多酚与猪肉肌原纤维蛋白互作对蛋白氧化和功能特性的影响及机理

Protein oxidation is one of the main causes of quality deterioration in meat and meat products because it leads to discolouration, functionality deterioration, off-flavours, and loss of nutrients. Polyphenolics from plant materials are good sources of natural antioxidants due to their remarkable inhibitory effect on protein oxidation. However, the interaction mechanisms between polyphenolics and myofibrillar protein and the effects of the polyphenolics- myofibrillar protein interactions on the inhibition of protein oxidation and the protein functionality are still not completely understood. Therefore, the polyphenolics which possess inhibitory effects both on protein oxidation and lipid oxidation of pork patties are selected; to identify the polyphenolics-myofibrillar protein interaction mechanisms and elucidate their contributions to the inhibitory effects of polyphenolics on protein oxidation and related mechanisms, the structural changes, protein aggregation and surface characteristics of myofibrillar protein added different concentrations of polyphenolics are investigated by spectroscopy and chromatogram technology; based on above investigations, the changes of solubility, emulsifying properties and gelling properties of myofibrillar protein are determined to reveal the correlation between the polyphenolics-myofibrillar protein interactions and the protein functionality. The present research provides theoretical foundation for clarifying the mechanisms related to the effect of polyphenolics on inhibition of protein oxidation and protein functionality; and also provides theoretical and applied guides for avoiding protein oxidation and improving protein functionality during processing of meat and meat production.

蛋白氧化能够导致肉及肉制品的功能性质下降、风味变坏和营养物质损失，是造成肉及肉制品品质劣变的主要原因。植物来源的多酚类天然抗氧化剂具有抑制蛋白氧化的作用，但多酚与肌原纤维蛋白的作用方式以及二者相互作用对抑制蛋白氧化有何贡献和对蛋白功能特性有何影响还不明确。因此，本项目首先筛选对猪肉蛋白氧化和脂肪氧化同时具有抑制作用的多酚物质；然后借助光谱、色谱等技术检测添加不同浓度多酚的肌原纤维蛋白的结构特性、聚集状态和表面特征，明确多酚与肌原纤维蛋白的主要作用力和结合方式，阐明二者相互作用对多酚抑制蛋白氧化的贡献度和相关机理；在此基础上，检测多酚与肌原纤维蛋白作用后蛋白溶解性、乳化性和凝胶特性的变化情况，揭示二者相互作用与蛋白功能特性变化之间的内在联系。本研究可为合理认识多酚抑制蛋白氧化的机理及其对蛋白功能特性的作用奠定一定的理论基础，为在实际生产过程中防止蛋白氧化和改善蛋白功能特性提供理论和应用指导。

本项目研究了多酚（槲皮素、儿茶素、芦丁、没食子酸）对冷藏猪肉脂肪和蛋白氧化的抑制作用以及对肉糜品质的影响，进一步研究了多酚与蛋白相互作用后对蛋白质结构和功能特性的影响及相关机理。项目研究结果表明：（1）四种多酚均显著降低了脂肪氧化程度，减少了总巯基的损失，在一定程度上减少羰基化合物的生成，但高浓度芦丁反而促进了羰基氧化产物的生成；对表面疏水性的增加具有一定的抑制作用；影响蛋白二级结构中α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲结构的含量；槲皮素和芦丁能有效降低猪肉糜蒸煮损失，但儿茶素和没食子酸加大了肉糜的蒸煮损失；多酚对肉糜的质构特性和色泽也具有一定的改善作用；（2）低浓度儿茶素导致蛋白质的表面疏水性略有降低，高浓度导致表面疏水性增加，而其他三种多酚在各个浓度下均导致表面疏水性有不同程度的增加；四种多酚均导致蛋白质的巯基发生不同程度的降低；儿茶素促进了蛋白荧光强度的增加，其他三种多酚均降低了荧光强度；四种多酚对二级结构中α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲结构含量的影响不同；（3）儿茶素和没食子酸促进了蛋白质溶解，槲皮素与芦丁则降低了蛋白质的溶解度；儿茶素和没食子酸导致蛋白凝胶微观结构变差，低、中浓度的槲皮素和芦丁使蛋白凝胶微观结构更加致密，而高浓度时微观结构变差；中、高浓度儿茶素和没食子酸导致蛋白凝胶强度和保水性下降，而槲皮素和芦丁除最大浓度外，其他浓度均增强了蛋白凝胶强度和保水性；低浓度儿茶素和没食子酸对蛋白流变特性影响较小，中、高浓度使蛋白流变曲线失去典型的形状，低、中浓度槲皮素和芦丁对蛋白流变特性具有改善作用，高浓度下蛋白流变曲线失去典型的形状。该项目的研究成果可为合理认识多酚与肌原纤维蛋白相互作用对蛋白氧化和蛋白功能特性的影响奠定一定的理论基础，为肉和肉制品品质控制提供理论和方法指导。