氧化对肌原纤维蛋白加工特性的影响_胡忠良

度下降等。Saeed 等 总结了油脂氧化对肌肉蛋白 加工特性的影响， 氧化的脂肪酸会增加肌肉蛋白分子 的表面活性， 使蛋白质 发 生 变 性 解 折 叠 （ 氢 键 被 破 坏） ， 内部活性基团暴露在分子表面导致分子间疏水
（ 左） 肉中的主要蛋白质条带（ 考马斯亮蓝染色） ； （ 右） 含有不同羰基 含量的蛋白质免疫印记图谱（ DNP 标记） 。泳道 2 和 5 为全肉匀浆 泳道 3 和 6 为水溶性组分， 泳道 4 和 7 为盐溶性组分， 泳道 1 为 组分， 标准蛋白（ Marker） 。泳道 2 ～ 4 中的蛋白样品中含有 DNPH。
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的氧原子与氨基酸的活性氮原子或硫原子也可以通 过氢键作用形成蛋白氢过氧化物 ， 引起蛋白自由基的 导致其他蛋白质等生物分子进一步氧化 。 链式反应， 但是最近 10 年的研究发现， 肉糜中蛋白质的氧 化并非完全是由油脂氧化引起的。 Park 等 模 拟了肉糜中主要存在的 3 种氧化体系： 铁激活 / 羟自 由基氧化 体 系 （ IOS： 10 mmol / L FeCl3 ，0. 1 mmol / L 0. 05 ～ 5. 0 mmol / L H2 O2 ） ； 亚油酸氧化体 抗坏血酸， 3 750 U / mL 的脂 系（ LOS： 0. 05 ～ 5. 0 mmo / L 亚油酸， 肪氧合酶 ） ； 高 铁 肌 红 蛋 白 氧 化 体 系 （ MOS： 0. 05 ～ 0. 5 mmol / L 高铁肌红蛋白 / H2 O2 ） 并进行了系统研 究， 希望阐明引起肉糜肌原纤维蛋白氧化的主要路 3 种氧化体系中的 CaATPase 和 K径。研究发现， ATPase 酶活损失相似， 而且都在低浓度氧化剂时损 IOS 失就较大； MOS 组的肌原纤维蛋白羰基含量高， （ TBARS ） 、 组的硫代巴比妥酸值 高 热转变温度值变 MHC 条带损失多。 随后该课题组利用反相 化剧烈、 液谱研究了 3 种氧化体系条件下猪肉肌原纤维蛋白
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制品中关于这方面的研究主要为 ： 肉中容易氧化的蛋 白质种类及氧化路径。 1. 1 凝胶 ＆ 乳化类肉制品中的蛋白质氧化 肌肉中蛋白质占 18% ～ 20% ， 肌肉蛋白分为很
。研
多种， 每一种蛋白质的氨基酸序列和高级结构差异较 大， 对凝胶或乳化的贡献也不同。研究氧化对蛋白质 加工特性的影响就需要了解具体蛋白质的氧化情况 ， 以便确定氧化的蛋白在肌纤维结构中的具体定位 ， 以 以阐明氧化对肉糜体系中肌肉蛋 及氧化的具体类型， 白凝胶、 保水、 乳化特性的影响机制。 Astruc 等［3］采用荧光显微镜对牛肉 （ 腹直肌 ） 肌 细胞中的蛋白氧化进行了原位检测。 同时对肌原纤 维蛋白和膜蛋白的氧化情况进行对比 。结果表明： 随 贮藏时间延长， 荧光含量显著增 着氧化剂浓度升高、 — —细胞外围的羰基含 加， 而且羰基分布非常不均匀— 量高， 细胞内部含量少。烹饪只引起细胞外围的荧光 增加。胶原蛋白的染色结果表明， 胶原蛋白没有荧光 细胞外围的蛋白氧化， 应该是膜蛋 发出。据此推测， 白的氧化， 而不是结缔组织氧化。细胞内主要是肌原 纤维蛋白发生了氧化， 而且肌纤维结构破坏后 （ 模拟 绞碎、 滚揉、 斩拌等加工工序 ） ， 肌原纤维蛋白的氧化 程度远高于膜蛋白。 Kjrsgrd 等人［4］采用分馏以及双向电泳的方法 检测生肉在贮藏过程中的蛋白氧化情况。 肌肉蛋白 分别检测羰基， 再进行电泳并结合免疫印 被分馏后， PAGE 或 2DGE 分离。 羰基检测的研究 迹， 以 SDS对象为全肉匀浆液、 盐溶性组分 （ 主要是肌原纤维蛋 白） 、 水溶性组分 （ 主要是肌浆蛋白 ） ， 结果见图 1 和 图 2 。在整个贮藏阶段， 不管是盐溶性还是水溶性的 蛋白组分， 羰基含量都呈增加趋势。但是盐溶性蛋白 组分的羰基含量远高于水溶性蛋白组分 ， 说明贮藏过
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。 而近几年关于肌肉
蛋白加工特性的研究也发现， 并不是所有的蛋白质氧 化都会降低蛋白质的加工特性， 合适条件下的氧化可 以改善或提高其加工特性， 文中即对此进行了综述。
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肌原纤维蛋白容易发生氧化
肉本身含有很多氧化介质， 如不饱和脂肪酸、 亚
铁血红素铁、 过渡金属离子等， 在粉碎、 滚揉或斩拌 时， 容易受分子氧和催化介质的作用， 引起氧化。 之 前的研究多侧重脂肪氧化， 因其会引起风味的劣变。 随着研究的深入， 人们发现蛋白质也容易被氧化， 而 且对产品品质的危害更严重， 目前在凝胶 ＆ 乳化肉
食品与发酵工业
FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES
氧化对肌原纤维蛋白加工特性的影响
1 2 1 1 胡忠良 ， 严璐 ， 邹玉峰 ， 徐幸莲
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1 （ 南京农业大学教育部肉品加工与质量控制重点实验室 ， 210095 ） 江苏 南京， 2 （ 南京农业大学食品科技学院生物工程专业 ， 210095 ） 江苏 南京， 摘 要 文中综述了氧化对肌原纤维蛋白加工特性影响的最新研究进展 ， 包括肌肉蛋白质的具体氧化情况和氧
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PH 为蛋白质， LOOH 为油脂氢 其中 LH 为油脂， RO·为过氧自由基。油脂氧化产物 （ 油脂 过氧化物， 氢过氧化物、 挥发性的二级产物 ） 或其降解 自由基、 （ ， 产物 丙醛 氨基基团等） 容易与蛋白质结合， 形成蛋 ， 白质 氧化油脂复合体 随后发生自由基的转移。 自 由基主要通过 2 种方式转移 （ 以油脂氢过氧化物为 例） ： 第 1 种， 油脂氢过氧化物脱氢 （ 生成 LOO · 和 LO·） ， LOO· 夺取蛋白质活性氨基酸的氢原子， 发 生自由基的转移（ 得到产物 （ a ） ） ； 第 2 种， 油脂氢过 氧化物在活性氨基酸附近发生歧化 （ 生成 LO · 和 · OH） ， LO·夺取蛋白质活性氨基酸的氢原子， 发生自 。此外， 得到产物（ b） ］ 油脂氢过氧化物 由基的转移［
综述与专题评论
程中主要是盐溶性组分的蛋白发生了氧化 。 虽然肉 中的蛋白质种类有很多， 但是图 2 的结果表明只有较 少数目的几种蛋白发生了氧化 （ 盐溶性组分里主要 不同种 有 6 种蛋白发生氧化 ） 。 而且在氧化过程中， 类蛋白质氧化程度的差异也非常大。 氧化信号最强 的是 200 ku 的条带， 经分析为肌球蛋白重链； 其次是 37 ～ 57 ku 的条带， 经分析为原肌球蛋白和肌动蛋白 。 Morzel 等［2］对氧化后的猪肉肌原纤维蛋白进行电泳 后发现， 肌球蛋白重链是猪肉肌原纤维蛋白中最容易 氧化的蛋白， 除此之外， 图 1 （ 右 ） 中泳道 2 和泳道 4 的 97 ～ 200 ku 之间的羰基印迹， 推测可能是肌球蛋 ［5 ］ 白重链的降解片段。 因为之前已有研究 表明， 鸡 胸肉肌球蛋白重链氧化后会发生降解 ， 降解的碎片分 子质量大小即在 97 ～ 200 ku 范围。
2011 年第 37 卷第 10 期（总第 286 期）
的
研究认为氧化的油脂能够与蛋白质形成蛋白 油脂结 合产物， 引起氨基酸破坏、 肽链降解、 蛋白聚合、 溶解
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食品与发酵工业
FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES 大多数文献表明， 氧化不利于肌原纤维蛋白形成 ［14 ］ 良好质构及保水性的凝胶。 Decker 等 研究了氧 盐 化（ IOS） 对火鸡肉白肌肌原纤维蛋白的羰基含量、 蛋白质交联， 以及热凝胶形成后的凝 溶性（ 溶解度） 、 胶质构和保水性的影响。结果显示， 氧化过程中羰基 含量持续增加， 蛋白质溶解度 / 被提取率显著下降， 凝 胶强度、 凝胶保水性也显著下降。 变性电泳结果表 明， 氧化后盐溶性组分中的肌球蛋白和肌动蛋白大量 损失， 伴随着很多不溶解的蛋白聚合体的形成 。 但是也有研究发现， 氧化并不一定降低肌原纤维 Snider 等 研究发 蛋白的加工特性。 早在 1972 年， 现温和氧化有利于蛋清蛋白的聚集， 提高其凝胶特 性。他们 据 此 认 为， 氧 化 有 利 于 蛋 白 的 加 工 特 性。 ［16 ］ Wan 等 研究发现， 肉糜加入抗氧化剂（ 0. 02% 没食 0. 2% 抗坏血酸钠和 0. 2 % 三聚磷酸钠 ） ， 子酸丙酯、 可有效抑制冷藏期间的肌原纤维蛋白氧化 ， 但是盐溶 — —冷藏 5 ～ 8 d 时对照组 性蛋白含量下降速度加快— 的可溶性蛋白含量为 36% 左右， 而加入抗氧化剂组
究表明， 蛋白质氧化是导致肉类食品品质下降的重要 尤其是经过绞碎、 滚揉或斩拌工序的产品， 如肉 原因， 糜类、 碎肉类和重组类肉制品。 从加工原理的角度， 称这类容易发生蛋白质氧化的产品为凝胶 ＆ 乳化类 肉制品。 与油脂氧化不同， 食物中的蛋白质氧化并不完全 对身体健康有害。蛋白质适度氧化后， 更容易被人体 消化器官产生的蛋白酶作用， 有利于人体对小肽和氨 基酸等营养物质的消化吸收
系中， 随着亚油酸浓度增加， 只有半胱氨酸和甲硫氨 MetMb / H2 O2 浓度增加， 酸显著下降； MOS 体系中， 则 丙氨酸、 半胱氨酸、 甘氨酸、 组氨酸、 亮氨酸、 赖氨酸都 减少， 而氨基酸总量也减少。 由此推测， 肉糜加工时 肌原纤维蛋白氧化主要是通过过渡金属离子和高铁 肌红蛋白激活实现的。 蛋白质的凝胶、 乳化等加工特性， 是通过溶解状 态的蛋白质分子间形成不同模式的交联实现的 。 不 同的氧化路径对蛋白质分子间交联模式的影响可能 存在很大差异， 因此对加工特性也会产生不同的影 响。Xiong 等 研究了 3 种氧化体系对猪肉肌原纤 维蛋白分子结构和化学键的影响。 IOS 和 MOS 氧化
A 和图 1C 为刚屠宰的肉样 （ 几乎没有发生氧化 ） ， B 图 1图 1D 为贮藏后的肉样（ 发生了氧化） 。图 2 中标示的蛋白分 和图 1原肌球蛋白 （ TM） 、 肌动蛋白 （ A） 。 别为肌球蛋白重链 （ MHC） 、
图2
盐溶性蛋白组分的双向电泳结果 （ A，B） 和羰基 免疫印记结果（ C，D）
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交联等进一步的反应， 引起蛋白结构和功能的破坏。 氧化油脂中的羰基基团， 会参与共价交联， 形成稳定 的蛋白 － 脂肪聚集体。Schaich 等 交联存在 2 个基本路径：