大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院吳雨奇等利用芬頓氧化模型模擬金屬離子誘導(dǎo)的肌原纖維蛋白體外氧化，探究了這一過(guò)程中植物多酚對(duì)肌原纖維蛋白生成羰基的抑制作用；提出了相對(duì)于巰基含量，總羰基含量和特征羰基α-氨基己二酸半醛（α-amino adipic semialdehyde，AAS）含量對(duì)衡量肌原纖維蛋白羰基化程度更具有代表意義。

Introduction

肌纖維蛋白質(zhì)占肉類(lèi)蛋白質(zhì)總量的一半以上，其功能特性包括水結(jié)合、凝膠化和乳化，決定著肉類(lèi)和肉制品的感官。然而肌纖維蛋白在肉類(lèi)加工和貯藏過(guò)程中很容易被氧化，一旦氧化，其功能特性就會(huì)嚴(yán)重受損，導(dǎo)致肉類(lèi)感官質(zhì)量下降。金屬離子催化的芬頓氧化被認(rèn)為是肉類(lèi)加工和貯藏過(guò)程中蛋白質(zhì)氧化的主要途徑。肌纖維蛋白質(zhì)的凝膠特性可能會(huì)因功能性硫醇基團(tuán)的喪失、羰基的形成、蛋白質(zhì)的過(guò)度交聯(lián)和蛋白質(zhì)的不均勻聚集而降低，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的形成，導(dǎo)致保水性降低和食用品質(zhì)下降。

抗氧化劑被廣泛用于抑制肉制品加工和貯藏過(guò)程中的蛋白質(zhì)氧化，其可能的作用機(jī)制包括清除氧氣、螯合金屬離子和中和自由基。合成抗氧化劑具有有效的抗氧化特性，但它們也存在消費(fèi)者提出的潛在安全問(wèn)題，包括致癌性、細(xì)胞毒性、誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和干擾內(nèi)分泌的影響。與合成抗氧化劑相比，天然抗氧化劑的特點(diǎn)是安全無(wú)毒。植物多酚是通過(guò)不同的生物合成途徑產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，具有各種生物活性，是公認(rèn)的一類(lèi)天然抗氧化劑，既安全又易于從豐富的原材料中獲取。鑒于消費(fèi)者越來(lái)越擔(dān)心合成抗氧化劑可能帶來(lái)的不良影響，天然抗氧化劑正受到市場(chǎng)和研究的極大關(guān)注。

巰基和羰基的定量已被廣泛用作蛋白質(zhì)氧化的指標(biāo)。然而植物多酚在氧化成醌類(lèi)化合物時(shí)也會(huì)與蛋白質(zhì)的巰基相互作用，導(dǎo)致這些基團(tuán)的耗竭。因此評(píng)估巰基可能會(huì)對(duì)植物多酚在蛋白質(zhì)氧化過(guò)程中的抗氧化活性產(chǎn)生誤導(dǎo)性結(jié)論。相比之下蛋白質(zhì)羰基化代表了蛋白質(zhì)氧化的最重要結(jié)果，可以可靠地描述蛋白質(zhì)氧化的程度。此外，AAS被認(rèn)為是蛋白質(zhì)氧化的可靠特異性標(biāo)記物，在闡明氧化途徑方面具有巨大潛力。因此，AAS的定量能夠更好地理解植物多酚對(duì)蛋白質(zhì)羰基化的潛在抑制機(jī)制。常用多酚（如綠原酸（chlorogenic acid，CA）、沒(méi)食子酸（gallic acid，GA）和表兒茶素（epigallocatechin gallate，EGCG）表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯）對(duì)肌纖維蛋白羰基化的保護(hù)作用研究較少。因此探討各種天然多酚對(duì)肌纖維蛋白氧化，尤其是羰基形成的抑制作用對(duì)肉制品品質(zhì)調(diào)控具有重要的意義。

Results

1肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)變化

肌原纖維蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)果顯示酚類(lèi)化合物的添加略微增加了肌原纖維蛋白質(zhì)的摩爾橢圓度。多酚和肌原纖維蛋白之間的相互作用主要分為不可逆的共價(jià)相互作用和可逆的非共價(jià)相互作用。這2 種相互作用可同時(shí)影響肌原纖維蛋白的氧化。因此酚類(lèi)化合物的存在可能有助于通過(guò)抑制蛋白質(zhì)氧化來(lái)抑制肌原纖維蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)的展開(kāi)，同時(shí)酚類(lèi)抗氧化劑中羥基的存在可能會(huì)影響羰基和氨基之間氫鍵的穩(wěn)定性。

圖1植物多酚對(duì)體外金屬離子催化肌原纖維蛋白氧化二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

肌原纖維蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)果顯示，2,6-二叔丁基對(duì)甲酚（butylated hydroxytoluene，BHT）組的肌纖維蛋白的熒光強(qiáng)度明顯較高，這可能是因?yàn)锽HT對(duì)蛋白質(zhì)氧化有顯著的抑制作用。此外，還觀察到酚類(lèi)化合物組的熒光強(qiáng)度進(jìn)一步降低，CA組的熒光強(qiáng)度最低，GA組的熒光強(qiáng)度與EGCG組相似。同時(shí)與對(duì)照組相比，使用多酚類(lèi)化合物處理的各組還觀察到了峰值的重新移動(dòng)，其中色氨酸發(fā)射的最大吸收峰（λmax）對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)從342.0 nm移動(dòng)到345.0 nm。

圖2植物多酚對(duì)體外金屬離子催化肌原纖維蛋白氧化三級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

2肌原纖維巰基損失

添加酚類(lèi)化合物后，總巰基和游離巰基的含量明顯降低（P＜0.05）。CA組的總巰基含量為7.59 nmol/mg，游離巰基含量為4.28 nmol/mg。GA組的這2 個(gè)數(shù)值分別為5.13 nmol/mg蛋白質(zhì)和3.22 nmol/mg蛋白質(zhì)。EGCG組的總巰基含量和游離巰基含量分別為3.46 nmol/mg和1.12 nmol/mg。與對(duì)照組相比，在使用這些多酚處理的組別中觀察到巰基含量下降。研究結(jié)果表明，與CA或GA組相比，EGCG芳香環(huán)上的羥基越多，巰基的損失就越大。

A.總巰基含量；B.游離巰基含量。

圖3植物多酚對(duì)體外金屬離子催化肌原纖維蛋白氧化巰基含量的影響

3肌原纖維蛋白氧化

對(duì)照組的總羰基含量為3.95 nmol/mg，與之相比用酚類(lèi)化合物處理的組的總羰基含量顯著降低（P＜0.05）。這一發(fā)現(xiàn)表明所有3 種酚類(lèi)化合物都能抑制羰基的形成?？傯驶侩S多酚類(lèi)型的不同而變化，與其他2 種酚類(lèi)化合物相比，CA組的總羰基含量最低，為1.50 nmol/mg，而GA組的總羰基含量最高。值得注意的是，BHT對(duì)照組的總羰基含量低于多酚類(lèi)化合物組，為0.93 nmol/mg。

圖4植物多酚對(duì)體外金屬離子催化肌原纖維蛋白氧化總羰基含量的影響

對(duì)照組AAS和賴(lài)氨酸正亮氨酸（lysinonorleucine，LNL）的含量分別為21.00 pmol/mg蛋白質(zhì)和2.35 pmol/mg蛋白質(zhì)。CA組的AAS（15.73±1.75 mmol/mg蛋白質(zhì)）和 LNL（1.69±0.09 mmol/mg蛋白質(zhì)）含量最低，而EGCG組的AAS（25.03±0.83）mmol/mg蛋白質(zhì)）和LNL（3.14±0.41mmol/mg蛋白質(zhì)）含量最高。同時(shí)，GA組和BHT組的AAS和LNL水平與對(duì)照組相似。研究表明，CA能抑制AAS和LNL的生成，而EGCG則能促進(jìn)這些化合物的生成。

圖5植物多酚對(duì)體外金屬離子催化肌原纖維蛋白氧化AAS含量（A）和LNL含量（B）的影響

Conclusion

研究表明，在芬頓氧化體系中，肌纖維蛋白與幾種植物多酚之間可能存在復(fù)雜的相互作用。一方面，這些多酚普遍具有抗氧化能力，可防止蛋白質(zhì)羰基化，另一方面，它們還顯示與肌纖維蛋白發(fā)生了加成反應(yīng)，導(dǎo)致巰基和游離氨基的損失，最終可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解度的降低以及二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)的改變。蛋白質(zhì)羰基和AAS可被視為檢測(cè)肉類(lèi)和肉制品中植物多酚抗氧化能力的合適指標(biāo)，而測(cè)定巰基可能會(huì)得出誤導(dǎo)性結(jié)論。研究還強(qiáng)調(diào)了某些類(lèi)型的酚類(lèi)化合物在體外金屬催化氧化過(guò)程中可能會(huì)表現(xiàn)出促氧化活性，例如EGCG可促進(jìn)蛋白質(zhì)中AAS的生成。

Abstract

This study aimed to investigate the effects of several common phenolic compounds on protein oxidation of myofibrillar protein after

in vitro

metal-catalyzed oxidation. Suspensions of pig myofibrillar proteins containing one of the three phenolic compounds, chlorogenic acid (CA), gallic acid (GA), or epigallocatechin gallate (EGCG) were oxidized for 24 h using a Fenton oxidation system. Suspensions with butylated hydroxytoluene and a group with no phenolic compounds were considered as control. Various markers for protein oxidation were measured, including total carbonyl, total sulfhydryl and free sulfhydryl, total free amino group, and particularly, two specific markers for protein carbonylation, namely, α-amino adipic semialdehyde (AAS) and lysinonorleucine (LNL) were also determined. Meanwhile, protein solubility, circular dichroism spectrum, and tryptophan fluorescence were also analyzed for the consequences of protein oxidation. Results showed that all three plant polyphenols exhibited a significant inhibitory effect on carbonyl formation. Concurrently, these plant polyphenols engaged in addition reactions with myofibrillar proteins, leading to a reduction in the levels of total sulfhydryl and free amino groups. This reduction further influences the alterations in the secondary and tertiary structures of the proteins. Consequently, the levels of carbonyls and AAS content in proteins may serve as more precise indicators of the antioxidant capacity of polyphenols in meat products in comparison to sulfhydryl content. It’s worth stating that EGCG exhibits a unique ability to promote the formation of AAS, distinguishing it from other plant polyphenols.

引文格式

Wu Y, Wang W, Zhao Y, et al. Effects of different phenolic compounds on the oxidative stability of myofibrillar proteins after

in vitro

metal-catalyzed oxidation. Food Science of Animal Products, 2025, 3(3): 9240123. https://doi.org/10.26599/FSAP.2025.9240123

作者介紹

李勝杰 副教授

大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院

李勝杰，男，副教授，碩士生導(dǎo)師。2016年獲得瑞典農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)博士學(xué)位。2016年12月入職大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，主要從事食品科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作，研究方向主要聚焦肉品科學(xué)與技術(shù)方向的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究。入選遼寧省“百千萬(wàn)人才工程”萬(wàn)層次（2020年），大連市青年科技之星（2021年），大連市高層次人才（高端人才，2022年）。先后主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃3 項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)基金3 項(xiàng)，省市級(jí)科研項(xiàng)目2 項(xiàng)，解決了多項(xiàng)肉品加工領(lǐng)域的技術(shù)難題，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在國(guó)內(nèi)外權(quán)威刊物發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，申請(qǐng)或授權(quán)專(zhuān)利10余件。

吳雨奇 碩士研究生

大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院/國(guó)家海洋食品工程技術(shù)研究中心

吳雨奇，女，大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院/國(guó)家海洋食品工程技術(shù)研究中心碩士。主要從事研究領(lǐng)域：肉制品加工過(guò)程中的蛋白質(zhì)劣變因素及其調(diào)控。參與國(guó)自然基金面上項(xiàng)目1 項(xiàng)、國(guó)家“十四五”項(xiàng)目1 項(xiàng)。

文章內(nèi)容由作者團(tuán)隊(duì)提供。

編輯：閻一鳴； 責(zé)任編輯：劉莉