中式香肠蛋白氧化降解对产品品质的影响

吴雪燕，张培培，汪　淼，庄　涛，周　超，葛庆丰，吴满刚，汪志君，于　海（扬州大学食品科学与工程学院，江苏扬州225127）

中式香肠蛋白氧化降解对产品品质的影响

吴雪燕，张培培，汪淼，庄涛，周超，葛庆丰，吴满刚，汪志君，于海*
（扬州大学食品科学与工程学院，江苏扬州225127）

研究不同包装、温度、光照以及抗氧化剂对中式香肠品质的影响，通过建立中式香肠的蛋白氧化模型，以羰基和硫醇基为氧化指标，以游离氨基酸和挥发性盐基氮为蛋白降解指标，并对产品品质进行跟踪检测，分析蛋白氧化降解与产品品质之间的相关性。结果表明：不同处理组的蛋白氧化和蛋白降解程度不同；蛋白硫醇基值与L*值呈正相关（p＜0.05），与弹性、咀嚼性呈显著负相关（p＜0.05）；游离氨基酸总量和挥发性盐基氮值与L*值呈负相关（p＜0.05），与a值、咀嚼性和弹性呈正相关（p＜0.05）。

中式香肠，蛋白氧化，降解，品质

中式香肠是我国传统风干香肠的主要代表，风味独特、保质期长等优点受到人们的亲睐。但不当的加工和储藏条件会造成香肠中脂肪和蛋白质过度氧化，从而缩短产品的货架期。影响香肠氧化的因素主要包括两方面：一是金属离子、脂肪组成、肌红蛋白的组成，另一方面是氧气、温度、光照[1]。氧气是氧化反应的重要组成部分，氧气浓度的高低决定着产品品质。传统聚乙烯膜包装的牛肉，肉色只能维持4～7d，而要高氧气调包装的牛肉肉色能维持14～21d。但高氧气调包装会加速脂肪和蛋白氧化，且在较低温度时肉内部会形成棕褐色[2]。Zakrys等[3]研究不同氧气体积分数（0%、10%、20%、50%和80%）的气调包装对牛肉风味的影响，结果表明氧气体积分数为50%的气调包装的风味最佳，但高氧气调包装会降低肉的嫩度、减少肉的多汁性。研究表明，光照会显著提高肉制品中自由基生成的速度，增加脂肪氧化的敏感性[4]，从而促进蛋白质的氧化[5]。Cui等[6]研究温度对肌肉蛋白酶解的影响，结果表明随温度的升高，蛋白游离硫醇基含量显著下降。

肉制品中蛋白质的氧化主要包括蛋白变性（主要是三级结构破坏）和在外源酶或内源酶作用下的水解（蛋白质水解）[7-8]。肉制品加工过程中，蛋白质表现出一系列功能性质，形成网状结构，并且和其他成分相互作用。因此，加工过程中蛋白质成分和功能性质的变化对肉制品的结构、感官和营养品质非常重要[9]。研究表明，加工过程中蛋白质水解作用对质构、风味特性的形成非常重要，且蛋白质氧化和水解性之间存在相互作用[10]。总体而言，关于肉制品加工过程中蛋白质氧化变化对蛋白质性质和产品品质影响的相关研究结果是有限的。

本研究以中式香肠为研究对象，对中式香肠加工过程中包装、温度、光照以及抗氧化剂的不同处理，建立中式香肠的蛋白氧化模型，分析不同蛋白的氧化降解指标，并结合分析不同处理组香肠的色差和质构，以此建立蛋白氧化与香肠品质的相关性。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

鲜猪里脊肉、猪背肥膘、配料扬州欧尚超市；5，5’-二硫代双（2-硝基苯甲酸）、2，4-二硝基苯肼、碘化汞、茚三酮国药集团化学试；其他试剂均为分析纯。

5417R型冷冻高速离心机Eppendorf公司；生化培养箱、恒温恒湿箱上海博迅实业有限公司医疗设备厂；UV2100型紫外分光光度计Unic公司；JJ-2型组织捣碎机金坛市科析仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1中式香肠的制作[9]及取样里脊肉与猪肥膘按照4∶1比例混合，每100g肉中加入白糖7g，食盐3g，大曲2mL，生姜0.15g，味精0.2g，五香粉0.1g，水10g。

原料肉→漂洗→斩拌（肥、瘦肉切成8～10mm大小的肉粒）→配料→灌肠（单根肠长度18～20cm，直径4.2～4.5cm，灌注原料肉110g）→结扎→晾挂自然风干（15℃，10d）→成品。

样品采集分别在灌肠后0、5、10、15、20、25、30d取样，测定各项理化指标。

1.2.2氧化模型的构建处理组分为三组，其中：对照组（CK），不添加抗氧化剂，风干10d后，储藏于常温，真空包装、自然光照；促氧化组（Prooxidation，PO），不添加抗氧化剂，风干10d后，储藏于30℃、无包装、自然光照；抗氧化组（Antioxidation，AO），添加抗氧化剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT，参照GB 2760－2011食品添加剂使用标准确定添加量，以脂肪计0.015%），风干10d后，储藏于4℃、真空包装、避光。

1.2.3指标测定羰基值测定参照文献[12]，游离硫醇基含量测定参照文献[13]，游离氨基酸总量测定参照文献[14]，挥发性盐基氮测定参照文献[15]，色差测定参照文献[16]，质构测定参照文献[17]。

1.3数据处理与统计分析

每次实验进行3次平行，测定结果采用Microsoft Excel统计处理，SPSS 17.0统计分析软件进行单因素方差分析、双因素方差分析及Pearson相关性分析。

2　结果与分析

2.1不同蛋白羰基值的变化

2.1.1肌浆蛋白羰基值变化蛋白羰基形成是蛋白氧化的最显著的变化之一，各处理组香肠中肌浆蛋白羰基含量的变化情况如图1所示。

图1　各处理组香肠中肌浆蛋白羰基含量的变化Fig.1　Changes in the carbonyl content of sarcoplasmic proteins of Chinese-style sausage with different treatment

从图1可知，前10d各处理组的蛋白羰基的含量呈上升趋势。10d时AO组香肠的羰基含量只有2.21nmol/mg蛋白，显著低于其他两组的香肠（p＜0.05），原因可能是抗氧化剂有效地抑制蛋白氧化，减少蛋白羰基的形成。15d时PO组香肠开始显著高于其他两组，到20d时PO组香肠的羰基达到最高值，达到5.02nmol/mg蛋白，这表明高温促进蛋白氧化，进而促进蛋白羰基的形成。25d时PO组香肠的羰基含量开始迅速下降，显著低于CK组，分析其原因可能是高度氧化条件下蛋白质羰基会发生进一步的反应，例如蛋白质羰基氧化成酸类物质，羰基分子之间形成醇醛缩合物，蛋白质羰基与氨基酸之间形成甲亚胺等[18-19]。25d时开始，CK组香肠蛋白羰基含量显著高于其他两组，至30d时CK组香肠蛋白羰基含量为5.03nmol/mg蛋白，并且PO和AO组之间没有显著性差异，30d时蛋白羰基含量分别只有3.37nmol/mg蛋白和2.09nmol/mg蛋白。在整个加工过程中，PO组香肠蛋白羰基化反应最剧烈，先升高后降低，CK组处于缓慢升高过程，而AO组在加工过程中变化最缓慢。

2.1.2肌原纤维蛋白羰基值变化肌原纤维蛋白是肌肉蛋白中含量最丰富且最易氧化的蛋白，各处理组香肠肌原纤维蛋白羰基含量的变化情况如图2所示。

图2　各处理组香肠肌原纤维蛋白羰基含量的变化Fig.2　Changes in the carbonyl content of myofibrillar proteins of Chinese-style sausage with different treatment

如图1和图2所示，肌原纤维蛋白羰基含量远高于肌浆蛋白蛋白，这与胡忠良等[20]报道一致。前10d各处理组蛋白羰基含量呈上升趋势。15d时CK组香肠的羰基含量达到30.29nmol/mg蛋白，显著高于其他两组。而20d时PO组迅速升高，达到最大值44.94nmol/mg蛋白，此时CK组蛋白羰基含量开始下降。25d开始时PO组香肠的羰基含量显著降低，显著低于其他两组，原因是蛋白羰基发生了进一步反应，生成醇醛缩合物、甲亚胺等。30d时PO组在香肠肌原纤维蛋白羰基含量只有7.14nmol/mg蛋白，而CK和AO组分别达到18.78nmol/mg蛋白和17.15nmol/mg蛋白，这表明PO组肌原纤维蛋白羰基发生了进一步的反应。

由以上变化可知，15d开始PO组香肠蛋白羰基最先达到最大值，且增加下降趋势最剧烈，其次是CK组，AO组羰基值变化幅度最小，处于轻度氧化水平。

2.2不同蛋白硫醇基值的变化

2.2.1肌浆蛋白硫醇基值变化蛋白游离硫醇基的流失是香肠蛋白氧化敏感性的另一指标，各处理组香肠肌浆蛋白游离硫醇基含量的变化情况如图3所示。

图3　各处理组香肠肌浆蛋白游离硫醇基含量的变化Fig.3　Changes of free sulfydryl group of sarcoplasmic proteins proteins of Chinese-style sausage with different treatment

前10d，各处理组的游离硫醇基的含量呈下降趋势，且各组之间未见显著性差异。15d开始，各处理组游离硫醇基值出现显著性差异。PO组的游离硫醇基流失较快，只有56.76μmol/g蛋白，显著低于其他两组，而CK组和AO组的香肠游离硫醇基保持较高的含量，其值分别是72.43μmol/g蛋白和77.24μmol/g蛋白。PO组在光照、较高温下氧化，其游离硫醇基流失得最快，始终处于最低水平，其次是CK组，AO组香肠的游离硫醇基得到有效保护。30d时，CK组、PO组和AO组香肠蛋白的游离硫醇基含量分别是69.55、39.43和78.65μmol/g蛋白质。

2.2.2肌原纤维蛋白硫醇基值变化肌原纤维蛋白的结构和成分比较复杂，其氧化情况与肌浆蛋白有显著区别，肌原纤维蛋白游离硫醇基含量的变化情况如图4所示。

图4　各处理组香肠肌原纤维蛋白游离硫醇基含量的变化Fig.4　Changes of free sulfydryl group of myofibrillar proteins of Chinese-style sausage with different treatment

前10d各处理组香肠蛋白表面的的游离硫醇基含量都呈下降趋势。15d时PO组香肠游离硫醇基值上升到46.99μmol/g蛋白，显著高于其他两组，分析其原因是蛋白在高度氧化条件其内部结构展开会导致内部巯基的暴露，所以导致蛋白硫醇基含量增加[21]。至25d时，各处理香肠蛋白游离硫醇基含量无显著差异，CK和AO组游离硫醇基含量都略有增加，而PO组游离硫醇基含量显呈下降趋势，分析其原因是蛋白内部暴露的硫醇基进一步氧化导致其含量下降。30d时，CK、PO和AO处理组的硫醇基的含量分别是35.14、31.10、38.56μmol/g蛋白。

由游离硫醇基的变化可知，肌浆蛋白和肌原纤维的游离硫醇基在加工过程中，PO组游离硫醇基流失最快，其次是CK组，而AO最大程度地保留了游离硫醇基。相比较而言，PO组高度氧化，CK组中度氧化，AO组轻度氧化。

2.3各处理组香肠蛋白降解变化

游离氨基酸是香肠中蛋白质降解产生的滋味物质，挥发性盐基氮是由酶和腐败微生物分解蛋白质，产生氨及胺类等碱性含氮物质，各处理组香肠游离氨基酸总量和挥发性盐基氮值的变化情况如表1所示。

表1　各处理组香肠蛋白降解变化情况Table 1　Protein degradation of Chinese-style sausage with different treatment

从表1可知，前15d各处理组香肠游离氨基酸总量呈上升趋势，分析其原因是随香肠风干时间延长，蛋白水解作用加强，蛋白质易水解形成小肽、氨基酸等小分子物质，且处理组之间无显著性差异。20d开始，PO组游离氨基酸总量显著高于其他两组，CK和AO组之间没有显著性差异，但CK组游离氨基酸含量高于AO组。30d时，三处理组游离氨基酸含量之间无显著性差异，CK组游离氨基酸总量迅速上升，从23.49～29.39mg/100g，PO和AO含量变化不显著。

前10d各处理组香肠的挥发性盐基氮含量缓慢增长。15d开始，PO组挥发性盐基氮含量达到84.88mg/100g，显著高于其他两组，而CK组和AO组挥发性盐基氮含量分别是39.19、42.86mg/100g。20d开始到加工结束，各处理组香肠挥发性盐基氮含量表现出显著差异，PO组显著高于其他两组，CK组略低，AO组处于最低水平。

通过分析各处理组香肠的游离氨基酸含量和挥发性盐基氮值情况变化，相比较而言，可以得知PO组处于高度氧化，CK组处于中度氧化，AO组处于轻度氧化。

2.4各处理组香肠的色差变化

色差是评价香肠感官的重要指标之一，本研究对香肠的明度（L*值）、红度（a*值）的变化情况进行了测定，结果见表2。

由表2可知，加工过程中随着香肠的不断的脱水，L*值整体呈下降趋势，这与Gimeno等[22]研究结果一致。15d开始AO组显著高于PO和CK组，这是因为CK和PO组香肠水分比AO组下降的快，L*值也相应地下降快。

在整个加工过程中，香肠a*值发生显著改变。前10d各处理组a*值呈上升趋势，这是因为肉中的肌红蛋白与氧气结合生成氧合肌红蛋白，香肠呈鲜红色[23]。15d时，三处理组出现显著差异，PO组a*值明显下降，只有7.82，CK组略高为9.8，AO组a*值下降，分析出现这一现象的原因是PO组中氧合肌红蛋白在高温下易转成褐色的高铁肌红蛋白，导致a*值下降；AO组在缺氧条件下储藏，肉中的高铁肌红蛋白还原酶将高铁将高铁肌红蛋白还原形成呈暗紫色的肌红蛋白，所以a*值下降[24]。25d开始PO组a*值增大，显著高于CK组和AO组。30d时PO组a*值达到9.44。

2.5各处理组香肠质构变化情况

质构测定是评价香肠质地特性的一种重要方法，本实验对各处理组香肠的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性四个指标进行质构分析，结果见表3。

硬度是指第一次穿冲样品时的压力峰值，是食品保持形状的内部结合力。硬度前10d风干过程中呈上升趋势。15d起各处理组的硬度大小为：PO组＞CK组＞AO组，30d时PO组达到最大值99.95N，分析其原因是PO组的贮藏温度高于其他两组，使得香肠快速脱水，氧化使蛋白形成交联物，蛋白结构更坚韧，香肠硬度增加。

表2　各处理组香肠色差值的变化Table 2　Changes of color of Chinese-style sausage with different treatment

表3　各处理组香肠质构变化Table 3　Changes of texture of Chinese-style sausage with different treatment

弹性是用臼齿对样品部分施力使其恢复到原来状态的程度。前10d各处理组香肠弹性升高，分析其原因是风干初期香肠处于快速脱水阶段，导致肉馅紧密结合，各处理组的弹性显著上升。15～20d时各处理组香肠弹性的大小为：CK＞AO＞PO，分析其主要原因是PO组在高温条件下，蛋白氧化加剧，形成坚韧的蛋白交联物，蛋白结构变紧凑，弹性下降。25～30d时，PO组弹性升高，这是因为盐溶性蛋白溶出使香肠弹性增加[25]。

导致物XI QI YUANYUANare内聚性反映的是咀嚼食物时食物抵抗受损并紧密连接，使食物保持完整的性质。5d开始出现显著性差异。15d开始AO组内聚性值处于较高水平，其次是PO，最后是CK。分析其原因是AO组低温储藏，微生物代谢缓慢导致产生较高的pH，提高蛋白质内部结合键的强度，使内聚性升高[26]。

咀嚼性是咀嚼样品使其能够吞咽的工作量。Mohammad[25]研究表明香肠的咀嚼性与硬度呈显著正相关。本实验中咀嚼性的变化情况与硬度相似，在不同条件下进行脱水和氧化，香肠的咀嚼性不同程度地上升。

2.6香肠蛋白氧化降解指标与感官指标的相关性分析

为研究香肠蛋白氧化和降解情况与产品感官品质之间的关系，在它们间建立相关性分析，结果见表4。

根据表4可知，肌浆蛋白羰基与内聚性呈正相关。肌原纤维蛋白羰基与L*值呈负相关，此结果与Estévez等[8]研究结果相反，分析其原因可能是法兰克福香肠与中式香肠的储藏温度不同导致L*变化趋势不一样。

肌浆蛋白硫醇基值与L*值呈正相关，与a*值、硬度、弹性、咀嚼性呈负相关；硫醇基值与L*值呈正相关，与弹性、咀嚼性呈负相关。肌浆蛋白和肌原纤维蛋白硫醇基值与弹性、咀嚼性呈负相关。这是因为游离硫醇基易氧化形成二硫键，二硫键增强了肌原纤维结构，使肌肉组织的韧性增加，所以导致香肠的弹性、咀嚼性等增加[27]。

游离氨基酸、挥发性盐基氮值与L*值呈负相关，与a*值呈正相关，与咀嚼性、弹性呈正相关，分析其原因是蛋白氧化导致蛋白空间结构改变，有利于蛋白酶降解蛋白，产生大量降解产物，但在高度氧化条件下蛋白分子内部或蛋白间发生交联，使得蛋白水解敏感性降低，蛋白交联物的形成使香肠的咀嚼性、弹性增加。

3　结论

3.1通过对加工过程中香肠的包装、光照、温度及抗氧化剂的不同处理，对香肠中肌浆蛋白和肌原纤维蛋白的氧化指标（蛋白羰基值和游离硫醇基值）和香肠蛋白降解指标（游离氨基酸和挥发性盐基氮）进行跟踪检测，各氧化指标和降解指标之间都存在显著性差异，CK组为中度氧化，PO组为高度氧化，AO组为轻度氧化。

3.2分析肌浆蛋白和肌原纤维蛋白的氧化指标与香肠品质的相关性，蛋白羰基值与内聚性呈正相关。但游离硫醇基与色差、质构表现出良好的相关性，硫醇基的流失导致香肠的L*值下降，并在一定程度上提高了香肠的弹性和咀嚼性。

3.3不同处理组香肠的降解指标与香肠品质间表现出显著相关性，香肠在加工过程中游离氨基酸与挥发性盐基氮含量的增加时促使香肠L*值下降、a*值增加，并且提高了香肠的弹性和咀嚼性。

表4　蛋白氧化指标与品质指标的Pearson相关性分析Table 4　Correlations among protein oxidation and degradationo and quality of Chinese-style sausage

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Effect of protein oxidation and degration on the quality of Chinese-style sausage

WU Xue-yan，ZHANG Pei-pei，WANG Miao，ZHUANG Tao，ZHOU Chao，GE Qing-feng，WU Man-gang，WANG Zhi-jun，YU Hai*
（College of Food Science and Engineering，Yangzhou University，Yangzhou 225127，China）

Effect of package，temperature，illumination and antioxidant on protein oxidation was studied in Chinese-style sausage and protein oxidation model was established.Protein oxidation was measured by determination of carbonyl and sulfydryl group contents，and protein degration was measured by determination of free amino acid（FAA）and total volatile base nitrogen（TVBN）.The correlation between protein oxidation and degration and sausages quality was analyzed.The results indicated that there exsisted difference between degree of protein oxidation and degration of the three treatment groups.Free sulfydryl group had positive correlation with lightness values（L*values）and negative correlation with springiness and chewiness.Both of FAA and TVBN had negative correlation with L*value and had positive correlation with springiness and chewiness.

Chinese-style sausage；protein oxidation；degration；quality

TS201.1

A

1002-0306（2014）14-0151-06

10.13386/j.issn1002-0306.2014.14.025

2013－10－28*通讯联系人

吴雪燕（1989-），女，硕士研究生，研究方向：农产品加工及贮藏理论与技术。

江苏省科技项目（BN2012025）；国家自然科学基金（31371792）；南通市科技项目（HL2013007）；江苏省高校自然科学研究项目（12KJD550006）。