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)味獨特，而深受消費者的青睞。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)步和消費者收入水平的提高，對臘肉制品的消費需求正經(jīng)歷著從量到質(zhì)的轉(zhuǎn)變，既要安全方便，又要營養(yǎng)美味的消費需求日趨高漲。臘肉獨特風(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、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，研究熱點集中于氧化機制、食品中蛋白質(zhì)氧化的準(zhǔn)確評價方法研究、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AAS和GGS來對蛋白質(zhì)氧化進(jìn)行評價[15]。蛋白質(zhì)氧化對肉類品質(zhì)的影響ROS引起的蛋白質(zhì)修飾，會造成蛋白質(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和二級氧化產(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間長達(dá)36個月，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、二級結(jié)構(gòu)，以及對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。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，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，減少二級氧化產(chǎn)物產(chǎn)生，在阻止二級氧化產(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，氧化反應(yīng)的階段和強度，以及酚類物質(zhì)的分布[27]。酚類物質(zhì)對食品蛋白的特殊作用受二者之間共價或非共價鍵連接作用影響。由于酚類物質(zhì)抑制蛋白質(zhì)氧化影響因子的復(fù)雜性，很難對抗氧化劑抑制蛋白質(zhì)氧化的動力學(xué)和機制詳細(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對肌原纖維蛋白具有較強的抗氧化作用， 而對部分樣品卻表現(xiàn)出促進(jìn)蛋白質(zhì)氧化的作用 [23]oEstevez等[23]通過LC-MS僉測蛋白質(zhì)氧化的特征性羰基AAS和GGS揭示了酚類化合物對肌原纖維蛋白的抗氧化和促氧化作用的特殊機制。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[28]；有學(xué)者推測食鹽能夠提高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)包裝對牛肉的蛋白質(zhì)氧化具有顯著促進(jìn)作用[32];而對豬肉、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。可以推測，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，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?，F(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，脂肪的酸價和過氧化值均皆保持上升的趨勢，光線照射與氧氣的存在能夠促使產(chǎn)品的酸價升高[36]，川味臘肉在貯藏銷售期間，其酸價、過氧化值和tbarS直均呈現(xiàn)上升趨勢，而且產(chǎn)品脂肪含量越高，脂肪氧化程度越強[37]。但是同時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