肉及肉制品蛋白質(zhì)氧化機(jī)理及其抑制途徑的研究進(jìn)展

任 銳 顏 鈴 王浩東 黃佳卉 劉 浪 田 星，2

1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 湖南長(zhǎng)沙 410208 2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院 湖南長(zhǎng)沙 410128

我國(guó)是肉制品生產(chǎn)大國(guó)，肉制品的品質(zhì)與安全關(guān)乎民生，抑制肉制品蛋白質(zhì)氧化對(duì)于肉制品加工企業(yè)非常重要[1]。肉蛋白質(zhì)氧化會(huì)引起其蛋白質(zhì)本身性質(zhì)變化，同時(shí)改變蛋白質(zhì)的某些底物對(duì)蛋白水解酶的敏感性，甚至還可能改變氨基酸的結(jié)構(gòu)，降低蛋白質(zhì)的消化率，損失肉制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[2]，導(dǎo)致產(chǎn)品的消費(fèi)水平降低。這就需要我們繼續(xù)深入研究蛋白質(zhì)的氧化機(jī)制，充分認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)氧化給肉制品帶來(lái)的不利影響，繼而采取一些可靠有效的措施來(lái)抑制蛋白氧化，保持肉類品質(zhì)穩(wěn)定。

1 肉及肉制品的蛋白質(zhì)氧化機(jī)理

肉制品中的蛋白質(zhì)氧化，可直接通過活性氧和活性氮或間接由氧化應(yīng)激的次級(jí)產(chǎn)物誘導(dǎo)[3，4]。活性氧例如超氧陰離子自由基、氫過氧自由基和其它非自由基物質(zhì)氫過氧化物、過氧化氫、次氯酸等都是蛋白氧化的引發(fā)物[5]。在活性氧攻擊下，蛋白質(zhì)失去一個(gè)氫原子后會(huì)形成以碳為中心的自由基，然后在氧的作用下轉(zhuǎn)化為過氧化自由基，并形成蛋白質(zhì)過氧化物，進(jìn)而形成烷氧自由基及其羥基產(chǎn)物[6]。

在氧氣存在的條件下，自由基與蛋白質(zhì)和肽的反應(yīng)，還會(huì)引起主鏈和氨基酸側(cè)鏈的改變。這些氧化變化包括肽鍵的斷裂、氨基酸側(cè)鏈的修飾和共價(jià)分子間交聯(lián)蛋白質(zhì)衍生物的形成[7,8]。一些最普遍的氨基酸修飾是蛋白質(zhì)羰基和蛋白質(zhì)氫過氧化物的形成，而交聯(lián)大多被描述為通過丟失半胱氨酸和酪氨酸殘基來(lái)形成二硫和二酪氨酸[9～11]。

蛋白質(zhì)氧化程度的評(píng)估，可以通過測(cè)定蛋白質(zhì)在氧化后生成的反應(yīng)產(chǎn)物，以及反應(yīng)產(chǎn)物的量來(lái)確定，例如蛋白質(zhì)中羰基衍生物的含量、游離巰基的含量以及雙酪氨酸含量等[12]。

2 蛋白質(zhì)氧化與肉及肉制品品質(zhì)和安全性的關(guān)系

2.1 蛋白質(zhì)氧化對(duì)肉制品顏色的影響

肉制品顏色直接影響消費(fèi)者的購(gòu)買欲，因而貨架期內(nèi)肉色的不良變化會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)者購(gòu)買力的下降[13]。Utrera[14](2014)等研究表明，蛋白質(zhì)氧化后所產(chǎn)生的交聯(lián)和聚集對(duì)肉制品的光反射特征有一定影響，進(jìn)而影響肉的色澤。

2.2 蛋白質(zhì)氧化對(duì)肉制品風(fēng)味的影響

蛋白質(zhì)與風(fēng)味物質(zhì)的結(jié)合主要以兩種方式進(jìn)行，一是利用范德華力來(lái)進(jìn)行物理結(jié)合，二是利用氫鍵、共價(jià)鍵等來(lái)進(jìn)行化學(xué)結(jié)合。肉制品發(fā)生蛋白質(zhì)氧化后，蛋白質(zhì)與風(fēng)味物質(zhì)所結(jié)合的作用力也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，進(jìn)而影響肉制品的風(fēng)味[15，16]。Feng[17](2016)等研究了輻照處理對(duì)于牛肉制品的風(fēng)味以及牛肉中發(fā)生的蛋白質(zhì)氧化的影響，結(jié)果表明蛋白質(zhì)氧化會(huì)促進(jìn)醛類和酮類的生成，進(jìn)而影響產(chǎn)品的風(fēng)味。

2.3 蛋白質(zhì)氧化對(duì)肉制品安全性的影響

氧化程度明顯的肉制品通常會(huì)變味，不可食用，甚至由于暴露于胃腸道和內(nèi)臟的細(xì)胞毒性和致突變性蛋白氧化產(chǎn)物，而引起人體病理風(fēng)險(xiǎn)[18，19]。Soladoye[20](2015)等研究發(fā)現(xiàn)，可食用的食品組分氧化后會(huì)增加活體組織的氧化脅迫效應(yīng)，給機(jī)體帶來(lái)致病的風(fēng)險(xiǎn)。

3 肉及肉制品的蛋白質(zhì)氧化抑制途徑

3.1 基礎(chǔ)有效的抑制方法

肉類產(chǎn)品處于不同的加工過程中，都難以避免蛋白質(zhì)氧化的發(fā)生，此時(shí)就需要我們采取一定的措施[21]。目前，在肉類加工行業(yè)，人們逐漸摸索出一些實(shí)用的技術(shù)例如超高壓技術(shù)、輻照技術(shù)、超聲波技術(shù)、真空滾揉技術(shù)等，都對(duì)蛋白質(zhì)氧化有一定的抑制效果[22]。

除此之外，在生產(chǎn)加工臘肉制品時(shí)，將臘肉進(jìn)行煙熏后，煙熏過程中產(chǎn)生的許多酚類物質(zhì)，反而能保持臘肉品質(zhì)的穩(wěn)定；還可以采用真空包裝的方式來(lái)包裝臘肉制品，使其處于低氧環(huán)境，進(jìn)而有效抑制蛋白質(zhì)氧化[23]。

此外，通過選用優(yōu)質(zhì)鮮肉、創(chuàng)造潔凈的加工環(huán)境等措施也能減少巰基損失，進(jìn)而提高肉制品的氧化穩(wěn)定性。

3.2 氯鹽對(duì)于肉及肉制品蛋白質(zhì)氧化的抑制作用

研究表明，肉制品中的NaCl能通過芬頓反應(yīng)，將氧肟蛋白中的二價(jià)鐵(Fe2+)改變?yōu)殍F肌紅蛋白的三價(jià)鐵(Fe3+)，從而增加其親氧化電位,隨后形成活性氧(ROS)，促進(jìn)蛋白質(zhì)的氧化。這與LIU[24](2011)等和Li[25](2013)等報(bào)道的在加入NaCl后形成的高離子強(qiáng)度環(huán)境中，肉蛋白對(duì)于氧化將更加敏感這個(gè)規(guī)律一致。

為了抑制蛋白質(zhì)氧化，另有研究表明，部分NaCl被KCl代替后，能有效抑制蛋白質(zhì)氧化。Wu[26](2016)等研究表明，與100%的NaCl相比，當(dāng)70%的NaCl被KCl代替后，蛋白質(zhì)的氧化會(huì)顯著得到抑制。通過對(duì)蛋白質(zhì)的有關(guān)生化層面分析可知，NaCl本身不能抑制蛋白質(zhì)氧化，但是當(dāng)其部分被其它氯鹽代替用于干腌肉制品中，卻能有效抑制蛋白質(zhì)氧化，當(dāng)然關(guān)于替代水平還有待更進(jìn)一步的研究。

3.3 天然抗氧化劑對(duì)于肉及肉制品蛋白質(zhì)氧化的抑制作用

近十幾年來(lái)，人們致力于重點(diǎn)研究天然抗氧化劑，并逐漸減少對(duì)化學(xué)抗氧化劑的使用。研究人員發(fā)現(xiàn)自然界中能用于開發(fā)天然抗氧化劑的物質(zhì)資源十分豐富，例如香辛料、植物多酚等。

3.3.1 香辛料

20世紀(jì)以來(lái)，人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多香辛料都有較強(qiáng)的抗氧化活性，例如丁香、鼠尾草、生姜、桂皮等。已有研究表明將丁香、生姜添加到豬油中，可以減緩豬油的腐敗進(jìn)程[27]。

蔣棟磊[28](2017)等研究發(fā)現(xiàn)，將桂皮提取物添加到香腸中后，香腸中的羰基含量整體呈現(xiàn)出一種先上升后下降的趨勢(shì)，且桂皮提取物添加量為0.6%時(shí)的羰基含量將顯著高于0.3%組。另外，實(shí)驗(yàn)表明處于香腸發(fā)酵成熟期的各處理組的羰基含量顯著高于空白組，這證實(shí)了桂皮提取物能顯著抑制香腸發(fā)酵成熟過程中的蛋白氧化現(xiàn)象。

鼠尾草是多年生草本植物，其葉、莖和花的使用價(jià)值很高，既是一種香料，也是一種中草藥[29]。章林[30](2013)等研究證明，將鼠尾草添加到中式香腸中，能抑制香腸羰基值的升高，進(jìn)而抑制蛋白質(zhì)的氧化。

被人們俗稱的丁香，其實(shí)是桃金娘科植物丁香的干燥花蕾，它同鼠尾草的功用相似，不但是一種能影響食物風(fēng)味的香料，而且是一種能被人們用于治療疾病的中草藥[31]。丁香葉中最有效的活性成分是丁香酚，已有研究證明丁香酚在pH>9.5的堿性條件下，有清除活性氧的作用，還能減少過渡金屬離子，進(jìn)而有效抑制低密度脂蛋白發(fā)生氧化[32]。

3.3.2 茶多酚

茶多酚是茶葉中的多酚類物質(zhì)的總稱，是一種多羥基類化合物，其主要的化學(xué)成分有：兒茶素、黃酮類物質(zhì)、花青素和酚酸類物質(zhì)[33]。研究證明，茶多酚能在氧化過程的早期階段，有效降低黃嘌呤氧化酶的活性，進(jìn)而抑制活性氧自由基的生成；茶多酚還能促使抗氧化酶活性的增加，例如兒茶素的攝入會(huì)引起肌原纖維蛋白和抗氧化酶活性的增加[34]。

3.3.3 蔬菜水果提取物

許多水果和蔬菜中的活性成分，也能有效抑制肉制品中的蛋白質(zhì)氧化[35]，例如，研究證明石榴果汁多酚和白葡萄提取物，能夠有效抑制蛋白質(zhì)的氧化[36]。Gravador[37](2014)等以26只公科米薩納羔羊肉為材料，研究了柑桔干果肉替代飼料中濃縮物對(duì)羔羊肉蛋白質(zhì)的抗氧化作用，其中柑桔果肉組顯著降低了蛋白質(zhì)氧化速率，表明柑桔果肉中的活性成分抑制了肉類的蛋白質(zhì)氧化。

Estévez[38](2010)等研究表明，槲皮素以及染料木素能有效抑制豬肉糜的蛋白氧化，在實(shí)驗(yàn)中，低劑量的槲皮素能夠抑制蛋白質(zhì)羰基的產(chǎn)生，從而減緩豬肉糜的蛋白質(zhì)氧化進(jìn)程；染料木素則可以通過清除自由基的方法來(lái)抑制蛋白氧化。Nieto[39](2013)等研究了迷迭香、牛至、大蒜等香精油對(duì)豬肉餅在高氧和好氧條件下，貯藏過程中蛋白質(zhì)氧化的影響。迷迭香和牛至被發(fā)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)硫醇的損失有抗氧化作用，而大蒜則被發(fā)現(xiàn)具有促氧化作用，特別是在高濃度下使用時(shí)。添加迷迭香或牛至精油的肉餅，抑制蛋白質(zhì)二硫鍵的形成進(jìn)而抑制豬肉的蛋白質(zhì)氧化。

4 結(jié)語(yǔ)

蛋白質(zhì)氧化的作用機(jī)制較為復(fù)雜，仍然需要人們進(jìn)行深入研究。為了提高肉及肉制品的品質(zhì)，蛋白質(zhì)氧化對(duì)肉制品帶來(lái)的不利影響必須得到有效控制。近年來(lái)大量研究顯示，已有許多可靠有效的方法能夠抑制肉制品中的蛋白質(zhì)氧化，但是還需不斷完善。本文可作為蛋白質(zhì)氧化相關(guān)機(jī)制以及抑制蛋白質(zhì)氧化的有效途徑的參考文章，期待這方面的研究能夠取得深入進(jìn)展。