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植物多酚对肉制品蛋白氧化的抑制机理及其延长货架期的应用

返回列表 来源: 发布日期: 2020.02.21
目前,质量安全问题仍然是我国肉与肉制品加工和贮藏过程中面临的一个重要问题。其中微生物污染和蛋白氧化会导致肉与肉制品色泽变差、风味恶化、持水性及嫩度下降、消化率降低、货架期缩短等问题,这些不良变化不但给肉制品加工、生产、销售带来了难以估计的影响,而且对消费者的身体健康会产生不利的影响;因此,对肉与肉制品加工贮藏过程中蛋白氧化的有效控制及货架期延长具有重要的现实意义。
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随着人们生活水平的提高和健康意识的增强,绿色天然食品越来越受到消费者青睐,因此植物多酚取代合成抗氧化剂和抑菌剂已是大势所趋。石河子大学食品学院的李文慧、董 娟*和喀什大学生命与地理科学学院的刘 飞等人发现,富含酚类的植物提取物在肉制品中的应用已成为研究热点,如天然植物多酚在肉与肉制品中的抗氧化作用、植物多酚对微生物的抑制机理及其对肉制品品质的影响等研究具有重要的理论价值。

1、植物多酚分类、来源
天然多酚可以分为3大类,即黄酮类化合物、芪类和酚酸类。黄酮类化合物是在植物和真菌中发现的一类次级代谢产物,在化学结构上,黄酮骨架由2 个苯环和1 个含氧杂环组成,具有15碳(C6-C3-C6主链)骨架结构。研究者们已经从各种植物中分离出5 000多种黄酮类化合物,大致分为黄烷醇、黄烷酮、黄酮、异黄酮、黄酮醇和花青素。花青素是黄酮类化合物最重要的亚类,广泛分布于水果和蔬菜中。茶叶和可可豆中发现的主要黄酮类是单体黄烷-3-醇(儿茶素)及其衍生物(表儿茶素、没食子儿茶素)。木本植物、水果、啤酒和葡萄酒中的主要黄酮类组分是浓缩单宁和原花青素,这些聚合物可以沉淀蛋白质并具有抗菌活性。

2、植物多酚对肉制品蛋白氧化的抑制机理
多酚作为自由基和活性物质的清除剂
蛋白氧化过程涉及到自由基的形成和反应,肉制品中的铁离子可与H2O2反应产生具有强氧化能力的•OH,NO带有自由基,化学性质非常活泼,研究发现NO为蛋白质氧化的前体物。由于植物多酚中苯环上存在羟基结构,可通过氢原子转移机制将酚羟基基团上的氢原子向自由基转移而清除自由基(Ar—OH+R•→ArO•+RH)。

多酚作为非自由基衍生物的清除剂
H2O2在肉制品中是一种具有强氧化作用的非自由基衍生物,在Fe2+存在的情况下,其可将H2O2还原产生•OH,由于酚类化合物是良好的电子和质子供体,植物多酚将•OH转化成水,从而清除非自由基,达到抑制肉和肉制品蛋白氧化的目的。

多酚作为过渡金属离子的螯合剂
研究发现,咖啡酸-铁螯合剂可通过清除ROS和自由基而起到抗氧化剂的作用,减少由Fenton反应产生•OH的量,从而减少肉类蛋白质的氧化。有研究者认为,Fe3+是血红素和铁蛋白释放出来的最丰富的离子,是蛋白质氧化的重要催化剂,当Fe3+被植物多酚螯合时,它可能失去其助氧化剂性质。

多酚作为高铁肌红蛋白的还原剂
氧合肌红蛋白(MbO2)是一种含有血红素Fe(II)的蛋白质,其使肉呈鲜红色。MbO2中Fe(II)被氧化成Fe(III),MbO2转化成高铁肌红蛋白(MetMb),MetMb呈褐色,降低了肉的市场价值。除了颜色变化之外,MbO2的氧化会产生超氧化物自由基,由此加速了肉的氧化变质,因此控制MbO2的氧化对于维持肉品质至关重要。

3、植物多酚在延长肉制品货架期中的应用
与细菌细胞壁的相互作用
革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的细胞壁不同,革兰氏阴性菌细胞壁由肽聚糖和外层薄膜组成,革兰氏阳性菌由一层厚的肽聚糖和磷壁酸组成。细胞壁在保护细胞的渗透压中起重要作用;因此,对细胞壁的任何损害都会降低细胞对高离子强度和低渗透压的耐受性。

与细菌细胞膜的相互作用
研究发现,茶多酚能增加大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌、腐败希瓦氏菌的细胞膜通透性,影响膜流动性,阻碍细菌蛋白质的正常表达,破坏细菌细胞膜的脂质层,使细菌发生形态学改变,从而影响细菌细胞结构以及酶的催化活性,抑制呼吸作用和改变离子转运过程,最终导致细菌正常生理功能下降,产生良好的抑菌活性,为茶多酚应用在肉制品和水产品上延长其货架期提供了理论依据。

抑制生物膜的形成
生物膜是肉类在屠宰和处理过程中,腐败菌和病原微生物接触并附着在肉类表面时为适应生存环境由菌体分泌而形成的一种胞外物质。群体感应是细菌细胞间通过化学信号交流信息的一种有效通讯方式,可以调节一些功能(如毒力、抗生素生成和生物膜形成),在孢子形成和分散过程中执行专门的任务,当浓度达到阈值时,这些自动诱导物与转录调节物相互作用,允许特定表达一组基因,以响应高浓度的该自动诱导物。

抑制生物大分子的合成
抑制蛋白质合成是多酚抑菌作用的主要机理。多酚抑制细菌细胞的蛋白质、DNA和RNA等生物大分子的合成,使细菌的遗传表达受到影响,细胞形态发生改变。

抑制细菌酶的活性
环二腺苷酸(cyclic di-adenosine monophosphate,c-di-AMP)是细菌核苷酸的第二信使分子,其作用包括控制不同细菌中的细胞壁动态平衡、细菌生长代谢、生物被膜形成、细菌毒力因子等。在枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌以及单核细胞增生李斯特菌等常见致病菌中均发现了c-di-AMP的存在。

4、结语
植物多酚可作为反应性物质清除剂、非自由基衍生物清除剂、过渡金属离子螯合剂和高铁肌红蛋白还原剂抑制蛋白氧化,同时多酚物质还可以通过与细菌细胞壁和细胞膜相互作用、抑制生物膜的形成等形式抑制肉制品中细菌物质的生长繁殖,来减缓肉与肉制品中蛋白质的氧化,从而延长肉与肉制品货架期。

本文《植物多酚对肉制品蛋白氧化的抑制机理及其延长货架期的应用》来源于《食品科学》2019年40卷21期266-272页,作者:李文慧,刘飞,李应彪,冉丽丹,侯然,钟媛媛,董娟。

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