不同包裝方式下蛋白質氧化對鮮肉品質的影響研究進展

扶慶權 劉瑞 張萬剛 王海鷗 陳守江 王蓉蓉

摘 要：蛋白質氧化是活性氧或氧化應激的副產物引起蛋白質的共價修飾。蛋白質氧化的結果主要是引起氨基酸側鏈基團的修飾、蛋白質肽鏈骨架的斷裂以及蛋白質分子內和分子間的交聯或聚集，從而改變蛋白質的分子結構與功能，最終導致鮮肉品質的變化。目前，鮮肉在市場上的主要包裝方式有托盤包裝、真空包裝、真空貼體包裝和氣調包裝4 種。不同包裝方式在冷藏期間由于含氧量的不同引起蛋白質氧化程度不同，進而對鮮肉的品質產生重要影響。本文對市場上常用的鮮肉包裝方式、蛋白質氧化的定義和機理以及不同包裝方式下蛋白質氧化對鮮肉品質的影響進行綜述。

關鍵詞：蛋白質氧化;包裝方式;鮮肉;品質;機理

Abstract： Protein oxidation is the covalent modification of proteins induced by either reactive oxygen species （ROS） or secondary by-products of oxidative stress. The main consequence of protein oxidation is the modification of amino acid side chains， the breakdown of protein backbones and protein aggregation due to intermolecular crosslinking， leading to changes in protein structure and function， and ultimately changes in fresh meat quality. There are four major packaging methods for fresh meat currently available in the market such as tray packaging with permeable film， vacuum packaging， vacuum skin packaging and high oxygen modified atmosphere packaging. Different packaging methods cause various levels of protein oxidation during chilled storage due to different oxygen concentrations， thereby causing important effects on the quality of fresh meat. In this paper， the packaging methods commonly used in the market， the definition and mechanism of protein oxidation and the effect of protein oxidation on the quality of fresh meat with different packaging treatments are reviewed.

Keywords： protein oxidation; packaging method; fresh meat; quality; mechanism

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190318-061

中圖分類號：TS251.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2019）04-0049-06

我國是世界上鮮肉消費量最大的國家之一，鮮肉的主要消費形式包括冷卻肉、冷凍肉和冷鮮肉。冷卻肉因其在宰后低溫成熟過程中會變得柔嫩多汁且具有良好的風味和嫩度，因此一直是發達國家主要的鮮肉消費形式。隨著我國生活水平的不斷提高，冷鮮肉將是我國今后鮮肉消費發展的必然趨勢[1]。

目前，市場上鮮肉銷售的主要包裝形式有真空包裝、托盤透氧包裝和高氧氣調包裝。托盤透氧包裝和高氧氣調包裝雖然有利于肉色的形成，然而這2 種包裝由于和氧氣接觸易發生蛋白質氧化。蛋白質氧化是近年來食品領域研究的熱點之一，蛋白質氧化導致蛋白質結構的變化，從而影響蛋白質的功能，主要包括蛋白質表面疏水性、持水性、溶解度和水解特性等的變化，從而引起肉的風味、色澤、彈性、嫩度和凝膠等品質的變化。從營養角度分析，氧化后的蛋白質經分解或聚合會影響其消化性，影響肉制品的營養價值[2]。因而在宰后肌肉到鮮肉的轉化過程中，蛋白質氧化可能是調控鮮肉品質的一個重要因素[3]。

宰后肌肉的成熟在鮮肉品質的形成過程中具有至關重要的作用，而成熟過程包含一系列復雜的生理生化變化。其中，由鈣蛋白酶系統誘導的肌原纖維蛋白以及骨架蛋白的降解是鮮肉品質形成的關鍵。蛋白質降解會破壞肌原纖維結構的完整性，改變肌肉細胞原有的固定結構，影響肌肉細胞的傳導過程，從而影響肌肉細胞內水分含量的分布以及鮮肉的嫩化程度[4]。然而，鈣蛋白酶的活性位點包含含有巰基的半胱氨酸殘基，因鮮肉在宰后保持其還原狀態的能力大幅下降，導致大量的活性氧類物質在肌肉內部聚集，可攻擊鈣蛋白酶活性位點，使其喪失活性，從而影響關鍵結構蛋白的降解[5]。而不同包裝方式下，蛋白質氧化可能調控肌肉中生化代謝反應，從而影響肉品質的形成。本文綜述鮮肉常見的包裝方式，并詳細闡述蛋白質氧化的定義及機理，揭示不同包裝方式影響鮮肉品質的機制。

1 鮮肉常用包裝方式

食品包裝技術廣泛應用于鮮肉的保鮮和保藏，這些包裝技術可抑制微生物的生長繁殖、防止二次污染、改善鮮肉的嫩度、持水性和顏色等感官品質，抑制鮮肉蛋白質氧化和脂肪氧化，減少貯藏損失和滴水損失，從而提高市場競爭力[6]。目前，國內市場上冷鮮肉最常見的零售包裝方式主要有托盤透氧包裝、真空包裝、真空貼體包裝和高氧氣調包裝4 種。

1.1 托盤透氧包裝

托盤透氧包裝是目前肉類市場銷售中最常見的一種包裝方式。鮮肉成熟后進行切分，下面采用白色的聚苯乙烯托盤進行包裝，上面使用聚乙烯薄膜通過包裝機緊貼在托盤上。托盤透氧包裝的優點是成本低廉、包裝簡單，能在較短的時間內形成消費者喜愛的鮮紅色。托盤透氧包裝的缺點是鮮肉貨架期短，易發生蛋白質氧化和脂肪氧化，鮮肉在4～7 d后會逐漸褪色[7]。

1.2 真空包裝

真空包裝是鮮肉運輸過程中常用的一種包裝方式。將鮮肉裝入聚乙烯材料的包裝袋，抽出包裝袋內的空氣并使包裝內的鮮肉和空氣隔絕，從而長時間保持鮮肉肌紅蛋白所呈現的紫紅色[8]。當鮮肉從包裝袋內取出，肌紅蛋白的紫紅色立即轉變成氧化肌紅蛋白的亮紅色。真空包裝的優點是能夠抑制好氧微生物的生長和繁殖，控制蛋白質氧化和脂肪氧化，延長鮮肉的貨架期及維持鮮肉穩定的紫紅色。真空包裝的缺點是產品容易變形、汁液容易滲出、鮮肉的持水性降低[9]。

1.3 真空貼體包裝

真空貼體包裝是近年來國外比較流行的主要用于高檔牛肉的一種包裝方式。真空貼體包裝是將鮮肉置于托盤上，采用高阻隔的包裝膜通過加熱和抽真空的雙重作用使包裝膜變軟并緊貼于鮮肉表面，同時包裝膜與托盤底部進行緊緊封合[10]。真空貼體包裝的優點是能夠有效阻隔氧氣，抑制好氧微生物的生長和繁殖，延長鮮肉的貨架期;最大限度保持水分，防止水分流失;防止蛋白質氧化和脂肪氧化;改善鮮肉的嫩度，使鮮肉柔嫩多汁;防止出現褶皺，消除包裝和鮮肉之間的空隙[11]。另外，此包裝產品體積緊湊，能有效利用空間，運輸方便，節約成本。

1.4 氣調包裝

氣調包裝是高檔鮮肉，尤其是牛肉常用的一種包裝方式。在具有高阻隔性能的包裝袋內充入一定比例的混合氣體置換包裝內的空氣，主動調節包裝內的氣體環境，改變微生物的生存環境，延緩包裝內鮮肉的生化變質，從而達到改善鮮肉品質和延長鮮肉保質期的目的[12]。

氣調包裝主要用于鮮肉，尤其是紅肉，氣調包裝常用的氣體為20%～30%的CO2、70%～80%的O2和10%～30%的N2。CO2能夠抑制大多數細菌和霉菌的生長繁殖，同時也抑制生物酶的活性和降低pH值。N2作為一種惰性氣體不影響鮮肉的色澤，能防止CO2造成的包裝塌陷現象[12]。O2能夠抑制厭氧菌的生長繁殖，維持鮮肉穩定的亮紅色[13]。高氧氣調包裝的優點是能夠延長鮮肉的貨架期，穩定鮮肉的亮紅色長達14 d。高氧氣調包裝的缺點是使用成本較高，易發生蛋白質氧化和脂肪氧化，鮮肉的營養價值會降低且會產生不良風味[14]。

2 蛋白質氧化的定義及機理

蛋白質氧化是活性氧（reactive oxygen species，ROS）或氧化應激的副產物作用于蛋白質，引起蛋白質的共價修飾，從而進一步引起蛋白質結構和功能的改變[15]。

活性氧可與蛋白質直接反應，也可以先與糖類和脂類物質反應，其氧化產物再修飾蛋白質。在活體動物中，正常情況下體內的氧化應激和抗氧化防御能力處于一種動態平衡狀態。然而，鮮肉在宰后成熟期間，由于其維持自身抗氧化防御系統的能力大大降低，ROS不斷在體內積累，從而引起蛋白質氧化水平的增加[16]。

這些ROS主要包括羥自由基（OH·）、超氧陰離子自由基（O2-·）、烷過氧基自由基（ROO·）、單線態氧（1O2）、一氧化氮自由基（NO·）、過氧化氫分子（H2O2）和氫過氧化物（ROOH），還有活性醛類及酮類物質，它們均是蛋白質氧化的潛在引發劑[17]。ROS在體內的產生主要通過4 種途徑：各種正常的新陳代謝、各種內源酶的催化、各種外源性物質以及促氧化蛋白。蛋白質氧化機理和脂肪氧化機理基本相似，氧化過程主要包括起始、傳遞和終止3 個階段[18]。ROS引發蛋白質脫氫，產生蛋白質自由基（P·），在有氧條件下進一步轉化成過氧化物自由基（POO·），然后從另外一個蛋白質分子中奪取1 個氫原子，形成烷基過氧化物，再進一步與過氧氫自由基（HO2·）反應生成烷氧自由基（PO·）和它的羥基衍生物（POH）。自由基與側鏈氨基酸反應或與氧化氨基酸的殘基側鏈、肽鏈骨架以及一些活性功能基團反應，引起蛋白質分子內和分子間的交聯、肽鏈骨架的斷裂或氨基酸側鏈的氧化修飾，最終導致蛋白質功能的損失和酶活性的抑制[19]。在所有側鏈氨基酸中，半胱氨酸和蛋氨酸在溫和的條件下最容易被氧化，因為它們含有的硫原子是最強的親核試劑，硫元素很容易失去富含的電子導致氧化反應[20]。色氨酸在有金屬離子存在的條件下也很容易發生氧化，其被認為是早期蛋白質氧化的標志[21]。氧化間接攻擊蛋白質側鏈的肽鏈骨架，引起骨架的斷裂或使蛋白質二級或三級結構的構象發生變化。2 個半胱氨酸和2 個酪氨酸分別氧化生成的胱氨酸（二硫鍵）、二酪氨酸以及其他氨基酸側鏈分子間因氧化而引起蛋白質的聚集或交聯，從而改變一些蛋白質的水解性質[22]。此外，氧化形成的羰基化合物也會和賴氨酸反應形成交聯或聚集，這也同樣改變蛋白質的降解功能[23]。

3 不同包裝方式下蛋白質氧化對鮮肉品質的影響

3.1 不同包裝方式下蛋白質氧化對鮮肉肉色的影響

顏色是評價鮮肉的非常重要的品質指標之一，鮮肉顏色的好壞不僅影響消費者的購買欲望，還對市場價格的調節起著非常重要的作用[24]。鮮肉的顏色主要取決于脫氧肌紅蛋白、氧合肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白3 種以不同化學狀態存在的肌紅蛋白的比例和含量[25]。在鮮肉的貯藏過程中，肌紅蛋白的氧化還原反應是可逆的，脫氧肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白都容易氧化，轉化為高鐵肌紅蛋白，高鐵肌紅蛋白在還原酶系統的作用下能夠被還原成脫氧肌紅蛋白[26]。因此，宰后鮮肉顏色的變化取決于脫氧肌紅蛋白的自動氧化速率和高鐵肌紅蛋白還原的相對速率。宰后成熟過程中，托盤包裝系統因含有高濃度的氧，能夠引起肌紅蛋白的氧化，從而影響鮮肉顏色的穩定性。而高氧氣調包裝雖然也含有高濃度的氧，但鮮肉肌紅蛋白氧化后則在鮮肉的表面形成氧合肌紅蛋白，覆蓋了高鐵肌紅蛋白，從而在一定時間內延長了氧合肌紅蛋白的顏色，有利于保持顏色穩定性[27]。

Li等[28]研究真空貼體包裝、真空包裝和高氧氣調包裝牛排在2 ℃條件下冷藏7 d后再進行托盤包裝對其顏色穩定性的影響，結果表明，真空貼體包裝打開后再托盤包裝的牛肉樣品紅度值在冷藏成熟5 d后顯著高于氣調包裝和真空包裝樣品。Kim等[29]采用真空包裝和高氧氣調包裝研究牛排在1 ℃條件下冷藏9 d后肉色、蛋白質氧化和脂肪氧化情況，結果表明，與真空包裝牛排相比，高氧氣調包裝牛排冷藏過程中由于蛋白質氧化和脂肪氧化顯著增加，使牛排顏色變淺、穩定性變差。Lorenzo等[30]采用托盤透氧包裝、高氧氣調包裝和真空包裝在2 ℃條件下將牛肉冷藏4、7、10 d，研究肉色、蛋白質氧化和脂肪氧化情況，結果表明，不論是托盤透氧包裝還是高氧氣調包裝樣品，冷藏7、10 d后的肌紅蛋白氧化和脂肪氧化顯著高于真空包裝樣品，其肉色顯著低于真空包裝樣品。Lagerstedt等[31]采用高氧氣調包裝和真空包裝研究牛肉在4 ℃條件下冷藏15 d后肉色的變化情況，結果表明，與真空包裝相比，高氧氣調包裝牛肉在冷藏過程中由于肌紅蛋白氧化成高鐵肌紅蛋白，導致其顏色穩定性顯著降低。Jayasingh等[32]采用高氧氣調包裝和托盤透氧包裝研究牛肉在4 ℃條件下冷藏10 d后肉色的氧化情況，結果表明，高氧氣調包裝牛肉的脂肪氧化程度高，而2 種包裝牛肉的紅度值無顯著性差異。Fu Qingquan等[33]采用托盤透氧包裝、真空包裝和高氧氣調包裝研究牛排在4 ℃條件下冷藏10 d后肉色的變化情況，結果表明，在相同的貯藏時間，高氧氣調包裝牛肉與真空包裝和托盤包裝牛肉相比具有較好的顏色穩定性。Lopacka等[34]采用高氧氣調包裝、真空貼體包裝和高氧氣調包裝結合真空貼體包裝，研究牛排在2 ℃條件下冷藏12 d后肉色的變化情況，結果表明，高氧氣調包裝和高氧氣調包裝結合真空貼體包裝相對于真空貼體包裝均有利于維持牛排顏色的穩定性，肌紅蛋白氧化更加明顯，然而也加速了脂肪氧化。

由此可見，托盤透氧包裝和高氧氣調包裝能在一定時間內有利于保持肉色的穩定性，長時間貯藏時，由于發生蛋白質氧化和脂肪氧化導致鮮肉褪色，最終導致鮮肉顏色穩定性降低。

3.2 不同包裝方式下蛋白質氧化對鮮肉持水性的影響

持水力是鮮肉在受到外力作用時保持其原有水分和添加水分的能力，其不僅影響鮮肉的嫩度和顏色，還會影響鮮肉的多汁性和風味，而且直接影響肉品加工企業的經濟效益。持水力的高低通常采用滴水損失、貯藏損失、離心損失和蒸煮損失來進行評價。一般認為，肌原纖維主要賦予肌肉的持水性和水合能力。肌纖維中的水分主要存在于肌絲間和肌原纖維間，并依賴毛細管力進行維系。蛋白質氧化能夠抑制鈣蛋白酶的活性，從而導致鈣蛋白酶的活性降低和自溶速率減慢，這直接影響肌間線蛋白的降解，使鮮肉的持水性下降。

Traore等[35]研究發現，鮮豬肉蛋白氧化與滴水損失具有顯著相關性，這表明蛋白質氧化產生的交聯能夠引起鮮肉持水性的下降。Huff-Lonergan等[4]研究發現，蛋白質氧化影響鮮肉肌間線蛋白的降解，從而增加了鮮肉的貯藏損失和滴水損失，導致其持水性下降。

Wang Juan等[36]研究證實，較低的鈣激活酶活性會降低其本身的降解速率，從而導致肌間線蛋白的降解，使持水性降低。Lindahl等[37]研究表明，牛肉樣品蛋白質氧化后抑制了蛋白質降解，同時也會破壞骨骼肌細胞的有序性和結構的完整性，弱化肌原纖維與水的結合能力，導致持水性下降。Lund等[38]采用高氧氣調包裝和真空包裝研究豬肉在4 ℃條件下冷藏14 d后持水性的變化情況，結果表明，在冷藏過程中高氧氣調包裝加劇了蛋白質氧化，導致肌球蛋白的交聯和聚集，最終引起豬肉持水能力的下降。Lagerstedt等[31]采用高氧氣調包裝和真空包裝研究牛肉在4 ℃條件下冷藏15 d后持水性的變化情況，結果表明，與真空包裝相比，高氧氣調包裝牛肉在冷藏過程中由于蛋白質氧化程度高，導致其持水性顯著降低。由此可見，不同包裝方式下蛋白質氧化對鮮肉持水力的影響也呈現顯著性差異。

3.3 不同包裝方式下蛋白質氧化對鮮肉嫩度的影響

嫩度是評價鮮肉品質最重要的質量指標，它直接影響消費者對鮮肉的滿意度和購買行為。采用不同的包裝方式處理鮮肉，研究蛋白質氧化對鮮肉品質的影響機理是近年來的研究熱點。在宰后牛肉的冷藏成熟過程中，高氧氣調包裝或透氧包裝下，蛋白質氧化抑制鈣激活酶的活性，從而不利于肌肉內部肌原纖維蛋白和肌聯蛋白、肌間線蛋白和肌鈣蛋白-T等細胞骨架蛋白的降解，進而對牛肉的嫩度起著重要的調控作用。肌球蛋白是肌原纖維中含量最豐富的蛋白質，對肉的結構起著非常重要的作用。肌球蛋白對金屬催化的氧化高度敏感，尤其是肌球蛋白中的輕酶解肌球蛋白對氧化最敏感，氧化后易形成二硫鍵交聯[39]。肌聯蛋白是目前哺乳動物組織中發現的最大骨架蛋白，能夠維持肌原纖維結構的完整性[40]。在鮮肉成熟過程中，肌聯蛋白的降解弱化了肌原纖維蛋白的縱向結構和肌肉結構的完整性，從而促進肌原纖維小片段化指數的增加，提高鮮肉的嫩度[41]。肌間線蛋白是一種非常重要的細胞骨架蛋白，在鮮肉嫩度的改善方面起著非常重要的作用。肌間線蛋白在宰后成熟過程中易發生降解，在牛肉中，其主要降解產物為約38 kDa的多肽，從而弱化了肌纖維結構，從而有利于鮮肉嫩度的改善[42]。肌鈣蛋白是一種球狀蛋白，動物宰后肌鈣蛋白-T的降解對鮮肉嫩度的改善起著非常重要的作用，宰后成熟過程中降解產生的28～32 kDa的多肽產物與牛肉嫩度具有顯著相關性[43]。

Lund等[44]將豬背最長肌采用高氧氣調包裝和真空貼體包裝，在4 ℃條件下貯藏14 d，研究其對蛋白質氧化和鮮肉質構的影響，結果表明，相對于真空包裝，高氧氣調包裝時蛋白質氧化程度顯著增加，肌球蛋白重鏈形成交聯，游離巰基含量顯著降低，最終導致肉的嫩度和多汁性顯著降低。Lagerstedt等[31]采用高氧氣調包裝和真空包裝研究牛肉在4 ℃條件下冷藏15 d后剪切力的變化情況，結果表明，與真空包裝相比，高氧氣調包裝牛排在冷藏過程中由于蛋白質氧化程度高，導致其嫩度和多汁性顯著降低。Lund等[38]采用高氧氣調包裝和真空包裝研究牛肉在4 ℃條件下貯藏2 d后嫩度的變化，結果表明，相對于真空包裝，采用高氧氣調包裝時，蛋白質氧化導致肌球蛋白重鏈尾部區域分子內交聯以及肌球蛋白重鏈和肌聯蛋白之間形成交聯，最終導致牛肉嫩度顯著降低。Zakrys-Waliwaner等[45]將牛排進行高氧氣調包裝和真空包裝后，在4 ℃條件下貯藏4、8、14 d，研究其嫩度的變化，結果表明，相對于真空包裝，高氧氣調包裝牛排的蛋白羰基含量顯著增加，游離巰基含量顯著降低，蛋白質氧化最終導致牛排的嫩度降低。Fu Qingquan等[46]研究冷藏期間高氧氣調包裝、托盤包裝和真空包裝對牛肉嫩度的影響時發現，相對于真空包裝，高氧氣調包裝和托盤透氧包裝下蛋白質氧化嚴重抑制了μ-鈣蛋白酶的活性，從而延緩了肌鈣蛋白-T和肌間線蛋白等骨架蛋白的降解，最終導致高氧氣調包裝牛肉嫩度的下降。Chen Lin等[47]

將豬背最長肌進行真空包裝和高氧氣調包裝后于4 ℃條件下貯藏6 d，研究發現，高氧氣調包裝下蛋白質氧化抑制宰后豬肉μ-鈣激活酶的活性，從而阻礙了宰后豬肉肌間線蛋白、肌鈣蛋白-T以及肌聯蛋白的降解，最終導致高氧氣調包裝豬肉嫩度的降低。Kim等[29]研究表明，高氧氣調包裝牛排在1 ℃條件下冷藏9 d后，與真空包裝牛排相比，其蛋白質氧化加劇，肌球蛋白和肌聯蛋白形成交聯，而這種交聯的形成直接影響鈣蛋白酶的活性和肌聯蛋白的降解，從而導致嫩度顯著降低。Clausen等[48]采用高氧氣調包裝和真空包裝研究牛肉在1 ℃條件下冷藏9 d后的嫩度變化，發現相對于真空包裝，高氧氣調包裝牛肉的蛋白質氧化導致的蛋白羰基含量顯著增多，從而引起牛肉嫩度和多汁性降低，這表明嫩度、多汁性和蛋白質氧化及其降解之間亦具有一定的相關性。由此可見，相對于真空包裝，托盤透氧包裝和高氧氣調包裝的鮮肉在冷藏成熟過程中蛋白質氧化程度高，從而抑制了鈣激活酶的活性，導致結構蛋白的降解程度降低，最終導致嫩度的降低。

4 結 語

在鮮肉冷藏過程中，高氧氣調包裝有利于改善鮮肉顏色的穩定性，然而由于蛋白質氧化程度高，可抑制鈣激活酶的活性，從而進一步抑制其對骨架蛋白的降解，而不利于離心損失和嫩度的改善;真空包裝由于蛋白質氧化程度低，有利于鮮肉嫩度的改善，然而其持水性和顏色較差;托盤透氧包裝在較短時間內有利于改善鮮肉顏色的穩定性，但由于蛋白質氧化程度高，同樣抑制鈣激活酶的活性，從而進一步抑制其對骨架蛋白的降解，而不利于持水性和嫩度的改善;真空貼體包裝既能改善鮮肉的嫩度，又能有效延長鮮肉保質期、改善顏色以及抑制蛋白質氧化和脂肪氧化。在宰后肌肉到鮮肉的轉化過程中，蛋白質氧化可能是調控鮮肉品質的一個重要因素。然而，關于不同包裝條件下對蛋白質氧化位點的鑒定及蛋白質氧化對鮮肉蛋白質營養價值的研究還很少，還需要進一步的深入研究，相關研究可以進一步豐富鮮肉在冷藏成熟過程中品質形成的理論，為高品質鮮肉生產提供重要的理論依據。

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