迷迭香酸对猪肉肌原纤维蛋白氧化交联作用机制的研究

Protein fractions modification and conformation are changed by their cross-linking under oxidative stress, which induce negative effects on meat processing properties and consequently impair quality of resulting products. Natural antioxidants (e.g.: phenolic compounds) have the capacity of scavenging free radicals to protect the quality of meat products. However，the Michael addition reaction can be occurred between oxidized phenol and free thiol group on the proteins, forming protein cross-linking polymerization mediated by polyphenol, which strongly effects the structure and functions of proteins. In this study, rosmarinic acid, which widely exists in plant extracts, and and pork myofibrillar proteins are subjected to their intrinsic oxidative conditions severing as a model to study the effect of rosmarinic acid on the protein fractions, structure, and functional properties, explore the molecular behavior of the adducts, thiol groups and cross-link under oxidation and further induce their mode of action, In understand the adduct formation rules, achieve the control strategy of protein cross-linking. The study focuses on the protein cross-linking mechanism added with rosmarinic acid under oxidative stress, the development of the addition reaction of protein cross-linking effecting theory, but also provides scientific basis for the research and development of new and efficient meat products of natural antioxidants.

蛋白氧化交联能够引起蛋白组分修饰及构象变化，从而对肉制品的品质和加工性能造成负面影响。多酚类天然抗氧化剂能够有效清除自由基，实现保护肉制品品质的作用。然而多酚与蛋白巯基之间发生加成反应，形成以多酚介导的蛋白交联聚合物，对蛋白的结构与功能产生显著的影响。本研究以植物提取物中广泛存在的天然多酚迷迭香酸以及猪肉肌原纤维蛋白为研究对象，通过构建蛋白模拟氧化体系，研究多酚对蛋白组分修饰、结构与功能特性的影响，深入探讨蛋白-迷迭香酸加合物、蛋白巯基以及氧化交联之间的分子作用机制，从而把握加合物形成规律，实现蛋白交联的调控策略。该研究关注迷迭香酸与蛋白氧化交联的作用机制，发展了加成反应影响蛋白交联的理论，同时也为新型高效的肉制品天然抗氧化剂的研究与开发提供科学基础。

植物多酚抗氧化剂在肉制品中应用日益广泛，多酚在抗氧化过程中与蛋白形成加合物，这些加合物从蛋白结构、凝胶性能以及营养与安全等方面影响着肉制品的品质。本研究选取迷迭香酸与猪肉蛋白在氧化条件下发生加合反应，通过质谱分析技术对迷迭香酸加合的蛋白及其位点进行全面分析鉴定，67个蛋白质发生迷迭香酸加合反应，共检测到75个迷迭香酸加合的多肽。这些蛋白质广泛分布在肌原纤维蛋白、肌浆蛋白及跨膜蛋白中，不仅影响肉制品凝胶性能，而且参与了多种生物代谢途径，如糖酵解、嘌呤代谢等。另外，通过不同浓度的迷迭香酸对猪肌原纤维蛋白进行处理，探讨多酚-蛋白加合产物的形成规律及其对凝胶性能的影响机制。研究结果表明，随着迷迭香酸浓度的增加，α-螺旋和β-折叠显著减少，而β转角和无规卷曲显著增加；中低浓度（0.05和0.25mM）迷迭香酸对样品的凝胶强度及蒸煮损失影响均不显著，而高浓度（1.25mM）的迷迭香酸则显著影响样品的蒸煮损失及凝胶强度；在中低浓度的迷迭香酸处理下，形成的加合物能够促进蛋白之间的交联，对蛋白质凝胶性能产生积极作用；而高浓度的迷迭香酸形成的加合物封锁蛋白巯基，阻碍蛋白凝胶网络的形成，从而降低了凝胶强度和持水性能。最后，模拟氧化体系下，制备得到迷迭香酸与谷胱甘肽的加合物，以LO-2细胞系为处理对象，研究其自由基清除能力、细胞毒性、相关抗氧化酶的表达水平以及细胞周期与细胞凋亡，从而对加合物的抗氧化性及安全性进行有效评估。研究结果表明，加合物具有与迷迭香酸相似的抗氧化能力，而加合物的细胞毒性显著低于迷迭香酸，细胞增值的抑制作用明显低于迷迭香酸处理组，具有高度的安全性。本研究为肉类工业中安全有效地应用多酚类抗氧化剂提供理论依据；同时，多酚-蛋白加合物影响凝胶性能的理论也启发了我们从分子水平调控肉制品功能与特性的研究思路。