蛋白质降解对猪肉制品品质影响

蛋白质降解对猪肉制品品质影响蛋白质一直是食品化学领域的一个研究热点。蛋白质因分子质量大小不同会对其化学性质有 不同的影响，分子质量较小的蛋白质可溶于水，一般称之为水溶性蛋白；分子质量偏大、在 盐的作用下能溶于盐水的一般就称为盐溶性蛋白，分子质量再大一些的就不能溶于水了，这 些蛋白质既不便于消化，也很难参与反应，就是所谓的营养价值低的粗蛋白。在猪肉中，典型的盐溶性蛋白是肌原纤维蛋白，典型水溶性蛋白是肌浆蛋白。蛋白质降解包 括蛋白质的水解和氧化，但在过去几十年，人们对脂质的研究比较多，而忽视了蛋白质氧化 在食品体系中产生并可能造成的影响。蛋白质氧化会导致蛋白质主链和氨基酸残基侧链的变 化，如肽主链的断裂、氨基酸残基侧链的羰基化等。有研究表明，蛋白质氧化可以显著影响 干腌火腿的品质，造成硬度增加和多汁性降低，这可能是因为蛋白质溶解性降低和蛋白质之 间发生交联所致。一、猪肉中蛋白质的分类、性质及结构猪肉中除水分外的主要组分是蛋白质和脂质，其中肌肉中蛋白质含量高达 20%，肌肉中的 蛋白质依据其所在肌肉组织上位置的差异可分为 4 类，即：肌原纤维蛋白质、肌浆蛋白质、 肉基质蛋白质、颗粒蛋白质。研究较多的是前三类。1、肌原纤维蛋白肌原纤维蛋白也称为盐溶性蛋白，属于收缩性蛋白，是肌肉中最重要的蛋白质，约占总蛋白 含量的 50%，通常可利用离子强度大于 0.5 mol/kg 的高浓度盐溶液抽提出来，但蛋白质被抽 提出来后，又可溶于低离子强度的盐溶液。属于这类蛋白质的有：肌球蛋白、肌动蛋白、原 肌球蛋白、肌原蛋白、a-肌动蛋白素、M-蛋白等。肌球蛋白是肌肉中含量最高同时也是最重要的蛋白质，大约占肌原纤维蛋白质的 50%，是粗丝的主要成分之一，构成肌节的A带。肌球蛋白含有2条相同的长肽链和4条短肽链， 长肽链的分子质量为220 kD，又称之为重链，短链也被称为轻链。肌球蛋白含有两个球状 的头部和一个杆状的尾部。肌球蛋白一般不溶于水或微溶于水，在中性盐溶液中可以溶解， 在53 C左右能发生凝固形成黏性凝胶，在饱和NaCl或(NH4)2SO4溶液中可盐析沉淀。肌 球蛋白可与肌动蛋白结合形成肌动球蛋白，肌动球蛋白与肌肉的收缩直接有关。2、肌浆蛋白肌浆蛋白是代谢性蛋白质，主要包含肌溶蛋白、肌红蛋白、肌浆酶、肌粒蛋白、肌质网蛋白 等，这些蛋白溶于水，是肌肉中最容易提取的蛋白质。其中肌溶蛋白属于清蛋白类的单纯蛋 白质，存在于肌原纤维之间。肌溶蛋白易溶于水，将肉用水浸透可以溶出；很不稳定，易发 生变性沉淀。肌红蛋白是一种复合性的色素蛋白质，是影响肉色的关键性蛋白，由一分子的 珠蛋白和一个亚铁血色素结合而成，为肌肉呈现红色的主要成分。肌红蛋白中铁离子的价态 和与氧结合的位置是导致其颜色变化的根本所在。3、肉基质蛋白 肉基质蛋白属于结缔组织蛋白质，是形成肌内膜、肌束膜、肌外膜以及腱的主要成分。包括 胶原蛋白、弹性蛋白、网状蛋白及黏性蛋白等，主要存在于结缔组织的纤维和基质中。胶原蛋白主要存在于白色结缔组织中，是构成胶原纤维的主要成分，大约占胶原纤维固形物 的 85%。胶原蛋白中含有大量的甘氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸，脯氨酸和羟脯氨酸为胶原蛋 白所特有，其他蛋白质几乎没有。二、蛋白质的降解蛋白质在猪肉加工制品（如腊肉、火腿等腌腊制品）中会发生降解，使蛋白质的化学结构发 生一定的变化，同时会产生一些低分子的物质，如肽、氨基酸、醛、有机酸和胺等，这些物 质或直接是风味物质或是重要的风味前体物质。其中，小分子肽类物质和游离氨基酸可以通 过降解或美拉德反应，生成一些挥发性风味物质，对猪肉制品的风味形成具有重要的作用。 因此，研究蛋白质的降解规律对于科学认识猪肉制品的品质及风味形成具有重要的意义。1、蛋白质降解产生的结构变化蛋白质降解导致的结构变化很复杂，如羰基化、肽主链的断裂以及分子间二硫键的形成是蛋 白质结构变化的基本机制。其中，氨基酸残基侧链的羰基化、羟基化等是蛋白质氧化产生的 主要变化。蛋白质降解会导致蛋白聚合物或者碎片的产生，有学者研究发现：1）分子间二硫键的形成会导致蛋白质的聚集；2）羰基化以及蛋白质与非蛋白羰基化合物如丙二醛等的共价作用也会导致蛋白质分子聚集；3）腊肠在加工过程中蛋白质相互作用力有显著变化，二硫键的含量显著升高，说明二硫键 稳定蛋白质结构的作用显著增强；2、蛋白质降解产生的成分变化大量研究资料表明，各种猪肉制品在其加工过程中，因加工时间的不同，蛋白质都会发生不 同程度的降解，其他一些相关含氮化合物的含量也会发生变化。同时，在猪肉制品的加工过 程中，蛋白质中的肌原纤维蛋白和肌浆蛋白均得到降解，表现为大分子物质种类和含量减少， 产生了多种小分子物质，这种降解主要是由组织蛋白酶引起。蛋白质发生的主要生化化学反 应大致如图 1 所示。3、蛋白质降解对猪肉制品品质的影响1)蛋白质降解对猪肉制品品质的不利影响肌肉蛋白质除了参与肌肉的收缩，与肌肉的嫩度有关外，还与肉制品的流变学特性有着密切 的关系。肌肉蛋白质的降解会造成蛋白质分子结构的变化，从而对肉制品的流变特性有很大 的影响。由于分子结构发生变化改变了原有的稳定性，所以会对肉制品的品质造成不利的影 响。猪肉制品中蛋白质降解的影响具有二重性，主要取决于具体的降解条件。有研究发现肌原纤 维蛋白的凝胶和乳化可以在较弱氧化环境下得到提高，但过度氧化后蛋白质的过度聚集反而 会导致凝胶结构和刚性变差。pH值的变化对蛋白质的凝胶结构也有类似影响。猪肉制品的 持水性除了受pH值变化、蒸煮、腌制等因素的影响外，还与肌肉中蛋白质氧化也有密切关 系。有研究者发现高氧气调包装贮藏增加了肉的滴水损失，降低了其多汁性30。但是肉制品失 水会造成经济损失，还对猪肉及其制品的颜色、风味和组织状态有很大的影响。潘君慧等31 也发现蛋白质氧化会使肌肉组织解冻汁液流失率增加、持水力下降。因此，在实际生产中， 要尽量采取措施控制蛋白质氧化的发生，减少其带来的不必要损失。2) 蛋白质降解对猪肉制品品质有利的影响当然，蛋白质降解也能对一些肉制品的品质带来很多有利的影响，在猪肉制品中，蛋白质的 降解产物主要对肉制品的风味形成有重要作用。三、结 语蛋白质一直是食品化学中经久不衰的研究对象，它不仅在人体内有重要的生理功能，对肉与 肉制品的品质也有不可替代的重要影响。蛋白质的降解对肉与肉制品的影响具有二重性，一方面蛋白质降解有使鲜肉变色，蛋白质微 观结构受到破坏，肉及肉制品持水能力降低，降低蛋白质的凝胶结构和刚性等弊端，所有这 些弊端严重影响肉与肉制品的加工性能和营养品质，所以从这个角度来讲应尽量采取措施控 制食品中蛋白质降解的发生，以防止带来不必要的损失；另一方面，蛋白质降解能产生肽类、 氨基酸等小分子物质，这些小分子物质不仅是重要的呈味物质，也是主要的风味前体物，故 而蛋白质降解可使猪肉制品产生特殊的风味。蛋白质降解的弊端不容忽视，益处亦值得有效 利用，但如何在两者之间寻求平衡点在今后的研究中应引起重视；另外，肌肉蛋白质种类较 多，不同类型的蛋白质的降解规律及对肉品质量影响的大小和差异在哪里？蛋白质降解与脂 质降解的关系如何？这些问题也值得研究。因此对肉与肉制品中蛋白质的降解途径及其降解 产物进行深入系统地研究，对于分析了解肉与肉制品蛋白质的性质、优化确定肉与肉制品加 工和贮藏工艺技术具有重要的意义。食品生产与研发