蛋白質降解對豬肉制品品質影響的研究進展

耿翠竹++王海濱++崔瑩瑩++胥偉++陳季旺++王琦++熊幼翎

摘 要：蛋白質不僅是生命體最重要的且是除水分外含量最高的組成成分之一，也是食品主要的成分之一。在肉與肉制品中，蛋白質和氨基酸不僅是主要營養素，也是形成產品質構、風味和色澤的物質基礎，并具有乳化、凝膠和穩定等多種功能作用。因此，肉與肉制品中蛋白質的降解會對產品品質有很大的影響。本文主要綜述了豬肉蛋白質的主要種類、蛋白質降解伴隨著的結構和組成的變化、蛋白質降解對豬肉制品品質的影響以及相關的分析測定研究進展，旨在為開展相關研究提供參考。

關鍵詞：蛋白質；蛋白質降解；豬肉制品；品質；分析檢測

A Review of the Influence of Protein Degradation on the Quality of Pork Products

GENG Cuizhu1， WANG Haibin1，2，*， CUI Yingying1， XU Wei1，2， CHEN Jiwang1，2， WANG Qi1， XIONG YoulingL.2，3

（1.College of Food Science and Engineering， Wuhan Polytechnic University， Wuhan 430023， China；

2.Hubei Collaborative Innovation Center for Processing of Agricultural Products， Wuhan 430023， China；

3.Department of Animal and Food Sciences， University of Kentucky， Lexington KY40546， America）

Abstract： Protein is one of the most important and most abundant components next to water in the living body， and it is also one of the main components in foods. In meat and meat products， proteins and amino acids are not only the main nutrients， but also are the material basis of food texture， flavor and color； besides， they have multiple functions， just like emulsifiers， gelling agents and stabilizers. Therefore， protein degradation in meat and meat products will greatly affect the quality. This article summarizes the main types of meat protein， changes in the structure and composition with protein degradation， and the impact of protein degradation on the quality of pork products. Moreover， the recent progress made in the research of related assays is described as well， aiming to provide a reference for related studies.

Key words： protein； protein degradation； pork products； quality； detection and analysis

DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.02.008

中圖分類號：TS251.5 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2016）02-0035-05

引文格式：

耿翠竹， 王海濱， 崔瑩瑩， 等. 蛋白質對豬肉制品品質的影響及其分析研究進展[J]. 肉類研究， 2016， 30（2）： 35-39. DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.02.008. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

GENG Cuizhu， WANG Haibin， CUI Yingying， et al. A review of the influence of protein degradation on the quality of pork products[J]. Meat Research， 2016， 30（2）： 35-39. （in Chinese with English abstract） DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.02.008. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

蛋白質一直是食品化學領域的一個研究熱點。蛋白質因分子質量大小不同會對其化學性質有不同的影響，分子質量較小的蛋白質可溶于水，一般稱之為水溶性蛋白；分子質量偏大、在鹽的作用下能溶于鹽水的一般就稱為鹽溶性蛋白，分子質量再大一些的就不能溶于水了，這些蛋白質既不便于消化，也很難參與反應，就是所謂的營養價值低的粗蛋白[1-2]。在豬肉中，典型的鹽溶性蛋白是肌原纖維蛋白，典型水溶性蛋白是肌漿蛋白。蛋白質降解包括蛋白質的水解和氧化，但在過去幾十年，人們對脂質的研究比較多，而忽視了蛋白質氧化在食品體系中產生并可能造成的影響[3]。蛋白質氧化會導致蛋白質主鏈和氨基酸殘基側鏈的變化，如肽主鏈的斷裂、氨基酸殘基側鏈的羰基化等。有研究表明，蛋白質氧化可以顯著影響干腌火腿的品質，造成硬度增加和多汁性降低，這可能是因為蛋白質溶解性降低和蛋白質之間發生交聯所致[4]。

1 豬肉中蛋白質的分類、性質及結構

豬肉中除水分外的主要組分是蛋白質和脂質，其中肌肉中蛋白質含量高達20%，肌肉中的蛋白質依據其所在肌肉組織上位置的差異可分為4 類，即：肌原纖維蛋白質、肌漿蛋白質、肉基質蛋白質、顆粒蛋白質[5-7]。研究較多的是前三類。

1.1 肌原纖維蛋白

肌原纖維蛋白也稱為鹽溶性蛋白，屬于收縮性蛋白，是肌肉中最重要的蛋白質，約占總蛋白含量的50%[5]，通?？衫秒x子強度大于0.5 mol/kg的高濃度鹽溶液抽提出來，但蛋白質被抽提出來后，又可溶于低離子強度的鹽溶液。屬于這類蛋白質的有：肌球蛋白、肌動蛋白、原肌球蛋白、肌原蛋白、α-肌動蛋白素、M-蛋白等。

肌球蛋白是肌肉中含量最高同時也是最重要的蛋白質，大約占肌原纖維蛋白質的50%，是粗絲的主要成分之一，構成肌節的A帶[8]。肌球蛋白含有2 條相同的長肽鏈和4 條短肽鏈[9]，長肽鏈的分子質量為220 kD，又稱之為重鏈，短鏈也被稱為輕鏈。肌球蛋白含有兩個球狀的頭部和一個桿狀的尾部。肌球蛋白一般不溶于水或微溶于水，在中性鹽溶液中可以溶解，在53 ℃左右能發生凝固形成黏性凝膠，在飽和NaCl或（NH4）2SO4溶液中可鹽析沉淀。肌球蛋白可與肌動蛋白結合形成肌動球蛋白，肌動球蛋白與肌肉的收縮直接有關[8]。

1.2 肌漿蛋白

肌漿蛋白是代謝性蛋白質，主要包含肌溶蛋白、肌紅蛋白、肌漿酶、肌粒蛋白、肌質網蛋白等，這些蛋白溶于水，是肌肉中最容易提取的蛋白質[10]。其中肌溶蛋白屬于清蛋白類的單純蛋白質，存在于肌原纖維之間。肌溶蛋白易溶于水，將肉用水浸透可以溶出；很不穩定，易發生變性沉淀。肌紅蛋白是一種復合性的色素蛋白質，是影響肉色的關鍵性蛋白[11]，由一分子的珠蛋白和一個亞鐵血色素結合而成，為肌肉呈現紅色的主要成分。肌紅蛋白中鐵離子的價態和與氧結合的位置是導致其顏色變化的根本所在。

1.3 肉基質蛋白

肉基質蛋白屬于結締組織蛋白質，是形成肌內膜、肌束膜、肌外膜以及腱的主要成分。包括膠原蛋白、彈性蛋白、網狀蛋白及黏性蛋白等，主要存在于結締組織的纖維和基質中。

膠原蛋白主要存在于白色結締組織中[12]，是構成膠原纖維的主要成分，大約占膠原纖維固形物的85%。膠原蛋白中含有大量的甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸，脯氨酸和羥脯氨酸為膠原蛋白所特有，其他蛋白質幾乎沒有。

2 蛋白質的降解

蛋白質在豬肉加工制品（如臘肉、火腿等腌臘制品）中會發生降解，使蛋白質的化學結構發生一定的變化，同時會產生一些低分子的物質，如肽、氨基酸、醛、有機酸和胺等，這些物質或直接是風味物質或是重要的風味前體物質[6，13-14]。其中，小分子肽類物質和游離氨基酸可以通過Strecker降解或美拉德反應，生成一些揮發性風味物質[15]，對豬肉制品的風味形成具有重要的作用。因此，研究蛋白質的降解規律對于科學認識豬肉制品的品質及風味形成具有重要的意義。

2.1 蛋白質降解產生的結構變化

蛋白質降解導致的結構變化很復雜，如羰基化、肽主鏈的斷裂以及分子間二硫鍵的形成是蛋白質結構變化的基本機制[16]。其中，氨基酸殘基側鏈的羰基化、羥基化等是蛋白質氧化產生的主要變化[1]。

蛋白質降解會導致蛋白聚合物或者碎片的產生。Xiong YoulingL.等[17]發現分子間二硫鍵的形成會導致蛋白質的聚集。吳滿剛等[18]在研究中式香腸時，也發現在其加工過程中蛋白質的相互作用力發生了顯著變化，主要表現為隨著蛋白質氧化的進行，加工后期穩定香腸中蛋白質的作用力主要有氫鍵、疏水作用力和二硫鍵。還有研究發現羰基化[19]以及蛋白質與非蛋白羰基化合物如丙二醛等的共價作用[20-22]也會導致蛋白質分子聚集。蛋白質構象的變化會暴露出一些氨基酸基團，如含硫氨基酸等。

孫為正[22]在研究廣式臘腸加工過程中蛋白質的降解規律時發現，蛋白質相互作用力有顯著變化，二硫鍵的含量顯著升高；這說明二硫鍵穩定蛋白質結構的作用顯著增強；烘烤結束后穩定蛋白質的作用力主要是氫鍵、疏水相互作用和二硫鍵；圓二色譜結果顯示廣式臘腸加工過程中肌漿蛋白的二級結構變化顯著，主要表現為

α-螺旋含量下降而β-折疊含量上升；廣式臘腸的加工過程中肌原纖維蛋白的結構發生顯著變化，紅外光譜和拉曼光譜結果顯示肌原纖維蛋白在加工過程中有重組現象。蛋白質降解在所有的這些變化中起到關鍵作用。

2.2 蛋白質降解產生的成分變化

大量研究資料表明，各種豬肉制品在其加工過程中，因加工時間的不同，蛋白質都會發生不同程度的降解，其他一些相關含氮化合物的含量也會發生變化[23]。同時，在豬肉制品的加工過程中，蛋白質中的肌原纖維蛋白和肌漿蛋白均得到降解，表現為大分子物質種類和含量減少，產生了多種小分子物質，這種降解主要是由組織蛋白酶引起。蛋白質發生的主要生化化學反應大致如圖1所示。

圖 1 蛋白質降解過程示意圖

Fig.1 Schematic diagram of protein degradation process

Martin等[24]研究火腿的蛋白質降解規律時發現，火腿中的肽、含氮化合物及羰基化合物的含量只在火腿加工的最初階段呈現上升趨勢，而非蛋白態氮和多肽的含量在火腿的整個加工過程中都處于上升，同時還發現在火腿的整個加工過程中氨基酸的含量呈現先上升隨后持續下降的趨勢。

孫為正[22]研究發現非蛋白態氮主要是蛋白質的降解產物，其對風味形成起著非常重要的作用。經分析，在臘腸的整個加工過程中肌原纖維蛋白和肌漿蛋白的含量顯著下降的原因主要有兩個：一是熱作用導致這兩種蛋白變性，改變了它們的溶解性，從而變成堿溶性蛋白；二是因為它們發生了降解變成非蛋白態氮。

Toldra等[25]從西班牙干腌火腿中提取肌漿蛋白，對其進行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳，通過分析電泳圖譜發現，肌漿蛋白在干腌火腿加工的3.5 個月內會發生顯著降解，之后的加工階段內降解不顯著。圖譜顯示，肌漿蛋白降解主要產生分子質量在25～45 kD和14～21 kD兩個范圍內的蛋白質片段和多肽。

Cordoba等[26]從Berina火腿中提取肌原纖維蛋白并研究其降解情況時發現，在火腿加工過程中分子質量為27、92.5、140、160、220 kD的蛋白質片段逐漸降解，形成一些小分子的多肽和蛋白質片段，在最終成品火腿中上述片段幾乎完全消失；同時發現肌原纖維蛋白在火腿腌制期和晾曬期的降解最為顯著。大量研究表明，在火腿制品的加工過程中蛋白質會發生顯著地降解，并且在肌肉蛋白質中，肌漿蛋白質的降解作用最為顯著[22]，其次是肌原纖維蛋白，而肉基質蛋白在火腿的整個加工過程中降解都不顯著[27]。

2.3 蛋白質降解對豬肉制品品質的影響

2.3.1 蛋白質降解對豬肉制品品質的不利影響

肌肉蛋白質除了參與肌肉的收縮，與肌肉的嫩度有關外，還與肉制品的流變學特性有著密切的關系[10]。肌肉蛋白質的降解會造成蛋白質分子結構的變化，從而對肉制品的流變特性有很大的影響。由于分子結構發生變化改變了原有的穩定性，所以會對肉制品的品質造成不利的影響。

豬肉制品中蛋白質降解的影響具有二重性，主要取決于具體的降解條件。有研究發現肌原纖維蛋白的凝膠和乳化可以在較弱氧化環境下得到提高，但過度氧化后蛋白質的過度聚集反而會導致凝膠結構和剛性變差[28]。pH值的變化對蛋白質的凝膠結構也有類似影響[29]。

豬肉制品的持水性除了受pH值變化、蒸煮、腌制等因素的影響外，還與肌肉中蛋白質氧化也有密切關系。有研究者發現高氧氣調包裝貯藏增加了肉的滴水損失，降低了其多汁性[30]。但是肉制品失水會造成經濟損失，還對豬肉及其制品的顏色、風味和組織狀態有很大的影響。潘君慧等[31]也發現蛋白質氧化會使肌肉組織解凍汁液流失率增加、持水力下降。因此，在實際生產中，要盡量采取措施控制蛋白質氧化的發生，減少其帶來的不必要損失。

2.3.2 蛋白質降解對豬肉制品品質有利的影響

當然，蛋白質降解也能對一些肉制品的品質帶來很多有利的影響，在豬肉制品中，蛋白質的降解產物主要對肉制品的風味形成有重要作用。

竺尚武等[32]在金華火腿風味物質的研究中表明，水溶性含氮物質是主要的水溶性風味物質的來源，金華火腿成品干基中游離氨基酸總量是鮮肉含量的15.2 倍，干基中游離谷氨酸的含量是鮮肉含量的61.8 倍，其中游離谷氨酸的含量是谷氨酸鮮味閾值的18 倍，其他氨基酸也是如此。

Toldra等[33]在對西班牙火腿的研究中發現，谷氨酸等11 種氨基酸的含量與火腿加工時間的長短有很大的相關性，加工時間越長，游離氨基酸的含量相對越高，從而使火腿的風味越濃郁。

游離氨基酸能通過降解作用或與其他物質發生反應生成重要的揮發性風味物質[34]，如醇、醛、酮、酯等，而大量揮發性化合物和水溶性含氮物質構成了干腌火腿的特殊風味[35]。

3 蛋白質降解相關的分析檢測指標及其研究

蛋白質降解造成的分子結構和理化性質變化很復雜，主要是水解和氧化作用產生的變化，包括羰基化、分子間二硫鍵的形成、巰基的形成、粒徑的變化等；蛋白質的主要降解產物是一些小分子物質，如肽、氨基酸、醛、有機酸和胺等，其中的肽和氨基酸不僅是重要的呈味物質，還是主要的風味前提物質，因此，檢測這些小分子物質的含量是分析蛋白質降解情況的重要方法。下面介紹幾個重要的蛋白質降解相關的指標分析方法。

3.1 硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARs）值的測定

測定TBARs值的實質是油脂氧化產物丙二醛與2-硫代巴比妥酸發生呈色反應，生成的化合物在532 nm波長處有最大吸收值，利用此性質測出丙二醛含量，從而推導出油脂酸敗的程度，現在也有研究者將這個指標用于蛋白質的氧化產物的測定。潘君慧[31]測定TBARs值的方法是，取經完全解凍后的樣品，剔除肉塊表面的筋、腱、膜、皮及脂肪，用斬拌機至少斬拌兩次，混合均勻，稱取適量樣品，加入一定量含三氯乙酸、沒食子酸丙酯、EDTA的混合溶液，均質，過濾，將2-硫代巴比妥酸溶液與等體積的濾液混合，沸水浴，在對應波長下測吸光度，結果以樣品中丙二醛含量計。

Ulu[36]檢測TBARs的方法是，稱取適量樣品，加入一定量三氯乙酸和丁基羥基茴香醚，均質、過濾、定容，取部分濾液于試管中，加入硫代巴比妥酸，水浴加熱1 h后，冷卻，在532 nm波長下測吸光度?？瞻子萌ルx子水代替。均質前加入磺胺。結果以樣品中丙二醛含

量計。

以上將國內外較常用的測TBARs值的方法各列了一種，經比較可知兩種方法都是用三氯乙酸沉淀蛋白質以除去其影響后，再使蛋白質降解產物中的丙二醛與硫代巴比妥酸發生顯色反應。但樣品不同，所以樣品前處理中加入的輔助試劑有所差異，但基本的操作流程都大同小異。

3.2 羰基值的測定

蛋白質的氧化一般采用羰基值表征。Levine等[37]檢測羰基含量的方法是，將蛋白質溶液與含2，4-二硝基苯肼的鹽酸溶液混合于聚乙烯離心管中，常溫下反應一段時間?？瞻讟悠贩磻褐胁缓?，4-二硝基苯肼。然后加入三氯乙酸，振蕩、離心、去沉淀，蛋白沉淀用乙醇-乙酸乙酯溶液洗滌后，將蛋白質懸浮于鹽酸胍溶液中，水浴保溫。以空白為對照讀取樣品在370 nm波長處的吸光度，蛋白質羰基濃度用摩爾消光系數22.0 mmol/（L·cm）來計算。

3.3 粒徑分布的測定

應用動態光散射儀，測定在恒溫過程中肌原纖維蛋白粒徑分布。儀器參數設定為：在633 nm激光波長下檢測（檢測溫度173 ℃）[31]，多次掃描，結果取平均值。

3.4 游離氨基酸含量的測定

現在測定游離氨基酸含量比較常用的方法是高效液相色譜法，色譜條件大同小異，但樣品的前處理卻大有不同。

樣品前處理：取經24 h解凍后的樣品，剔除肉塊表面的筋、腱、膜、皮及脂肪，用斬拌機至少斬拌兩次，混合均勻。取混勻的樣品至少200 g，冷凍干燥48 h，真空包裝備用。檢測方法：取適量經冷凍干燥的樣品→

加4 mL甲醇→振蕩30 min→溶液置于-26 ℃保存至少10 h→1 300 r/min離心16 min→取上清液1 mL，在室溫下用空氣吹干→加2 mL乙醇→振蕩30 min→溶液置于

-26 ℃保存至少10 h→1 300 r/min離心16 min→取上清液，在室溫下用空氣→加0.2 mL蒸餾水→振蕩30 min→溶液置于-26 ℃保存至少10 h→1 300 r/min離心16 min→取上清液→過0.45 μm水相膜→Waters高效液相色譜法分析。

竺尚武等[32]測定游離氨基酸的方法是，樣品切碎，烘干粉碎，取適量粉樣溶于乙醇中，水浴萃取，取上清液，重復上述步驟3 次，用乙醇洗滌殘渣，濾液并入上述上清液中，水浴除去溶液中的乙醇，將除去乙醇的溶液移入分液漏斗中，加乙醚萃取脂肪，取水層，水浴蒸干備用，用鹽酸溶解定容，離心，取上清液上機。

顯然，第1種方法比第2種方法復雜很多，但第1種方法測得的結果更精確，若需精確測定游離氨基酸含量，可選用第1種方法，若只需得出游離氨基酸的大致含量，第2種方法更簡練。

3.5 呈味肽的分離純化和測定

一般用膜分離的方法分離純化不同分子質量的肽。Buscaihon等[38]提取肽的方法是：取經完全解凍后的樣品，剔除肉塊表面的筋、腱、膜、皮及脂肪，用斬拌機至少斬拌兩次，混合均勻，稱取適量樣品，加入檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液，在冰浴中高速勻漿，冷藏放置2 h后，冷凍離心，過濾，用緩沖液定容。一部分用凱氏定氮法測定可溶性總氮，另外一部分用于肽的膜分離。

陶正清等[39]純化呈味肽的方法是：提取液經聚丙烯濾膜（50 mm）過濾后，用分子質量截留3 000 D的超濾膜在25 ℃、0.4 MPa的條件下進行超濾，收集通過超濾膜的濾液組分。濾過液在相同條件下通過分子質量截留200 D的納濾膜，收集納濾膜截留的濃縮液組分。將上述步驟得到的分子質量在200～3 000 D之間的呈味肽濃縮液冷凍干燥，-20 ℃保藏備用，用電子舌測定味道。

4 結 語

蛋白質一直是食品化學中經久不衰的研究對象，它不僅在人體內有重要的生理功能，對肉與肉制品的品質也有不可替代的重要影響。蛋白質的降解對肉與肉制品的影響具有二重性，一方面蛋白質降解有使鮮肉變色，蛋白質微觀結構受到破壞，肉及肉制品持水能力降低，降低蛋白質的凝膠結構和剛性等弊端，所有這些弊端嚴重影響肉與肉制品的加工性能和營養品質，所以從這個角度來講應盡量采取措施控制食品中蛋白質降解的發生，以防止帶來不必要的損失；另一方面，蛋白質降解能產生肽類、氨基酸等小分子物質，這些小分子物質不僅是重要的呈味物質，也是主要的風味前體物，故而蛋白質降解可使豬肉制品產生特殊的風味?，F代生活水平越來越高，人們早已不能滿足吃飽的基本要求，更加注重的是吃好，因此，近年來，越來越多的人著手研究由蛋白質降解形成的不同風味的食品。蛋白質降解的弊端不容忽視，益處亦值得有效利用，但如何在兩者之間尋求平衡點在今后的研究中應引起重視；另外，肌肉蛋白質種類較多，不同類型的蛋白質的降解規律及對肉品質量影響的大小和差異在哪里？蛋白質降解與脂質降解的關系如何？這些問題也值得研究。因此對肉與肉制品中蛋白質的降解途徑及其降解產物進行深入系統地研究，對于分析了解肉與肉制品蛋白質的性質、優化確定肉與肉制品加工和貯藏工藝技術具有重要的意義。

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