蛋白质氧化对猪肉肌原纤维蛋白结构与乳化特性影响的机理研究

Protein oxidation affects the structure and functionality of meat protein and plays a direct role in determining the quality and value of meat and processed meat products. Based on our previous results of this topic, myofibrillar proteins, extracted from pork muscle, were oxidized in vitro by the hydroxyl radical (OHo), the superoxide radicals (O2o), the alkyl peroxyl radicals (ROOo), linoleic acid-oxidizing system catalyzed by lipoxidase, malondialdehyde and acrolein. Advanced methodologies, such as spectroscopy and chromatogram, are used to assess protein oxidation. These relevant results will contribute to solid scientific knowledge regarding basic oxidation mechanisms. Structural changes, protein aggregation and surface characteristics changes of oxidized myofibrillar proteins were elucidated. Effect of protein structural information on protein oxidation of oxidized myofibrillar proteins is investigated. Based on above studies, we will further investigate the effect of protein structural information on the emulsifying properties of oxidized myofibrillar proteins, in order to shed light on correlation between protein oxidation, protein structural information and emulsifying properties. Results from this research will be helpful to understand protein oxidation and influence on meat and meat products quality. The results will be favor of process control of meat and meat products production.

研究发现，蛋白质氧化对肉蛋白的结构及功能特性影响显著，进而影响肉品及肉制品的质量品质。本项目将在我们阶段性研究结果基础上，以猪肉为研究对象，提取肌原纤维蛋白，利用羟自由基（OHo）、超氧阴离子自由基（O2o）、烷过氧自由基（ROOo）、亚油酸氧化形成的自由基体系、丙二醛和丙烯醛对肌原纤维蛋白进行体外模拟氧化，借助光谱、色谱等检测手段分析肌原纤维蛋白的氧化规律，揭示肌原纤维蛋白的氧化机制；表征氧化后肌原纤维蛋白的结构、聚集体状态、表面特性，阐明蛋白质氧化对结构信息的影响规律；在此基础上探讨肌原纤维蛋白结构信息对乳化特性的影响，揭示肌原纤维蛋白氧化、结构信息、乳化特性之间的内在联系。本研究将为合理认识蛋白质氧化对肉品和肉制品品质特性的影响奠定理论基础，为肉品和肉制品品质控制提供理论和方法的指导。

食物蛋白质可作为活性氧来源及直接受攻击对象，其氧化已成为食品化学领域的研究热点。关于肉蛋白在食品加工中受氧化而引起结构与物化特性变化的研究逐渐得到关注。本项目利用自由基模拟氧化肌原纤维蛋白，研究其结构变化对其功能特性的影响及其氧化机理。项目研究结果表明：（1）利用羟自由基、烷过氧自由基、亚油酸氧化形成的自由基体系和丙二醛（MDA）等自由基体系对肌原纤维蛋白模拟氧化，分析了其氧化规律，探讨其对肌原纤维蛋白氧化程度的影响，顺序为：羟自由基>烷过氧自由基>丙二醛>亚油酸氧化形成的自由基体系。（2）建立了自由基体系浓度与羰基值和巯基的变化方程式，总结其氧化机制，如烷过氧自由基（AAPH）氧化与羰基值的关系为：[蛋白质羰基值] = 2.039 [AAPH] + 5.016（R2 = 0.978），与巯基值的关系为：[巯基值] = -2.727 [AAPH] + 63.22（R2 = 0.999）。利用电泳分析了蛋白质氧化过程中共价键形成规律，蛋白质氧化大多可通过巯基氧化形成二硫键，也可通过其他非二硫键结合。（3）探讨了四种自由基体系氧化作用下肌原纤维蛋白乳化性和凝胶性的变化规律，总结了蛋白质氧化对其功能特性的影响，首次发现在0.6M 盐离子的存在下，肌原纤维蛋白在MDA的氧化下会形成冷凝胶，提出氧化诱导下MDA与肌原纤维蛋白相互作用机理模型。（4）研究了蛋白质氧化对乳液凝胶的形成机制，乳液凝胶形成的前提是肌原纤维蛋白在一定盐离子浓度（0.6M）下形态发生膨胀，MDA作用下界面蛋白与界面/非界面蛋白之间形成强共价键促使网络结构的产生。在适度MDA浓度下（2.5-10mM），油滴被较好地固定在网络间，充当活性填充物，改善了凝胶的网络结构。同时，凝胶结构的改善提高了其氧化稳定性。（5）研究了猪肉肌肉匀浆氧化机理，肌肉匀浆的自氧化在无Fe2+存在下以缓慢及稳定的速度进行，主要源于肌红蛋白的自氧化，而此过程并不引发蛋白及油脂的氧化。Fe2+浓度及体系氧分压均显著影响体系及各组分的氧化。随Fe2+浓度增加，氧消耗速率和C为中心的自由基浓度显著增加，体系氧化稳定性下降；肌红蛋白、油脂及肌原纤维蛋白的氧化相互影响。本项目研究对于阐明蛋白质氧化机制，提高肉品质量品质具有重大的理论意义。项目发表SCI论文6篇，其中JCR一区3篇，二区3篇，参编英文著作1部，成果显著。