賈 娜，林世文，劉 丹，劉登勇

（渤海大學食品科學與工程學院，生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧 錦州 121013）

肌原纖維蛋白占肌肉蛋白的50%～55%，是肌肉中的主要蛋白質。在加工和貯藏過程中，蛋白質容易發(fā)生氧化，導致其結構發(fā)生改變，功能特性降低，從而降低肉的嫩度、風味、保水保油性和營養(yǎng)價值[1]。近年來，大量研究發(fā)現(xiàn)，向肉類制品中添加多酚類天然抗氧化劑是抑制蛋白質氧化的較為安全有效的方法[2]。如Jongberg等[3]研究發(fā)現(xiàn)，將白葡萄提取物添加到牛肉餅中可以有效抑制脂肪氧化和蛋白氧化，并在一定貯藏期間內保持較好的色澤。Turgut等[4]研究表明，向肉丸中添加0.5%和1%的石榴皮提取物可抑制蛋白質氧化并改善其感官性狀。然而還有研究發(fā)現(xiàn)，多酚在肉類制品中抑制蛋白質氧化的同時，還能以共價和非共價的方式與蛋白質相互作用而改變蛋白質的空間結構、聚合形式，從而影響蛋白質的凝膠性、起泡性、乳化性等功能特性[5]。如低濃度綠茶提取物可以保持肉糜的結構和氧化穩(wěn)定性，而高濃度的綠茶提取物與蛋白質的巰基反應生成了巰基-醌加成物，阻止蛋白質生成穩(wěn)定的二硫鍵，導致肉糜體系的凝膠性能被破壞[6]；兒茶素會使肌原纖維蛋白的構象發(fā)生改變，降低蛋白巰基含量，也降低了其凝膠強度[7]；高濃度的綠原酸、迷迭香酸能夠與肌原纖維蛋白發(fā)生相互作用，改變蛋白質的空間結構，導致其不能形成良好的凝膠網絡結構，削弱其凝膠特性[8-9]。由此可見，高濃度多酚類物質在發(fā)揮抗氧化作用的同時，也會破壞蛋白的凝膠特性，因此，尋找一種抗氧化效果良好，且能提高蛋白凝膠特性的多酚類抗氧化劑對肉品的加工生產有著重要的作用。

蘆丁也叫蕓香苷、路丁、絡通或槲皮素-3-O-蕓香糖苷，為黃綠色或淡黃色針狀晶體，常含有3 個結晶水，生物活性很強，具有抗自由基活性[10]。有研究表明，蘆丁能夠通過共價作用提高鱈魚皮明膠凝膠的強度，并產生最大程度的交聯(lián)[11]，蘆丁還能通過與蛋白的共價或非共價交聯(lián)提高大豆分離蛋白膜的強度[12]。Fenton氧化體系可以形成大量的羥自由基，而羥自由基誘導蛋白質氧化是最常見的氧化反應[13]。因此，本研究選取肌原纖維蛋白Fenton反應體系，以蘆丁為抗氧化劑，通過測定蛋白質巰基、表面疏水性、電泳、溶解度、凝膠強度和保水性、流變特性，研究蘆丁對肌原纖維蛋白結構的影響及其對蛋白凝膠特性的改善作用，以期為拓展多酚類物質在肉制品中的應用提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮豬背最長肌 市購；蘆丁 美國Sigma公司；氯化鎂、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氯化鈉、乙二胺四乙酸二鈉、乙醇、溴酚藍、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、丙烯酰胺、過硫酸銨、冰乙酸、β-巰基乙醇、戊二醛等試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

Allegra 64R冷凍離心機 美國Beckman公司；T25數顯型均質機 德國IKA集團；UV-2550紫外-可見光分光光度計 日本Shimadzu公司；HHS電熱恒溫水浴鍋山西省文水醫(yī)療器械廠；Discovery DHR-1流變儀美國TA公司；Mini電泳儀、電泳槽 美國Bio-Rad公司；E-1010（Giko）型離子濺射鍍膜儀、S4800場發(fā)式掃描電鏡 日本日立有限公司。

1.3 方法

1.3.1 肌原纖維蛋白提取

按照Park等[14]的方法并適當修改，提取的肌原纖維蛋白放置4 ℃條件下冷藏。用雙縮脲法測定提取的蛋白質濃度，并用牛血清蛋白作為標準蛋白。

1.3.2 氧化體系的構建

參照Cao Yungang等[8]的方法并適當修改。提取的肌原纖維蛋白溶解于pH 6.0、濃度為10 mmol/L磷酸緩沖溶液，隨后添加不同量的蘆?。?0、50、100、150 μmol/g），并向其中添加羥自由基氧化體系（10 μmol/L FeCl3、100 μmol/L VC和1 mmol/L H2O2），使蛋白最終質量濃度為40 mg/mL。對照組為未氧化的肌原纖維蛋白以及氧化后未加蘆丁的肌原纖維蛋白?；旌象w系在4 ℃反應12 h，反應結束后加入BHA終止氧化。

1.3.3 蛋白質巰基含量的測定

參照Di Simplicio等[15]的方法進行測定，制備質量濃度為10 mg/mL的肌原纖維蛋白溶液，取蛋白溶液1 mL與8 mL的Tris-甘氨酸混合，均質后4 ℃、10 000 r/min離心15 min，取上清液4.5 mL與0.5 mL濃度為10 mmol/L的Ellman試劑反應，反應30 min后（旋渦混合，靜置30 min）用紫外分光光度計在波長412 nm處測量吸光度。用摩爾吸光系數13 600 L/（mol·cm）計算巰基含量。

1.3.4 表面疏水性的測定

參照Chelh等[16]的方法，制備質量濃度為5 mg/mL的肌原纖維蛋白溶液。取1 mL的蛋白溶液與200 μL質量濃度為1 mg/mL的溴酚藍于室溫下攪拌10 min，然后4 ℃、6 000 r/min離心15 min，取上清液稀釋10 倍后用紫外分光光度計在595 nm波長處測定吸光度。表面疏水性以溴酚藍結合量表示，按式（1）計算：

1.3.5 十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）的測定

參考Xiong等[17]的方法并加以修改。將制備好的肌原纖維蛋白溶液調整質量濃度為2 mg/mL，采用12%的濃縮膠，4%的分離膠，以蛋白液1∶1體積添加上樣緩沖液，進行SDS-PAGE分析，運用Quantity One軟件進行掃描和分析。

1.3.6 溶解度的測定

參照Joo等[18]的方法并略加修改。用20 mmol/L pH 7.0的磷酸緩沖溶液配成10 mg/mL的蛋白質溶液，每管取3 mL于10 mL離心管中，4 ℃冰箱放置2 h后，4 ℃、10 000 r/min離心20 min。取上清液1 mL，對照取1 mL蒸餾水，采用雙縮脲法測定蛋白質的濃度。溶解度按式（2）計算：

1.3.7 蛋白凝膠制備

稱取蛋白質樣品15 mL，裝于密封的玻璃瓶中（內徑25 mm×高度40 mm），在72 ℃水浴加熱10 min，形成凝膠后取出，在冰浴中冷卻1 h。在4 ℃的冰箱中貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.8 凝膠強度和保水性的測定

用TA-XT plus型質構分析儀測定肌原纖維蛋白凝膠的凝膠強度。采用Salvador等[19]的方法測定凝膠保水性，稱取離心管的質量，記為m0，取一定質量凝膠（5～8 g）放入離心管底部，此時離心管的質量，記為m1。4 ℃、3 000 r/min離心10 min后，用中性濾紙吸干離心管中凝膠析出的水分，稱取此時離心管質量，記為m2。保水性計算如式（3）所示：

1.3.9 微觀結構的測定

參照Jia Na等[7]的方法并適當修改。將凝膠樣品緊密粘貼在掃描電鏡樣品臺上，用E-1010（Giko）型離子濺射鍍膜儀將樣品表面噴金，放入掃描電鏡的樣品盒中待檢，加速電壓5 kV，放大10 000 倍，進行掃描結果觀察。

1.3.10 流變特性的測定

配制40 mg/mL的肌原纖維蛋白溶液，將蛋白溶液均勻涂抹在測試平臺上。測試參數設置為：頻率0.1 Hz，應變力為2%，上下板的夾縫為1 mm，升溫程序為20～80 ℃，升溫速率為1 ℃/min。測試平板外蛋白與空氣接觸處，用蓋板密封。

1.4 統(tǒng)計分析

2 結果與分析

2.1 蘆丁對肌原纖維蛋白巰基含量的影響

肌原纖維蛋白中巰基基團數量較多，易受到活性氧的攻擊轉化為二硫鍵[20]，因此，常作為判斷蛋白質氧化的指標。如圖1所示，與未氧化的蛋白相比，氧化組（0 μmol/g）肌原纖維蛋白的巰基含量略有降低，但差異不顯著（P＞0.05）。加入蘆丁以后，隨著蘆丁添加量的增大，巰基含量顯著降低（P＜0.05），可能是因為蘆丁與蛋白質的巰基發(fā)生共價相互作用，使巰基含量減少。有研究表明，酚類物質易被氧化形成醌，與肌原纖維蛋白中的巰基發(fā)生邁克爾加成生成巰基-醌加成產物[21]。如綠原酸、迷迭香酸促使肌原纖維蛋白巰基含量降低均是由于生成了巰基-醌加成產物[8-9]。此外，蛋白質的巰基之間易發(fā)生交聯(lián)而形成二硫鍵，也會使得巰基含量降低[22]。因此，巰基含量降低可能是由于蘆丁與巰基發(fā)生了共價交聯(lián)及巰基之間形成了二硫鍵。

圖1 蘆丁對肌原纖維蛋白巰基含量的影響Fig. 1 Effect of rutin on the sulfhydryl content of myofibrillar protein

2.2 蘆丁對肌原纖維蛋白表面疏水性的影響

表面疏水性的變化表明了蛋白質的構象變化，與蛋白質的功能特性密切相關。如圖2所示，與未氧化的蛋白相比，氧化后蛋白表面疏水性略有增加，但差異不顯著（P＞0.05）。與氧化組（0 μmol/g）相比，低添加量的蘆?。?0 μmol/g）降低了肌原纖維蛋白的表面疏水性，可能是由于蘆丁與蛋白質在疏水區(qū)域發(fā)生非共價結合，從而使表面疏水性降低[2]。隨著蘆丁添加量的增加，蛋白質的表面疏水性有增加的趨勢，這是因為蘆丁與肌原纖維蛋白相互作用，使蛋白構象改變、結構展開，包埋在內部的疏水性氨基酸暴露在表面[23]。Cao Yungang等[8]研究表明，綠原酸在添加量為6 μmol/g和30 μmol/g時對肌原纖維蛋白表面疏水性的影響不大，而在150 μmol/g時，表面疏水性有所增加，可見高濃度的綠原酸促進了蛋白結構展開，與本研究結果類似。表面疏水性適當增加使得更多的疏水基團參與到熱誘導凝膠形成的過程中，并且蛋白結構適度展開、活性基團暴露能夠促進蛋白之間以及蛋白與蘆丁之間的交聯(lián)，因而有利于改善凝膠特性。

圖2 蘆丁對肌原纖維蛋白表面疏水性的影響Fig. 2 Effect of rutin on the surface hydrophobicity of myofibrillar protein

2.3 蘆丁對肌原纖維蛋白SDS-PAGE的影響

如圖3A所示，與未氧化的肌原纖維蛋白相比，氧化組（0 μmol/g）肌原纖維蛋白的肌球蛋白重鏈（myosin heavy chain，MHC）強度較弱，在凝膠頂部出現(xiàn)更多的聚合物，這是由于氧化導致蛋白質交聯(lián)，MHC單體含量減少。而加入蘆丁后，MHC強度有所減少，且蘆丁添加量越大減弱越多；肌動蛋白在蘆丁添加量較低時（0、10 μmol/g和50 μmol/g）幾乎沒有損失，當添加量偏高（100、150 μmol/g）時，有所降低。以上結果說明MHC和肌動蛋白參與了蘆丁與蛋白質的加成反應，或者蘆丁促進了蛋白質之間形成了二硫鍵共價交聯(lián)，這與本實驗巰基損失的結果一致。與本研究結果相似，Cao Yungang等[8]研究發(fā)現(xiàn)，添加較高量（150 μmol/g）綠原酸后，肌動蛋白條帶的強度減弱，是由于綠原酸促進了蛋白質巰基轉換成二硫鍵；Jongberg等[24]將綠茶提取物加入博洛尼亞式香腸中，發(fā)現(xiàn)肌動蛋白損失可能是由于巰基-醌發(fā)生相互作用導致的。此外，加入蘆丁后，MHC和肌動蛋白條帶強度減弱，但凝膠頂部并未出現(xiàn)聚集物，條帶強度反而減少，可能是由于蘆丁與蛋白或蛋白與蛋白之間相互交聯(lián)，形成了大分子聚集體，未能進入凝膠中，因為有研究表明，酚類物質可通過與肌原纖維蛋白生成巰基-醌共價加成產物而起到連接蛋白的作用，此外，適度增加的疏水性也表明蛋白結構展開，活性基團暴露也可能導致大分子聚集體的形成[25]。

如圖3B所示，添加β-巰基乙醇后，氧化組（0 μmol/g）肌原纖維蛋白的MHC和肌動蛋白條帶增強，這表明氧化導致蛋白質通過二硫鍵形成聚合物[26]。加入蘆丁后，與未添加β-巰基乙醇組的肌原纖維蛋白相比，添加β-巰基乙醇組的肌原纖維蛋白中MHC和肌動蛋白條帶強度增強，表明蛋白質聚合物含量減少，MHC和肌動蛋白單體的含量增加。在添加β-巰基乙醇組中，氧化組及蘆丁組的MHC和肌動蛋白條帶大部分被還原，說明蘆丁與蛋白交聯(lián)形成的聚合物主要是可被還原的，并且這些聚合物主要是通過二硫鍵連接形成。

圖3 蘆丁對肌原纖維蛋白SDS-PAGE的影響Fig. 3 Effect of rutin on SDS-PAGE pattern of myofibrillar protein

2.4 蘆丁對肌原纖維蛋白溶解度的影響

蛋白質的溶解性與蛋白質的乳化性、凝膠性、保水性等有密切關聯(lián)，是判斷蛋白質是否氧化變質的重要指標之一。從圖4可以看出，與未氧化的蛋白質相比，氧化組（0 μmol/g）的肌原纖維蛋白溶解度有所降低，這是由于活性氧自由基誘導蛋白質發(fā)生交聯(lián)聚合導致的。添加蘆丁的肌原纖維蛋白溶解度隨著蘆丁添加量的增加而下降。另外，與氧化組（0 μmol/g）相比，低添加量蘆丁可以提高蛋白的溶解度，高添加量蘆丁對蛋白質的溶解度沒有起到改善作用。與本研究相似，Wang Shuangxi等[27]研究發(fā)現(xiàn)300 μmol/g的迷迭香酸使蛋白溶解度明顯降低，原因為蛋白質和酚類化合物發(fā)生相互作用使蛋白質聚集。另外，由2.2節(jié)可以看出，表面疏水性整體增加，說明蛋白質的水合能力下降，這與溶解度的變化一致。

圖4 蘆丁對肌原纖維蛋白溶解度的影響Fig. 4 Effect of rutin on the solubility of myofibrillar protein

2.5 蘆丁對肌原纖維蛋白凝膠特性的影響

圖5 蘆丁對肌原纖維蛋白凝膠強度（A）、保水性（B）和微觀結構（C）的影響Fig. 5 Effects of rutin on the gel strength (A), water-holding capacity (B)and microstructure (C) of myofibrillar protein gel

如圖5所示，未氧化的蛋白凝膠強度高于氧化組（0 μmol/g），說明加入羥自由基導致蛋白質結構發(fā)生改變，形成凝膠的能力降低。隨著蘆丁添加量的增大，凝膠強度逐漸增強，說明蘆丁有利于蛋白凝膠的形成。Cao Yungang等[8,26]研究發(fā)現(xiàn)向肌原纖維蛋白中添加150 μmol/g的綠原酸或沒食子酸后，蛋白的凝膠強度降低。Tang Changbo等[9]研究表明低濃度的迷迭香酸（0.05、0.25 mmol/L）對肌原纖維蛋白凝膠強度影響不大，而高濃度（1.25 mmol/L）的迷迭香酸則會形成迷迭香酸-半胱氨酸加合物，阻斷肌原纖維蛋白的二硫鍵交聯(lián)，降低蛋白凝膠的強度及持水能力。因此，相較于其他多酚，蘆丁對蛋白凝膠強度有積極作用，這可能是由于蘆丁使蛋白表面疏水性略有增加（圖2），蛋白結構適度展開，有利于凝膠結構的形成。此外，在熱誘導凝膠形成過程中，肌原纖維蛋白中的巰基轉化成二硫鍵也是維持凝膠的主要作用力之一。一般認為，巰基與醌類物質的加成反應會阻礙凝膠形成過程中二硫鍵的生成，但二者適度交聯(lián)會使蛋白質通過酚類物質連接，形成聚合物，有利于凝膠的形成[6,28]。因此，從本研究結果看，巰基-醌加成產物的形成和表面疏水性的適度增加均是導致凝膠形成的有利因素。與未氧化組相比，氧化組（0 μmol/g）的蛋白保水性略有降低，隨著蘆丁添加量的增加，蛋白質的保水性呈上升趨勢，表明蘆丁可提高凝膠保水能力，與凝膠強度結果一致。一般來說，溶解度降低，蛋白質的功能特性會變差（圖4），加入蘆丁后，肌原纖維蛋白的凝膠強度和保水性反而增加（圖5A、B），蘆丁沒有導致肌原纖維蛋白發(fā)生過度的變性、聚集，而是導致蛋白與蛋白或蛋白與蘆丁之間交聯(lián)生成了大分子聚集體，這些大分子聚集體導致可溶解的蛋白變少，從而使溶解度降低，且大分子聚集體的生成有利于后續(xù)加熱過程中凝膠網絡結構的形成。結合蛋白凝膠的微觀結構來看，添加蘆丁后，蛋白的凝膠網絡結構有了明顯的改善，隨著蘆丁添加量的增加，蛋白凝膠表面變得均勻、孔隙變小，凝膠網絡結構更加有序、致密，因此，微觀結構的結果進一步證實了蘆丁對凝膠特性的改善作用。

2.6 蘆丁對肌原纖維蛋白凝膠流變特性的影響

流變性質是反映蛋白質凝膠特性的常用指標之一。儲能模量（G′）又稱彈性模量，反映凝膠形成過程中的彈性。如圖6所示，G′在45 ℃和50 ℃時有2 個明顯的轉變峰，峰值在45 ℃時，為凝膠形成階段，是由于肌球蛋白頭部S1亞基的變性導致蛋白質聚合，彈性凝膠網絡形成。在50 ℃時出現(xiàn)較低的峰值，是由于肌球蛋白尾部變性聚集、流動性增強而導致凝膠彈性減弱，G′降低。隨后隨著溫度的升高，蛋白質充分展開，暴露了更多的官能團，最終形成了不可逆的凝膠網絡結構。50 ℃之前，各組G′的差異不顯著，50 ℃之后，即凝膠最終形成階段，加入蘆丁后G′均高于未氧化組，可能的原因為蘆丁作為交聯(lián)劑與蛋白質相互作用形成了大分子聚集物，從而有利于凝膠網絡結構的形成[29]。另外，由于蘆丁使蛋白質的表面疏水性適度增加，促進了熱誘導凝膠形成過程中蛋白質之間的疏水作用，也會使G′增大。由此可見，蘆丁對形成蛋白質凝膠彈性網絡結構有促進作用，與凝膠強度的結果一致。有研究發(fā)現(xiàn)，高添加量的綠原酸（150 μmol/g）、迷迭香酸（1.25 mmol/L）導致肌原纖維蛋白凝膠形成過程中流變曲線趨于平緩，最終不能形成凝膠網絡結構[8-9]。損耗模量（G”）又稱黏性模量，反映凝膠形成過程中的黏度。G”的峰值變化趨勢與G′相似，呈經典的“幾”字形。整個加熱過程中，G′始終高于G”，尤其是當溫度大于50 ℃時，這表明形成了一個更具彈性的蛋白凝膠。

圖6 蘆丁對肌原纖維蛋白凝膠流變特性的影響Fig. 6 Effect of rutin on the rheological properties of myofibrillar protein gel

3 結 論

氧化環(huán)境中，將蘆丁添加到肌原纖維蛋白中，巰基含量降低，表面疏水性先下降后上升，溶解度下降；添加蘆丁后使MHC條帶強度減弱，肌動蛋白條帶強度在較高添加量下（100 μmol/g和150 μmol/g）減弱，加入β-巰基乙醇后，MHC和肌動蛋白條帶大部分被還原；蘆丁提高了肌原纖維蛋白的凝膠強度與保水性，改善了蛋白的流變學特性。因此，較高添加量的蘆丁可增強肌原纖維蛋白的凝膠強度和保水性，主要歸因于蘆丁與蛋白的共價交聯(lián)及其對蛋白表面疏水性的適度提升作用。