食品界

Food Chem. : X| 丁香酚对羟基自由基诱导的氧化应激下的肌原纤维蛋白结构和胶凝性能的影响

近日，黑龙江八一农垦大学食品学院陈洪生教授团队，在Food Chemistry: X (Q1, IF: 6.1)期刊上发表了题为“Effects of eugenol on the structure and gelling properties of myofibrillar proteins under hydroxyl radical-induced oxidative stress”的研究论文。黑龙江八一农垦大学食品学院硕士研究生潘德胤和博士研究生马金明为论文的第一作者，黑龙江八一农垦大学食品学院陈洪生教授为论文的通信作者。

肉制品由于其含有丰富的优质蛋白质，主要是肌原纤维蛋白（MPs）、肌浆蛋白和基质蛋白，在人类营养中发挥着重要作用。MPs的乳化、凝胶化和保水性能是加工肉制品中最重要的功能特性。然而，MPs的凝胶形成能力在生肉的加工和储存过程中特别容易受到氧化的影响，这是由于大量的内源性促氧化过渡金属（如铁和铜）、肌肉组织中的血红蛋白和多不饱和脂肪酸，以及在加工过程中进入肉类的分子氧。因此，氧化环境是导致蛋白质构象和聚集变化的主要因素，这也影响了蛋白质的功能特性。在肉制品加工中，有3种常见的蛋白质氧化系统：羟自由基氧化体系、脂肪氧化产物诱导的氧化体系和高铁肌红蛋白氧化体系，其中羟自由基氧化体系，被认为是活性氧自由基中最常用，且应用最广泛的自由基。

科学家研究各种以减少蛋白质氧化，从而改善肉制品中蛋白质功能特性的方法。当前，作为合成抗氧化剂的天然替代品，香料和草药在各种食物系统中抑制脂肪和蛋白氧化的能力已经被广泛报道。在蛋白类食品中，植物酚类物质可以通过非共价键和共价键与蛋白质相互作用，改变蛋白质的官能团、结构稳定性、聚集性和溶解度，从而导致功能改变，尤其是凝胶特性是加工肌肉食品中最重要的质地形成特性。

丁香酚（EG）是丁香中最活跃的成分之一，具有优异的抗氧化性能。这种天然活性物质也因其抗菌、防腐、镇痛和麻醉特性而受到重视。在肉类工业中，EG通常被添加到饲料中，以减少脂肪氧化和色素降解，提高肉类的抗氧化活性。然而，在现有文献中，探讨EG对MPs氧化稳定性和凝胶特性的影响还鲜见报道。本研究以EG为研究对象，探讨其与MPs互作后对氧化自由基的抵御能力，实验测定了蛋白的物理、化学、结构和流变特性等指标，旨在阐明EG对凝胶特性的保护作用及其与蛋白互作的潜在机制。

机氧化条件下肌原纤维蛋白（MPs）与丁香酚（EG）相互作用机制示意图

在这项研究中，作者探讨了不同浓度的丁香酚（EG：0、5、20 和 50 mg/g protein）在羟基自由基氧化体系下对猪肌原纤维蛋白（MPs）结构和凝胶特性的影响。结果表明，与氧化的MPs相比，添加高浓度EG（50 mg/g protein）可明显降低羰基含量，提高荧光强度和表面疏水性，并保护MPs的二级结构。此外，高浓度组明显提高了储能模量（G′）、凝胶强度和持水能力（WHC），并显著阻碍了氧化诱导的MPs凝胶中不易流动水向自由水的转化，有利于形成更紧凑、更均匀的三维网络结构。此研究验证了EG的加入能有效改善氧化MPs的凝胶质量，并成功地延缓氧化对肌肉蛋白质结构的损伤。

这项研究结果有助于了解EG在氧化条件下对肉类体系的影响，并为改善肉类蛋白的功能特性提供途径。

部分结果展示

图1. 氧化条件下不同浓度的丁香酚（EG）处理的肌原纤维蛋白（MPs）的凝胶强度（a）、储能模量G′（b）、持水能力（WHC）（c）和T₂弛豫时间曲线（d）的变化

图2. 氧化条件下不同浓度的丁香酚（EG）处理的肌原纤维蛋白（MPs）的二级结构（a）和三级结构（b）的变化

图3. 氧化条件下不同浓度的丁香酚（EG）处理的肌原纤维蛋白（MPs）凝胶的微观结构的变化

作者介绍

陈洪生

博士、教授、博士生导师。黑龙江八一农垦大学食品学院副院长、美国肯塔基大学访问学者。兼任中国畜产品加工研究会理事，黑龙江省预制菜产业联盟名誉会长，黑龙江省食品科学技术学会理事。主要从事肉制品加工、贮藏保鲜及质量控制等方面的研究。先后主持黑龙江省科技重大专项3 项，省自然科学基金1 项，厅局级项目5 项、参与国家自然科学基金面上项目3 项、国家科技支撑计划项目2 项，科技部成果转化项目1 项。获授权发明专利12 件，出版专著4 部，教材5 部，发表学术论文70余篇。获省自然科学一等奖1 项，省科技进步奖3 项。Food Hydrocolloids、Ultrasonics Sonochemistry等国内外10余期刊审稿人。

潘德胤

中共党员，黑龙江八一农垦大学食品学院科研助理，2023年硕士毕业于黑龙江八一农垦大学，获得硕士学位。曾荣获研究生国家奖学金，多次一等学业奖学金；发表学术论文7 篇，其中SCI文章4 篇；专利申请1 项。

马金明

2023年硕士毕业于黑龙江八一农垦大学，获得硕士学位；博士现就读于黑龙江八一农垦大学食品学院食品科学与工程专业。博士期间主要研究方向为粮食油脂及植物蛋白工程，目前已经发表SCI论文4 篇，EI论文1 篇

Reference:

Pan, D.-Y., Ma, J.-M., Diao, J.-J., Li, J.-Q., & Chen, H.-S. (2023). Effects of eugenol on the structure and gelling properties of myofibrillar proteins under hydroxyl radical-induced oxidative stress. Food Chemistry: X, available at SSRN 4538444.

https://doi.org/10.1016/j.fochx.2023.100946.