賈娜,王樂田,邵俊花,李儒仁,宋立,劉登勇
(渤海大學 食品科學與工程學院,遼寧省食品安全重點實驗室,生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心,遼寧 錦州,121013)
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蘆丁對冷藏豬肉糜脂肪和蛋白氧化及品質特性的影響
賈娜*,王樂田,邵俊花,李儒仁,宋立,劉登勇
(渤海大學 食品科學與工程學院,遼寧省食品安全重點實驗室,生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心,遼寧 錦州,121013)
研究不同濃度(0、0.05、0.1和0.2 g/kg)的多酚物質蘆丁對冷藏豬肉糜的抗氧化效果及其對肉糜品質特性的影響,并以0.2 g/kg叔丁基羥基茴香醚(butylhydroxyanisole,BHA)作為對照,測定了硫代巴比妥酸值(TBARS值)、總巰基含量、羰基含量、表面疏水性以及豬肉糜的色澤、蒸煮損失和質構特性。結果表明:蘆丁對TBARS生成、總巰基損失、表面疏水性的增加具有一定的抑制作用,但對羰基含量不具有抑制作用,且高濃度蘆丁反而促進了羰基氧化產物的生成;蘆丁能提高肉糜紅度值,減少蒸煮損失,并能提高熟肉糜的硬度和彈性等質構特性。因此,適量的蘆丁對抑制豬肉脂肪和蛋白氧化以及改善其品質特性具有較好的作用。
蘆丁;豬肉糜;脂肪氧化;蛋白氧化;肉糜品質
脂肪氧化和蛋白氧化是影響肉及肉制品品質的2個重要因素,其中脂肪氧化易導致產生有害物質和腐敗臭味[1]。而自由基和脂肪氧化產物能導致蛋白氧化,如可促使蛋白中的巰基基團交聯損失,形成復雜的羰基化合物,從而降低蛋白質的溶解度,減弱蛋白凝膠等功能性質[2]。目前,防止肉制品中脂肪和蛋白質氧化的方法很多,其中添加抗氧化劑是最有效的辦法之一。人工合成抗氧化叔丁基羥基茴香醚(BHA),2,6-二叔丁基羥基甲苯(BHT)等被常應用于肉及肉制品生產中來防止脂肪和蛋白氧化。近年來,人工合成抗氧化劑對人體具有不利影響相繼被報道[3],因此,在肉及肉制品中使用天然抗氧化劑成為必然趨勢。
天然抗氧化劑多是從植物中提取出來的酚類物質,可降低脂肪和蛋白質的氧化程度。據研究表明,葡萄籽提取物、茶多酚、蘋果多酚等對肉及肉制品具有較好的抗氧化作用[4-5]。蘆丁(蕓香葉苷、槲皮素-3-O-蕓香糖苷)是廣泛存在于蘆筍、橙子、柚子等植物的黃酮糖苷類化合物[6],其結構是由槲皮素碳環上C-3位置結合鼠李糖和葡萄糖2個二糖分子構成的[7]。據研究表明,蘆丁有降低高血壓、抗炎、抗氧化、抑制癌癥等功效[8]。近年來,蘆丁逐漸被用于食品抗氧化研究中,如對牛肉脂肪氧化的抑制作用以及對果汁抗氧化穩定性的影響等相繼被研究[2,9]。因此,本研究將不同含量的蘆丁添加到肉糜中,通過測定TBARS值、總巰基含量、羰基含量、表面疏水性、色差、蒸煮損失、質構特性,來研究蘆丁對豬肉糜脂肪和蛋白質的抗氧化作用及其對肉糜品質特性的影響,并對相關機理進行探討。
1.1 材料與試劑
豬背最長肌、肥膘,購于當地超市;丁基羥基茴香醚(BHA),購自國藥試劑公司;蘆丁,購自Sigma化學公司(美國);MgCl2、NaH2PO4、乙二胺四乙酸二鈉、氯仿、甲醇、NaCl等試劑均為國產分析純。
1.2 儀器及設備
Allegra 64R冷凍離心機,美國Beckman公司;FE20 pH計,梅特勒-托利儀器(上海)有限公司;T25數顯型均質機,德國IKA集團;UV2550紫外-可見光分光光度計,日本Shimadzu公司; TA-XT2i質構儀 英國Stable Micro Systems公司;電子分析天平PL203型,梅特勒-托利儀器(上海)有限公司;CR-400色差儀,柯尼卡美能達光學有限公司。
1.3 實驗方法
1.3.1 實驗預處理
1.3.1.1 肉糜制作方法
基本配方為70%豬背最長肌、10%肥膘、18%水和2%NaCl。用絞肉機將豬肉絞碎后,按比例分為5個處理組,第1組為空白組,即不添加任何抗氧化劑,第2~4組分別添加0.05、0.1和0.2 g/kg蘆丁,第5組添加0.2 g/kg BHA。混勻后,將肉糜制成50 g重的肉餅,直徑約7 cm,厚度約1 cm,每3個肉餅放入1個包裝盒(CT盒)中,用保鮮膜封好,置于4 ℃冰箱冷藏,分別在第1、3、6和9天測定各項指標。
1.3.1.2 蛋白質提取方法
肌原纖維蛋白提取按照PARK[12]的方法進行,稱取適量的豬肉糜加入4倍體積的冰冷提取液(10 mmol/L磷酸緩沖溶液,含100 mmol/L NaCl、2 mmol/L MgCl2和1 mmol/L EDTA,pH為7.0),勻漿60 s后,冷凍離心15 min(3 500 r/min,4 ℃)。取沉淀,再重復提取2次。去上清液,得到粗肌原纖維蛋白,然后用4倍體積冷凍的洗液(100 mmol/L NaCl)重復清洗3次。最終用4層紗布過濾,用0.1 mol/L HCl調節pH為6.0,然后再冷凍離心15 min(3 500 r/min,4 ℃)后,去上清液。稱重后放置4 ℃條件下冷藏,并在24 h內用完。蛋白質濃度用雙縮脲法測定,牛血清蛋白作為標準蛋白。
1.3.2 TBARS值的測定
參照JONGBERG等[11]的方法,并做適當修改。準確稱取絞碎的豬肉糜5 g,加入15 mL 7.5 % TCA-0.1 %焦性沒食子酸-0.1 % EDTA混合溶液,均質60 s(11 000 r/min),冷凍離心5 min(3 500 r/min)后分別過濾,加2.5 mL TBA溶液(0.02 mol/L)于裝有2.5 mL濾液的試管中,然后沸水浴反應50 min顯色,冷卻后在532 nm處測定吸光值。TBARS值的計算表示為每千克肉樣品中所含的丙二醛的毫克數,計算公式如下:
(1)
式中:A,吸光度;V,樣品體積,mL;M,丙二醛的分子質量72.063,g/mol;ε,摩爾吸光系數156 000,L/(mol·cm);1,光程1,cm;m,肉樣質量,kg。
1.3.3 總巰基測定
總巰基測定方法按照YANG[12]方法并加以修改。量取1 mL 5 mg/mL蛋白質溶液和8 mL Tris-甘氨酸溶液(其中包括10.4 g/LTris,0.9 g/L甘氨酸,1.2 g/L EDTA,8 mol/L尿素,pH 8.0)置于塑料離心管中。均質后,高速冷凍離心15 min(10 000 r/min,4 ℃),除去不溶性蛋白。然后準確量取4.5 mL上清液,加入0.5 mL Ellman試劑,混勻,在室溫下放置30 min后,在412 nm處測定其吸光度。使用分子吸光系數13 600 L/(mol·cm)計算蛋白中總巰基的含量。
1.3.4 羰基含量
1.3.5 表面疏水性
參照CHENH[14]的方法,將肌纖維蛋白溶于pH 7.0的20 mmol/L磷酸緩沖溶液,使蛋白液濃度為5 mg/mL,取1 mL蛋白溶液加入200 μL的1 mg/mL溴酚藍(BPB),混勻,室溫下攪拌10 min,然后在6 000 r/min的條件下離心15 min,取上清液稀釋10倍,在595 nm波長處測定吸光值,對照組為無蛋白溶液添加的磷酸鹽緩沖溶液。表面疏水性可用以下公式表示:
(2)
1.3.6 肉糜顏色的測定
使用色差儀測定肉糜顏色,先將色差儀進行校正,將肉樣放置于自然光充足的平面上,垂直將色差儀置于肉糜至上,鏡面緊扣肉面(不漏光),隨機在每個樣品3個不同的位置測定數據,分別得到L*、a*和b*,將3次測量值的平均數作為色差讀數。
1.3.7 肉糜的蒸煮損失
準確稱取重為m1的均勻肉糜,填裝到50 mL塑料離心管中,然后低速離心去除肉糜中的氣泡,然后將肉樣置于85 ℃水浴鍋中,蒸煮30 min,蒸煮后冷卻至室溫,用吸水紙吸干水分,然后稱肉糜質量為m2。稱完后,放在4 ℃環境中保存。蒸煮損失計算公式為:

(3)
1.3.8 熟肉糜的質構分析
對1.3.7中所制熟肉糜,切取直徑為2 cm,高度為1 cm的柱狀樣品。質構儀參數設定為:P50鋁合金探頭;使用TPA模式,二次擠壓循環;測前速度測前速度2 mm/s,測中速度1 mm/s,測后速度1 mm/s,間隔時間5 s,數據收集率200點/s,壓縮比50%,觸發力5.0 kg,每組6個平行,重復3次。測試完后使用儀器附帶的TA-XT EXPRESS軟件獲取質構參數。
1.4 統計分析
每個試驗重復3次,結果表示為(平均值±標準差)(X±SD)。數據統計分析采用SPSS 19.0軟件中的Linear Models程序進行處理,差異顯著性(P<0.05)分析采用Tukey HSD程序。作圖使用Sigmaplot 11.0軟件。
2.1 蘆丁對豬肉糜TBARS值的影響
脂肪氧化程度用TBARS值來表示。如圖1所示,從貯藏第1至9天時,所有肉糜組的TBARS值均逐漸增加,其中空白組的TBARS值由0.07 mg/kg依次顯著增加至0.18、0.39和0.86 mg/kg(P<0.05),說明貯藏時間越長,肉糜中脂肪氧化程度愈嚴重。從圖中還可以看出,貯藏期間蘆丁組肉糜的TBARS值一直顯著低于空白組(P<0.05),說明蘆丁能顯著抑制肉糜脂肪氧化,減少氧化產物的生成。

圖1 蘆丁對冷藏中豬肉糜的TBARS值的影響Fig.1 Effect of rutin on the TBARS of porcine patties during chilled storage注:小寫字母a-d為同一處理組的不同冷藏時間之間比較,大寫字母A-D為不同處理組之間比較。下同。
DEJONG等[15]研究表明,多酚物質對脂肪和蛋白的抗氧化作用取決于其苯環上羥基的位置和數量,其中蘆丁B環C-4位置上的羰基與A環C-5位置上的羥基對自由基有較強的猝滅作用,能有效抑制脂肪氧化。貯藏第9天時,0.05 g/kg蘆丁組肉糜的TBARS值顯著低于0.2 g/kg蘆丁組(P<0.05),并與0.2 g/kg BHA組的TBARS值差異不顯著(P>0.05),說明低濃度的蘆丁對脂肪氧化的抑制效果更好,且其抗氧化效果與BHA相當。蘆丁在高濃度(200 μmol/L)時有促氧化的作用,其可能的原因是適量的蘆丁與自由基相結合減少脂肪氧化,而多余的蘆丁A環上7-OH可以形成超氧自由基和過氧化合物,反而促進脂肪的氧化[16]。因此,蘆丁對豬肉糜的脂肪的抗氧化效果與其添加量有關,合適的濃度將有利于降低肉及肉制品中的脂肪氧化程度。
2.2 蘆丁對豬肉糜總巰基含量的影響
蛋白質氧化變性是一個復雜的過程,其中半胱氨酸是敏感氨基酸,其巰基易被自由基攻擊而氧化成二硫鍵,導致總巰基含量減少,故總巰基的損失可用來評估蛋白質氧化程度[17]。如圖2所示,隨貯藏時間的延長,各處理組的總巰基含量均呈不同程度的降低。

圖2 蘆丁對冷藏中豬肉糜的總巰基值的影響Fig.2 Effect of rutin on the total sulfhydryl of porcine patties during chilled storage
貯藏9 d后,空白組巰基含量由61.81 nmol/mg顯著下降至28.13 nmol/mg(P<0.05),而0.05、0.1和0.2 g/kg蘆丁處理組的下降幅度均低于空白組;尤其第9 d時,0.05、0.1和0.2 g/kg蘆丁處理組的總巰基量顯著高于空白組(P<0.05),且0.1和0.2 g/kg添加量效果較為明顯,說明蘆丁對豬肉糜總巰基損失具有一定的抑制作用,且濃度越高,巰基含量越高,其損失程度越低,這可能是由于較高濃度的蘆丁可充分防止自由基攻擊蛋白質,抑制蛋白質結構變化。但是,有研究發現,低濃度的迷迭香提取物能有效抑制豬肉糜的巰基損失,而高濃度的添加促使多酚與巰基之間共價結合成巰基醌加成物,反而促進了巰基的損失[18],這與本研究結果不一致,說明不同的多酚與蛋白質之間的作用不同,其對蛋白結構的影響也不同。且貯藏第9天時,0.1和0.2 g/kg蘆丁處理組的總巰基含量與BHA相比,并無顯著差異(P>0.05),說明蘆丁對蛋白巰基保護作用與BHA相類似,可能是由于蘆丁分子結構中的多酚羥基與自由基相互作用,防止自由基攻擊蛋白結構,從而保護蛋白質巰基免受損失。
2.3 蘆丁對豬肉糜羰基含量的影響
蛋白質羰基化合物是通過氨基酸側鏈氧化而形成的,是蛋白質氧化綜合作用的結果,能夠代表蛋白質的氧化程度[19],羰基含量越高,蛋白質氧化越嚴重。蘆丁對豬肉糜羰基化合物含量的影響見圖3,隨著貯藏時間的延長,空白組前3 d羰基含量增加不顯著(P>0.05),說明貯藏初期蛋白氧化程度并不高,而到第6、9天時,羰基含量分別顯著上升至2.81、2.91 nmol/mg(P<0.05),說明貯藏后期蛋白氧化加劇。第1、3和6天時,蘆丁處理組的羰基含量與空白組差異并不顯著(P>0.05),并且0.2 g/kg蘆丁處理組的羰基含量略高于空白組;而到第9天時,0.1和0.2 g/kg蘆丁處理組羰基含量顯著高于空白組(P<0.05)。以上結果說明,蘆丁不具有抑制蛋白羰基的作用,且高濃度蘆丁能促進蛋白羰基的生成,加劇豬肉糜蛋白質氧化程度。ESTéVEZ等[20]研究了蘆丁、沒食子酸、綠原酸、槲皮素和染料木素等多酚對蛋白氧化的影響,其中只有蘆丁對蛋白質羰基化合物的生成具有促進作用,這與本研究的結果相類似。UTRERA等[21]證實槲皮素的抗氧化性得益于它位于B環上的3,4-OH二羥基基團和C環上的3-OH結構,可有效清除自由基,防止自由基攻擊蛋白質,抑制蛋白羰基化合物生成。而蘆丁則是由槲皮素與蕓香糖苷相結合而成,其A環位置上的7-OH能促進過氧化合物的形成,多余的蘆丁物質產生過多的過氧化氫,促進肉糜脂肪氧化和蛋白質羰基的生成[22];故高濃度蘆丁比低濃度含量更容易促進蛋白羰基化合物的生成。DEJONG等[2]研究證實由于槲皮素上的3-OH的糖基化形成蘆丁,致使蘆丁對蛋白質抗氧化活性降低了50%。

圖3 蘆丁對冷藏中豬肉糜的羰基值的影響Fig.3 Effect of rutin on the carbonyl of porcine patties during chilled storage
2.4 蘆丁對豬肉糜蛋白質表面疏水性的影響
表面疏水性可以反映蛋白質分子表面疏水氨基酸的相對含量,其含量的變化可看做蛋白質結構變化的一個重要參數。溴酚藍可以與蛋白質疏水氨基酸相結合,其結合量可用來表示表面疏水性的大小。由圖4可知,蛋白質的表面疏水性隨貯藏時間的延長而增大,貯藏至第9天時,空白組由59.32 μg顯著上升至142.21 μg(P<0.05),說明貯藏時間越長,蛋白氧化程度加劇,促使蛋白結構解折疊,蛋白內部的疏水氨基酸暴露,從而使蛋白表面疏水性增加[23]。在第1、3天時,空白組與蘆丁處理組之間均無顯著差異(P>0.05);而第6、9天時,0.05 g/kg蘆丁處理組的表面疏水性顯著低于空白組(P<0.05),而高濃度蘆丁抑制表疏水性增加的效果不如0.05 g/kg蘆丁,說明低濃度的蘆丁對肌原纖維蛋白氧化具有一定的抑制作用。ZHAO等[24]研究發現0.2%和0.3%茶多酚的處理可以很好的抑制大黃魚肌原纖維蛋白表面疏水性的增加,更好地保護蛋白質不受氧化破壞。

圖4 蘆丁對冷藏中豬肉糜中表面疏水性的影響Fig.4 Effect of rutin on the surface hydrophobicity of porcine patties during chilled storage
2.5 蘆丁對肉糜顏色的影響
顏色是肉制品一個重要的品質,是影響消費者購買的主要因素之一。L*值表示肉糜表面的亮度值,a*值表示紅度值,其中a*值主要取決于肉中肌紅蛋白的數量和氧化程度。如圖5(a)和5(b)所示,隨貯藏時間的增加,各處理組肉糜的L*和a*值均呈下降趨勢,L*值不斷下降是由于肉糜表面水分損失,肉糜表面亮度變暗,a*不斷下降主要是由于肌紅蛋白被氧化成高鐵肌紅蛋白[25]。而貯藏期間,蘆丁處理組的L*值與空白組均差異不顯著(P>0.05),說明蘆丁對肉糜亮度的影響不大。由圖6(b)可知,貯藏至第9天,0.05、0.1、0.2 g/kg蘆丁和0.2 g/kgBHA處理組的a*值均顯著高于空白組(P<0.05),說明蘆丁可以抑制肌紅蛋白的氧化,防止肉糜a*值的下降,效果與BHA相當。且研究表明,蘆丁作為一種具有抗氧化活性的多酚,與肉糜中氧合肌紅蛋白競爭脂質過氧化基,阻止肌紅蛋白氧化,從而減緩貯藏中肉糜中a*值的下降速度[26]。

a: L*值; b: a*值圖5 蘆丁對冷藏中豬肉糜顏色的影響Fig.5 Effect of rutin on the color of porcine patties during chilled storage
2.6 蘆丁對豬肉糜蒸煮損失的影響
肉的蒸煮損失與其系水能力息息相關,能影響肉制品的加工產量,還可以影響肉的顏色、嫩度、質地、口感和風味等食用品質。由圖6可得,隨著貯藏時間的增加,豬肉糜的蒸煮損失不斷增加。余小領等[27]研究表明,肉糜冷藏時間越長,蒸煮損失越大,從而減少了肉制品的出品率。由空白組可知,貯藏第1~3天時,蒸煮損失顯著增加了4.46%(P<0.05);隨后貯藏至第9天,蒸煮損失仍逐漸增加,但差異不顯著(P>0.05)。貯藏前6 d時,各蘆丁處理組的蒸煮損失各不相同,相互之間差異并不顯著(P>0.05),且與空白相比無顯著差異(P>0.05),說明在貯藏前期不同濃度的蘆丁對蒸煮損失影響并不明顯;貯藏至第9天時,蘆丁組的蒸煮損失低于空白組,尤其是0.1 g/kg處理組顯著低于空白組(P<0.05),說明蘆丁在一定程度上可以抑制肉糜蒸煮損失,增加加工過程中肉糜的系水能力,尤其是貯藏后期效果更為明顯。這可能是由于蘆丁促進肌原纖維蛋白中肌動蛋白、肌球蛋白和肌動球蛋白等相互之間聚合,形成穩定可靠的凝膠網絡,從而增加肉糜的系水能力[28]。值得注意的是,BHA處理組的蒸煮損失始終低于空白組和蘆丁組,說明蘆丁與肉糜相互作用后對蒸煮損失的抑制效果不如BHA。

圖6 蘆丁對冷藏中豬肉糜蒸煮損失的影響Fig.6 Effect of rutin on cooking loss of porcine patties during chilled storage
2.7 蘆丁對豬肉糜質構的影響
豬肉糜的質構特性主要是從硬度、彈性、咀嚼度和回復性等4個參數來研究。由表1可知,空白組的硬度隨時間增加而不斷降低,至貯藏第9天,硬度下降至最低值,且顯著低于貯藏前期(P<0.05)。從第1~6天空白組彈性隨時間增加呈下降趨勢,差異變化不顯著(P>0.05),原因可能是貯藏時間長,脂肪和蛋白氧化加劇,蛋白質發生變性或降解,從而導致肉糜硬度和彈性下降。隨貯藏時間增加,蘆丁組的硬度和彈性值呈現先增加后下降的趨勢,均在第6天達到最大值,且在第6~9天時,蘆丁組的硬度顯著高于空白組(P<0.05),出現此種現象的原因可能是蘆丁能夠抑制蛋白的氧化變性,并且與蛋白質發生共價或非共價結合,形成穩定的網絡結構,使貯藏前期肉糜的硬度和彈性不斷增加;隨貯藏時間增加,貯藏后期由于環境中的微生物腐敗和氧化加劇,兩者之間的相互作用力減弱,組織化結構斷裂,使肉糜貯藏后期的硬度和彈性下降[29-30]。BHA處理組的硬度和彈性隨時間增加呈上升趨勢,其結果說明BHA能較好地抑制豬肉糜氧化作用,維持豬肉糜的組織結構,尤其在貯藏后期比蘆丁作用效果更明顯。而咀嚼度和回復性隨時間增加也均呈先增加后降低的趨勢,但由表1可看出,蘆丁處理組的咀嚼度和回復性總體上高于空白組,說明蘆丁對豬肉糜貯藏的質構特性具有一定的改善作用。
蘆丁對豬肉糜的脂肪氧化具有較好的抑制作用,能有效減少蛋白巰基的損失,防止疏水氨基酸殘基的暴露,并能保持豬肉糜的顏色,減少蒸煮損失,提高肉糜的硬度、彈性和咀嚼度等食用品質,但蘆丁不具有抑制羰基氧化產物增加的作用,且高濃度蘆丁促進了羰基氧化產物的生成。綜合看來,0.1 g/kg蘆丁添加量最為合適,能有效抑制脂肪和蛋白氧化,同時可改善豬肉糜的食用品質,且其作用效果與BHA相當。因此,蘆丁可作為一種有效的抗氧化劑,但要選擇合適的濃度應用于肉制品中,才能起到抑制肉制品脂肪和蛋白氧化以及有效改善品質特性的作用。

表1 蘆丁對冷藏中熟豬肉糜質構的影響
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Effect of rutin on lipid/protein oxidation and quality of minced pork during chilled storage
JIA Na*, WANG Le-tian, SHAO Jun-hua, LI Ru-ren, SONG Li, LIU Deng-yong
(College of Food Science and Technology, Bohai University; Food Safety Key Lab of Liaoning Province; National & Local Joint Engineering Research Center of Storage, Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural and Aquatic Products; Jinzhou 121013, China)
The inhibitory effect of different concentrations of rutin (0, 0.05, 0.1 and 0.2 g/kg meat) on pork patties and quality were investigated during chilled storage. The pork patties with 0.2 g/kg butylated hydroxyanisole (BHA) were used as control group. The thiobarbituric acid value (TBARS), total sulfhydryl content, carbonyl content, surface hydrophobicity, color, cooking loss and texture characteristics were determined. The results indicated that rutin has some inhibitory effect on the formation of TBARS, thiol loss and surface hydrophobicity. But rutin has no inhibitory effect on protein carbonyl, especially the higher concentration increased the protein carbonyl content. The color, cooking loss, hardness and elasticity of meat were improved by Rutin. Therefore, appropriate amount of rutin had a better effect on inhibition of lipid and protein oxidation and improved the quality properties of minced pork.
rutin; minced pork; lipid oxidation; protein oxidation; quality of minced pork
10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201610018
博士,副教授(本文通訊作者,E-mail:jiana_2010@163.com)。
國家自然科學青年基金(31301509);遼寧省食品安全重點實驗室開放課題(LNSAKF2013014)
2016-02-16,改回日期:2016-03-23