FSAP | 大连工业大学李胜杰副教授等：不同酚类化合物对体外金属催化氧化后肌纤维蛋白质氧化稳定性的影响

大连工业大学食品学院吴雨奇等利用芬顿氧化模型模拟金属离子诱导的肌原纤维蛋白体外氧化，探究了这一过程中植物多酚对肌原纤维蛋白生成羰基的抑制作用；提出了相对于巯基含量，总羰基含量和特征羰基α-氨基己二酸半醛（α-amino adipic semialdehyde，AAS）含量对衡量肌原纤维蛋白羰基化程度更具有代表意义。

Introduction

肌纤维蛋白质占肉类蛋白质总量的一半以上，其功能特性包括水结合、凝胶化和乳化，决定着肉类和肉制品的感官。然而肌纤维蛋白在肉类加工和贮藏过程中很容易被氧化，一旦氧化，其功能特性就会严重受损，导致肉类感官质量下降。金属离子催化的芬顿氧化被认为是肉类加工和贮藏过程中蛋白质氧化的主要途径。肌纤维蛋白质的凝胶特性可能会因功能性硫醇基团的丧失、羰基的形成、蛋白质的过度交联和蛋白质的不均匀聚集而降低，进而影响蛋白质网络的形成，导致保水性降低和食用品质下降。

抗氧化剂被广泛用于抑制肉制品加工和贮藏过程中的蛋白质氧化，其可能的作用机制包括清除氧气、螯合金属离子和中和自由基。合成抗氧化剂具有有效的抗氧化特性，但它们也存在消费者提出的潜在安全问题，包括致癌性、细胞毒性、诱导氧化应激和干扰内分泌的影响。与合成抗氧化剂相比，天然抗氧化剂的特点是安全无毒。植物多酚是通过不同的生物合成途径产生的次级代谢产物，具有各种生物活性，是公认的一类天然抗氧化剂，既安全又易于从丰富的原材料中获取。鉴于消费者越来越担心合成抗氧化剂可能带来的不良影响，天然抗氧化剂正受到市场和研究的极大关注。

巯基和羰基的定量已被广泛用作蛋白质氧化的指标。然而植物多酚在氧化成醌类化合物时也会与蛋白质的巯基相互作用，导致这些基团的耗竭。因此评估巯基可能会对植物多酚在蛋白质氧化过程中的抗氧化活性产生误导性结论。相比之下蛋白质羰基化代表了蛋白质氧化的最重要结果，可以可靠地描述蛋白质氧化的程度。此外，AAS被认为是蛋白质氧化的可靠特异性标记物，在阐明氧化途径方面具有巨大潜力。因此，AAS的定量能够更好地理解植物多酚对蛋白质羰基化的潜在抑制机制。常用多酚（如绿原酸（chlorogenic acid，CA）、没食子酸（gallic acid，GA）和表儿茶素（epigallocatechin gallate，EGCG）表没食子儿茶素没食子酸酯）对肌纤维蛋白羰基化的保护作用研究较少。因此探讨各种天然多酚对肌纤维蛋白氧化，尤其是羰基形成的抑制作用对肉制品品质调控具有重要的意义。

Results

1肌原纤维蛋白结构变化

肌原纤维蛋白二级结构结果显示酚类化合物的添加略微增加了肌原纤维蛋白质的摩尔椭圆度。多酚和肌原纤维蛋白之间的相互作用主要分为不可逆的共价相互作用和可逆的非共价相互作用。这2 种相互作用可同时影响肌原纤维蛋白的氧化。因此酚类化合物的存在可能有助于通过抑制蛋白质氧化来抑制肌原纤维蛋白质α-螺旋结构的展开，同时酚类抗氧化剂中羟基的存在可能会影响羰基和氨基之间氢键的稳定性。

图1植物多酚对体外金属离子催化肌原纤维蛋白氧化二级结构的影响

肌原纤维蛋白三级结构结果显示，2,6-二叔丁基对甲酚（butylated hydroxytoluene，BHT）组的肌纤维蛋白的荧光强度明显较高，这可能是因为BHT对蛋白质氧化有显著的抑制作用。此外，还观察到酚类化合物组的荧光强度进一步降低，CA组的荧光强度最低，GA组的荧光强度与EGCG组相似。同时与对照组相比，使用多酚类化合物处理的各组还观察到了峰值的重新移动，其中色氨酸发射的最大吸收峰（λmax）对应的波长从342.0 nm移动到345.0 nm。

图2植物多酚对体外金属离子催化肌原纤维蛋白氧化三级结构的影响

2肌原纤维巯基损失

添加酚类化合物后，总巯基和游离巯基的含量明显降低（P＜0.05）。CA组的总巯基含量为7.59 nmol/mg，游离巯基含量为4.28 nmol/mg。GA组的这2 个数值分别为5.13 nmol/mg蛋白质和3.22 nmol/mg蛋白质。EGCG组的总巯基含量和游离巯基含量分别为3.46 nmol/mg和1.12 nmol/mg。与对照组相比，在使用这些多酚处理的组别中观察到巯基含量下降。研究结果表明，与CA或GA组相比，EGCG芳香环上的羟基越多，巯基的损失就越大。

A.总巯基含量；B.游离巯基含量。

图3植物多酚对体外金属离子催化肌原纤维蛋白氧化巯基含量的影响

3肌原纤维蛋白氧化

对照组的总羰基含量为3.95 nmol/mg，与之相比用酚类化合物处理的组的总羰基含量显著降低（P＜0.05）。这一发现表明所有3 种酚类化合物都能抑制羰基的形成。总羰基含量随多酚类型的不同而变化，与其他2 种酚类化合物相比，CA组的总羰基含量最低，为1.50 nmol/mg，而GA组的总羰基含量最高。值得注意的是，BHT对照组的总羰基含量低于多酚类化合物组，为0.93 nmol/mg。

图4植物多酚对体外金属离子催化肌原纤维蛋白氧化总羰基含量的影响

对照组AAS和赖氨酸正亮氨酸（lysinonorleucine，LNL）的含量分别为21.00 pmol/mg蛋白质和2.35 pmol/mg蛋白质。CA组的AAS（15.73±1.75 mmol/mg蛋白质）和 LNL（1.69±0.09 mmol/mg蛋白质）含量最低，而EGCG组的AAS（25.03±0.83）mmol/mg蛋白质）和LNL（3.14±0.41mmol/mg蛋白质）含量最高。同时，GA组和BHT组的AAS和LNL水平与对照组相似。研究表明，CA能抑制AAS和LNL的生成，而EGCG则能促进这些化合物的生成。

图5植物多酚对体外金属离子催化肌原纤维蛋白氧化AAS含量（A）和LNL含量（B）的影响

Conclusion

研究表明，在芬顿氧化体系中，肌纤维蛋白与几种植物多酚之间可能存在复杂的相互作用。一方面，这些多酚普遍具有抗氧化能力，可防止蛋白质羰基化，另一方面，它们还显示与肌纤维蛋白发生了加成反应，导致巯基和游离氨基的损失，最终可能导致蛋白质溶解度的降低以及二级和三级结构的改变。蛋白质羰基和AAS可被视为检测肉类和肉制品中植物多酚抗氧化能力的合适指标，而测定巯基可能会得出误导性结论。研究还强调了某些类型的酚类化合物在体外金属催化氧化过程中可能会表现出促氧化活性，例如EGCG可促进蛋白质中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

作者介绍

李胜杰 副教授

大连工业大学食品学院

李胜杰，男，副教授，硕士生导师。2016年获得瑞典农业大学食品科学博士学位。2016年12月入职大连工业大学食品学院，主要从事食品科学与技术领域的教学与科研工作，研究方向主要聚焦肉品科学与技术方向的基础理论与应用研究。入选辽宁省“百千万人才工程”万层次（2020年），大连市青年科技之星（2021年），大连市高层次人才（高端人才，2022年）。先后主持国家重点研发计划3 项，国家自然科学基金3 项，省市级科研项目2 项，解决了多项肉品加工领域的技术难题，创造了显著的经济和社会效益。在国内外权威刊物发表学术论文50余篇，申请或授权专利10余件。

吴雨奇 硕士研究生

大连工业大学食品学院/国家海洋食品工程技术研究中心

吴雨奇，女，大连工业大学食品学院/国家海洋食品工程技术研究中心硕士。主要从事研究领域：肉制品加工过程中的蛋白质劣变因素及其调控。参与国自然基金面上项目1 项、国家“十四五”项目1 项。

文章内容由作者团队提供。

编辑：阎一鸣； 责任编辑：刘莉