多酚對肌原纖維蛋白結構與功能特性的影響研究進展

李亞麗,許玉娟,徐幸蓮

(南京農業大學 食品科學與技術學院,國家肉品質量安全控制工程技術研究中心,江蘇 南京,210095)

肌原纖維蛋白(myofibrillar protein,MP)又稱鹽溶性蛋白,是由肌球蛋白、肌動蛋白、肌動球蛋白、肌鈣蛋白以及原肌球蛋白等組成的復合物,是肌肉中含量最高的蛋白質,約占肉蛋白總含量的55%～60%,其中肌球蛋白約占35%[1]。MP的空間結構和功能特性對肌肉品質至關重要,直接影響到肉制品的彈性、多汁性及口感等各種感官性質。比如,MP具有兩親性,既能與水又能與脂肪結合,可形成包裹脂肪微粒和油滴的蛋白膜,從而達到分散和穩定脂肪的作用[1],以維持肉制品的質地,這在肉糜加工中十分重要;另外,MP具有優良的凝膠特性,即在熱誘導作用下先展開、后逐步發生交聯聚集,最后形成連續的三維網狀凝膠結構[2],從而賦予肉制品較好的質構特性和感官品質。然而,MP在加工儲藏過程中常發生過度氧化,結構和功能特性被破壞,導致肉制品色澤變差,風味劣變,嫩度、保油保水性以及營養品質下降等,大大縮短產品的貨架期。因此,如何采取有效方法以減少肉中蛋白質的氧化變性,延緩肉制品品質劣化,是當前研究的熱點問題之一。

植物多酚是一種廣泛存在于植物體內的多元酚類次生代謝物,主要存在于植物的皮、根、葉、果中,其最高含量可達20%以上[3]。絕大部分的多酚類化合物屬于水溶性物質,主要存在于植物細胞的液泡中,其天然存在的形式多與糖類結合形成糖苷。常見多酚種類如表1所示,酚類化合物的結構通式如圖1所示。多酚結構復雜,其以苯酚為基本骨架,以苯環的多羥基取代為特征[1],這種獨特的化學結構使其具有抗氧化、降血脂、抗腫瘤、抑菌消炎、抗輻射、抗基因突變和預防心血管疾病等功能活性[1,4],近些年來被廣泛應用于食品和醫藥等行業。研究得知,多酚結構中的鄰位酚羥基極易被氧化成醌類結構,消耗環境中的氧,同時能有效清除自由基,具有較強的抗氧化能力[1]。因此,多酚可作為優良的天然抗氧化劑添加到肉制品中,與MP結合形成復合物,以改善蛋白質的結構特征和功能特性,并且這種結合能夠很好地抑制肉制品中微生物生長和延緩脂肪氧化[5],對于維持肉制品品質具有重要作用。

圖1 酚類化合物的結構通式Fig.1 General structural formula of phenolic compounds

表1 常見多酚種類及其性質Table 1 Types and properties of common polyphenols

1 多酚與MP的相互作用機制

多酚與MP間的相互作用主要分為不可逆的共價相互作用和可逆的非共價相互作用,2種作用可同時發生[9],并且由此獲得的抗氧化作用已得到廣泛驗證[1,10]。

1.1 共價相互作用

多酚與MP的共價相互作用是由共價鍵作用力形成,通常較強且不可逆。多酚通過酶促氧化或非酶促氧化清除自由基轉變成活性較高的親電子物質——醌類或半醌類物質,其極易與蛋白質某些側鏈氨基酸(如半胱氨酸、賴氨酸、色氨酸)的親核基團發生共價結合[9]。MP的作用位點主要為巰基和氨基,發生加成反應后形成“巰基-醌”、“氨基-醌”加成產物,如圖2所示。若這些加合物被進一步氧化為相應的醌類物質,再次與其他分子的側鏈親核基團結合,則可能會引起蛋白交聯聚集[1]。

圖2 多酚與MP共價相互作用Fig.2 The covalent interaction between polyphenols and myofibrillar protein

與多酚發生共價結合后,MP的巰基、游離氨基水平明顯降低,二級、三級結構也發生一定改變[11]。例如,唐長波[7]研究了迷迭香酸與MP的反應機制,表明多酚氧化后形成活性親電中間體醌,然后在氨基酸不同加合位點與親核基團(巰基和胺基)形成加合物,使MP中相應基團含量降低;雷娜[9]研究發現,豬肉MP與EGCG發生共價結合,生成“氨基-醌”和“巰基-醌”,導致相應基團含量顯著下降,且隨著EGCG劑量升高而更加明顯。

1.2 非共價相互作用

多酚與MP的非共價相互作用通常涉及非共價鍵,多數是可逆的且作用力較弱,包括疏水相互作用、氫鍵、范德華力和靜電相互作用等,如圖3所示。其中,疏水相互作用被認為是最主要的驅動力,氫鍵則起到進一步加強的作用[12]。疏水相互作用主要是由多酚的芳香環和MP的疏水基團(如脯氨酸殘基的吡咯環)之間相互靠近而產生的;氫鍵的存在較為普遍,主要發生在多酚的羥基基團和MP的氫原子受體位點(如主鏈上的肽基、側鏈上的氨基和羧基);范德華力主要是指多酚與MP的極性基團相互靠近,從而產生取向力[13];靜電相互作用則主要是由離子間相互吸引或排斥所產生,如多酚帶負電的羥基基團和MP帶正電的基團(如賴氨酸的ε-氨基基團)相互吸引而形成離子鍵等。

盡管非共價作用力較弱,但對于多酚與MP的結合仍然具有重要意義。例如,黃淵等[14]研究發現,EGCG、白藜蘆醇與鰱魚肌球蛋白之間發生結合的主要作用力是氫鍵和范德華力,并且是自發過程;CHENG等[15]研究了5種多酚物質(花青素3-O-葡萄糖苷、花青素3-O-蕓香糖苷、咖啡酸、槲皮素、蘆丁)對豬肉MP的結構修飾作用發現,5種多酚均使MP固有色氨酸熒光強度產生了不同程度的降低,這表明蛋白質解折疊且多酚與色氨酸殘基之間可能發生了非共價相互作用。

圖3 多酚與MP非共價相互作用Fig.3 The non-covalent interaction between polyphenols and myofibrillar protein

2 相互作用對MP性質的影響

目前,在肉制品的生產加工應用中,植物多酚主要可作為食品添加劑和動物飼糧的飼料添加劑,既能改善動物肉品質,又能對肉制品的品質特性起到積極作用,但同時其也存在著一定的問題和限制。例如,多酚本身易被氧化而產生自由基和其他具有氧化性的產物,大量累積后可能會起到促氧化作用,這并不是肉制品加工中所期望的;某些多酚的脂溶性較差,見光易分解,在實際應用中存在著溶解度低、活性成分不穩定及功能發揮不理想的問題;另外,目前允許作為添加劑的酚類只有很少數,其他多酚在食品中的適宜添加量和生物毒性還需進一步研究;許多植物提取物本身富含色素和風味,可能影響肉制品的感官性質等。因此,需要進一步探討多酚的添加及其與MP的相互作用對蛋白結構和功能特性的具體影響,并闡述其對肉品品質的影響機理,以求開發安全高效的多酚添加策略,并進一步形成成熟的品質調控技術,促進多酚在肉及肉制品中的合理高效應用。

2.1 對MP結構的影響

2.1.1 二級結構

MP中α-螺旋結構含量豐富,主要集中在肌球蛋白尾部,通過分子內的羰基氧和氨基氫之間形成的氫鍵來維持穩定[19]。當MP被氧化后,羰基氧的電子云密度增加,氫鍵作用力減弱,部分α-螺旋轉變成β-折疊和β-轉角,而二者都含有較少的分子間氫鍵,最終導致不穩定的二級結構[20]。賈娜等[21]的研究發現,沒食子酸可以顯著抑制這種氫鍵作用力的減弱,從而抑制α-螺旋含量的減少,這表明多酚可以在一定程度上抑制蛋白質的結構破壞,降低蛋白氧化聚合程度。LI等[20]研究發現,添加低濃度的茶多酚可以抑制魚肉MP中α-螺旋的減少,但當茶多酚濃度升高時,其含有的大量羥基會干擾氫鍵的穩定性,過量的多酚也可能與MP發生結合,引起蛋白結構的進一步變化,從而導致α-螺旋的減少。另外,CHENG等[15]比較了5種多酚物質對豬肉MP的結構修飾作用,發現咖啡酸顯著促進了α-螺旋轉變為其他二級結構,而其他多酚化合物則作用相反,這可能是因為咖啡酸與MP的相互作用最強,進而引起了蛋白結構的進一步展開,這也從側面說明不同結構的多酚與MP的相互作用方式有所差異。事實上,關于多酚對MP二級結構的影響這一問題,許多學者之間的研究成果是存在矛盾的,這可能歸因于所使用的蛋白質類型、多酚結構和濃度等存在一定差異。

2.1.2 三級結構

2.1.2.1 表面疏水性

蛋白質的表面疏水性是維持其三級結構的主要作用力,其變化是蛋白質構象變化的綜合效應[6]。在氧化過程中,自由基攻擊多肽鏈,蛋白質結構展開,內部疏水基團外露,導致表面疏水性升高。研究表明,添加適量多酚能夠降低MP的表面疏水性,這是由于多酚的芳香環與氨基酸疏水性側鏈形成復合物,并引入了多酚的親水基團,阻止了MP內部疏水基團的暴露,從而起到延緩蛋白質氧化變性的作用;但當多酚使用量增加時,蛋白質表面疏水性又可能呈現不同的變化。例如,JIA等[22]的研究發現,與對照相比,含低濃度兒茶素的MP表面疏水性略有降低,但高濃度的兒茶素卻促進了MP結構展開及內部疏水性氨基酸暴露,導致較高的表面疏水性。并且,表面疏水性升高表明MP與水之間的相互作用減弱,蛋白質的不穩定性增加,這可能會促進其產生聚集和沉淀[23]。

2.1.2.2 固有色氨酸熒光

蛋白質在折疊狀態下,色氨酸殘基位于蛋白質核心的疏水環境內,具有高熒光強度且對微環境的變化十分敏感,通常表現為熒光強度或最大發射波長的改變[6],以此反映蛋白質三級結構的變化。氧化促使蛋白質解折疊,色氨酸殘基暴露于親水環境中,其熒光強度明顯降低;此外,最大發射波長的藍移通常表明環境疏水性的增加,紅移則表明環境疏水性的減小而極性增加。CAO等[24]研究發現,氧化使豬肉MP解折疊,固有色氨酸熒光強度降低,而綠原酸的添加增強了極性環境并對色氨酸產生屏蔽作用,導致熒光強度進一步降低。同樣,DAI等[25]研究發現,在添加了迷迭香酸后,豬肉MP產生了熒光猝滅現象,且最大發射波長輕微紅移,這表明多酚的添加對MP三級結構的展開起到了一定的促進作用。

2.1.3 其他結構

蛋白質中羰基和巰基的含量高低常被用于評估蛋白質的氧化修飾程度。通常,含有游離胺的氨基酸殘基很容易被氧化脫氨轉化成羰基化合物,并進一步發生其他化學反應,引起蛋白不可逆的損傷。研究表明,多酚能夠有效阻斷這種羰基鏈式反應,清除·OH,從而顯著抑制了MP中羰基的形成[21],但在不同條件下,多酚也可能存在著抗氧化和促氧化的雙重作用,過量的多酚甚至可能有助于蛋白質羰基化[20]。另外,蛋白質側鏈上的巰基極易被氧化成二硫鍵,有時還會生成非二硫鍵的含硫化合物,引起蛋白質間無序的交聯聚集并導致總巰基含量降低。研究表明,多酚可以有效抑制巰基的氧化,減緩其含量降低速率[26];但同時,多酚也可能與MP發生“巰基-醌”加成反應,導致巰基減少,以此保護蛋白氧化位點并抑制蛋白質間二硫鍵的生成[21]。例如,LI等[20]通過研究不同劑量的茶多酚對草魚MP結構的影響發現,低濃度的茶多酚有效抑制了MP羰基的生成和總巰基含量的降低,表明其具有良好的抗氧化活性,但過量的茶多酚卻通過與MP的共價和非共價相互結合起到了促氧化作用,導致了羰基的增多和總巰基的減少。

總的來說,加工儲藏過程中的過度氧化會破壞MP的各級結構,導致蛋白質側鏈基團修飾、分子間發生交聯聚集等,進而對MP的功能性質產生不利影響,導致肉制品感官品質下降和營養成分流失[25]。當前的研究大多采用了Fenton氧化體系產生·OH,來模擬儲藏加工中的蛋白氧化系統,且有效表明適量的多酚具有良好的抗氧化能力,可通過相互作用與MP形成復合物,抑制MP因氧化而導致的結構破壞,如阻斷羰基化反應、抑制巰基氧化、抑制α-螺旋轉變為其他不穩定的二級結構,以及對其三級結構變化也有一定影響,但當多酚種類與濃度等條件改變時,這些影響也可能存在雙重作用。而目前,這方面仍存在需要繼續探究的問題。例如,不同種類的多酚對MP二級結構的影響存在很大差異,這可能與多酚分子質量或羥基基團數目有著一定的相關性;多酚對MP各側鏈基團的修飾有無優先選擇性,多酚過量時的促氧化機制以及如何進行調控等,都值得進一步研究和總結。結構決定功能,深入研究多酚改變MP結構的具體機制,進而尋求相應的調控方式,將對改善MP功能特性、提高肉制品品質具有重要意義(表2)。

表2 多酚與MP相互作用對MP結構的影響Table 2 Effects of interaction between polyphenols and MP on the structure of MP

2.2 對MP功能特性的影響

2.2.1 溶解度

MP屬于鹽溶性蛋白質,其溶解度直接影響著乳化性、凝膠性和起泡性等其他功能性質。過度氧化使MP結構展開,內部疏水基團外露,導致親水基團與水之間的相互作用被減弱,而蛋白分子間疏水相互作用增強,進而易引起蛋白交聯聚集[26]。研究表明,添加適量的多酚能夠阻礙MP疏水基團外露,同時引入親水基團,從而提高蛋白質溶解度;但過量的多酚會與MP發生結合,屏蔽蛋白的親水基團,進而引起蛋白聚集、溶解度下降。例如,WANG等[23]的研究發現,添加低劑量的迷迭香酸能夠有效抑制MP的氧化并減緩其溶解度降低速率,但高劑量的迷迭香酸氧化后生成的醌會與MP的活性基團發生加成反應,引起蛋白聚集;賈娜等[21]的研究也表明,沒食子酸會與豬肉MP發生交聯結合,削弱了MP與水的相互作用并加速蛋白聚集,從而導致MP溶解度降低。

蛋白質的溶解度與其功能特性直接相關,因而在實際生產中提高MP的溶解度是改善肉制品加工特性的重要前提之一。研究表明,多酚對MP溶解度的雙重影響一般與多酚濃度有關,對此進行調控可達到改善溶解性的目的。另外,除研究離子強度與多酚共同作用機制外,其他可能用于改善多酚-蛋白復合物溶解度的物理化學方法也值得繼續探究,例如超聲波的空化作用可減小蛋白粒徑[28-29],超高壓處理促使蛋白解聚和結構展開[30-31],進而提高其溶解度,某些氨基酸(如賴氨酸、精氨酸)的添加可抑制蛋白聚集,增強蛋白與水的相互作用,從而作為增溶劑以促溶蛋白[32-33]等,并思考多酚在其中發揮的是協同作用還是拮抗作用,這有助于后續研究如何進一步改善MP功能特性。

2.2.2 乳化特性

肉類蛋白質的乳化性能可以反映出蛋白質-蛋白質、蛋白質-脂肪的交聯能力,主要包括乳化活性和乳化穩定性[2]。MP是肌肉中參與乳化的主要蛋白質,具有“兩親性”,能吸附在脂肪顆粒表面,形成具有良好黏彈性的界面蛋白膜,以此固定脂肪顆粒并阻止油滴聚合[13],進而形成穩定的乳化物,賦予產品良好的保油保水性和質構特性。但肉制品在加工儲藏過程中MP易被過度氧化,造成結構被破壞、乳化性能降低。一般來說,多酚的添加能夠有效改善MP的乳化特性,但也按多酚種類和濃度而存在雙重作用。添加適量的多酚能夠有效抑制MP的氧化變性和溶解度降低,從而改善乳化性能;但多酚過量時可能會引起MP的不良聚集,導致難以形成穩定的界面膜。張典[6]研究發現,在雞肉MP氧化體系中,加入低濃度沒食子酸和綠原酸可顯著增強MP的乳化活性和乳化穩定性,但高濃度時多酚結合MP形成少量不溶物,使油滴表面的蛋白膜變薄,甚至可能引起MP聚集,在乳化過程中難以拉伸和包裹油滴表面,導致乳化活性降低。此外,CHENG等[15]比較了花青素3-O-葡萄糖苷、花青素3-O-蕓香糖苷、咖啡酸、槲皮素和蘆丁對豬肉MP乳化特性的影響,發現咖啡酸顯著干擾了乳化過程,而蘆丁顯著提高了MP的乳化性能,這表明不同種類的多酚與MP的相互作用方式可能有所不同,對其乳化性能的影響也存在明顯差異。

對于進一步增強MP的乳化性能而言,多酚-蛋白共價結合物的效果往往優于非共價結合物[34],因此如何調控反應條件使其選擇性生成更多穩定的共價結合物,還需進一步探究和明確;其次,MP與多糖的結合可以增強其物理穩定性,因此多糖-多酚-蛋白三元復合物對改善MP乳化特性同樣存在顯著作用[2],也是當前的研究熱點之一;另外,還需進一步研究環境應力對乳液型輸送系統性能的影響,例如多酚-蛋白復合物制備乳液的凍融穩定性、鹽穩定性及熱穩定性[35]等,這對蛋白乳液在加工、存儲、運輸和應用過程中保持理想的功能性能具有重要意義。

2.2.3 凝膠特性

MP具有良好的凝膠性能,對肉制品的特性起著主要作用。在熱誘導凝膠形成過程中,MP變性展開,隨后肌球蛋白通過頭-頭相連、頭-尾相連和尾-尾相連的方式發生交聯,最終形成致密穩定的三維網絡結構,即為凝膠。凝膠的結構和理化特性取決于MP變性展開與交聯凝集的相對速率,當展開速率快于凝集速率時,有利于形成致密的凝膠網絡,能夠防止脂質小球和水滴聚結,并確保脂質和水在連續的蛋白質相中保持良好的分散狀態,從而形成穩定的肉糜[13];反之則會促進粗糙且無序的蛋白質網絡或凝結物的形成。研究表明,適量的多酚能夠作為交聯劑,與不同MP分子的親核基團發生共價結合,從而促進蛋白質間的有序交聯,提高凝膠性能;但過量的多酚會導致共價結合過度,破壞蛋白質空間結構,引起其不良聚集并妨礙凝膠形成。SUN等[36]通過研究蘋果多酚對魚肉MP凝膠特性的影響發現,多酚羥基的親水性能夠使多酚-蛋白復合物的水合性增強,進而增加了凝膠結構的致密化,提高了凝膠強度和凝膠硬度、彈性、咀嚼度等質構特性。楊豫菘[2]的研究表明,向羊肉MP中添加茶多酚可以顯著提高凝膠保水性、硬度、膠著度,并且由于茶多酚的較多結合位點與MP交聯形成膠束,使得凝膠網狀結構更加緊密且均勻。另外,CAO等[24]研究發現綠原酸濃度能影響豬肉MP凝膠特性的變化,在低濃度時促進MP 凝膠化,但在高濃度時會破壞MP結構并導致蛋白過度聚集,且過量的多酚覆蓋在MP表面,屏蔽了反應性官能團(SH和NH3),阻礙蛋白質間相互作用,顯著抑制了凝膠形成。

總體而言,目前對MP凝膠特性的研究已較為廣泛,但仍有可以繼續鉆研的空間。如對于凝膠形成過程中,尋求更佳方式以調控蛋白質結構展開與凝集的相對速率;深入研究參與凝膠化過程的蛋白分子間作用力,探究多酚的加入是否增強或減弱了這些作用力,進而影響了凝膠性能;基于多酚與MP的相互作用,從分子水平調控復合物的生成,從而優化凝膠網絡結構,并進一步改善利用MP的凝膠特性制備的可食用可降解薄膜的品質[37-38]等。凝膠特性是MP最重要的功能特性之一,直接影響著肉制品的質構特性和感官性質,因此基于改善凝膠特性的相關研究具有重要的現實意義,需不斷進行挖掘與深究(表3)。

3 相互作用的影響因素

多酚與MP之間的相互作用常會受到反應物自身特性和外界條件的影響,如多酚與蛋白質的種類、結構、分子量和摩爾比以及反應溫度、pH值、溶劑組成和離子強度等[13]。

表3 多酚與MP相互作用對MP功能特性的影響Table 3 Effect of interaction between polyphenols and MP on the functional properties of MP

3.1 多酚種類

多酚種類眾多,其結構、分子質量及活性基團的數量和分布等因素都會影響其與MP的相互作用。一般認為,簡單的酚類物質與蛋白質的結合能力較弱,而聚合度較高、分子質量較大及結合位點較多的多酚與蛋白質的結合能力更強[12]。CHENG等[15]比較了花青素3-O-葡萄糖苷、花青素3-O-蕓香糖苷、咖啡酸、槲皮素、蘆丁、對豬肉MP的影響,發現咖啡酸的水溶性最高,對MP的結構修飾作用最強,導致α-螺旋的顯著減少和色氨酸熒光猝滅,并使復合物表現出最高的溶解度和抗氧化活性,而蘆丁則增加了MP的表面疏水性,顯著提高了MP的乳化性能。此外,黃淵等[14]研究發現,EGCG、白藜蘆醇與鰱魚肌球蛋白之間的主要作用力是氫鍵和范德華力,且2種多酚在同一條件下反應的熱力學參數不相同,說明兩者與MP發生非共價相互作用的強度存在差異。另外,多酚與MP間適當的相互作用可以顯著改善蛋白結構、抑制蛋白氧化和改善蛋白功能特性,但并不是所有的多酚都能對此起到積極作用,某些酚類化合物甚至會加速蛋白氧化[15],例如,多酚對色氨酸氧化可以同時發揮抗氧化劑和促氧化劑作用,這主要取決于其種類、化學結構及濃度,酚酸(如沒食子酸)通常充當促氧化劑,其結構中的羥基排列易促進半醌的形成,從而降解氨基酸,而具有鄰苯二酚結構的其余酚類和其他類黃酮(如槲皮素和染料木黃酮)通常充當抗氧化劑,這可能歸因于其鄰位羥基的強自由基清除能力、結構排列的穩定性以及金屬螯合活性等[42],當然,這也不能一概而論,具體研究中往往還有其他因素的影響,因此在實際應用中,選擇合適的多酚類型和作用條件,是保證其在一定條件下發揮積極作用的重要前提。

3.2 溫度

一般來說,溫度升高會誘導MP的構象變化,暴露出內部被掩埋的疏水位點,分子間疏水相互作用會增強,而氫鍵作用力會減弱[12],且不同的溫度處理還可能對多酚的含量造成影響。DAI等[25]研究發現,溫度升高能顯著促進豬肉肌球蛋白三級結構的展開和疏水基團的暴露,且40～60 ℃的加熱條件有助于增強蛋白與迷迭香酸之間的疏水相互作用,而70 ℃的加熱條件則會促進迷迭香酸氧化生成醌基,從而增強其與肌球蛋白之間的共價結合。此外,ZENG等[43]將從糙米中提取的27種多酚物質經加熱處理后,發現酚類物質含量和總抗氧化活性均降低,其能清除自由基轉化為醌類物質的能力也降低;且加熱使酚類糖苷去糖基化,羥基數目減少,這對氫鍵作用力不利。黃淵等[14]的研究發現,在25～37 ℃,EGCG、白藜蘆醇與肌球蛋白之間非共價相互作用的結合常數、結合位點數都隨溫度升高而降低,表明作用力逐漸減弱。

3.3 pH值

MP是兩性電解質,環境pH值影響著其所帶靜電荷、解離狀態及構象等特征。其次,多酚在堿性環境中穩定性變差,易通過非酶促氧化轉化為醌類或半醌類物質,進而增強與MP的共價相互作用。LI等[44]研究發現,在接近肌球蛋白等電點的酸性條件下,分子易聚集沉淀,而在遠離等電點的堿性條件下,分子間靜電排斥力增大,溶解度升高,且堿誘導了肌球蛋白部分結構展開,疏水殘基外露,有助于加強其與多酚間的疏水相互作用。另外,ANNA等[45]研究發現,EGCG和槲皮素的氫供體數量均隨著環境pH值減小而增加,因此在酸性條件下更有助于增強其與MP間的氫鍵作用力;而在堿性條件下,多酚自身的氧化分解加劇,易生成醌類物質,從而增強其與MP間的共價相互作用。

3.4 離子強度

MP屬于鹽溶性蛋白質,離子強度的提高可改善其溶解度;此外,離子強度的變化可誘導MP構象改變,并能影響多酚的氫供體數量與分布,進而改變氫鍵強弱。雷娜[9]研究發現,相較于0.2 mol/L NaCl條件,MP在0.6 mol/L NaCl條件下具有更高的溶解度,且其游離氨基基團和巰基基團更易于被EGCG醌基基團攻擊,進而增強二者間的共價相互作用。另外,WANG等[46]研究了不同NaCl濃度(0.1～3 mol/L)對魚肌球蛋白結構的影響,發現在0.1～0.6 mol/L內,離子濃度的提高促進了肌球蛋白粗絲的解離和肽鏈的延伸,同時提高了溶解度,而進一步提高離子強度則引起了分子疏水域的展開,暴露出更多疏水基團,從而有助于促進疏水相互作用。ANNA等[45]比較了Al3+、Zn2+、Cu2+3種金屬離子對EGCG和槲皮素抗氧化活性的影響,發現Al3+較其他2種離子能顯著減少多酚的氫供體數量,降低其抗氧化活性。

總體而言,多酚與MP的相互作用會受到諸多因素的影響,其中多酚種類、溫度、pH值和離子強度較為重要。多酚種類的影響主要與其分子質量和反應基團數目相關,溫度則會改變MP構象和非共價作用力的強弱,pH值主要影響MP所帶電荷以及多酚穩定性,離子強度則主要是與MP溶解度和結構相關。不同影響因素水平的高低有各自不同的效果,種類繁多的多酚之間也可能存在協同或拮抗作用,因此探究各條件的最佳水平并進而尋求最優組合,將對多酚-蛋白復合物的實際應用有著深遠意義。

4 展望

MP是肌肉中重要的蛋白質,其在加工儲藏過程中的氧化會造成結構破壞和分子間交聯,進而影響乳化和凝膠等功能特性,導致肉制品品質劣化;多酚類物質作為性質優良且來源廣泛的天然抗氧化劑,可在MP結構的修飾和功能特性的改善、抑制肉制品氧化等方面發揮重要作用。由眾多研究可知,多酚與MP的相互作用包括“巰基-醌”、“氨基-醌”加成反應等不可逆的共價相互作用和疏水相互作用、氫鍵、范德華力及靜電相互作用等可逆的非共價相互作用,這對MP的結構和功能特性具有重要影響,且相互作用的類型和強度會受到多因素影響,如多酚和蛋白質的種類、結構等自身特性及溫度、pH值、離子強度等外界條件。

綜上所述,目前對于多酚對MP結構和功能特性的研究已較為廣泛,但仍有需要探索的空間。首先,目前絕大多數實驗的研究對象是豬肉MP,少部分是魚肉MP,但對禽肉MP的研究相對較少,而相互作用的類型和強度,以及相互作用對MP結構和功能的具體影響等都與原料自身特性(種類、結構等)密切相關,因此對不同種類MP的研究需要更加豐富一些。其次,在改善MP功能特性方面,大多數研究集中在對其凝膠特性的探討,例如目前已經研究了多酚對MP凝膠形成的劑量依賴作用[23],添加糖類控制多酚與MP相互作用程度或形成三元復合物以改善凝膠質量[47-48],以及脂質氧化產物與多酚對蛋白凝膠特性的共同影響等[10,49],此外,添加了多酚的蛋白質膜有著可降解、可再生和抗氧化活性高的特性,也將是具有開發潛力的一種新型包裝材料[37-38];但相對而言,針對MP乳化特性的研究和應用較少,因此需要更加深入探究相互作用對其乳化性能的具體影響機制,尋求改善乳化性能的最優調控條件,進而制備性質優良的乳液和開發新型乳化劑;另外,根據蛋白質的兩親性,設計構造以多酚-MP復合物為載體的生物活性物質遞送體系,如藥物、脂肪酸及其他親脂性化合物等[50],進而應用到焙烤食品、糕點、乳制品和飲料等多個方面,具有廣闊的應用前景和重要的實際意義。