蛋白質氧化與臘肉品質調控

張春江等

摘 要：氧化反應貫穿于整個臘肉加工過程，適度氧化能促進風味物質的形成，但過度氧化會導致臘肉發生哈敗。蛋白質是臘肉的主要成分，在加工與貯藏過程中會發生一系列氧化變化，包括產生氧化標志產物、小分子揮發性物質，發生物理結構改變等，從而對臘肉的風味產生重要影響，但其氧化進程和作用機制并不明確。本文對蛋白質氧化機制、蛋白質氧化對肉類品質的影響、蛋白質氧化控制、臘肉中蛋白質氧化研究現狀進行綜述，為進一步開展研究，揭示臘肉中蛋白質氧化演變規律，闡明蛋白氧化在臘肉品質形成與保持中的作用機制，實現臘肉加工中氧化的精準控制提供參考。

關鍵詞：臘肉；蛋白質氧化；品質

Protein Oxidation and Quality Control of Chinese Bacon

ZHANG Chun-jiang1， HUANG Feng1， HU Hong-hai1， ZHANG Xue1， ZHANG Hong1， ZHANG Rui-mei2

（1. Institute of Agro-products Processing Science and Technology， Chinese Academy of Agricultural Science， CAAS / Comprehensive Key Laboratory of Agro-products Processing， Ministry of Agriculture， Beijing 100193， China；

2. China Meat Research Center， Beijing 100068， China）

Abstract： Oxidative reaction occurs throughout the entire production process of Chinese bacon， which at moderate levels can promote the formation of flavor substances， but contrarily excessive oxidation may cause rancidity of Chinese bacon. As one of the main components， meat protein may be involved in a series of oxidative reactions to produce oxidation markers， small volatile molecules and physical structure changes during processing and storage of Chinese bacon， so that playing an important role in the flavor. But the oxidation process and the action mechanism are not clear. In this paper， we review the mechanism， impact on meat quality and control of protein oxidation as well as the current situation of research on protein oxidation in Chinese bacon， with the aim of providing references for further studies intended to reveal the evolution of protein oxidation and elucidate the mechanism of action in forming and maintaining the flavor of Chinese bacon and for precise control of protein oxidation in Chinese bacon processing.

Key words： Chinese bacon； protein oxidation； quality

中圖分類號：TS251.5 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2014）05-0041-05

臘肉是我國傳統腌臘肉制品中的典型代表，傳承數千年，因其香氣濃郁、脂醇味美、風味獨特，而深受消費者的青睞。我國臘肉制品產銷量超過200 萬噸，尤其在南方地區，消費市場潛力巨大。然而長久以來，臘肉制品生產方式多以手工或半機械化為主，存在生產周期長、產品含鹽量高、脂肪氧化過度等弊端，造成產品質量不穩定、風味劣變、貨架期變短等問題，嚴重制約著行業的發展。隨著經濟進步和消費者收入水平的提高，對臘肉制品的消費需求正經歷著從量到質的轉變，既要安全方便，又要營養美味的消費需求日趨高漲。臘肉獨特風味是煙熏、鮮味、肉香、咸味等多種口味綜合而呈現的一個復雜體系。氧化反應是臘肉風味產生的重要途徑之一[1]。近年來，國內外學者也分別從腌臘肉制品加工過程中脂肪降解、脂肪氧化反應進程、臘肉風味特征等角度開展了一些研究[2-3]，為臘肉品質的形成研究奠定了一定基礎。

但是臘肉加工與貯藏過程中隨著氧化反應的進行，產品容易出現酸價、過氧化值升高，醛類等氧化產物增多，皮下脂肪變黃，肉質變柴，氧化哈敗等現象，嚴重影響了產品質量[4]。國內外學者對于困擾臘肉品質的氧化問題從脂肪降解與氧化、蛋白質降解等角度展開了相關研究[5-6]，但對于臘肉的主要成分蛋白質（占臘肉干質量的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律，以及蛋白氧化對臘肉典型風味形成的貢獻等研究很少。目前臘肉加工中一方面因氧化造成品質劣變嚴重，另一方面卻存在風味品質不足問題，由于缺乏必要的理論指導，一直得不到解決。本文從蛋白質氧化角度綜述臘肉加工中發生的氧化反應及其影響，為進一步開展相關研究提供參考。

1 蛋白質氧化的機制

活體組織中蛋白質持續暴露在活性氧（reactive oxygen species，ROS）環境下，會導致蛋白質的肽鏈斷裂、側鏈氨基酸修飾、以及增加酶降解的敏感性，因此活體中蛋白質氧化與疾病發生和衰老關系密切[7]，然而食品體系中蛋白質的氧化直到近十幾年來才引起食品科學家的重視，研究熱點集中于氧化機制、食品中蛋白質氧化的準確評價方法研究、含交聯或羰基等氧化蛋白質產物的鑒定、氧化還原物質與肌原纖維蛋白質的互作機制等[8-9]。

蛋白質氧化由自由基鏈式反應引起，在活性氧攻擊下，蛋白質失去一個氫原子形成蛋白質以碳為中心的自由基（P·），在氧作用下轉化為過氧化自由基

（POO·），并形成蛋白質過氧化物（POOH），進一步形成烷氧自由基（PO·）及其羥基產物[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，在蛋白質氧化引發過程中起重要作用[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或含硫衍生物[12]。蛋白質氧化后表現為肽鍵斷裂、氨基酸側鏈修飾、蛋白質分子間共價交聯，最終形成羰基基團、蛋白質過氧化物或分子間交聯[13]。

有學者應用液相色譜-質譜聯用法（liquid chromatography- mass spectrometry，LC-MS）從氧化的肌原纖維蛋白中鑒定出特異性的蛋白質氧化標志物氨基己二酸半醛（α-aminoadipic semialdehyde，AAS）和γ-谷氨酸半醛（γ-glutamic semialdehyde，GGS），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]。動物蛋白質氧化后形成的羰基基團中AAS和GGS占70%，而且蛋白質中的氨基酸氧化為相應的半醛，在蛋白質肽鍵未斷裂的條件下就可反應。在某些研究中已經用檢測AAS和GGS來對蛋白質氧化進行評價[15]。

2 蛋白質氧化對肉類品質的影響

ROS引起的蛋白質修飾，會造成蛋白質性質的改變，如蛋白質的疏水性、構象、溶解性以及對蛋白酶的敏感性改變，以及蛋白質功能性的喪失，如持水性降低、質構變差等，同時其必需氨基酸受到損失，可消化性降低，產品的營養品質下降[11]。有研究表明，蛋白質氧化顯著影響干腌火腿的品質，造成硬度增加和多汁性降低，可能是由于蛋白質溶解性降低和蛋白質之間發生交聯所致[15]。經過冷凍的豬肉加工成鹽水火腿后，產品的蛋白質羰基含量與顏色損失和硬度增加呈正相關[16]。在產品風味方面，蛋白質氧化釋放出羰基基團和形成schiff堿，對產品風味有何種影響還有待于研究[14]。蛋白質氧化與脂肪的氧化存在相關性。研究表明，法蘭克福香腸低溫貯藏過程中，蛋白質氧化和脂肪氧化呈顯著正相關，蛋白質氧化和脂肪氧化的相關性可能是由于脂肪的初級和二級氧化產物與蛋白質作用而產生蛋白質自由基[17]。脂肪氧化和蛋白質氧化存在交互作用，牛肉餅加工和貯藏后，較高脂肪含量的樣品發生更劇烈的蛋白質氧化，表現為蛋白質羰基含量、Schiff堿含量增加[18]。而氧化產生的羰基在一定程度上能夠影響干腌火腿的風味，但具體機制仍需進行深入研究[15，19]。

3 臘肉制品中蛋白質氧化反應

國內外學者對腌臘肉制品在加工與貯藏過程中的變化進行研究，發現其中蛋白質發生一系列的氧化反應。西班牙伊比利亞干腌火腿加工成熟時間長達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羰基變化，發現經過較長時間的干燥，干腌火腿中產生大量的蛋白質羰基，達到9 nmol/mg蛋白質，而腰肉卻只有1.3 nmol/mg蛋白質。Sun等[20]對廣式香腸加工過程中肌肉蛋白的氧化研究發現，肌漿蛋白和肌原纖維蛋白羰基值逐步升高，分別從1.04 nmol/mg 蛋白質到4.68 nmol/mg蛋白質，從1.32 nmol/mg

蛋白質到7.00 nmol/mg蛋白質，蛋白質的二硫鍵顯著增加。蛋白質的氧化導致蛋白粒徑、表面疏水作用、二級結構，以及對蛋白酯水解酶的敏感性發生改變[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。

4 蛋白質氧化的調控

蛋白質氧化加速了肉類食品的品質劣變，促使學者們研發穩定可靠的抗氧化技術和方法，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的復雜相互作用已經得到學者們的關注[23]。在肉類深加工過程中，通過優化配方設計，添加抗氧化物質來抑制蛋白質氧化，也是控制蛋白質氧化的重要手段。兒茶素對鯖魚肉具有良好的抗氧化效果并呈量效關系，10-4即能顯著抑制蛋白質和脂肪的氧化，但對蛋白質種類具有選擇性[24]。將紅醋栗提取物（含有豐富多酚物質）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物（thiobarbituric acid-reactive substance，TBARS）值和蛋白質羰基含量，減少巰基損失，并呈現量效關系，紅醋栗提取物能夠高效的抑制脂肪和蛋白質的氧化[25]。傳統上認為多酚物質可以通過抑制脂肪氧化，減少二級氧化產物產生，在阻止二級氧化產物與蛋白質的反應，而能一定程度上防止蛋白質氧化。但是研究發現，在模型體系中，親水性的抗氧化劑對蛋白質和脂肪均有抗氧化作用[26]。親水性的VE能夠阻止蛋白質和脂肪的氧化，但是親脂性的抗氧化劑卻不能阻止蛋白質氧化[26]。植物酚類物質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結構，也涉及到氧化反應的底物組成和特點，氧化反應的階段和強度，以及酚類物質的分布[27]。酚類物質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。由于酚類物質抑制蛋白質氧化影響因子的復雜性，很難對抗氧化劑抑制蛋白質氧化的動力學和機制詳細探究，此方面研究也較難深入。在某些模型系統的研究中，多酚物質和維生素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出促進蛋白質氧化的作用[23]。Estévez等[23]通過LC-MS檢測蛋白質氧化的特征性羰基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）淬滅鐵離子介導的fenton反應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，形成相應的半醛[23]。

4.2 添加食鹽

肉類的食鹽腌制可能對蛋白質氧化具有一定影響。食鹽的加入提高了肉類腌制環境中離子強度，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羰基含量的影響并不明顯，甚至能抑制蛋白質氧化[30]。

4.3 不同貯藏環境

肉制品貯藏環境對蛋白質的氧化具有重要影響。肉類在冷藏或凍藏過程中會發生明顯的蛋白質氧化。經冷凍貯藏后的牛肉加工成肉餅，其蛋白質氧化程度顯著增加，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]。另外研究發現，高氧氣調包裝對牛肉的蛋白質氧化具有顯著促進作用[32]；而對豬肉、鴕鳥肉則沒有顯著影響[33-34]。Filgueras等[35]認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的羰基化?？梢酝茰y，肉類貯藏在高氧環境中，具有促進蛋白質氧化的風險，但是蛋白質氧化的發生還需要促氧化劑存在（過渡金屬、氧化脂肪等）和促進活性氧產生的技術條件（熟制、輻照等）[10]。

5 臘肉制品加工中抗氧化措施的應用

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；經過較長時間的腌制過程；腌制后要經過晾曬或者烘干；生產后多常溫存放，有的產品散裝出售等?，F有研究表明，我國臘肉脂肪氧化嚴重，在臘肉生產的腌制、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值均呈現上升趨勢，而且產品脂肪含量越高，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，暗合了科學道理，例如腌制中添加異VC、亞硝酸鹽、香辛料等抗氧化劑，形成還原性腌制條件；許多臘肉產品經過煙熏，煙熏產生許多酚類物質有益于產品品質；多數臘肉產品進行真空包裝，形成低氧環境等。臘肉的生產加工過程就是在各種促氧化因子和還原因子（包括原料自身含有的抗氧化酶和抗氧化物質）共同作用下，肉類組織中的脂肪、蛋白質、碳水化合物、微量分子等相互作用和轉化，形成固有風味、色澤和質構的過程。而且這一過程涉及面廣，從物理變化（腌制劑的滲透、水分的脫除）到化學變化（酶活性變化、分子的降解、氧化、結構改變）到微生物變化（微生物的繁殖、代謝），都對產品品質產生重要影響。研究表明臘肉中的各種酶、多種微生物一直存在活性，若把臘肉看做一個具有生命的生物體的話，其加工貯存過程中，時刻伴隨著氧化還原反應的進行。

6 臘肉制品中蛋白質氧化有待深入研究

關于臘肉中脂肪相關氧化研究已經很多，但是對于臘肉加工貯藏中蛋白質氧化研究還不深入。臘肉加工貯藏過程中蛋白質氧化的程度如何、哪些種類的臘肉蛋白質容易被氧化、貯藏期間是否由蛋白質氧化而影響臘肉的微觀結構，需要進行驗證實驗。臘肉加工后在一定時間內風味品質最好，應該存在一個產品風味產生、成熟（包括包裝后后熟）、劣變的過程。陳美春等[38]研究發現，四川臘肉成熟期間非蛋白氮和氨基酸態氮含量顯著升高。大量游離氨基酸的存在，在蛋白質氧化產生羰基化合物時，可能會發生Strecker降解反應，生成Strecker醛對臘肉風味產生影響。但是蛋白質氧化與臘肉典型風味形成有多大關系，需要進一步研究，以便為臘肉生產中實現氧化控制，而保持產品風味提供理論依據。

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