曹珈榮，雷雪晴，秦志偉，劉 玲

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽 110866）

肉類中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，在貯藏和加工中容易出現(xiàn)質(zhì)量劣變，導(dǎo)致肉色澤、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降。肉在貯藏加工中劣變的最主要因素之一是氧化，氧化主要存在于肉的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)中。脂質(zhì)氧化導(dǎo)致肉產(chǎn)生不良?xì)馕?，蛋白氧化?dǎo)致肉色、肉質(zhì)結(jié)構(gòu)和蛋白功能改變，同時(shí)氧化也產(chǎn)生有毒有害的化學(xué)物質(zhì)，嚴(yán)重威脅消費(fèi)者健康[1]。

肉類中血紅素蛋白誘導(dǎo)的脂質(zhì)氧化是導(dǎo)致肉類食品品質(zhì)惡化的主要原因。血紅素蛋白主要包括血紅蛋白（Hemoglobin，Hb）和肌紅蛋白（Myoglobin，Mb）兩類。研究表明，血紅素蛋白對(duì)脂質(zhì)氧化具有介導(dǎo)作用，但是兩種血紅素蛋白結(jié)構(gòu)差別對(duì)氧化有影響。有人認(rèn)為Hb比Mb更易使脂質(zhì)氧化，因?yàn)樵谘趸瘲l件下從血紅素中釋放的高鐵血紅蛋白（Methemoglobin，metHb）比保留原卟啉形式的Mb更容易促進(jìn)脂肪的氧化[2]。有研究指出Hb促氧化活性的喪失是阻止魚類脂質(zhì)氧化的決定性因素[3]。

在控制肉類和肉類制品中的脂質(zhì)氧化各種方法中，抗氧化劑的應(yīng)用被認(rèn)為是一種實(shí)用的選擇。常用的肉制品抗氧化劑包括丁基羥基茴香醚（BHA）、二丁基羥基甲苯（BHT）和特丁基對(duì)苯二酚（TBHQ）等。它們主要用于清除自由基并終止自由基鏈的增殖[4]。有些抗氧化劑可以有效抑制血色素蛋白的介導(dǎo)作用[5]。但是，相較于對(duì)合成抗氧化劑安全性的擔(dān)憂，大眾普遍認(rèn)為天然抗氧化劑本身更安全、更健康，這促使肉類工業(yè)尋找植物源抗氧化劑取代合成抗氧化劑。有研究表明天然抗氧化劑可以控制血色素蛋白介導(dǎo)的肉類脂質(zhì)氧化[6]。

本文闡述了肉制品中血紅素蛋白氧化和脂質(zhì)氧化反應(yīng)機(jī)理，并探討抗氧化劑對(duì)抑制脂質(zhì)和血紅素蛋白氧化的作用，為肉制品在貯藏和加工中的質(zhì)量控制提供基礎(chǔ)，并為開發(fā)合適的抗氧化劑提供思路。

1 脂質(zhì)氧化與血紅素蛋白氧化

蛋白質(zhì)和脂質(zhì)是肉類的主要營(yíng)養(yǎng)成分，它們?cè)谘鯕狻⒐庹?、酶等促氧因子的作用下發(fā)生氧化。氧化會(huì)導(dǎo)致肉制品的品質(zhì)下降，其中脂質(zhì)氧化不僅會(huì)導(dǎo)致肉質(zhì)酸敗，而且還會(huì)對(duì)肉的感官有很大影響[7]。特別是在富含n-3多不飽和脂肪酸（PUFA）的魚類中，氧化導(dǎo)致質(zhì)量損失的風(fēng)險(xiǎn)很高[8]。除了脂質(zhì)氧化外，蛋白質(zhì)的氧化也是導(dǎo)致肉品質(zhì)下降的重要因素。肌漿蛋白中的血紅素蛋白是肉制品氧化的主要催化劑，由于血紅素蛋白自氧化產(chǎn)生活性氧和自由基，進(jìn)而激活肉制品的氧化過程，同時(shí)血紅素蛋白也能釋放血紅素和Fe2+促進(jìn)脂質(zhì)的氧化。脂質(zhì)氧化和蛋白質(zhì)氧化過程可以獨(dú)立發(fā)生，但在肉制品中它們之間通常存在相互作用，蛋白質(zhì)和脂質(zhì)之間的相互作用明顯增強(qiáng)了初始氧化進(jìn)程[9]。

1.1 脂質(zhì)氧化

脂質(zhì)氧化是典型的自由基增殖過程，常見的自動(dòng)氧化通過不飽和脂肪酸經(jīng)增殖反應(yīng)生成烷基自由基、羥基自由基和過氧化自由基等，進(jìn)一步形成氫過氧化物（圖1）。這些初級(jí)產(chǎn)物經(jīng)過分解和聚合生成脂質(zhì)氧化的次級(jí)產(chǎn)物，如脂質(zhì)過氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的活性壬烯醛、丙烯醛、丙二醛等都具有很強(qiáng)的氧化能力，其中不飽和醛促氧化能力比飽和醛更強(qiáng)[10]。醛類氧化產(chǎn)物具有促進(jìn)血紅素蛋白氧化的能力，它們可通過增加氧合肌紅蛋白的氧化、降低高鐵肌紅蛋白的酶促還原能力、提高高鐵肌紅蛋白的促氧化活性而改變其穩(wěn)定性[11]。

圖1 脂質(zhì)自氧化[12]Fig.1 Lipid autoxidation[12]

1.2 血紅素蛋白氧化

血紅素蛋白的氧化主要由其中鐵離子的氧化變價(jià)引發(fā)，這個(gè)過程逐步引起血紅素蛋白變性[13]。變性后的蛋白對(duì)血紅素的保護(hù)作用下降，導(dǎo)致血紅素基團(tuán)暴露和氧化敏感性增強(qiáng)，進(jìn)一步引發(fā)血紅素釋放，同時(shí)鐵離子部分游離，導(dǎo)致脂質(zhì)氧化。有人在牛肉和雞肉中直接添加metHb，并沒有發(fā)現(xiàn)它明顯地介導(dǎo)脂質(zhì)氧化[14]，這說明肌體中metHb需要在氧化條件下轉(zhuǎn)變成ferryHb或者釋放高價(jià)鐵離子來氧化脂質(zhì)，條件不具備時(shí)metHb對(duì)脂質(zhì)氧化的作用有限。在動(dòng)物組織中，90%的鐵以血紅蛋白、肌紅蛋白和少量鐵蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白和一些酶的活性部位的形式存在。其中，肉中血紅素蛋白含量最高的是肌紅蛋白和血紅蛋白[1]。

Hb分為脫氧血紅蛋白（deoxyHb）、氧合血紅蛋白（oxyHb）、高鐵血紅蛋白（metHb）和超鐵血紅蛋白（ferryHb），氧化過程見圖2。deoxyHb（II）的卟啉環(huán)上的二價(jià)鐵未攜帶氧氣，呈藍(lán)紫色，與氧氣結(jié)合后生成oxyHb（II），氧氣分子與二價(jià)鐵以一種可逆的方式結(jié)合在一起。oxyHb（II）在常溫下可以發(fā)生自動(dòng)氧化反應(yīng)，產(chǎn)生超氧陰離子自由基和褐色metHb（III）。oxyHb（II）的自動(dòng)氧化反應(yīng)是肉色紅度值（a*）損失的一個(gè)重要原因[15]。metHb（III）能夠被 H2O2激活而形成不穩(wěn)定的ferryHb自由基（·HbFe4+），進(jìn)一步還原成穩(wěn)定的ferryHb（HbFe4+），它具有很強(qiáng)的促進(jìn)肉中脂質(zhì)氧化的能力[16]。高價(jià)鐵Fe4+是強(qiáng)氧化劑，在動(dòng)力學(xué)上等價(jià)于羥基自由基（·OH）的活性，能夠快速?gòu)臍溥^氧化物上抽氫來促進(jìn)脂質(zhì)氧化。O2?等也可以進(jìn)一步與肉中的鐵發(fā)生反應(yīng)生成·OH，而·OH可以擴(kuò)散進(jìn)入脂質(zhì)的疏水區(qū)域，具有促進(jìn)脂質(zhì)氧化的能力[17]。由deoxyHb向metHb的轉(zhuǎn)變過程中，生成的各類自由基等對(duì)促進(jìn)脂質(zhì)氧化具有明顯作用。

圖2 Hb的氧化過程Fig.2 Oxidation process of the hemoglobin

1.3 血紅素蛋白與脂質(zhì)的相互氧化

蛋白與脂質(zhì)的氧化是相互作用的。有人認(rèn)為蛋白的氧化由脂質(zhì)引發(fā)，這是一類脂質(zhì)自由基促發(fā)蛋白自由基的反應(yīng)[1]。但多數(shù)人認(rèn)為，氧合血紅素蛋白的氧化是導(dǎo)致脂質(zhì)氧化和非血紅素蛋白氧化的主因[18]，也就是說 deoxyHb氧化形成 ferryHb后，血紅素從ferryHb解離出來導(dǎo)致自由基的形成，自由基降解原卟啉并導(dǎo)致脂質(zhì)氧化[19]。Hb誘導(dǎo)脂質(zhì)氧化有兩種方式：一種是蛋白氧化產(chǎn)物誘導(dǎo)脂質(zhì)氧化，如超氧自由基、烷基自由基、高鐵血紅素等誘導(dǎo)脂質(zhì)的氧化；另一種方式是通過Hb釋放的鐵離子催化脂質(zhì)氧化[1]。鐵離子在氧化的過程中生成具有高反應(yīng)活性的自由基，啟動(dòng)了脂質(zhì)氧化反應(yīng)。

如圖3所示，脂質(zhì)氧化過程啟動(dòng)后，反過來血紅素蛋白被進(jìn)一步氧化，尤其是脂質(zhì)中次級(jí)氧化產(chǎn)物不飽和醛的氧化作用。Chen等[20]發(fā)現(xiàn)4-羥基-2-壬醛和己烯醛能加快氧合肌紅蛋白的氧化速率，抑制電子傳遞鏈介導(dǎo)的高鐵肌紅蛋白還原。Gunwald等[11]研究發(fā)現(xiàn)4-羥基-2-壬烯醛能夠改變肌紅蛋白的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和氧化還原性質(zhì)，它甚至能在5個(gè)位點(diǎn)上與抹香鯨的肌紅蛋白共價(jià)結(jié)合，使經(jīng)過誘導(dǎo)的肌紅蛋白有效地促進(jìn)肌肉中的脂質(zhì)氧化。Ge?gotek等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在較高濃度下的4-壬烯醛（4-HNE）可與組氨酸產(chǎn)生加合物，在DNA水平上修飾蛋白質(zhì)的表達(dá)。有人總結(jié)出將脂質(zhì)的初級(jí)和次級(jí)代謝產(chǎn)物與Hb反應(yīng)，醛類比ROOH更易引發(fā)metHb形成[22]。由此可見，脂質(zhì)氧化血色素蛋白的過程主要是通過脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的活性醛等中間產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)對(duì)Hb的氧化。這些醛類物質(zhì)不僅改變了血紅素蛋白的氧化還原穩(wěn)定性，而且促進(jìn)含氧血紅素蛋白的氧化，降低高鐵血紅素蛋白的還原并增強(qiáng)了其促氧化活性[1]。

圖3 脂質(zhì)氧化和肌紅蛋白氧化的相互促進(jìn)關(guān)系[23]Fig.3 Interacting oxidation reactions between myoglobin and lipid oxidation[23]

2 抗氧化作用機(jī)理的研究

為減少肉制品氧化，目前通常采用控制底物、加入抗氧化劑，糖基化反應(yīng)改性及酶法處理等方法，其中最為有效的是添加抗氧化劑。對(duì)于抑制血紅素蛋白介導(dǎo)脂質(zhì)氧化，抗氧化劑作用主要表現(xiàn)為改變Hb結(jié)構(gòu)、控制鐵離子的釋放、調(diào)控血紅素蛋白的氧化狀態(tài)、競(jìng)爭(zhēng)氧化作用底物四個(gè)方面。

2.1 血紅素蛋白結(jié)構(gòu)對(duì)脂質(zhì)氧化的影響和抗氧化作用

血色素蛋白氧化易于發(fā)生在各種肌肉中，尤其是一些魚肉中[24]。研究發(fā)現(xiàn)，在pH5.7和pH6.3的條件下，鱒魚和鱸魚Hb的自動(dòng)氧化速率可以達(dá)牛Hb的30～80倍，其血紅素釋放速率也可到達(dá)牛Hb的50倍，這些差異與魚和哺乳動(dòng)物Hb立體化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同有很大關(guān)系[25?26]。如圖4所示，牛Hb的兩個(gè)亞基Val E11的甲基基團(tuán)與束縛配體之間距離為3.2～3.4 A，鱸魚的Ile（E11）正丁基側(cè)鏈上的Cd原子與束縛配體之間距離2.4 A左右，比牛Hb短很多，這種增加的空間位阻導(dǎo)致E11和束縛配體的結(jié)構(gòu)錯(cuò)亂。而且鱸魚Hb在E14位點(diǎn)常含有甘氨酸，而牛Hb含有較大的殘基（如丙氨酸和絲氨酸）。E14中的甘氨酸為溶劑進(jìn)入血紅素縫隙提供了一個(gè)通道，從而增加了血紅素?fù)p失率，促進(jìn)自動(dòng)氧化，這部分地解釋了魚類Hb比牛Hb更有效地促進(jìn)脂質(zhì)氧化的原因[27]。血紅素裂縫中的氨基酸組成、排列順序以及血紅素口袋的大小和方向都影響質(zhì)子結(jié)合和質(zhì)子轉(zhuǎn)移，而血紅素結(jié)構(gòu)和配體會(huì)影響質(zhì)子的轉(zhuǎn)移過程和高鐵復(fù)合物的穩(wěn)定性。另外，即使同樣是哺乳動(dòng)物，其血紅素蛋白的結(jié)構(gòu)差異也影響氧化水平。Suman等[28]比較牛和豬的Mb，發(fā)現(xiàn)牛OxyMb近端組氨酸（His 93）優(yōu)先與HNE結(jié)合，而豬OxyMb中沒有出現(xiàn)這種結(jié)合，因此牛肉中OxyMb的氧化比豬肉中OxyMb氧化更常見。

圖4 不同pH下牛和鱸魚Hb結(jié)構(gòu)比較[25]Fig.4 Comparison of the hemoglobin structures between bovine and perch at different pH[25]

Khadega等[29]在研究重金屬對(duì)兩種蛋白質(zhì)細(xì)胞色素C（一種Hb）和Mb構(gòu)象的影響中，分別添加動(dòng)物來源的甘氨酸和抗壞血酸及植物來源的沒食子酸和芝麻酚，用吸收光譜的變化表示這些血紅素蛋白的結(jié)構(gòu)改變，發(fā)現(xiàn)這些抗氧化成分對(duì)重金屬暴露具有保護(hù)作用，抗氧化劑抵消了重金屬的有害作用。添加重金屬和抗氧化劑后，過氧化物酶活性也發(fā)生改變。

槲皮素也是一種有效的抗Hb氧化的成分。MetHb能與一分子槲皮素通過共價(jià)鍵結(jié)合形成加合物，加合后Hb構(gòu)象發(fā)生變化，血色素流失速率降低，從而導(dǎo)致Hb促脂質(zhì)氧化能力下降。另外，槲皮素能夠與細(xì)胞膜發(fā)生交互作用，改變細(xì)胞膜流動(dòng)性和位阻作用，從而降低脂肪酸受脂質(zhì)自由基攻擊的概率，抑制脂質(zhì)氧化[30]。

2.2 血色素蛋白中鐵離子對(duì)脂質(zhì)氧化的影響和相應(yīng)抗氧化作用

有人認(rèn)為鐵元素催化脂質(zhì)過氧化物形成，因此鐵的釋放和催化是脂質(zhì)氧化的關(guān)鍵[2]。一方面，血色素蛋白降解產(chǎn)生游離鐵，游離鐵在肉中的催化氧化作用導(dǎo)致脂質(zhì)氧化[31]；另一方面鐵離子在血色素蛋白中發(fā)生變價(jià)作用，從而導(dǎo)致脂質(zhì)氧化[1]。例如在鱸魚的氧化中，deoxyHb和metHb在氧合態(tài)變化過程、血紅素鐵的變價(jià)過程、高鐵血紅素蛋白中血紅素的喪失及血紅素鐵的游離等過程中都能形成自由基，從而促發(fā)脂質(zhì)氧化[32]。Reeder等[33]研究發(fā)現(xiàn)質(zhì)子化鐵離子從蛋白質(zhì)或卟啉中提取電子，使鐵離子快速再生。通常這種形成離子的過程發(fā)生在酸性條件下，此時(shí)還原酶被鈍化，酸催化鐵離子從二價(jià)氧化為三價(jià)，引發(fā)氧化；而堿性條件中的離子穩(wěn)定作用使Mb對(duì)脂質(zhì)和脂質(zhì)過氧化物的反應(yīng)大大降低。鐵離子的存在是否直接引發(fā)肉的氧化還存在爭(zhēng)議，有人在非加熱條件下對(duì)比血紅素蛋白鐵離子和無機(jī)鐵離子對(duì)脂質(zhì)氧化的作用，發(fā)現(xiàn)無機(jī)鐵對(duì)于脂質(zhì)氧化作用不大[34]，但是多數(shù)學(xué)者認(rèn)為有機(jī)鐵和無機(jī)鐵的變價(jià)對(duì)于脂質(zhì)氧化都相當(dāng)重要。

抗氧化劑咖啡酸被用來防止卟啉降解和脂質(zhì)氧化[19]。將小分子咖啡酸加入水洗肉中，它能夠通過電子轉(zhuǎn)移至Hb的配體O2上促進(jìn)metHb的形成，但是同時(shí)它也束縛metHb中血紅素的分離，因此抑制Hb介導(dǎo)的脂質(zhì)氧化[35]。Fe4+Hb是Hb被過氧化氫（H2O2）氧化生成的產(chǎn)物之一，它是一種強(qiáng)氧化劑，可產(chǎn)生游離的球蛋白自由基。研究發(fā)現(xiàn)，在Hb中加入酪氨酸后，F(xiàn)e2+Hb和metHb未被氧化成Fe4+Hb，說明酪氨酸在該反應(yīng)中對(duì)Hb具有保護(hù)作用，可有效抑制Hb氧化[36]。

2.3 血紅素蛋白的氧化狀態(tài)對(duì)脂質(zhì)氧化的影響和相關(guān)抗氧化作用

DeoxyHb和metHb都有助于促氧化。對(duì)魚類的研究發(fā)現(xiàn)，還原態(tài)的deoxyHb比氧化態(tài)的metHb更易于氧化脂質(zhì)，因?yàn)閺倪€原態(tài)向氧化態(tài)氧化轉(zhuǎn)變過程中形成了超氧陰離子從而加速脂質(zhì)氧化。另外，血紅素蛋白結(jié)構(gòu)上具有一個(gè)血色素裂縫，當(dāng)血紅素蛋白由含氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變成脫氧狀態(tài)時(shí)，卟啉環(huán)上鐵元素從這個(gè)裂縫中被排除，使鐵更容易接觸脂質(zhì)過氧化物，更容易引發(fā)氧化[37]。不同來源魚肉的Hb介導(dǎo)脂質(zhì)氧化比較，因血紅素裂縫的大小不同而氧化能力有差異，得到了血紅素蛋白介導(dǎo)的脂質(zhì)氧化與血紅素鐵的變化相關(guān)的類似結(jié)論[38]。Vuletich等[39]從另一個(gè)角度闡述Mb的氧化對(duì)脂質(zhì)的影響，他認(rèn)為Mb具有一種氧化變形態(tài)Mb-H，其氧化純磷脂酰膽堿的速率比天然Mb氧化速率高至少7倍，說明Mb-H在Mb對(duì)脂質(zhì)過氧化過程發(fā)揮重要作用。采用糖基化反應(yīng)對(duì)血紅素蛋白進(jìn)行改性也有利于血紅素蛋白氧化狀態(tài)的改變，它能使高鐵蛋白轉(zhuǎn)化為氧合蛋白，從而降低血紅素蛋白對(duì)脂質(zhì)的氧化促進(jìn)作用[40?42]。

在抗氧化方面，有研究表明槲皮素能使MetHb還原為OxyHb，從而降低Hb促氧能力，抑制脂質(zhì)氧化[30]。一些魚類的研究發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞具有metHb還原酶活性，當(dāng)metHb由Hb自氧化作用或與亞硝酸鹽反應(yīng)而產(chǎn)生，還原酶活性能抵消Hb自氧化作用和遇到亞硝酸鹽的可能性，從而抵抗Hb向metHb的持續(xù)氧化，其中脫氧作用顯著提高紅細(xì)胞對(duì)metHb的還原率[43]。

2.4 肉中氧化底物對(duì)蛋白和脂質(zhì)氧化的影響和相應(yīng)抗氧化作用

在肉制品中主要的脂質(zhì)包括磷脂、膽固醇和甘油三酯，它們水解能產(chǎn)生游離脂肪酸（Free fatty acid，F(xiàn)FA）。FFA特別是不飽和脂肪酸是脂質(zhì)氧化的主要成分。肉的氧化也取決于其中血色素蛋白含量和水分含量。Sannaveerappa等[44]分析水洗鱈魚肉糜模型發(fā)現(xiàn)Hb有時(shí)對(duì)其介導(dǎo)的脂質(zhì)氧化不起作用，原因是水分已被洗至最低界限，因此降低Hb含量和減少水分含量可以有效降低氧化程度。Castell等[45]發(fā)現(xiàn)在含有Hb鱈魚肉糜中添加FFA能有效抑制脂質(zhì)氧化，認(rèn)為這可能與FFA和血紅素蛋白交互作用導(dǎo)致血紅素蛋白失去促氧活性有關(guān)[46]；也有人發(fā)現(xiàn)FFA能顯著抑制火雞肉糜的脂質(zhì)氧化[30]。Dong等[31]發(fā)現(xiàn)沒食子酸對(duì)Hb具有抗氧化還是促氧化作用，主要取決于其濃度和Hb的氧化還原狀態(tài)。Wu等[47]發(fā)現(xiàn)添加的肌紅蛋白（Mb）促進(jìn)了鱈魚洗過的肌肉中的脂質(zhì)氧化，但沒有促進(jìn)豬洗過的肌肉中的脂質(zhì)氧化。

Tatiyaborworntham等[24]以鐵酰血紅蛋白（feryl Hb）和metHb為研究對(duì)象，探討磷脂酶A2（PLA2）對(duì)Hb介導(dǎo)的水洗鱈魚肌肉脂質(zhì)氧化的抑制作用。發(fā)現(xiàn)feryl Hb可能在Hb介導(dǎo)的脂質(zhì)氧化中發(fā)揮作用，而PLA2抑制了metHb和feryl Hb的形成，且PLA2能夠與Hb反應(yīng)，清除了脂質(zhì)底物中預(yù)先形成的脂質(zhì)過氧化氫（LOOHs）。他們還發(fā)現(xiàn)隨著更多的血紅素與水洗肌肉的不溶性基質(zhì)結(jié)合，脂質(zhì)氧化進(jìn)入指數(shù)期的滯后期也相應(yīng)縮短，脂質(zhì)氧化加速。而PLA2雖能夠抑制脂質(zhì)氧化，卻不阻止血紅素和水洗肌肉的不溶性基質(zhì)之間的相互作用[3]。吳海舟[30]發(fā)現(xiàn)不僅PLA2在漂洗肌肉體系中能有效抑制Hb誘導(dǎo)的脂質(zhì)氧化，而且PLA2水解產(chǎn)生的FFA在抑制脂質(zhì)氧化過程中也發(fā)揮重要作用。他們的抑制脂質(zhì)氧化機(jī)理可能涉及FFA與血紅素蛋白結(jié)合形成了低促氧活性的高鐵血色原，另外磷脂膜水解導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生改變可能是PLA2能抑制脂質(zhì)氧化的一個(gè)原因。

3 抗氧化劑在肉制品中的應(yīng)用

肉制品在貯藏加工過程中，脂質(zhì)和蛋白質(zhì)作為主要成分易于氧化，并且兩者相互作用。其中血紅素蛋白自氧化和脂質(zhì)自由基形成是肉制品氧化的開始，隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，蛋白和脂質(zhì)的氧化相互作用。肉的脂質(zhì)氧化不僅會(huì)影響感官特性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還會(huì)導(dǎo)致有毒物質(zhì)的形成，因此控制氧化過程對(duì)肉制品至關(guān)重要。盡管脂質(zhì)氧化已被研究了數(shù)十年，但不同內(nèi)外在條件引起的反應(yīng)途徑有差異，導(dǎo)致脂質(zhì)氧化機(jī)制尚未完全被解析。食品研究人員一直在尋找抑制肉制品脂質(zhì)氧化的有效方法，在食物中添加抗氧化劑是目前最常見、最有效的方法[48]。

抗氧化劑通過提供電子中和自由基、螯合氧氣、改變系統(tǒng)的氧化還原電位來減少產(chǎn)品的的氧化劣變[49]。合成抗氧化劑對(duì)延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期很有效，但因其具有潛在毒性，在食品中的使用存在很大局限性。目前在食品加工中用天然抗氧化劑部分或完全替代合成抗氧化劑已經(jīng)成為必然。

植物富含生物活性化合物（多酚類和黃酮類等物質(zhì)），可用作抗氧化劑的潛在來源，替代合成抗氧化劑用于保存肉制品并改善產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量。表1是在目前肉制品中常使用的天然抗氧化劑，包括提取物的植物種類，提取物的濃度和在肉制品中的應(yīng)用效果。這些天然成分以提取物和精油的形式從不同植物獲得，如水果、蔬菜、草藥和香料等。這些提取物與合成抗氧化物質(zhì)相比，具有相似或更好的抗氧化性能，它們?cè)谛迈r肉制品中可以保持氧化穩(wěn)定性，護(hù)色，減少脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化以及脂質(zhì)衍生的揮發(fā)性化合物的生成，并不會(huì)影響感官屬性，其中白藜蘆醇具有顯著的肉制品抗氧化作用[50]。此外，植物成分還有助于提高原料的功能特性，提供更加多樣化的健康食品。

表1 肉制品中的天然抗氧化劑Table 1 Natural antioxidants in meat products

天然抗氧化劑在抑制血色素蛋白介導(dǎo)的脂質(zhì)氧化也具有十分顯著的效果。Lee等[51]研究表明，植物中花青素、黃酮醇、原花青素等酚酸在Hb介導(dǎo)的水洗魚肌肉脂質(zhì)氧化中具有抗氧化作用，其中槲皮素可有效抑制Hb介導(dǎo)的脂質(zhì)氧化。他在鱒魚和牛的Hb研究中發(fā)現(xiàn)Hb與甲基的分離會(huì)形成自由基，自由基會(huì)降解原卟啉并導(dǎo)致脂質(zhì)氧化，而加入的咖啡酸可以有效阻止卟啉的降解和脂質(zhì)氧化[13]。Harun等[52]研究發(fā)現(xiàn)MO葉提取物可以通過抑制MetHb起到抗氧化作用。Maqsood等[53]對(duì)羅非魚Hb介導(dǎo)的脂質(zhì)氧化和抗氧化研究中發(fā)現(xiàn)添加單寧酸后過氧化值降低，儲(chǔ)存過程中TBARS生成量也很低。在魚肌肉、魚肉末、魚油-水乳狀液和魚切片中，單寧酸對(duì)Hb介導(dǎo)的脂質(zhì)氧化均有抑制作用。Das等[54]研究表明姜黃素、維生素E、維生素C等天然抗氧化劑能夠抑制亞硝酸鹽誘導(dǎo)的met-Hb形成；咖啡因及其代謝物與Hb的絡(luò)合，可以防止二價(jià)鐵的氧化。Wu等[5?6]研究發(fā)現(xiàn)迷迭香、抗壞血酸、生育酚和檸檬酸的混合物防止自氧化和鯡魚Hb的血紅素丟失，明顯抑制鯡魚副產(chǎn)品中Hb介導(dǎo)的脂質(zhì)氧化，將保質(zhì)期從1 d增加到12 d以上。Liu等[55]評(píng)估了三種天然抗氧化劑的相互作用，及其對(duì)生牛肉肉餅的顏色、脂質(zhì)穩(wěn)定性、metMb占比和metMb還原活性的影響，發(fā)現(xiàn)茶兒茶素，肌肽和α-生育酚混合物中兒茶素含量的增加可提高脂質(zhì)穩(wěn)定性，降低metHb百分比；肌肽對(duì)提高顏色穩(wěn)定性具有顯著作用；α-生育酚和茶兒茶素增強(qiáng)了脂質(zhì)的穩(wěn)定性；三者相互作用可改善生牛肉肉餅的脂質(zhì)穩(wěn)定性和顏色穩(wěn)定性。從這些抗氧化劑的作用效果上看，抑制血紅素蛋白的氧化是控制脂質(zhì)的氧化的有效手段。

有些植物成分的抗氧化性往往具有劑量依賴性，常表現(xiàn)為對(duì)肉制品的氧化和抗氧化的雙重作用。Chen等[56]研究VC對(duì)牛Hb氧化還原反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)VC在反應(yīng)初期表現(xiàn)出抗氧化作用，后期通過產(chǎn)生過氧化氫來促進(jìn)MetHb含量的增加，證實(shí)VC既可以抗氧化又具有促氧化能力。日常飲食物質(zhì)NO2?在理論上可作為還原劑去除具有細(xì)胞毒性的ferryl Hb，有效地抑制ferryl Hb引發(fā)的蛋白羰基，然而NO2?在低濃度時(shí)卻能促進(jìn)Hb-H2O2導(dǎo)致的蛋白質(zhì)氧化[57]。Dong等[58]研究發(fā)現(xiàn)茶多酚通過插入其疏水口袋與Hb的色氨酸和酪氨酸殘基相互作用。這種相互作用顯示出對(duì)Hb的濃度依賴性影響，這可能導(dǎo)致完全相反的結(jié)果。高濃度茶多酚破壞了Hb的結(jié)構(gòu)，使血紅素鐵的暴露促進(jìn)Hb氧化和變色。然而，較低濃度的茶多酚不會(huì)破壞Hb結(jié)構(gòu)，可以抑制高鐵血紅蛋白的形成。Napar?o等[59]進(jìn)一步研究EGCG和沒食子酸，發(fā)現(xiàn)它們能夠氧化Hb，因?yàn)樗鼈兌己腥u基苯甲酸殘基，但在一定濃度范圍內(nèi)它們具有抑制氧化的作用。

綜上所述，大量研究證明了天然抗氧化劑可以有效抑制血紅素蛋白介導(dǎo)的脂質(zhì)氧化。不僅可以延長(zhǎng)貨架期，還可以改善感官屬性，提高肉品品質(zhì)。此外，植物源性食品添加劑的抗氧化特性和作用機(jī)制以及在肉類工業(yè)中應(yīng)用前景的研究也取得了顯著進(jìn)展。盡管如此，但天然抗氧化劑的效用、可用性、市場(chǎng)性和潛在的健康益處尚未得到充分證明。

4 展望

肉制品中脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化及其交互氧化導(dǎo)致肉品色澤、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)等一系列改變。血紅素蛋白介導(dǎo)脂質(zhì)氧化，脂質(zhì)氧化反過來對(duì)血紅素蛋白也有促氧化作用?？寡趸瘎┛梢杂行У匾种蒲t素蛋白氧化而延緩脂質(zhì)的氧化，從而延長(zhǎng)肉制品的貨架期。水果、蔬菜及一些農(nóng)副產(chǎn)品等植物中的活性成分是抑制血紅素蛋白氧化的良好選擇，但尚未在肉制品中廣泛使用。這些活性成分在加入肉制品之前還需要毒性評(píng)估，以便確定適用性。因此，對(duì)此類抗氧化劑進(jìn)行深入研究，探究它們抑制肉制品氧化的深層機(jī)理，將對(duì)未來肉制品抗氧化劑的廣泛使用起到至關(guān)重要的作用。