高子武 王恒鵬 吳鵬 屠明亮 吳丹璇 孟祥忍

摘 要：蛋白質(zhì)對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的吸附作用一定程度上決定著食品風(fēng)味品質(zhì)。肌原纖維蛋白功能特性的變化會(huì)直接影響其對肉制品主效風(fēng)味成分的吸附能力，因此對肌原纖維蛋白功能特性的影響因素進(jìn)行深入研究對明晰肌原纖維蛋白與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相互作用機(jī)制具有重要意義。本文就肌原纖維蛋白對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的吸附機(jī)制、影響因素、研究技術(shù)與方法進(jìn)行綜述，詳細(xì)介紹肌原纖維蛋白、揮發(fā)性風(fēng)味成分以及多種外界因素對肌原纖維蛋白與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相互作用影響的研究現(xiàn)狀，并對肌原纖維蛋白對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)吸附作用研究尚未深入發(fā)掘的領(lǐng)域進(jìn)行展望，為探究肌原纖維蛋白風(fēng)味吸附作用在肉制品加工領(lǐng)域的生產(chǎn)應(yīng)用提供理論參考。

關(guān)鍵詞：肌原纖維蛋白;揮發(fā)性風(fēng)味;吸附作用;影響因素;技術(shù)方法

Abstract： The adsorption of volatile flavor compounds by proteins determines the flavor quality of food to a certain extent. Changes in the functional properties of myofibrillar proteins will directly affect the adsorption ability of myofibrillar protein for the major flavor components of meat products. Thus， gaining insights into the factors affecting the functional properties of myofibrillar proteins is important for understanding the mechanism of the interaction between myofibrillar proteins and volatile flavor compounds. In this paper， the mechanism of and the factors influencing the adsorption of volatile flavor compounds by myofibrillar proteins， as well as the methods and techniques used in recent research in this regard are reviewed. It summarizes the current status of research on the effects of myofibrillar proteins， volatile flavor components and various external factors on the interaction between myofibrillar proteins and volatile flavor compounds， and presents problems that have yet to be addressed in this research area， which will provide a theoretical rationale for applying the adsorption of flavor compounds by myofibrillar proteins in the field of meat processing.

Keywords： myofibrillar protein; volatile flavor; adsorption; factors; techniques and methods

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200810-191

中圖分類號：TS251.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-8123（2020）09-0105-08

引文格式：

高子武， 王恒鵬， 吳鵬， 等. 肌原纖維蛋白對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)吸附作用研究進(jìn)展[J]. 肉類研究， 2020， 34（9）： 105-112. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200810-191. ? ?http：//www.rlyj.net.cn

GAO Ziwu， WANG Hengpeng， WU Peng， et al. Recent progress in research on the adsorption of myofibrillar proteins for volatile flavor compounds[J]. Meat Research， 2020， 34（9）： 105-112. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200810-191. ? ?http：//www.rlyj.net.cn

風(fēng)味是消費(fèi)者評價(jià)肉制品食用品質(zhì)的關(guān)鍵因素[1]。一般肉制品中含有多種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，如醛、酮、醇、酯、酸、烷烴、吡嗪、吡啶、含硫化合物等[2]。肉制品中風(fēng)味化合物的含量及種類受肉的來源、組成、添加劑、加工條件等因素的影響而有所差異，食品組分與風(fēng)味化合物的相互作用也較大程度影響產(chǎn)品的整體風(fēng)味感知[3]。

肌肉蛋白是肉類食品的重要組分之一，在人體膳食營養(yǎng)中不可或缺，肌肉蛋白對肉制品感官品質(zhì)、營養(yǎng)組成和質(zhì)構(gòu)特性具有重要影響。對于調(diào)控肉制品的風(fēng)味品質(zhì)而言，肌肉蛋白吸附與釋放風(fēng)味化合物的程度至關(guān)重要[4]。肌原纖維蛋白是構(gòu)成肌肉蛋白的主要成分，其必需氨基酸的含量和種類十分豐富，很大程度上決定著肉制品的品質(zhì)特性[5]。目前，國內(nèi)外關(guān)于肌原纖維蛋白對風(fēng)味化合物吸附作用的研究尚處于初始階段，在測定風(fēng)味吸附能力的過程中，確定肌原纖維蛋白風(fēng)味吸附實(shí)驗(yàn)的較優(yōu)參數(shù)及建立標(biāo)準(zhǔn)化測定方法還有待深入研究。研究肌原纖維蛋白對風(fēng)味化合物的吸附機(jī)制，對進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)及確立測定方法具有鮮明指導(dǎo)作用。本文系統(tǒng)梳理肌原纖維蛋白與肉制品主要揮發(fā)性風(fēng)味化合物相互作用的相關(guān)研究，就肌原纖維蛋白對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的吸附機(jī)制、影響因素、現(xiàn)有的研究技術(shù)方法進(jìn)行綜述，以期為今后肉類加工產(chǎn)業(yè)改善肉制品風(fēng)味品質(zhì)提供參考。

1 肌原纖維蛋白組成及其風(fēng)味吸附作用機(jī)制

1.1 肌原纖維蛋白組成

肌原纖維蛋白是肌肉中含量最高的蛋白質(zhì)，約占肌肉蛋白總量的55%～65%[6]。按照肌原纖維蛋白的構(gòu)成可分為三大類[7]，如表1所示。

肌原纖維蛋白既是一種具有生物學(xué)功能的鹽溶性結(jié)構(gòu)蛋白群，也是肌肉中收縮肌纖維的重要組成[8]。在加工和貯藏過程中，肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)和組分的完整性對肉制品凝膠性、保水性、乳化性以及肌原纖維蛋白的風(fēng)味吸附能力等有很大影響，進(jìn)而造成肉制品質(zhì)構(gòu)特性和風(fēng)味品質(zhì)的差異。

1.2 肌原纖維蛋白風(fēng)味吸附作用機(jī)制

肌原纖維蛋白對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的吸附能力受多種因素影響，就其吸附一種風(fēng)味化合物而言，這些影響因素大都可歸于蛋白質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)的變化。風(fēng)味化合物結(jié)合位點(diǎn)的變化又與肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)、蛋白與蛋白之間以及肌原纖維蛋白與其他物質(zhì)之間的相互作用密切相關(guān)[9]。

肌原纖維蛋白中氨基酸側(cè)鏈種類繁多，且能與不同種類的揮發(fā)性風(fēng)味化合物發(fā)生可逆結(jié)合，而維持這種可逆結(jié)合的作用力主要取決于蛋白質(zhì)疏水性、巰基、二硫鍵含量、二級結(jié)構(gòu)及靜電相互作用等功能特性[10]。肌原纖維蛋白的功能特性受許多外界因素的影響，如溫度、壓力、pH值、金屬離子、蛋白濃度及氧化體系等均會(huì)對其功能特性有很大影響[11]，現(xiàn)有研究圍繞肌原纖維蛋白風(fēng)味吸附機(jī)制主要有以下3 種學(xué)說：1）Shen Hui[6]、Lou Xiaowei[12]等研究認(rèn)為，主要是通過改變肌原纖維蛋白構(gòu)象，引起結(jié)合位點(diǎn)的包埋或暴露，造成肌原纖維蛋白對風(fēng)味吸附能力的差異;2）Zhou Feibai[13]、Pérez-Juan[14]等研究認(rèn)為，增強(qiáng)/削弱蛋白-蛋白相互作用，進(jìn)而影響蛋白與風(fēng)味化合物之間的相互作用;3）Wang Ying[15]、Sun Weizheng[16]等研究認(rèn)為，外來添加物競爭性結(jié)合風(fēng)味化合物的結(jié)合位點(diǎn)，影響肌原纖維蛋白對風(fēng)味化合物的吸附。

2 肌原纖維蛋白風(fēng)味吸附能力的影響因素

肌原纖維蛋白風(fēng)味吸附能力的強(qiáng)弱取決于肌原纖維蛋白和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)自身性質(zhì)及外界因素的共同作用。肌原纖維蛋白的組分、質(zhì)量濃度，揮發(fā)性風(fēng)味化合物的種類、分子結(jié)構(gòu)以及熱處理、鹽、pH值、氧化體系、改性方式、其他食品添加物等外界因素均會(huì)影響肌原纖維蛋白對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的吸附作用。

2.1 肌原纖維蛋白

2.1.1 肌原纖維蛋白組分

肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白是肌原纖維蛋白的重要組成部分。肌球蛋白約占肌原纖維蛋白總量的43%，是粗絲的主要成分，每根粗絲約含有300 個(gè)肌球蛋白分子[17]。球狀的G-肌動(dòng)蛋白和纖維狀的F-肌動(dòng)蛋白是肌動(dòng)蛋白存在的2 種主要狀態(tài)，且含量略低于肌球蛋白，總占比約為20%[14]。大量研究表明，肌原纖維蛋白中的G-肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的吸附能力存在差異。其中，Pérez-Juan等[8]發(fā)現(xiàn)，干腌火腿中的G-肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白主要與分配系數(shù)較小的風(fēng)味成分結(jié)合，但G-肌動(dòng)蛋白也吸附了分配系數(shù)較大的3-甲基-丁醛;L? Tong等[18]測定不同胰蛋白酶含量對肌球蛋白結(jié)構(gòu)及醛、酮類物質(zhì)吸附能力的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，肌球蛋白發(fā)生水解增加了揮發(fā)性化合物的保留率，同時(shí)隨著胰蛋白酶含量的增加，醛、酮類物質(zhì)吸附量增加;Cao Changchun等[19]發(fā)現(xiàn)，不同濃度的H2O2影響G-肌動(dòng)蛋白中α-螺旋、羰基、氫鍵、巰基及疏水位點(diǎn)的變化，進(jìn)而引起其對醇、醛吸附能力的差異，且聚集的G-肌動(dòng)蛋白容易與芳香化合物發(fā)生疏水相互作用，形成蛋白質(zhì)-芳香化合物復(fù)合物，從而增強(qiáng)其結(jié)合能力。

2.1.2 肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度

肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度是影響肌原纖維蛋白吸附揮發(fā)性風(fēng)味成分能力強(qiáng)弱的關(guān)鍵因素，但相關(guān)機(jī)制尚未完全闡明。周昌瑜等[20]建立不同質(zhì)量濃度鴨肉肌原纖維蛋白對醛、酮、酯、醇類等17 種風(fēng)味化合物的吸附體系，研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)對風(fēng)味化合物的吸附能力隨著蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度的增加發(fā)生變化，但質(zhì)量濃度過高時(shí)對風(fēng)味物質(zhì)的吸附作用有所減弱，可能是肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度的增加使其自身表面張力減小，從而造成揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)釋放所致;Oneill等[21]用滴體積法測定肌原纖維蛋白在空氣-溶劑界面的表面活性，發(fā)現(xiàn)初始體相質(zhì)量濃度10-4～10-2 g/100 mL時(shí)，肌原纖維蛋白能夠有效抑制自身表面張力的形成。雖然部分學(xué)者認(rèn)為揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)決定風(fēng)味保留值的大小，但實(shí)際上風(fēng)味保留值也會(huì)隨蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度的增加而增大。此外，結(jié)合常數(shù)、風(fēng)味成分與蛋白質(zhì)的相互作用以及風(fēng)味作用位點(diǎn)與蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)結(jié)合位點(diǎn)的相互作用也隨蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度的變化而變化。

2.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

2.2.1 種類

現(xiàn)有研究表明，肌原纖維蛋白對不同風(fēng)味物質(zhì)的吸附能力存在差異，這與風(fēng)味物質(zhì)的碳鏈長度、沸點(diǎn)、分支程度和特殊官能團(tuán)密切相關(guān)[22]。肌原纖維蛋白對醇、醛、酮、酯類化合物的吸附研究已被陸續(xù)報(bào)道，醇、醛、酮、酯類是典型的風(fēng)味化合物，肌原纖維蛋白對它們的吸附能力強(qiáng)弱為：醛類>酯類>酮類>醇類，且肌原纖維蛋白對醛類的吸附作用顯著強(qiáng)于其他3 種化合物[23]。但目前仍缺乏對其他種類風(fēng)味成分（如烷烴、吡嗪、吡啶、含硫化合物）與肌原纖維蛋白相互作用的系統(tǒng)研究。

2.2.2 分子結(jié)構(gòu)

風(fēng)味化合物分子結(jié)構(gòu)的不同可以導(dǎo)致肌原纖維蛋白對風(fēng)味化合物吸附能力的差異。就同類風(fēng)味化合物來說，分子質(zhì)量越大，碳鏈越長，分子疏水性越強(qiáng)，蛋白對其的疏水性結(jié)合能力也越強(qiáng)，吸附效率越高[24];相反，分子體積越大的化合物，其空間位阻效應(yīng)越明顯，越難進(jìn)入蛋白分子內(nèi)部的結(jié)合位點(diǎn)，造成吸附效率偏低[25]。Jasinski等[26]研究表明，β-乳球蛋白上有14 個(gè)2-壬酮結(jié)合位點(diǎn)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的伸展導(dǎo)致結(jié)合位點(diǎn)數(shù)增加，但造成肌原纖維蛋白發(fā)生伸展的原因尚不明晰;Hansen[27]、Lou Xiaowei[12]等在研究蛋白質(zhì)對酮類風(fēng)味化合物吸附作用時(shí)均發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)對酮類化合物的吸附能力隨碳原子數(shù)的增加而增強(qiáng);Han Zhong等[28]研究構(gòu)象變化的典型肉味化合物（壬醛）與牛肌原纖維蛋白的風(fēng)味結(jié)合機(jī)理，發(fā)現(xiàn)壬醛與肌原纖維蛋白相互作用對其構(gòu)象無明顯影響，隨著溫度的升高，結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)有所增大;申輝[29]研究碳鏈長度、酮基位置和數(shù)量、支鏈有差異的酮類化合物與肌原纖維蛋白相互作用的影響機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于2，3-戊二酮含有更多酮基，2，3-戊二酮淬滅肌原纖維蛋白熒光的效率顯著高于2-戊酮和3-戊酮，且隨著碳鏈的增長，蛋白質(zhì)與長鏈酮之間產(chǎn)生較強(qiáng)的疏水相互作用，從而提高了同系物酮的Stern-Volmer淬滅常數(shù)（Ksv）。

2.3.5 改性方式

肉制品中肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)狀態(tài)對其風(fēng)味品質(zhì)具有決定性作用[48]。肌原纖維蛋白的功能特性與其結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)的變化間接影響其對風(fēng)味化合物的吸附能力。但肉制品加工過程中，有些肌原纖維蛋白的功能特性無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，因此需要通過物理、化學(xué)等方法對其進(jìn)行相應(yīng)的改性，從而形成產(chǎn)品的獨(dú)特風(fēng)味。目前有關(guān)肌原纖維蛋白風(fēng)味吸附的研究中，常用的蛋白改性技術(shù)主要包括超聲波、微波、輻照等，這些技術(shù)具有操作簡單、便于控制、耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn)。Jo等[49]對制備好的肌原纖維蛋白進(jìn)行不同劑量輻照處理，結(jié)果表明，肉及肉制品經(jīng)輻射處理后風(fēng)味會(huì)發(fā)生改變，這與輻照處理后蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變有關(guān);蔡夢潔[50]研究發(fā)現(xiàn)，微波處理能夠有效增強(qiáng)肌原纖維蛋白對醛、酮類風(fēng)味化合物的吸附能力，肌原纖維蛋白吸附4 種酮類化合物的能力最大的是2-壬酮，其次是2-辛酮，對4 種醛類物質(zhì)吸附能力的大小順序依次為壬醛、庚醛、己醛和3-甲硫基丙醛;胡可等[51]以不同關(guān)鍵加工環(huán)節(jié)中西式火腿的肌原纖維蛋白為研究對象，探究其結(jié)構(gòu)和風(fēng)味吸附能力的變化，發(fā)現(xiàn)在腌制、真空滾揉和斬拌環(huán)節(jié)，肌原纖維蛋白熒光峰、最大紫外吸收峰、酰胺A、B帶及酰胺Ⅲ帶均發(fā)生位移，氨基酸所處的微環(huán)境向有利于風(fēng)味吸附的極性環(huán)境轉(zhuǎn)變;Han Zhong等[28]比較微波和水浴2 種加工方式下牛肉肌原纖維蛋白對酮類化合物吸附能力的區(qū)別，結(jié)果表明，隨著微波或水浴處理時(shí)間的延長，肌原纖維蛋白的總巰基含量和表面疏水性增加，且微波的熱效應(yīng)主導(dǎo)了肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)變化，與水浴加熱相比，微波的非熱效應(yīng)對肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)也有明顯影響，從而影響酮類風(fēng)味化合物的保留和釋放。

2.3.6 其他食品成分的添加

谷氨酰胺酶（transglutaminase，TGase）在肌原纖維蛋白的交聯(lián)反應(yīng)中起催化作用[52-54]。TGase催化交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一定程度上可以減少游離氨基酸等風(fēng)味前體物的損失，在后續(xù)加工生產(chǎn)中風(fēng)味前體物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，從而突出呈現(xiàn)產(chǎn)品的主效特征風(fēng)味[52]，因此凝膠網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)程度一定意義上決定著風(fēng)味物質(zhì)的擴(kuò)散與釋放程度[53]。Tsevdou等[54]認(rèn)為，氨是TGase交聯(lián)蛋白過程中的主要揮發(fā)性成分，影響交聯(lián)食品的風(fēng)味，但在牛乳中單獨(dú)加入TGase并不能顯著改善其風(fēng)味，而在高靜壓技術(shù)滅菌后，其風(fēng)味明顯改善，這可能是由于TGase與高靜壓發(fā)生協(xié)同作用使一些活性位點(diǎn)暴露。

此外，在加工過程中肌原纖維蛋白的過度氧化可能會(huì)損傷其功能特性及安全性，進(jìn)而破壞肉制品的食用口感和營養(yǎng)品質(zhì)。擁有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的多酚不僅天然無毒，而且還具備抗氧化及抑菌等特性，因而在抑制肌原纖維蛋白氧化、減緩肉制品品質(zhì)劣變等方面被廣泛應(yīng)用[55]。Jongberg等[56]研究發(fā)現(xiàn)，牛肉肌原纖維蛋白中巰基含量隨著多酚類物質(zhì)的添加而降低，液相色譜-質(zhì)譜分析結(jié)果顯示有“巰基-醌”加成物的形成;Zeng Zicong等[57]研究發(fā)現(xiàn)，多酚經(jīng)過60、80、100 ℃熱處理后含量減少，總抗氧化活性降低，其轉(zhuǎn)化為醌類的能力降低，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)與多酚的共價(jià)相互作用。

3 肌原纖維蛋白構(gòu)象及風(fēng)味吸附的研究方法

3.1 肌原纖維蛋白構(gòu)象測定方法

肌原纖維蛋白構(gòu)象的改變會(huì)引起蛋白質(zhì)與風(fēng)味化合物結(jié)合位點(diǎn)的包埋或暴露，進(jìn)而造成肌原纖維蛋白對風(fēng)味化合物吸附能力的不同。根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)總結(jié)了常用的肌原纖維蛋白構(gòu)象測定方法，如表2所示。

3.2 肌原纖維蛋白風(fēng)味吸附分析方法

目前，靜態(tài)頂空固相微萃取氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法已成為大多數(shù)學(xué)者研究肌原纖維蛋白對揮發(fā)性風(fēng)味成分吸附能力時(shí)最為常用的方法。此外，也有部分研究將平衡透析技術(shù)、大氣壓化學(xué)電離串聯(lián)質(zhì)譜法、三維定量構(gòu)象和分子模型用于分析肌原纖維蛋白對揮發(fā)性風(fēng)味化合物的吸附作用，如表3所示。

4 結(jié) 語

肌原纖維蛋白對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的吸附作用既取決于二者自身性質(zhì)，如肌原纖維蛋白的組分、質(zhì)量濃度及風(fēng)味物質(zhì)的種類、分子結(jié)構(gòu)等，同時(shí)也受熱處理、鹽、pH值、氧化體系、改性方式、其他添加物等諸多外界因素的影響，其作用機(jī)制還未被系統(tǒng)、明確地闡明。探究肌原纖維蛋白風(fēng)味吸附作用機(jī)制是更好改善肉制品風(fēng)味品質(zhì)的理論基礎(chǔ)，因此，肌原纖維蛋白對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的作用規(guī)律是一個(gè)復(fù)雜且有實(shí)際價(jià)值的研究。目前，關(guān)于肌原纖維蛋白風(fēng)味吸附的探討在以下幾方面尚有較大深入挖掘的空間：1）不同風(fēng)味化合物之間可能存在競爭或協(xié)同性吸附，當(dāng)前對醛、酮、含硫類、雜環(huán)類等風(fēng)味化合物之間的競爭或協(xié)同性結(jié)合機(jī)制的研究較為缺乏;2）可以將鼻腔風(fēng)味分析、唾液的口腔模擬及建立風(fēng)味化合物分子特性對蛋白質(zhì)風(fēng)味吸附作用數(shù)學(xué)模型等新分析方法應(yīng)用于肌原纖維蛋白風(fēng)味吸附研究;3）在肉制品加工及貯藏過程中，蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生一定程度降解，研究肌原纖維蛋白在不同降解階段或加工階段對特定化合物的吸附作用對于實(shí)際生產(chǎn)中改善產(chǎn)品風(fēng)味有重要意義;4）現(xiàn)階段的研究主要集中在單一的蛋白溶液或凝膠體系中肌原纖維蛋白與揮發(fā)性風(fēng)味成分的相互作用，但全組分肌肉體系才是肌原纖維蛋白所處的真實(shí)環(huán)境，因此，在全組分肌肉體系中研究其對風(fēng)味化合物的吸附與釋放具有更重要的應(yīng)用價(jià)值。

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