蛋白质氧化是一种广泛存在于食品系统中的复杂化学过程,可以通过加工处理来引起。这种现象以前未被很好地认识,但现在已经得到了更多理解。早期研究集中在肌肉蛋白的氧化,后期研究包括植物蛋白、牛奶蛋白和鸡蛋蛋白。蛋白质氧化过程包括自由基和非自由基,而氨基酸侧链基团通常是初始氧化剂攻击的位置,并产生蛋白质羰基、二硫化物、二酪氨酸和蛋白质自由基。随着蛋白质结构的改变以及蛋白质聚合物和聚集体的形成可导致溶解度和功能性的显著变化,如凝胶化、乳化、起泡和保水性。氧化剂剂量依赖性效应已得到广泛报道,即,轻度至中度氧化可增强功能性,而强氧化性则导致不溶性和功能性损失。

因此,在模型系统以及原位研究中,通过氧化和抗氧化策略控制动植物蛋白食品中蛋白质氧化程度已引起广泛关注。美国肯塔基大学农业学院动物与食品科学系的Youling L. Xiong*和Anqi Guo通过本文回顾了食品蛋白质氧化研究的历史,并根据近几十年发表的文献报道,对化学和酶促氧化对肉类、豆类、谷物、乳制品和鸡蛋蛋白质功能特性的影响进行了综述。

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与脂质氧化相比,蛋白质氧化是一种人们认识较少的现象,它在食品的制备、加工和储存过程中普遍存在。活性氧(比如•OH和RO•)、许多脂质氧化的次生产物以及Strecker降解的羰基和酮等活性氧是蛋白质氧化的主要诱发剂。氨基酸侧链基团的氧化修饰和结构变化(二级和三级)导致聚集并产生功能性或非功能性蛋白颗粒。前者通常是可溶的,可以在温和的氧化条件下生成,而后者则在蛋白质浓度较高或长时间暴露于氧化剂下被广泛修饰时发生。使用适当的天然化学改性剂可以改善其胶凝性、乳化性、起泡性、成膜性、保水性和增强其质构特性。多功能食品添加剂,例如抗坏血酸和酚酸,由于它们能同时修饰蛋白质和抑制不良脂质氧化而具有特别的吸引力。氧化酶,包括葡萄糖氧化酶和脂氧合酶,由于其温和的作用和对ROS产生的渐进催化作用,也是很有希望的候选物。

研究指出,有必要探索使用不同成分和加工策略的最佳氧化修饰水平,以确保结果不同批次间的一致,且产品风味不受影响。为了提供营养均衡和经济激励性的饮食选择,预制调理食品混合越来越多不同的蛋白质。尽管表面和结构特征决定了蛋白质对于氧化修饰的不稳定性,蛋白质混合物(例如,基于植物蛋白的肉类类似物)中首选目标多肽种类可能会发生变化,具体取决于pH值、盐浓度、温度和其他改变结构的加工参数。这是需要进行持续研究以填补知识空白的领域之一。最后,尽管轻度氧化可能不会对蛋白质食品的营养质量产生重大影响(因为根据大多数已发表的报告,必需氨基酸的损失和蛋白质消化率的降低往往会在有限的程度上发生),但与各级氧化相关的安全方面应该仔细研究。

熊幼翎 资深教授

美国肯塔基大学农业学院动物与食品科学系科研部 主任

Journal of Muscle Foods副主编

Food Bioscience副主编

熊幼翎,美国肯塔基大学动物与食品科学系资深教授,科研部主任,肯塔基大学营养科学研究中心和膜科学研究中心兼聘教授,IFT肉品科学分会前任主席。熊教授的研究主要集中在食品蛋白质化学与功能、肉制品加工技术和安全、多酚抗氧化物、抗氧化肽和蛋白氧化机理等领域,并将科研成果推广工业应用。合计发表了SCI文章280余篇,在国际学术会议作大会特邀发言130多次,并组织了40多个国际学术会议。

熊教授对食品科学技术的持久贡献得到学术界和工业界的广泛认可。先后获美国肉品科学协会“杰出成就奖”(1995年)、美国化学协会“年轻科学家奖”(1997年)、美国肉品科学协会“杰出研究奖”(1999年)、肯塔基大学“杰出研究奖”(2009年)、“杰出研究生导师奖”(2011年)和“卓越研究教授奖”(2011年),并于2010、2012和2016年分别当选美国食品科学协会(IFT)、美国化学学会农业食品化学部(ACS AGFD)和国际食品科学院(IAFoST)会士。

尤其值得一提的是,熊教授于2015年1月获得素有“农业诺贝尔奖”之称的瑞典皇家农林科学院最高奖“Bertebos奖”,也是迄今为止获此殊荣的唯一华人科学家。熊教授是SCI期刊Journal of Food Science的前任科学主编,Journal of Muscle Foods副主编。目前担任SCI期刊Food Bioscience副主编,40多个国际食品科学和营养期刊的审稿人或编委,以及众多美国和其他国家包括中国科研基金评委。

该文章《Animal and Plant Protein Oxidation: Chemical and Functional Property Significance》在线发表于Foods。

翻译/编辑:袁月;责编:张睿梅

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