不同包装方式下蛋白质氧化对鲜肉品质的影响研究进展

扶庆权 刘瑞 张万刚 王海鸥 陈守江 王蓉蓉

摘 要：蛋白质氧化是活性氧或氧化应激的副产物引起蛋白质的共价修饰。蛋白质氧化的结果主要是引起氨基酸侧链基团的修饰、蛋白质肽链骨架的断裂以及蛋白质分子内和分子间的交联或聚集，从而改变蛋白质的分子结构与功能，最终导致鲜肉品质的变化。目前，鲜肉在市场上的主要包装方式有托盘包装、真空包装、真空贴体包装和气调包装4 种。不同包装方式在冷藏期间由于含氧量的不同引起蛋白质氧化程度不同，进而对鲜肉的品质产生重要影响。本文对市场上常用的鲜肉包装方式、蛋白质氧化的定义和机理以及不同包装方式下蛋白质氧化对鲜肉品质的影响进行综述。

关键词：蛋白质氧化;包装方式;鲜肉;品质;机理

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

中图分类号：TS251.5                                     文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2019）04-0049-06

我国是世界上鲜肉消费量最大的国家之一，鲜肉的主要消费形式包括冷却肉、冷冻肉和冷鲜肉。冷却肉因其在宰后低温成熟过程中会变得柔嫩多汁且具有良好的风味和嫩度，因此一直是发达国家主要的鲜肉消费形式。随着我国生活水平的不断提高，冷鲜肉将是我国今后鲜肉消费发展的必然趋势[1]。

目前，市场上鲜肉销售的主要包装形式有真空包装、托盘透氧包装和高氧气调包装。托盘透氧包装和高氧气调包装虽然有利于肉色的形成，然而这2 种包装由于和氧气接触易发生蛋白质氧化。蛋白质氧化是近年来食品领域研究的热点之一，蛋白质氧化导致蛋白質结构的变化，从而影响蛋白质的功能，主要包括蛋白质表面疏水性、持水性、溶解度和水解特性等的变化，从而引起肉的风味、色泽、弹性、嫩度和凝胶等品质的变化。从营养角度分析，氧化后的蛋白质经分解或聚合会影响其消化性，影响肉制品的营养价值[2]。因而在宰后肌肉到鲜肉的转化过程中，蛋白质氧化可能是调控鲜肉品质的一个重要因素[3]。

宰后肌肉的成熟在鲜肉品质的形成过程中具有至关重要的作用，而成熟过程包含一系列复杂的生理生化变化。其中，由钙蛋白酶系统诱导的肌原纤维蛋白以及骨架蛋白的降解是鲜肉品质形成的关键。蛋白质降解会破坏肌原纤维结构的完整性，改变肌肉细胞原有的固定结构，影响肌肉细胞的传导过程，从而影响肌肉细胞内水分含量的分布以及鲜肉的嫩化程度[4]。然而，钙蛋白酶的活性位点包含含有巯基的半胱氨酸残基，因鲜肉在宰后保持其还原状态的能力大幅下降，导致大量的活性氧类物质在肌肉内部聚集，可攻击钙蛋白酶活性位点，使其丧失活性，从而影响关键结构蛋白的降解[5]。而不同包装方式下，蛋白质氧化可能调控肌肉中生化代谢反应，从而影响肉品质的形成。本文综述鲜肉常见的包装方式，并详细阐述蛋白质氧化的定义及机理，揭示不同包装方式影响鲜肉品质的机制。

1 鲜肉常用包装方式

食品包装技术广泛应用于鲜肉的保鲜和保藏，这些包装技术可抑制微生物的生长繁殖、防止二次污染、改善鲜肉的嫩度、持水性和颜色等感官品质，抑制鲜肉蛋白质氧化和脂肪氧化，减少贮藏损失和滴水损失，从而提高市场竞争力[6]。目前，国内市场上冷鲜肉最常见的零售包装方式主要有托盘透氧包装、真空包装、真空贴体包装和高氧气调包装4 种。

1.1 托盘透氧包装

托盘透氧包装是目前肉类市场销售中最常见的一种包装方式。鲜肉成熟后进行切分，下面采用白色的聚苯乙烯托盘进行包装，上面使用聚乙烯薄膜通过包装机紧贴在托盘上。托盘透氧包装的优点是成本低廉、包装简单，能在较短的时间内形成消费者喜爱的鲜红色。托盘透氧包装的缺点是鲜肉货架期短，易发生蛋白质氧化和脂肪氧化，鲜肉在4～7 d后会逐渐褪色[7]。

1.2 真空包装

真空包装是鲜肉运输过程中常用的一种包装方式。将鲜肉装入聚乙烯材料的包装袋，抽出包装袋内的空气并使包装内的鲜肉和空气隔绝，从而长时间保持鲜肉肌红蛋白所呈现的紫红色[8]。当鲜肉从包装袋内取出，肌红蛋白的紫红色立即转变成氧化肌红蛋白的亮红色。真空包装的优点是能够抑制好氧微生物的生长和繁殖，控制蛋白质氧化和脂肪氧化，延长鲜肉的货架期及维持鲜肉稳定的紫红色。真空包装的缺点是产品容易变形、汁液容易渗出、鲜肉的持水性降低[9]。

1.3 真空贴体包装

真空贴体包装是近年来国外比较流行的主要用于高档牛肉的一种包装方式。真空贴体包装是将鲜肉置于托盘上，采用高阻隔的包装膜通过加热和抽真空的双重作用使包装膜变软并紧贴于鲜肉表面，同时包装膜与托盘底部进行紧紧封合[10]。真空贴体包装的优点是能够有效阻隔氧气，抑制好氧微生物的生长和繁殖，延长鲜肉的货架期;最大限度保持水分，防止水分流失;防止蛋白质氧化和脂肪氧化;改善鲜肉的嫩度，使鲜肉柔嫩多汁;防止出现褶皱，消除包装和鲜肉之间的空隙[11]。另外，此包装产品体积紧凑，能有效利用空间，运输方便，节约成本。

1.4 气调包装

气调包装是高档鲜肉，尤其是牛肉常用的一种包装方式。在具有高阻隔性能的包装袋内充入一定比例的混合气体置换包装内的空气，主动调节包装内的气体环境，改变微生物的生存环境，延缓包装内鲜肉的生化变质，从而达到改善鲜肉品质和延长鲜肉保质期的目的[12]。

气调包装主要用于鲜肉，尤其是红肉，气调包装常用的气体为20%～30%的CO2、70%～80%的O2和10%～30%的N2。CO2能够抑制大多数细菌和霉菌的生长繁殖，同时也抑制生物酶的活性和降低pH值。N2作为一种惰性气体不影响鲜肉的色泽，能防止CO2造成的包装塌陷现象[12]。O2能够抑制厌氧菌的生长繁殖，维持鲜肉稳定的亮红色[13]。高氧气调包装的优点是能够延长鲜肉的货架期，稳定鲜肉的亮红色长达14 d。高氧气调包装的缺点是使用成本较高，易发生蛋白质氧化和脂肪氧化，鲜肉的营养价值会降低且会产生不良风味[14]。

2 蛋白质氧化的定义及机理

蛋白质氧化是活性氧（reactive oxygen species，ROS）或氧化应激的副产物作用于蛋白质，引起蛋白质的共价修饰，从而进一步引起蛋白质结构和功能的改变[15]。

活性氧可与蛋白质直接反应，也可以先与糖类和脂类物质反应，其氧化产物再修饰蛋白质。在活体动物中，正常情况下体内的氧化应激和抗氧化防御能力处于一种动态平衡状态。然而，鲜肉在宰后成熟期间，由于其维持自身抗氧化防御系统的能力大大降低，ROS不断在体内积累，从而引起蛋白质氧化水平的增加[16]。

这些ROS主要包括羟自由基（OH·）、超氧阴离子自由基（O2-·）、烷过氧基自由基（ROO·）、单线态氧（1O2）、一氧化氮自由基（NO·）、过氧化氢分子（H2O2）和氢过氧化物（ROOH），还有活性醛类及酮类物质，它们均是蛋白质氧化的潜在引发剂[17]。ROS在体内的产生主要通过4 种途径：各种正常的新陈代谢、各种内源酶的催化、各种外源性物質以及促氧化蛋白。蛋白质氧化机理和脂肪氧化机理基本相似，氧化过程主要包括起始、传递和终止3 个阶段[18]。ROS引发蛋白质脱氢，产生蛋白质自由基（P·），在有氧条件下进一步转化成过氧化物自由基（POO·），然后从另外一个蛋白质分子中夺取1 个氢原子，形成烷基过氧化物，再进一步与过氧氢自由基（HO2·）反应生成烷氧自由基（PO·）和它的羟基衍生物（POH）。自由基与侧链氨基酸反应或与氧化氨基酸的残基侧链、肽链骨架以及一些活性功能基团反应，引起蛋白质分子内和分子间的交联、肽链骨架的断裂或氨基酸侧链的氧化修饰，最终导致蛋白质功能的损失和酶活性的抑制[19]。在所有侧链氨基酸中，半胱氨酸和蛋氨酸在温和的条件下最容易被氧化，因为它们含有的硫原子是最强的亲核试剂，硫元素很容易失去富含的电子导致氧化反应[20]。色氨酸在有金属离子存在的条件下也很容易发生氧化，其被认为是早期蛋白质氧化的标志[21]。氧化间接攻击蛋白质侧链的肽链骨架，引起骨架的断裂或使蛋白质二级或三级结构的构象发生变化。2 个半胱氨酸和2 个酪氨酸分别氧化生成的胱氨酸（二硫键）、二酪氨酸以及其他氨基酸侧链分子间因氧化而引起蛋白质的聚集或交联，从而改变一些蛋白质的水解性质[22]。此外，氧化形成的羰基化合物也会和赖氨酸反应形成交联或聚集，这也同样改变蛋白质的降解功能[23]。

3 不同包装方式下蛋白质氧化对鲜肉品质的影响

3.1 不同包装方式下蛋白质氧化对鲜肉肉色的影响

颜色是评价鲜肉的非常重要的品质指标之一，鲜肉颜色的好坏不仅影响消费者的购买欲望，还对市场价格的调节起着非常重要的作用[24]。鲜肉的颜色主要取决于脱氧肌红蛋白、氧合肌红蛋白和高铁肌红蛋白3 种以不同化学状态存在的肌红蛋白的比例和含量[25]。在鲜肉的贮藏过程中，肌红蛋白的氧化还原反应是可逆的，脱氧肌红蛋白和氧合肌红蛋白都容易氧化，转化为高铁肌红蛋白，高铁肌红蛋白在还原酶系统的作用下能够被还原成脱氧肌红蛋白[26]。因此，宰后鲜肉颜色的变化取决于脱氧肌红蛋白的自动氧化速率和高铁肌红蛋白还原的相对速率。宰后成熟过程中，托盘包装系统因含有高浓度的氧，能够引起肌红蛋白的氧化，从而影响鲜肉颜色的稳定性。而高氧气调包装虽然也含有高浓度的氧，但鲜肉肌红蛋白氧化后则在鲜肉的表面形成氧合肌红蛋白，覆盖了高铁肌红蛋白，从而在一定时间内延长了氧合肌红蛋白的颜色，有利于保持颜色稳定性[27]。

Li等[28]研究真空贴体包装、真空包装和高氧气调包装牛排在2 ℃条件下冷藏7 d后再进行托盘包装对其颜色稳定性的影响，结果表明，真空贴体包装打开后再托盘包装的牛肉样品红度值在冷藏成熟5 d后显著高于气调包装和真空包装样品。Kim等[29]采用真空包装和高氧气调包装研究牛排在1 ℃条件下冷藏9 d后肉色、蛋白质氧化和脂肪氧化情况，结果表明，与真空包装牛排相比，高氧气调包装牛排冷藏过程中由于蛋白质氧化和脂肪氧化显著增加，使牛排颜色变浅、稳定性变差。Lorenzo等[30]采用托盘透氧包装、高氧气调包装和真空包装在2 ℃条件下将牛肉冷藏4、7、10 d，研究肉色、蛋白质氧化和脂肪氧化情况，结果表明，不论是托盘透氧包装还是高氧气调包装样品，冷藏7、10 d后的肌红蛋白氧化和脂肪氧化显著高于真空包装样品，其肉色显著低于真空包装样品。Lagerstedt等[31]采用高氧气调包装和真空包装研究牛肉在4 ℃条件下冷藏15 d后肉色的变化情况，结果表明，与真空包装相比，高氧气调包装牛肉在冷藏过程中由于肌红蛋白氧化成高铁肌红蛋白，导致其颜色稳定性显著降低。Jayasingh等[32]采用高氧气调包装和托盘透氧包装研究牛肉在4 ℃条件下冷藏10 d后肉色的氧化情况，结果表明，高氧气调包装牛肉的脂肪氧化程度高，而2 种包装牛肉的红度值无显著性差异。Fu Qingquan等[33]采用托盘透氧包装、真空包装和高氧气调包装研究牛排在4 ℃条件下冷藏10 d后肉色的变化情况，结果表明，在相同的贮藏时间，高氧气调包装牛肉与真空包装和托盘包装牛肉相比具有较好的颜色稳定性。Lopacka等[34]采用高氧气调包装、真空贴体包装和高氧气调包装结合真空贴体包装，研究牛排在2 ℃条件下冷藏12 d后肉色的变化情况，结果表明，高氧气调包装和高氧气调包装结合真空贴体包装相对于真空贴体包装均有利于维持牛排颜色的稳定性，肌红蛋白氧化更加明显，然而也加速了脂肪氧化。

由此可见，托盘透氧包装和高氧气调包装能在一定时间内有利于保持肉色的稳定性，长时间贮藏时，由于发生蛋白质氧化和脂肪氧化导致鲜肉褪色，最终导致鲜肉颜色稳定性降低。

3.2 不同包装方式下蛋白质氧化对鲜肉持水性的影响

持水力是鲜肉在受到外力作用时保持其原有水分和添加水分的能力，其不仅影响鲜肉的嫩度和颜色，还会影响鲜肉的多汁性和风味，而且直接影响肉品加工企业的经济效益。持水力的高低通常采用滴水损失、贮藏损失、离心损失和蒸煮损失来进行评价。一般认为，肌原纤维主要赋予肌肉的持水性和水合能力。肌纤维中的水分主要存在于肌丝间和肌原纤维间，并依赖毛细管力进行维系。蛋白质氧化能够抑制钙蛋白酶的活性，从而导致钙蛋白酶的活性降低和自溶速率减慢，这直接影响肌间线蛋白的降解，使鲜肉的持水性下降。

Traore等[35]研究发现，鲜猪肉蛋白氧化与滴水损失具有显著相关性，这表明蛋白质氧化产生的交联能够引起鲜肉持水性的下降。Huff-Lonergan等[4]研究发现，蛋白质氧化影响鲜肉肌间线蛋白的降解，从而增加了鲜肉的贮藏损失和滴水损失，导致其持水性下降。

Wang Juan等[36]研究证实，较低的钙激活酶活性会降低其本身的降解速率，从而导致肌间线蛋白的降解，使持水性降低。Lindahl等[37]研究表明，牛肉样品蛋白质氧化后抑制了蛋白质降解，同时也会破坏骨骼肌细胞的有序性和结构的完整性，弱化肌原纤维与水的结合能力，导致持水性下降。Lund等[38]采用高氧气调包装和真空包装研究猪肉在4 ℃条件下冷藏14 d后持水性的变化情况，结果表明，在冷藏过程中高氧气调包装加剧了蛋白质氧化，导致肌球蛋白的交联和聚集，最终引起猪肉持水能力的下降。Lagerstedt等[31]采用高氧气调包装和真空包装研究牛肉在4 ℃条件下冷藏15 d后持水性的变化情况，结果表明，与真空包装相比，高氧气调包装牛肉在冷藏过程中由于蛋白质氧化程度高，导致其持水性显著降低。由此可见，不同包装方式下蛋白质氧化对鲜肉持水力的影响也呈现显著性差异。

3.3 不同包装方式下蛋白质氧化对鲜肉嫩度的影响

嫩度是评价鲜肉品质最重要的质量指标，它直接影响消费者对鲜肉的满意度和购买行为。采用不同的包装方式处理鲜肉，研究蛋白质氧化对鲜肉品质的影响机理是近年来的研究热点。在宰后牛肉的冷藏成熟过程中，高氧气调包装或透氧包装下，蛋白质氧化抑制钙激活酶的活性，从而不利于肌肉内部肌原纤维蛋白和肌联蛋白、肌间线蛋白和肌钙蛋白-T等细胞骨架蛋白的降解，进而对牛肉的嫩度起着重要的调控作用。肌球蛋白是肌原纤维中含量最丰富的蛋白质，对肉的结构起着非常重要的作用。肌球蛋白对金属催化的氧化高度敏感，尤其是肌球蛋白中的轻酶解肌球蛋白对氧化最敏感，氧化后易形成二硫键交联[39]。肌联蛋白是目前哺乳动物组织中发现的最大骨架蛋白，能够维持肌原纤维结构的完整性[40]。在鲜肉成熟过程中，肌联蛋白的降解弱化了肌原纤维蛋白的纵向结构和肌肉结构的完整性，从而促进肌原纤维小片段化指数的增加，提高鲜肉的嫩度[41]。肌间线蛋白是一种非常重要的细胞骨架蛋白，在鲜肉嫩度的改善方面起着非常重要的作用。肌间线蛋白在宰后成熟过程中易发生降解，在牛肉中，其主要降解产物为约38 kDa的多肽，从而弱化了肌纤维结构，从而有利于鲜肉嫩度的改善[42]。肌钙蛋白是一种球状蛋白，动物宰后肌钙蛋白-T的降解对鲜肉嫩度的改善起着非常重要的作用，宰后成熟过程中降解产生的28～32 kDa的多肽产物与牛肉嫩度具有显著相关性[43]。

Lund等[44]将猪背最长肌采用高氧气调包装和真空贴体包装，在4 ℃条件下贮藏14 d，研究其对蛋白质氧化和鲜肉质构的影响，结果表明，相对于真空包装，高氧气调包装时蛋白质氧化程度显著增加，肌球蛋白重链形成交联，游离巯基含量显著降低，最终导致肉的嫩度和多汁性显著降低。Lagerstedt等[31]采用高氧气调包装和真空包装研究牛肉在4 ℃条件下冷藏15 d后剪切力的变化情况，结果表明，与真空包装相比，高氧气调包装牛排在冷藏过程中由于蛋白质氧化程度高，导致其嫩度和多汁性显著降低。Lund等[38]采用高氧气调包装和真空包装研究牛肉在4 ℃条件下贮藏2 d后嫩度的变化，结果表明，相对于真空包装，采用高氧气调包装时，蛋白质氧化导致肌球蛋白重链尾部区域分子内交联以及肌球蛋白重链和肌联蛋白之间形成交联，最终导致牛肉嫩度显著降低。Zakrys-Waliwaner等[45]将牛排进行高氧气调包装和真空包装后，在4 ℃条件下贮藏4、8、14 d，研究其嫩度的变化，结果表明，相对于真空包装，高氧气调包装牛排的蛋白羰基含量显著增加，游离巯基含量显著降低，蛋白质氧化最终导致牛排的嫩度降低。Fu Qingquan等[46]研究冷藏期间高氧气调包装、托盘包装和真空包装对牛肉嫩度的影响时发现，相对于真空包装，高氧气调包装和托盘透氧包装下蛋白质氧化严重抑制了μ-钙蛋白酶的活性，从而延缓了肌钙蛋白-T和肌间线蛋白等骨架蛋白的降解，最終导致高氧气调包装牛肉嫩度的下降。Chen Lin等[47]

將猪背最长肌进行真空包装和高氧气调包装后于4 ℃条件下贮藏6 d，研究发现，高氧气调包装下蛋白质氧化抑制宰后猪肉μ-钙激活酶的活性，从而阻碍了宰后猪肉肌间线蛋白、肌钙蛋白-T以及肌联蛋白的降解，最终导致高氧气调包装猪肉嫩度的降低。Kim等[29]研究表明，高氧气调包装牛排在1 ℃条件下冷藏9 d后，与真空包装牛排相比，其蛋白质氧化加剧，肌球蛋白和肌联蛋白形成交联，而这种交联的形成直接影响钙蛋白酶的活性和肌联蛋白的降解，从而导致嫩度显著降低。Clausen等[48]采用高氧气调包装和真空包装研究牛肉在1 ℃条件下冷藏9 d后的嫩度变化，发现相对于真空包装，高氧气调包装牛肉的蛋白质氧化导致的蛋白羰基含量显著增多，从而引起牛肉嫩度和多汁性降低，这表明嫩度、多汁性和蛋白质氧化及其降解之间亦具有一定的相关性。由此可见，相对于真空包装，托盘透氧包装和高氧气调包装的鲜肉在冷藏成熟过程中蛋白质氧化程度高，从而抑制了钙激活酶的活性，导致结构蛋白的降解程度降低，最终导致嫩度的降低。

4 结 语

在鲜肉冷藏过程中，高氧气调包装有利于改善鲜肉颜色的稳定性，然而由于蛋白质氧化程度高，可抑制钙激活酶的活性，从而进一步抑制其对骨架蛋白的降解，而不利于离心损失和嫩度的改善;真空包装由于蛋白质氧化程度低，有利于鲜肉嫩度的改善，然而其持水性和颜色较差;托盘透氧包装在较短时间内有利于改善鲜肉颜色的稳定性，但由于蛋白质氧化程度高，同样抑制钙激活酶的活性，从而进一步抑制其对骨架蛋白的降解，而不利于持水性和嫩度的改善;真空贴体包装既能改善鲜肉的嫩度，又能有效延长鲜肉保质期、改善颜色以及抑制蛋白质氧化和脂肪氧化。在宰后肌肉到鲜肉的转化过程中，蛋白质氧化可能是调控鲜肉品质的一个重要因素。然而，关于不同包装条件下对蛋白质氧化位点的鉴定及蛋白质氧化对鲜肉蛋白质营养价值的研究还很少，还需要进一步的深入研究，相关研究可以进一步丰富鲜肉在冷藏成熟过程中品质形成的理论，为高品质鲜肉生产提供重要的理论依据。

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