蛋白质氧化与腊肉品质调控

张春江等

摘 要：氧化反应贯穿于整个腊肉加工过程，适度氧化能促进风味物质的形成，但过度氧化会导致腊肉发生哈败。蛋白质是腊肉的主要成分，在加工与贮藏过程中会发生一系列氧化变化，包括产生氧化标志产物、小分子挥发性物质，发生物理结构改变等，从而对腊肉的风味产生重要影响，但其氧化进程和作用机制并不明确。本文对蛋白质氧化机制、蛋白质氧化对肉类品质的影响、蛋白质氧化控制、腊肉中蛋白质氧化研究现状进行综述，为进一步开展研究，揭示腊肉中蛋白质氧化演变规律，阐明蛋白氧化在腊肉品质形成与保持中的作用机制，实现腊肉加工中氧化的精准控制提供参考。

关键词：腊肉；蛋白质氧化；品质

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

中图分类号：TS251.5 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2014）05-0041-05

腊肉是我国传统腌腊肉制品中的典型代表，传承数千年，因其香气浓郁、脂醇味美、风味独特，而深受消费者的青睐。我国腊肉制品产销量超过200 万吨，尤其在南方地区，消费市场潜力巨大。然而长久以来，腊肉制品生产方式多以手工或半机械化为主，存在生产周期长、产品含盐量高、脂肪氧化过度等弊端，造成产品质量不稳定、风味劣变、货架期变短等问题，严重制约着行业的发展。随着经济进步和消费者收入水平的提高，对腊肉制品的消费需求正经历着从量到质的转变，既要安全方便，又要营养美味的消费需求日趋高涨。腊肉独特风味是烟熏、鲜味、肉香、咸味等多种口味综合而呈现的一个复杂体系。氧化反应是腊肉风味产生的重要途径之一[1]。近年来，国内外学者也分别从腌腊肉制品加工过程中脂肪降解、脂肪氧化反应进程、腊肉风味特征等角度开展了一些研究[2-3]，为腊肉品质的形成研究奠定了一定基础。

但是腊肉加工与贮藏过程中随着氧化反应的进行，产品容易出现酸价、过氧化值升高，醛类等氧化产物增多，皮下脂肪变黄，肉质变柴，氧化哈败等现象，严重影响了产品质量[4]。国内外学者对于困扰腊肉品质的氧化问题从脂肪降解与氧化、蛋白质降解等角度展开了相关研究[5-6]，但对于腊肉的主要成分蛋白质（占腊肉干质量的20%～45%）在加工贮藏过程中的氧化变化，腊肉加工中氧化还原因子的消长规律，以及蛋白氧化对腊肉典型风味形成的贡献等研究很少。目前腊肉加工中一方面因氧化造成品质劣变严重，另一方面却存在风味品质不足问题，由于缺乏必要的理论指导，一直得不到解决。本文从蛋白质氧化角度综述腊肉加工中发生的氧化反应及其影响，为进一步开展相关研究提供参考。

1 蛋白质氧化的机制

活体组织中蛋白质持续暴露在活性氧（reactive oxygen species，ROS）环境下，会导致蛋白质的肽链断裂、侧链氨基酸修饰、以及增加酶降解的敏感性，因此活体中蛋白质氧化与疾病发生和衰老关系密切[7]，然而食品体系中蛋白质的氧化直到近十几年来才引起食品科学家的重视，研究热点集中于氧化机制、食品中蛋白质氧化的准确评价方法研究、含交联或羰基等氧化蛋白质产物的鉴定、氧化还原物质与肌原纤维蛋白质的互作机制等[8-9]。

蛋白质氧化由自由基链式反应引起，在活性氧攻击下，蛋白质失去一个氢原子形成蛋白质以碳为中心的自由基（P·），在氧作用下转化为过氧化自由基

（POO·），并形成蛋白质过氧化物（POOH），进一步形成烷氧自由基（PO·）及其羟基产物[8，10]，如表1、2所示。在肌肉组织中存在的不饱和脂肪、血红素、过渡金属以及氧化酶等能够生成或催化形成活性氧，在蛋白质氧化引发过程中起重要作用[11]。

组成肌肉的氨基酸中，半胱氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、组氨酸、脯氨酸、精氨酸、赖氨酸和蛋氨酸易于遭受活性氧的攻击，其中精氨酸、赖氨酸和脯氨酸等氨基酸侧链被氧化容易形成羰基残基，而半胱氨酸、蛋氨酸氧化后易形成二硫键交联或含硫衍生物[12]。蛋白质氧化后表现为肽键断裂、氨基酸侧链修饰、蛋白质分子间共价交联，最终形成羰基基团、蛋白质过氧化物或分子间交联[13]。

有学者应用液相色谱-质谱联用法（liquid chromatography- mass spectrometry，LC-MS）从氧化的肌原纤维蛋白中鉴定出特异性的蛋白质氧化标志物氨基己二酸半醛（α-aminoadipic semialdehyde，AAS）和γ-谷氨酸半醛（γ-glutamic semialdehyde，GGS），并推测肌原纤维蛋白中的赖氨酸、脯氨酸和精氨酸被氧化生成了AAS和GGS[14]。动物蛋白质氧化后形成的羰基基团中AAS和GGS占70%，而且蛋白质中的氨基酸氧化为相应的半醛，在蛋白质肽键未断裂的条件下就可反应。在某些研究中已经用检测AAS和GGS来对蛋白质氧化进行评价[15]。

2 蛋白质氧化对肉类品质的影响

ROS引起的蛋白质修饰，会造成蛋白质性质的改变，如蛋白质的疏水性、构象、溶解性以及对蛋白酶的敏感性改变，以及蛋白质功能性的丧失，如持水性降低、质构变差等，同时其必需氨基酸受到损失，可消化性降低，产品的营养品质下降[11]。有研究表明，蛋白质氧化显著影响干腌火腿的品质，造成硬度增加和多汁性降低，可能是由于蛋白质溶解性降低和蛋白质之间发生交联所致[15]。经过冷冻的猪肉加工成盐水火腿后，产品的蛋白质羰基含量与颜色损失和硬度增加呈正相关[16]。在产品风味方面，蛋白质氧化释放出羰基基团和形成schiff碱，对产品风味有何种影响还有待于研究[14]。蛋白质氧化与脂肪的氧化存在相关性。研究表明，法兰克福香肠低温贮藏过程中，蛋白质氧化和脂肪氧化呈显著正相关，蛋白质氧化和脂肪氧化的相关性可能是由于脂肪的初级和二级氧化产物与蛋白质作用而产生蛋白质自由基[17]。脂肪氧化和蛋白质氧化存在交互作用，牛肉饼加工和贮藏后，较高脂肪含量的样品发生更剧烈的蛋白质氧化，表现为蛋白质羰基含量、Schiff碱含量增加[18]。而氧化产生的羰基在一定程度上能够影响干腌火腿的风味，但具体机制仍需进行深入研究[15，19]。

3 腊肉制品中蛋白质氧化反应

国内外学者对腌腊肉制品在加工与贮藏过程中的变化进行研究，发现其中蛋白质发生一系列的氧化反应。西班牙伊比利亚干腌火腿加工成熟时间长达36个月，包括腌制、后腌、干燥和窖藏成熟等过程，Ventanas等[19]研究了伊比利亚干腌火腿加工中蛋白质羰基变化，发现经过较长时间的干燥，干腌火腿中产生大量的蛋白质羰基，达到9 nmol/mg蛋白质，而腰肉却只有1.3 nmol/mg蛋白质。Sun等[20]对广式香肠加工过程中肌肉蛋白的氧化研究发现，肌浆蛋白和肌原纤维蛋白羰基值逐步升高，分别从1.04 nmol/mg 蛋白质到4.68 nmol/mg蛋白质，从1.32 nmol/mg

蛋白质到7.00 nmol/mg蛋白质，蛋白质的二硫键显著增加。蛋白质的氧化导致蛋白粒径、表面疏水作用、二级结构，以及对蛋白酯水解酶的敏感性发生改变[21]。而曹锦轩等[22]研究表明，腊肉加工过程中肌原纤维蛋白的二硫键部分被破坏，氨基酸残基的疏水性增强。

4 蛋白质氧化的调控

蛋白质氧化加速了肉类食品的品质劣变，促使学者们研发稳定可靠的抗氧化技术和方法，降低氧化的带来的不利影响。

4.1 添加植物活性成分

在加工过程中添加香辛料，能够起到抗氧化和促氧化的作用[19]，尤其是酚类化合物和肌原纤维蛋白质的复杂相互作用已经得到学者们的关注[23]。在肉类深加工过程中，通过优化配方设计，添加抗氧化物质来抑制蛋白质氧化，也是控制蛋白质氧化的重要手段。儿茶素对鲭鱼肉具有良好的抗氧化效果并呈量效关系，10-4即能显著抑制蛋白质和脂肪的氧化，但对蛋白质种类具有选择性[24]。将红醋栗提取物（含有丰富多酚物质）添加到猪肉饼中，在冷藏过程中能够显著的降低处理组的硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid-reactive substance，TBARS）值和蛋白质羰基含量，减少巯基损失，并呈现量效关系，红醋栗提取物能够高效的抑制脂肪和蛋白质的氧化[25]。传统上认为多酚物质可以通过抑制脂肪氧化，减少二级氧化产物产生，在阻止二级氧化产物与蛋白质的反应，而能一定程度上防止蛋白质氧化。但是研究发现，在模型体系中，亲水性的抗氧化剂对蛋白质和脂肪均有抗氧化作用[26]。亲水性的VE能够阻止蛋白质和脂肪的氧化，但是亲脂性的抗氧化剂却不能阻止蛋白质氧化[26]。植物酚类物质包括亲疏水性的化合物，分布在食品中的水相和油相中。酚类化合物的抗氧化能力取决于自身的化学结构，也涉及到氧化反应的底物组成和特点，氧化反应的阶段和强度，以及酚类物质的分布[27]。酚类物质对食品蛋白的特殊作用受二者之间共价或非共价键连接作用影响。由于酚类物质抑制蛋白质氧化影响因子的复杂性，很难对抗氧化剂抑制蛋白质氧化的动力学和机制详细探究，此方面研究也较难深入。在某些模型系统的研究中，多酚物质和维生素E对肌原纤维蛋白具有较强的抗氧化作用，而对部分样品却表现出促进蛋白质氧化的作用[23]。Estévez等[23]通过LC-MS检测蛋白质氧化的特征性羰基AAS和GGS，揭示了酚类化合物对肌原纤维蛋白的抗氧化和促氧化作用的特殊机制。没食子酸、儿茶素、芦丁等化合物保护肌原纤维蛋白免受氧化损伤，其机制可能是：1）作为金属螯合剂，使非血红素铁的促氧化能力失活；2）淬灭铁离子介导的fenton反应生成的羟基自由基或其他自由基。在铁和铜离子存在的前提下，绿原酸等酚类化合物通过自动氧化过程形成相应的醌，该化合物具有胺氧化酶活性，能够催化敏感氨基酸的氧化脱氨反应，形成相应的半醛[23]。

4.2 添加食盐

肉类的食盐腌制可能对蛋白质氧化具有一定影响。食盐的加入提高了肉类腌制环境中离子强度，影响了肌原纤维蛋白的装配，使其暴露于促氧化因子，所以其羰基化敏感性增强[28]；有学者推测食盐能够提高Fe3+的活性，来自食盐的Cl-增加了铁离子的溶解性，因此能够提高其促氧化活性[29]，但是有些研究表明食盐对蛋白质羰基含量的影响并不明显，甚至能抑制蛋白质氧化[30]。

4.3 不同贮藏环境

肉制品贮藏环境对蛋白质的氧化具有重要影响。肉类在冷藏或冻藏过程中会发生明显的蛋白质氧化。经冷冻贮藏后的牛肉加工成肉饼，其蛋白质氧化程度显著增加，肉中的血红素铁含量、抗氧化酶活性和多不饱和脂肪酸含量影响肉饼的氧化潜力[31]。另外研究发现，高氧气调包装对牛肉的蛋白质氧化具有显著促进作用[32]；而对猪肉、鸵鸟肉则没有显著影响[33-34]。Filgueras等[35]认为真空包装最适宜于冷藏中鸵鸟肉包装，能够有效的控制蛋白质的羰基化。可以推测，肉类贮藏在高氧环境中，具有促进蛋白质氧化的风险，但是蛋白质氧化的发生还需要促氧化剂存在（过渡金属、氧化脂肪等）和促进活性氧产生的技术条件（熟制、辐照等）[10]。

5 腊肉制品加工中抗氧化措施的应用

腊肉作为我国分布最广的腌腊肉制品品种，加工过程中面临着一系列的促氧化因素，例如原料肉选用冻藏或冷藏肉；经过较长时间的腌制过程；腌制后要经过晾晒或者烘干；生产后多常温存放，有的产品散装出售等。现有研究表明，我国腊肉脂肪氧化严重，在腊肉生产的腌制、烟熏和贮藏过程中，脂肪的酸价和过氧化值均皆保持上升的趋势，光线照射与氧气的存在能够促使产品的酸价升高[36]，川味腊肉在贮藏销售期间，其酸价、过氧化值和TBARS值均呈现上升趋势，而且产品脂肪含量越高，脂肪氧化程度越强[37]。但是同时我国腊肉加工过程中也采用了多种抗氧化的技术，暗合了科学道理，例如腌制中添加异VC、亚硝酸盐、香辛料等抗氧化剂，形成还原性腌制条件；许多腊肉产品经过烟熏，烟熏产生许多酚类物质有益于产品品质；多数腊肉产品进行真空包装，形成低氧环境等。腊肉的生产加工过程就是在各种促氧化因子和还原因子（包括原料自身含有的抗氧化酶和抗氧化物质）共同作用下，肉类组织中的脂肪、蛋白质、碳水化合物、微量分子等相互作用和转化，形成固有风味、色泽和质构的过程。而且这一过程涉及面广，从物理变化（腌制剂的渗透、水分的脱除）到化学变化（酶活性变化、分子的降解、氧化、结构改变）到微生物变化（微生物的繁殖、代谢），都对产品品质产生重要影响。研究表明腊肉中的各种酶、多种微生物一直存在活性，若把腊肉看做一个具有生命的生物体的话，其加工贮存过程中，时刻伴随着氧化还原反应的进行。

6 腊肉制品中蛋白质氧化有待深入研究

关于腊肉中脂肪相关氧化研究已经很多，但是对于腊肉加工贮藏中蛋白质氧化研究还不深入。腊肉加工贮藏过程中蛋白质氧化的程度如何、哪些种类的腊肉蛋白质容易被氧化、贮藏期间是否由蛋白质氧化而影响腊肉的微观结构，需要进行验证实验。腊肉加工后在一定时间内风味品质最好，应该存在一个产品风味产生、成熟（包括包装后后熟）、劣变的过程。陈美春等[38]研究发现，四川腊肉成熟期间非蛋白氮和氨基酸态氮含量显著升高。大量游离氨基酸的存在，在蛋白质氧化产生羰基化合物时，可能会发生Strecker降解反应，生成Strecker醛对腊肉风味产生影响。但是蛋白质氧化与腊肉典型风味形成有多大关系，需要进一步研究，以便为腊肉生产中实现氧化控制，而保持产品风味提供理论依据。

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