蛋白質(zhì)氧化與臘肉品質(zhì)調(diào)控

蛋白質(zhì)氧化與臘肉品質(zhì)調(diào)控ProteinOxidationandQualityControlofChineseBaconZHANGChun-jiang1，HUANGFeng1，HUHong-hai1，ZHANGXue1，ZHANGHong1，ZHANGRui-mei2(1.InstituteofAgro-productsProcessingScienceandTechnology，ChineseAcademyofAgriculturalScience，CAAS/ComprehensiveKeyLaboratoryofAgro-productsProcessing，MinistryofAgriculture，Beijing100193，China；2.ChinaMeatResearchCenter，Beijing100068，China)：OxidativereactionoccursthroughouttheentireproductionprocessofChinesebacon，whichatmoderatelevelscanpromotetheformationofflavorsubstances，butcontrarilyexcessiveoxidationmaycauserancidityofChinesebacon.Asoneofthemaincomponents，meatproteinmaybeinvolvedinaseriesofoxidativereactionstoproduceoxidationmarkers，smallvolatilemoleculesandphysicalstructurechangesduringprocessingandstorageofChinesebacon，sothatplayinganimportantroleintheflavor.Buttheoxidationprocessandtheactionmechanismarenotclear.Inthispaper ，wereviewthemechanism，impactonmeatqualityandcontrolofproteinoxidationaswellasthecurrentsituationofresearchonproteinoxidationinChinesebacon ，withtheaimofprovidingreferencesforfurtherstudiesintendedtorevealtheevolutionofproteinoxidationandelucidatethemechanismofactioninformingandmaintainingtheflavorofChinesebaconandforprecisecontrolofproteinoxidationinChinesebaconprocessing.臘肉是我國傳統(tǒng)腌臘肉制品中的典型代表，傳承數(shù)千年，因其香氣濃郁、脂醇味美、風(fēng)味獨(dú)特，而深受消費(fèi)者的青睞。我國臘肉制品產(chǎn)銷量超過200萬噸，尤其在南方地區(qū)，消費(fèi)市場潛力巨大。然而長久以來，臘肉制品生產(chǎn)方式多以手工或半機(jī)械化為主，存在生產(chǎn)周期長、產(chǎn)品含鹽量高、脂肪氧化過度等弊端，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、風(fēng)味劣變、貨架期變短等問題，嚴(yán)重制約著行業(yè)的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)步和消費(fèi)者收入水平的提高，對(duì)臘肉制品的消費(fèi)需求正經(jīng)歷著從量到質(zhì)的轉(zhuǎn)變，既要安全方便，又要營養(yǎng)美味的消費(fèi)需求日趨高漲。臘肉獨(dú)特風(fēng)味是煙熏、鮮味、肉香、咸味等多種口味綜合而呈現(xiàn)的一個(gè)復(fù)雜體系。氧化反應(yīng)是臘肉風(fēng)味產(chǎn)生的重要途徑之一[1]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者也分別從腌臘肉制品加工過程中脂肪降解、脂肪氧化反應(yīng)進(jìn)程、臘肉風(fēng)味特征等角度開展了一些研究[2-3]，為臘肉品質(zhì)的形成研究奠定了一定基礎(chǔ)。但是臘肉加工與貯藏過程中隨著氧化反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)品容易出現(xiàn)酸價(jià)、過氧化值升高，醛類等氧化產(chǎn)物增多，皮下脂肪變黃，肉質(zhì)變柴，氧化哈敗等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量[4]。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于困擾臘肉品質(zhì)的氧化問題從脂肪降解與氧化、蛋白質(zhì)降解等角度展開了相關(guān)研究[5-6]，但對(duì)于臘肉的主要成分蛋白質(zhì)（占臘肉干質(zhì)量的20%-45%在加工貯藏過程中的氧化變化，臘肉加工中氧化還原因子的消長規(guī)律，以及蛋白氧化對(duì)臘肉典型風(fēng)味形成的貢獻(xiàn)等研究很少。目前臘肉加工中一方面因氧化造成品質(zhì)劣變嚴(yán)重，另一方面卻存在風(fēng)味品質(zhì)不足問題，由于缺乏必要的理論指導(dǎo)，一直得不到解決。本文從蛋白質(zhì)氧化角度綜述臘肉加工中發(fā)生的氧化反應(yīng)及其影響，為進(jìn)一步開展相關(guān)研究提供參考。 1蛋白質(zhì)氧化的機(jī)制活體組織中蛋白質(zhì)持續(xù)暴露在活性氧（reactiveoxygenspecies,ROS環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的肽鏈斷裂、側(cè)鏈氨基酸修飾、以及增加酶降解的敏感性，因此活體中蛋白質(zhì)氧化與疾病發(fā)生和衰老關(guān)系密切[7]，然而食品體系中蛋白質(zhì)的氧化直到近十幾年來才引起食品科學(xué)家的重視，研究熱點(diǎn)集中于氧化機(jī)制、食品中蛋白質(zhì)氧化的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)方法研究、含交聯(lián)或羰基等氧化蛋白質(zhì)產(chǎn)物的鑒定、氧化還原物質(zhì)與肌原纖維蛋白質(zhì)的互作機(jī)制等[8-9]。蛋白質(zhì)氧化由自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)引起，在活性氧攻擊下，蛋白質(zhì)失去一個(gè)氫原子形成蛋白質(zhì)以碳為中心的自由基（ P?），在氧作用下轉(zhuǎn)化為過氧化自由基(POO?，并形成蛋白質(zhì)過氧化物(POOH，進(jìn)一步形成烷氧自由基(PO?及其羥基產(chǎn)物[8,10]，如表1、2所示。在肌肉組織中存在的不飽和脂肪、血紅素、過渡金屬以及氧化酶等能夠生成或催化形成活性氧，在蛋白質(zhì)氧化引發(fā)過程中起重要作用[11]。組成肌肉的氨基酸中，半胱氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、組氨酸、脯氨酸、精氨酸、賴氨酸和蛋氨酸易于遭受活性氧的攻擊，其中精氨酸、賴氨酸和脯氨酸等氨基酸側(cè)鏈被氧化容易形成羰基殘基，而半胱氨酸、蛋氨酸氧化后易形成二硫鍵交聯(lián)或含硫衍生物[12]。蛋白質(zhì)氧化后表現(xiàn)為肽鍵斷裂、氨基酸側(cè)鏈修飾、蛋白質(zhì)分子間共價(jià)交聯(lián)，最終形成羰基基團(tuán)、蛋白質(zhì)過氧化物或分子間交聯(lián)[13]。有學(xué)者應(yīng)用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(liquidchromatography-massspectrometry，LC-MS從氧化的肌原纖維蛋白中鑒定出特異性的蛋白質(zhì)氧化標(biāo)志物氨基己二酸半醛(a-aminoadipicsemialdehyde,AAS和y-谷氨酸半醛(y-glutamicsemialdehyde,GG$，并推測(cè)肌原纖維蛋白中的賴氨酸、脯氨酸和精氨酸被氧化生成了 AAS和GGS[14]。動(dòng)物蛋白質(zhì)氧化后形成的羰基基團(tuán)中 AAS和GGS占70%而且蛋白質(zhì)中的氨基酸氧化為相應(yīng)的半醛，在蛋白質(zhì)肽鍵未斷裂的條件下就可反應(yīng)。在某些研究中已經(jīng)用檢測(cè)AAS和GGS來對(duì)蛋白質(zhì)氧化進(jìn)行評(píng)價(jià)[15]。蛋白質(zhì)氧化對(duì)肉類品質(zhì)的影響ROS引起的蛋白質(zhì)修飾，會(huì)造成蛋白質(zhì)性質(zhì)的改變，如蛋白質(zhì)的疏水性、構(gòu)象、溶解性以及對(duì)蛋白酶的敏感性改變，以及蛋白質(zhì)功能性的喪失，如持水性降低、質(zhì)構(gòu)變差等，同時(shí)其必需氨基酸受到損失，可消化性降低，產(chǎn)品的營養(yǎng)品質(zhì)下降[11]。有研究表明，蛋白質(zhì)氧化顯著影響干腌火腿的品質(zhì)，造成硬度增加和多汁性降低，可能是由于蛋白質(zhì)溶解性降低和蛋白質(zhì)之間發(fā)生交聯(lián)所致[15]。經(jīng)過冷凍的豬肉加工成鹽水火腿后，產(chǎn)品的蛋白質(zhì)羰基含量與顏色損失和硬度增加呈正相關(guān)[16]。在產(chǎn)品風(fēng)味方面，蛋白質(zhì)氧化釋放出羰基基團(tuán)和形成schiff堿，對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味有何種影響還有待于研究[14]。蛋白質(zhì)氧化與脂肪的氧化存在相關(guān)性。研究表明，法蘭克福香腸低溫貯藏過程中，蛋白質(zhì)氧化和脂肪氧化呈顯著正相關(guān)，蛋白質(zhì)氧化和脂肪氧化的相關(guān)性可能是由于脂肪的初級(jí)和二級(jí)氧化產(chǎn)物與蛋白質(zhì)作用而產(chǎn)生蛋白質(zhì)自由基[17]。脂肪氧化和蛋白質(zhì)氧化存在交互作用，牛肉餅加工和貯藏后，較高脂肪含量的樣品發(fā)生更劇烈的蛋白質(zhì)氧化，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)羰基含量、Schiff堿含量增加[18]。而氧化產(chǎn)生的羰基在一定程度上能夠影響干腌火腿的風(fēng)味，但具體機(jī)制仍需進(jìn)行深入研究[15，19]。臘肉制品中蛋白質(zhì)氧化反應(yīng)國內(nèi)外學(xué)者對(duì)腌臘肉制品在加工與貯藏過程中的變化進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其中蛋白質(zhì)發(fā)生一系列的氧化反應(yīng)。西班牙伊比利亞干腌火腿加工成熟時(shí)間長達(dá)36個(gè)月，包括腌制、后腌、干燥和窖藏成熟等過程，Ventanas等[19]研究了伊比利亞干腌火腿加工中蛋白質(zhì)羰基變化，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過較長時(shí)間的干燥，干腌火腿中產(chǎn)生大量的蛋白質(zhì)羰基，達(dá)到9nmol/mg蛋白質(zhì)，而腰肉卻只有1.3nmol/mg蛋白質(zhì)。Sun等[20]對(duì)廣式香腸加工過程中肌肉蛋白的氧化研究發(fā)現(xiàn)，肌漿蛋白和肌原纖維蛋白羰基值逐步升高，分別從1.04nmol/mg蛋白質(zhì)到4.68nmol/mg蛋白質(zhì)，從1.32nmol/mg蛋白質(zhì)到7.00nmol/mg蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的二硫鍵顯著增加。蛋白質(zhì)的氧化導(dǎo)致蛋白粒徑、表面疏水作用、二級(jí)結(jié)構(gòu)，以及對(duì)蛋白酯水解酶的敏感性發(fā)生改變[21]。而曹錦軒等[22]研究表明，臘肉加工過程中肌原纖維蛋白的二硫鍵部分被破壞，氨基酸殘基的疏水性增強(qiáng)。蛋白質(zhì)氧化的調(diào)控蛋白質(zhì)氧化加速了肉類食品的品質(zhì)劣變，促使學(xué)者們研發(fā)穩(wěn)定可靠的抗氧化技術(shù)和方法，降低氧化的帶來的不利影響。4.1添加植物活性成分在加工過程中添加香辛料，能夠起到抗氧化和促氧化的作用[19]，尤其是酚類化合物和肌原纖維蛋白質(zhì)的復(fù)雜相互作用已經(jīng)得到學(xué)者們的關(guān)注[23]。在肉類深加工過程中，通過優(yōu)化配方設(shè)計(jì)，添加抗氧化物質(zhì)來抑制蛋白質(zhì)氧化，也是控制蛋白質(zhì)氧化的重要手段。兒茶素對(duì)鯖魚肉具有良好的抗氧化效果并呈量效關(guān)系，10-4即能顯著抑制蛋白質(zhì)和脂肪的氧化，但對(duì)蛋白質(zhì)種類具有選擇性[24]。將紅醋栗提取物(含有豐富多酚物質(zhì))添加到豬肉餅中，在冷藏過程中能夠顯著的降低處理組的硫代巴比妥酸反應(yīng)物(thiobarbituricacid-reactivesubstance ，TBARS)值和蛋白質(zhì)羰基含量，減少巰基損失，并呈現(xiàn)量效關(guān)系，紅醋栗提取物能夠高效的抑制脂肪和蛋白質(zhì)的氧化[25]。傳統(tǒng)上認(rèn)為多酚物質(zhì)可以通過抑制脂肪氧化，減少二級(jí)氧化產(chǎn)物產(chǎn)生，在阻止二級(jí)氧化產(chǎn)物與蛋白質(zhì)的反應(yīng)，而能一定程度上防止蛋白質(zhì)氧化。但是研究發(fā)現(xiàn)，在模型體系中，親水性的抗氧化劑對(duì)蛋白質(zhì)和脂肪均有抗氧化作用[26]。親水性的VE能夠阻止蛋白質(zhì)和脂肪的氧化，但是親脂性的抗氧化劑卻不能阻止蛋白質(zhì)氧化[26]。植物酚類物質(zhì)包括親疏水性的化合物，分布在食品中的水相和油相中。酚類化合物的抗氧化能力取決于自身的化學(xué)結(jié)構(gòu)，也涉及到氧化反應(yīng)的底物組成和特點(diǎn)，氧化反應(yīng)的階段和強(qiáng)度，以及酚類物質(zhì)的分布[27]。酚類物質(zhì)對(duì)食品蛋白的特殊作用受二者之間共價(jià)或非共價(jià)鍵連接作用影響。由于酚類物質(zhì)抑制蛋白質(zhì)氧化影響因子的復(fù)雜性，很難對(duì)抗氧化劑抑制蛋白質(zhì)氧化的動(dòng)力學(xué)和機(jī)制詳細(xì)探究，此方面研究也較難深入。在某些模型系統(tǒng)的研究中，多酚物質(zhì)和維生素E對(duì)肌原纖維蛋白具有較強(qiáng)的抗氧化作用， 而對(duì)部分樣品卻表現(xiàn)出促進(jìn)蛋白質(zhì)氧化的作用 [23]oEstevez等[23]通過LC-MS僉測(cè)蛋白質(zhì)氧化的特征性羰基AAS和GGS揭示了酚類化合物對(duì)肌原纖維蛋白的抗氧化和促氧化作用的特殊機(jī)制。沒食子酸、兒茶素、蘆丁等化合物保護(hù)肌原纖維蛋白免受氧化損傷，其機(jī)制可能是：1）作為金屬螯合劑，使非血紅素鐵的促氧化能力失活；2）淬滅鐵離子介導(dǎo)的fenton反應(yīng)生成的羥基自由基或其他自由基。在鐵和銅離子存在的前提下，綠原酸等酚類化合物通過自動(dòng)氧化過程形成相應(yīng)的醌，該化合物具有胺氧化酶活性，能夠催化敏感氨基酸的氧化脫氨反應(yīng)，形成相應(yīng)的半醛[23]。4.2添加食鹽肉類的食鹽腌制可能對(duì)蛋白質(zhì)氧化具有一定影響。食鹽的加入提高了肉類腌制環(huán)境中離子強(qiáng)度，影響了肌原纖維蛋白的裝配，使其暴露于促氧化因子，所以其羰基化敏感性增強(qiáng)[28]；有學(xué)者推測(cè)食鹽能夠提高Fe3+的活性，來自食鹽的Cl-增加了鐵離子的溶解性，因此能夠提高其促氧化活性[29]，但是有些研究表明食鹽對(duì)蛋白質(zhì)羰基含量的影響并不明顯，甚至能抑制蛋白質(zhì)氧化[30]。4.3不同貯藏環(huán)境肉制品貯藏環(huán)境對(duì)蛋白質(zhì)的氧化具有重要影響。肉類在冷藏或凍藏過程中會(huì)發(fā)生明顯的蛋白質(zhì)氧化。經(jīng)冷凍貯藏后的牛肉加工成肉餅，其蛋白質(zhì)氧化程度顯著增加，肉中的血紅素鐵含量、抗氧化酶活性和多不飽和脂肪酸含量影響肉餅的氧化潛力[31]。另外研究發(fā)現(xiàn)，高氧氣調(diào)包裝對(duì)牛肉的蛋白質(zhì)氧化具有顯著促進(jìn)作用[32];而對(duì)豬肉、鴕鳥肉則沒有顯著影響[33-34]°Filgueras等[35]認(rèn)為真空包裝最適宜于冷藏中鴕鳥肉包裝，能夠有效的控制蛋白質(zhì)的羰基化?？梢酝茰y(cè)，肉類貯藏在高氧環(huán)境中，具有促進(jìn)蛋白質(zhì)氧化的風(fēng)險(xiǎn)，但是蛋白質(zhì)氧化的發(fā)生還需要促氧化劑存在（過渡金屬、氧化脂肪等）和促進(jìn)活性氧產(chǎn)生的技術(shù)條件（熟制、輻照等）[10]。臘肉制品加工中抗氧化措施的應(yīng)用臘肉作為我國分布最廣的腌臘肉制品品種，加工過程中面臨著一系列的促氧化因素，例如原料肉選用凍藏或冷藏肉；經(jīng)過較長時(shí)間的腌制過程；腌制后要經(jīng)過晾曬或者烘干；生產(chǎn)后多常溫存放，有的產(chǎn)品散裝出售等。現(xiàn)有研究表明，我國臘肉脂肪氧化嚴(yán)重，在臘肉生產(chǎn)的腌制、煙熏和貯藏過程中，脂肪的酸價(jià)和過氧化值均皆保持上升的趨勢(shì)，光線照射與氧氣的存在能夠促使產(chǎn)品的酸價(jià)升高[36]，川味臘肉在貯藏銷售期間，其酸價(jià)、過氧化值和tbarS直均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而且產(chǎn)品脂肪含量越高，脂肪氧化程度越強(qiáng)[37]。但是同時(shí)我國臘肉加工過程中也采用了多種抗氧化的技術(shù)，暗合了科學(xué)道理，例如腌制中添加異 VG亞硝酸鹽、香辛料等抗氧化劑，形成還原性腌制條件；許多臘肉