛋白羰基化反應最劇烈，先升高后降低，CK組處于緩慢升高過程，而AO組在加工過程中變化最緩慢。

2.1.2肌原纖維蛋白羰基值變化肌原纖維蛋白是肌肉蛋白中含量最豐富且最易氧化的蛋白，各處理組香腸肌原纖維蛋白羰基含量的變化情況如圖2所示。

圖2　各處理組香腸肌原纖維蛋白羰基含量的變化Fig.2　Changes in the carbonyl content of myofibrillar proteins of Chinese-style sausage with different treatment

如圖1和圖2所示，肌原纖維蛋白羰基含量遠高于肌漿蛋白蛋白，這與胡忠良等[20]報道一致。前10d各處理組蛋白羰基含量呈上升趨勢。15d時CK組香腸的羰基含量達到30.29nmol/mg蛋白，顯著高于其他兩組。而20d時PO組迅速升高，達到最大值44.94nmol/mg蛋白，此時CK組蛋白羰基含量開始下降。25d開始時PO組香腸的羰基含量顯著降低，顯著低于其他兩組，原因是蛋白羰基發(fā)生了進一步反應，生成醇醛縮合物、甲亞胺等。30d時PO組在香腸肌原纖維蛋白羰基含量只有7.14nmol/mg蛋白，而CK和AO組分別達到18.78nmol/mg蛋白和17.15nmol/mg蛋白，這表明PO組肌原纖維蛋白羰基發(fā)生了進一步的反應。

由以上變化可知，15d開始PO組香腸蛋白羰基最先達到最大值，且增加下降趨勢最劇烈，其次是CK組，AO組羰基值變化幅度最小，處于輕度氧化水平。

2.2不同蛋白硫醇基值的變化

2.2.1肌漿蛋白硫醇基值變化蛋白游離硫醇基的流失是香腸蛋白氧化敏感性的另一指標，各處理組香腸肌漿蛋白游離硫醇基含量的變化情況如圖3所示。

圖3　各處理組香腸肌漿蛋白游離硫醇基含量的變化Fig.3　Changes of free sulfydryl group of sarcoplasmic proteins proteins of Chinese-style sausage with different treatment

前10d，各處理組的游離硫醇基的含量呈下降趨勢，且各組之間未見顯著性差異。15d開始，各處理組游離硫醇基值出現(xiàn)顯著性差異。PO組的游離硫醇基流失較快，只有56.76μmol/g蛋白，顯著低于其他兩組，而CK組和AO組的香腸游離硫醇基保持較高的含量，其值分別是72.43μmol/g蛋白和77.24μmol/g蛋白。PO組在光照、較高溫下氧化，其游離硫醇基流失得最快，始終處于最低水平，其次是CK組，AO組香腸的游離硫醇基得到有效保護。30d時，CK組、PO組和AO組香腸蛋白的游離硫醇基含量分別是69.55、39.43和78.65μmol/g蛋白質。

2.2.2肌原纖維蛋白硫醇基值變化肌原纖維蛋白的結構和成分比較復雜，其氧化情況與肌漿蛋白有顯著區(qū)別，肌原纖維蛋白游離硫醇基含量的變化情況如圖4所示。

圖4　各處理組香腸肌原纖維蛋白游離硫醇基含量的變化Fig.4　Changes of free sulfydryl group of myofibrillar proteins of Chinese-style sausage with different treatment

前10d各處理組香腸蛋白表面的的游離硫醇基含量都呈下降趨勢。15d時PO組香腸游離硫醇基值上升到46.99μmol/g蛋白，顯著高于其他兩組，分析其原因是蛋白在高度氧化條件其內部結構展開會導致內部巰基的暴露，所以導致蛋白硫醇基含量增加[21]。至25d時，各處理香腸蛋白游離硫醇基含量無顯著差異，CK和AO組游離硫醇基含量都略有增加，而PO組游離硫醇基含量顯呈下降趨勢，分析其原因是蛋白內部暴露的硫醇基進一步氧化導致其含量下降。30d時，CK、PO和AO處理組的硫醇基的含量分別是35.14、31.10、38.56μmol/g蛋白。

由游離硫醇基的變化可知，肌漿蛋白和肌原纖維的游離硫醇基在加工過程中，PO組游離硫醇基流失最快，其次是CK組，而AO最大程度地保留了游離硫醇基。相比較而言，PO組高度氧化，CK組中度氧化，AO組輕度氧化。

2.3各處理組香腸蛋白降解變化

游離氨基酸是香腸中蛋白質降解產生的滋味物質，揮發(fā)性鹽基氮是由酶和腐敗微生物分解蛋白質，產生氨及胺類等堿性含氮物質，各處理組香腸游離氨基酸總量和揮發(fā)性鹽基氮值的變化情況如表1所示。

表1　各處理組香腸蛋白降解變化情況Table 1　Protein degradation of Chinese-style sausage with different treatment

從表1可知，前15d各處理組香腸游離氨基酸總量呈上升趨勢，分析其原因是隨香腸風干時間延長，蛋白水解作用加強，蛋白質易水解形成小肽、氨基酸等小分子物質，且處理組之間無顯著性差異。20d開始，PO組游離氨基酸總量顯著高于其他兩組，CK和AO組之間沒有顯著性差異，但CK組游離氨基酸含量高于AO組。30d時，三處理組游離氨基酸含量之間無顯著性差異，CK組游離氨基酸總量迅速上升，從23.49～29.39mg/100g，PO和AO含量變化不顯著。

前10d各處理組香腸的揮發(fā)性鹽基氮含量緩慢增長。15d開始，PO組揮發(fā)性鹽基氮含量達到84.88mg/100g，顯著高于其他兩組，而CK組和AO組揮發(fā)性鹽基氮含量分別是39.19、42.86mg/100g。20d開始到加工結束，各處理組香腸揮發(fā)性鹽基氮含量表現(xiàn)出顯著差異，PO組顯著高于其他兩組，CK組略低，AO組處于最低水平。

通過分析各處理組香腸的游離氨基酸含量和揮發(fā)性鹽基氮值情況變化，相比較而言，可以得知PO組處于高度氧化，CK組處于中度氧化，AO組處于輕度氧化。

2.4各處理組香腸的色差變化

色差是評價香腸感官的重要指標之一，本研究對香腸的明度（L*值）、紅度（a*值）的變化情況進行了測定，結果見表2。

由表2可知，加工過程中隨著香腸的不斷的脫水，L*值整體呈下降趨勢，這與Gimeno等[22]研究結果一致。15d開始AO組顯著高于PO和CK組，這是因為CK和PO組香腸水分比AO組下降的快，L*值也相應地下降快。

在整個加工過程中，香腸a*值發(fā)生顯著改變。前10d各處理組a*值呈上升趨勢，這是因為肉中的肌紅蛋白與氧氣結合生成氧合肌紅蛋白，香腸呈鮮紅色[23]。15d時，三處理組出現(xiàn)顯著差異，PO組a*值明顯下降，只有7.82，CK組略高為9.8，AO組a*值下降，分析出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是PO組中氧合肌紅蛋白在高溫下易轉成褐色的高鐵肌紅蛋白，導致a*值下降；AO組在缺氧條件下儲藏，肉中的高鐵肌紅蛋白還原酶將高鐵將高鐵肌紅蛋白還原形成呈暗紫色的肌紅蛋白，所以a*值下降[24]。25d開始PO組a*值增大，顯著高于CK組和AO組。30d時PO組a*值達到9.44。

2.5各處理組香腸質構變化情況

質構測定是評價香腸質地特性的一種重要方法，本實驗對各處理組香腸的硬度、彈性、內聚性和咀嚼性四個指標進行質構分析，結果見表3。

硬度是指第一次穿沖樣品時的壓力峰值，是食品保持形狀的內部結合力。硬度前10d風干過程中呈上升趨勢。15d起各處理組的硬度大小為：PO組＞CK組＞AO組，30d時PO組達到最大值99.95N，分析其原因是PO組的貯藏溫度高于其他兩組，使得香腸快速脫水，氧化使蛋白形成交聯(lián)物，蛋白結構更堅韌，香腸硬度增加。

表2　各處理組香腸色差值的變化Table 2　Changes of color of Chinese-style sausage with different treatment

表3　各處理組香腸質構變化Table 3　Changes of texture of Chinese-style sausage with different treatment

彈性是用臼齒對樣品部分施力使其恢復到原來狀態(tài)的程度。前10d各處理組香腸彈性升高，分析其原因是風干初期香腸處于快速脫水階段，導致肉餡緊密結合，各處理組的彈性顯著上升。15～20d時各處理組香腸彈性的大小為：CK＞AO＞PO，分析其主要原因是PO組在高溫條件下，蛋白氧化加劇，形成堅韌的蛋白交聯(lián)物，蛋白結構變緊湊，彈性下降。25～30d時，PO組彈性升高，這是因為鹽溶性蛋白溶出使香腸彈性增加[25]。

導致物XI QI YUANYUANare內聚性反映的是咀嚼食物時食物抵抗受損并緊密連接，使食物保持完整的性質。5d開始出現(xiàn)顯著性差異。15d開始AO組內聚性值處于較高水平，其次是PO，最后是CK。分析其原因是AO組低溫儲藏，微生物代謝緩慢導致產生較高的pH，提高蛋白質內部結合鍵的強度，使內聚性升高[26]。

咀嚼性是咀嚼樣品使其能夠吞咽的工作量。Mohammad[25]研究表明香腸的咀嚼性與硬度呈顯著正相關。本實驗中咀嚼性的變化情況與硬度相似，在不同條件下進行脫水和氧化，香腸的咀嚼性不同程度地上升。

2.6香腸蛋白氧化降解指標與感官指標的相關性分析

為研究香腸蛋白氧化和降解情況與產品感官品質之間的關系，在它們間建立相關性分析，結果見表4。

根據(jù)表4可知，肌漿蛋白羰基與內聚性呈正相關。肌原纖維蛋白羰基與L*值呈負相關，此結果與Estévez等[8]研究結果相反，分析其原因可能是法蘭克福香腸與中式香腸的儲藏溫度不同導致L*變化趨勢不一樣。

肌漿蛋白硫醇基值與L*值呈正相關，與a*值、硬度、彈性、咀嚼性呈負相關；硫醇基值與L*值呈正相關，與彈性、咀嚼性呈負相關。肌漿蛋白和肌原纖維蛋白硫醇基值與彈性、咀嚼性呈負相關。這是因為游離硫醇基易氧化形成二硫鍵，二硫鍵增強了肌原纖維結構，使肌肉組織的韌性增加，所以導致香腸的彈性、咀嚼性等增加[27]。

游離氨基酸、揮發(fā)性鹽基氮值與L*值呈負相關，與a*值呈正相關，與咀嚼性、彈性呈正相關，分析其原因是蛋白氧化導致蛋白空間結構改變，有利于蛋白酶降解蛋白，產生大量降解產物，但在高度氧化條件下蛋白分子內部或蛋白間發(fā)生交聯(lián)，使得蛋白水解敏感性降低，蛋白交聯(lián)物的形成使香腸的咀嚼性、彈性增加。

3　結論

3.1通過對加工過程中香腸的包裝、光照、溫度及抗氧化劑的不同處理，對香腸中肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的氧化指標（蛋白羰基值和游離硫醇基值）和香腸蛋白降解指標（游離氨基酸和揮發(fā)性鹽基氮）進行跟蹤檢測，各氧化指標和降解指標之間都存在顯著性差異，CK組為中度氧化，PO組為高度氧化，AO組為輕度氧化。

3.2分析肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的氧化指標與香腸品質的相關性，蛋白羰基值與內聚性呈正相關。但游離硫醇基與色差、質構表現(xiàn)出良好的相關性，硫醇基的流失導致香腸的L*值下降，并在一定程度上提高了香腸的彈性和咀嚼性。

3.3不同處理組香腸的降解指標與香腸品質間表現(xiàn)出顯著相關性，香腸在加工過程中游離氨基酸與揮發(fā)性鹽基氮含量的增加時促使香腸L*值下降、a*值增加，并且提高了香腸的彈性和咀嚼性。

表4　蛋白氧化指標與品質指標的Pearson相關性分析Table 4　Correlations among protein oxidation and degradationo and quality of Chinese-style sausage

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Effect of protein oxidation and degration on the quality of Chinese-style sausage

WU Xue-yan，ZHANG Pei-pei，WANG Miao，ZHUANG Tao，ZHOU Chao，GE Qing-feng，WU Man-gang，WANG Zhi-jun，YU Hai*
（College of Food Science and Engineering，Yangzhou University，Yangzhou 225127，China）

Effect of package，temperature，illumination and antioxidant on protein oxidation was studied in Chinese-style sausage and protein oxidation model was established.Protein oxidation was measured by determination of carbonyl and sulfydryl group contents，and protein degration was measured by determination of free amino acid（FAA）and total volatile base nitrogen（TVBN）.The correlation between protein oxidation and degration and sausages quality was analyzed.The results indicated that there exsisted difference between degree of protein oxidation and degration of the three treatment groups.Free sulfydryl group had positive correlation with lightness values（L*values）and negative correlation with springiness and chewiness.Both of FAA and TVBN had negative correlation with L*value and had positive correlation with springiness and chewiness.

Chinese-style sausage；protein oxidation；degration；quality

TS201.1

A

1002-0306（2014）14-0151-06

10.13386/j.issn1002-0306.2014.14.025

2013－10－28*通訊聯(lián)系人

吳雪燕（1989-），女，碩士研究生，研究方向：農產品加工及貯藏理論與技術。

江蘇省科技項目（BN2012025）；國家自然科學基金（31371792）；南通市科技項目（HL2013007）；江蘇省高校自然科學研究項目（12KJD550006）。