儿茶素/焦磷酸钠协同调控肌原纤维蛋白氧化稳定性和凝胶性的机理研究

Protein over-oxidation is an important cause of the decline in the functional properties of meat protein and the quality of meat products. The use of plant polyphenols to regulate protein oxidation has become a hot topic, but the effect is not ideal. Polyphosphate is a common additive in meat products, which can chelate metal ions and change the mode of protein oxidation. Our previous studies found that the combination of plant polyphenols and polyphosphates can not only improve the oxidative stability of meat protein, but also improve the cooking yield of meat products, but the related mechanisms have not yet been elucidated. In this study, firstly, we analyze the relationship between the degree of protein oxidation and the change of gel properties of myofibrillar protein, and define the definition of moderate oxidation and excessive oxidation. Secondly, under different oxidizing strength, we will analyze the effects of catechin/sodium pyrophosphate on the degree of protein oxidation, myosin structure, the dissociation of actomyosin, and the mode of protein cross-linking, to elucidate the synergistic regulation mechanism of catechin/sodium pyrophosphate on protein structure and cross-linking pattern. Thirdly, we will further analyze the gel properties of MP and water holding capacity of the gel, to understand the effects of cross-linking pattern on the gel properties of MP. Then, the correlations of the degree of protein oxidation, protein structure, cross-linking pattern and gel properties are studied to illuminate the synergistic improvement mechanism of catechins /sodium pyrophosphate on the oxidative stability and gel performance of meat protein. The findings of this study will provide theoretical foundation for regulating protein oxidation and improving the quality of meat products.

蛋白过度氧化是导致肉蛋白功能特性和肉制品品质下降的重要原因。利用植物多酚调控蛋白氧化效果有限。多聚磷酸盐是肉制品常用添加剂，可以螯合金属离子改变蛋白氧化模式。申请人前期发现植物多酚与多聚磷酸盐复配能协同改善肉蛋白氧化稳定性并提高出品率，但相关机制尚未阐明。结合前期研究基础，本项目拟在•OH氧化体系下，研究蛋白氧化程度对肌原纤维蛋白（MP）凝胶性的影响，明确适度氧化与过度氧化的界定；研究不同氧化强度下儿茶素/焦磷酸钠施用对蛋白氧化程度、肌球蛋白结构、肌动球蛋白解离和蛋白交联模式的影响，明晰儿茶素/焦磷酸钠对蛋白结构及交联模式的协同调控机制；分析蛋白凝胶性和持水性变化，明确交联模式变化对MP凝胶性能的影响。综合探讨蛋白氧化程度、蛋白结构、交联模式和凝胶性之间的内在关系，阐明儿茶素/焦磷酸钠对肉蛋白氧化稳定性及凝胶性的协同改善机制，为有效调控蛋白氧化程度、提高肉品品质提供理论依据。

原料肉在储存及加工过程中的过度氧化是导致肉蛋白加工性能及产品品质下降的重要原因，植物多酚通常被用来调控蛋白质氧化，但单独使用效果有限。多聚磷酸盐是肉制品常用添加剂，可以螯合金属离子、解离肌动球蛋白进而改变蛋白氧化模式及植物多酚的使用效果，但内在作用机制尚不明晰。本项目系统分析了不同氧化程度对猪肌原纤维蛋白（myofibrillar protein，MP）结构及凝胶性能的影响；研究了不同氧化条件下焦磷酸钠对MP氧化稳定性及凝胶性能的调控作用；探究了儿茶素与焦磷酸钠复配对强氧化条件下MP氧化稳定性及凝胶性能的影响及其协同作用机制；在实际肉糜体系中验证了焦磷酸钠与植物提取物复配对肉制品品质的影响。结果表明，当H2O2浓度为0 mmol/L时脂肪氧化程度最大，随H2O2浓度增大TBARS值呈下降趋势，而蛋白氧化程度随H2O2浓度增大而增强，这表明脂肪氧化与蛋白氧化并不同步。随着氧化强度增强，蛋白羰基含量上升，总巯基和自由氨基含量下降，蛋白质交联聚集加剧、溶解度降低，轻微氧化对MP凝胶性能无明显影响，但过度氧化会导致热诱导凝胶蒸煮损失增大、凝胶强度降低。焦磷酸钠在H2O2浓度≤3.0 mmol/L时能在一定程度上抑制蛋白氧化，当H2O2浓度为10.0 mmol/L时，焦磷酸钠无法抑制甚至会促进蛋白氧化；在所有氧化强度下，焦磷酸钠的添加均改变了MP的流变学行为，使其在49 oC左右的转变峰几乎消失，但提高了其在加热终点的储能模量值、提高了凝胶性能。在H2O2浓度为10.0 mmol/L时，儿茶素与焦磷酸钠复配可以有效抑制脂肪氧化和蛋白羰基生成，但无法抑制甚至促进氧化诱导的SH和自由氨基损失和蛋白交联聚集；但二者复配显著提高了MP凝胶中β-折叠的含量，改善了热诱导凝胶的性能。在实际肉糜体系中，焦磷酸钠与石榴皮提取物复配在改善猪肉饼氧化稳定性及品质方面也体现出了较好的增效作用。本研究成果对于肉制品加工过程中合理使用多聚磷酸盐及香辛料具有重要的理论指导价值，对于利用植物多酚调控蛋白质加工性能具有借鉴意义，在肉制品绿色加工及蛋白质改性领域具有广泛的应用前景。