桑椹多酚对猪肉肌原纤维蛋白的氧化调控及模拟消化特性研究

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氧化是导致肉制品品质下降的重要原因。研究表明,植物多酚作为一种天然抗氧化剂可以有效延缓肉制品加工过程中的蛋白质氧化,对改善肉制品的品质具有重要意义。然而,有关酚类物质对肉制品的品质调控规律、在肉制品加工过程中的变化规律、与肌肉蛋白间的相互作用机制以及二者结合后的消化吸收特性等还有待进一步研究。本论文以桑椹多酚作为植物多酚的代表,研究了其对肉糜制品的氧化调控特性,并探索了酚类物质在肉糜制品加工过程中的变化;然后分析了桑椹中主要单体酚对肌原纤维蛋白(MP)结构和功能的影响,并通过不同氧化体系的构建,探讨了桑椹多酚对MP的氧化调控机制。最后对桑椹多酚-MP加合物进行模拟消化,探究了桑椹多酚对MP胃肠消化及酵解特性的影响。具体实验内容和结果如下:(1)以肉糜制品腊肠为例,探究了桑椹多酚提取物(MPE)对肉糜制品的氧化调控特性。结果发现,MPE能显著缓解腊肠的脂质和蛋白质氧化,其效果比亚硝酸钠(SN)、金针菇多糖(FVP)以及发酵剂(SC)等更为显著。添加MPE的腊肠可表现出与传统腊肠(添加SN)更高的抗氧化活性。(2)以肉糜制品肉脯为例,探究了热处理时间与温度组合和添加β-环糊精对肉糜加工制品酚类物质稳定性的影响。结果表明,桑椹肉脯中酚类化合物在高温短时的干燥结合低温长时的烘烤工艺下损失最大。为了提高酚类物质的保留率,建议桑椹肉脯的干燥工艺为40℃干燥10h后在150℃烘烤3 min,此条件下加工的肉脯中总酚、总黄酮和总花青素保留率分别达到54.84%,39.1%和59.62%。在肉脯加工过程中主要检测到四种酚酸(新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸和咖啡酸)、三种类黄酮(儿茶酸、芦丁和槲皮素)和两种花色苷(矢车菊素-3-葡萄糖苷(C-3-O-G)、矢车菊素-3-芸香糖苷(C-3-O-R))。添加1%β-环糊精可显著提高产品中酚类物质(除咖啡酸和槲皮素)的热稳定性,并进一步改善桑椹肉脯的的抗氧化活性。(3)研究了富含桑椹多酚的肉糜制品中五种典型的酚类化合物(C-3-O-G、C-3-O-R、咖啡酸、槲皮素和芦丁)对MP构象和功能特性的影响。发现五种酚类物质均显著影响MP的结构,表现为羰基和ε-NH2的损失以及蛋白质的荧光猝灭效应(P<0.05)。被酚类物质修饰后的MP抗氧化活性显著提高,但热稳定性下降。芦丁有助于改善MP的乳化性能;槲皮素对MP的二级结构影响较小;咖啡酸激发了 MP的α-螺旋向β-折叠的转化,所得的蛋白在所有样品中表现出最强的荧光猝灭效应、溶解性和抗氧化活性。(4)利用羟自由基体系研究了槲皮素、芦丁、咖啡酸、C-3-O-G、C-3-O-R等5种酚类物质修饰的MP凝胶化行为。结果表明,羟自由基的氧化诱导会降低蛋白质氨基酸侧链中巯基和ε-NH2基团的含量,增加羰基的含量;经酚类物质修饰后,MP的凝胶特性发生了显著变化。咖啡酸会降低MP的凝胶强度、持水能力(WHC)和弹性模量(G’),造成MP凝胶微观结构的破坏。其他酚类物质,尤其是槲皮素,可通过与MP的氨基酸侧链基团相互作用而减弱MP对羟基自由基的敏感性,增强热诱导凝胶的强度和WHC。槲皮素修饰的MP在氧化后形成的凝胶表现出致密且均匀的微观结构,甚至比未经羟自由基氧化的MP凝胶性能更佳。(5)探究了桑椹多酚添加量(0、0.5%、1%、2.5%和10%)和丙二醛(MDA)浓度(0、5、10、20和40 mM)对MP乳液的乳化和凝胶性质的影响。发现桑椹多酚的加入可提高MP乳液的抗氧化能力,增大乳液粒径并降低乳液的Zeta电位(P<0.05)。MDA在2.5%桑椹多酚修饰的MP乳液的胶凝化过程中发挥重要作用。由于蛋白质间的交联作用的增强,乳液凝胶在中剂量MDA(5-20mM)下显示出较好的弹性、强度和WHC。过高MDA浓度(40 mM)可能破坏蛋白质-蛋白质间相互作用,导致凝胶出现“漏油”和结构崩溃的现象。桑椹多酚的添加不利于MP凝胶化行为,但是可以减弱MDA对MP的氧化损伤。高剂量多酚或MDA氧化处理会造成MP乳液凝胶结构的坍塌。因此,要维持良好的凝胶特性和抗氧化活性,须同时调控多酚的浓度和氧化强度。(6)分别对MP和桑椹多酚-MP加合物进行体外模拟消化和酵解,分析模拟消化过程中消化液的抗氧化活性、蛋白质和酚类物质的降解和转化以及模拟消化产物对肠道微生物代谢的影响。结果发现,MP和多酚在模拟消化过程中均发生降解和转化,直接影响消化液的抗氧化活性。桑椹多酚可促进MP的水解,提高MP模拟消化后消化液的抗氧化活性。桑椹多酚修饰后MP水解度可达到81.76%,最终消化液的ABTS和DPPH清除率分别达到350.10 μmol Trolox/mg蛋白质和33.96%,分别比对照组(MP)提高34%和47%。此外,模拟肠胃消化后到达结肠的多酚可被肠道菌群生物转化,促进短链脂肪酸(SCFA)的积累,提高肠球菌和乳杆菌的丰度,从而调节肠道的健康。
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